吴奇恒
（上海继拓土地规划设计勘测有限公司，上海青浦 201700）
摘要：规划竣工测绘在城市地理信息系统中占据相当大的比重，从基础地形图数据采集，到三维仿真技术融合，再到地下综合管线探查测绘等几个方面都产生了海量的数据。云GIS是指以当今流行的云计算理论和技术为指导，以Web服务为驱动的网络地理信息系统。本文在介绍云GIS概念的基础上，重点探讨了云GIS在城市规划竣工测绘中的应用，希望能对智慧城市的建设起到一定的推动作用。
关键词：云计算；GIS；规划竣工测绘
1、引言
规划竣工测绘是在建设工程竣工后，由具有资质的测绘单位进行实地测量，城市规划管理部门再依据提交的测绘报告进行实地验证，如果符合要求则颁发竣工验收合格证明。现行的规划竣工测绘主要分为建筑工程竣工测绘、线路工程竣工测绘、桥梁工程竣工测绘、地下管线竣工测绘等几大类。沪规土资测〔2018〕591号文已明确在上海市建筑工程领域实行“多测合一”，其包括建筑工程项目前期的开工放样复验检测，竣工阶段的规划土地综合验收测绘、绿地面积测量、民防工程面积测绘、机动车停车场（库）测量、消防测量和房产测绘等内容。“多测合一”可有效避免重复测绘，减轻企业负担，真正实现“一次委托、统一测绘、成果共享”。规划竣工测绘在城市地理信息系统中占据相当大的比重，从基础地形图数据采集，三维仿真技术融合，再到地下综合管线探查测绘等几个方面都产生了海量的数据。随着中国城镇化建设的快速发展，规划竣工测绘需要处理的信息量日渐巨大，仅靠传统的城市地理信息系统进行处理，其速度已经不能完全满足测绘生产的需求。因此，更为高效、快捷的城市地理信息系统建设已迫在眉睫，基于云计算的GIS是目前最高效的解决方案。
2、云计算技术简述
2.1云计算的概念
云计算的实质是一种计算模式，只不过它是基于互联网进行超级计算，云计算的核心思想是调度和管理大量网络连接的计算资源，形成计算机资源池，为用户按需提供服务，提供资源的网络称为“云”。简单的讲，云计算充分利用计算机集群资源，将大量的计算任务分配于各种应用系统，使它们根据用户需要进行各种存储、计算和软件服务。其基本原理是，将庞大的计算处理程序通过网络自动划分成若干子程序，再移交给由多台服务器组成的云计算系统，经过各应用系统的搜索、计算和分析，最终将处理结果返回给用户。
2.2云计算的特征
1）支持异构基础资源
云计算可以建立在不同的基础平台上，也就是能够有效兼容各种硬件基础设施及软件资源，其中硬件基础设施包括存储设备（用于存储）、路由器、交换机（用于网络连接）、服务器（用于计算），软件资源包括操作系统、中间件以及数据库等等。从纵向来考虑，云计算平台都能够和当前的新设备、新系统及以前的旧设备、旧系统相互兼容统一。
2）支持异构多任务体系
类型各异的多种任务能够在云计算平台上同时运行，异构意味着任务是不一样的，它不是现有的或预定义的服务，而是用户可以自己创建和定义的服务。
3）支持资源的动态扩展和流动
支持动态缩放，可以对云计算环境的任何一个节点的数据进行添加、删除和修改，数据修改不但不会丢失云环境中的任何资源，而且也不会中断云计算环境中任何节点的中间业务。资源的动态流动是指在云计算平台下实现资源调度机制，将资源转移到需要的地方。
4）支持庞大的信息处理
处于底层的云计算需要面对各种基本的软硬件资源。在上层，它需要能够支持各种异构服务，而具体到每一个业务，通常需要面对大量的客户。因此，云计算必然面临海量的信息交互，需要高效稳定的海量数据传输存储系统作为支撑。
5）按照需要来分配，按照流量来计费
云计算平台的一个外在特征是可以支持动态资源的按需分配，该平台可以提供小到一台、多达千台计算机的计算能力。按照流量来计费（Pay-as-you-go）起源于效用计算，云计算平台实现按需分配后，按需付费已成为云计算平台提供服务时一种有效的收费方式。
2.3私有云
私有云的概念是为了企业内部或各大机构能够共享数据资源，在防火墙之内来创建软硬件资源和云基础设施。创建私有云，除了硬件资源外，一般还有云设备（IaaS）软件；现时商业软件有VMware 的VSphere 和Platform Computing 的ISF。
3、云GIS
3.1GIS的概念
地理信息系统（GIS）是20世纪60年代迅速发展起来的一门地理学研究技术，它是地理空间分析技术与计算机信息处理技术相结合的产物。地理信息系统是在充分利用计算机软硬件资源下，对地球表面（包括大气层）分布的整个或者一部分的地理空间数据进行采集、存储、管理、计算、分析和显示的一种先进技术系统。城市地理信息系统（UGIS）是利用计算机软硬件和网络技术，对城市各种地理信息数据进行显示、分析、处理、更新和提供应用的技术系统，以及处理各种空间实体及其关系，目前，它已成为一种先进的现代城市管理和规划工具，并成为各大城市的一项基础设施。
3.2云GIS
地理信息系统作为一种收集、存储、管理、分析和应用地理信息的计算机系统，已成为计算机技术的主流。在GIS领域，为了减少GIS的运行投资成本，并对GIS应用的管理和部署进行简化，非常有必要利用云计算技术来构建当今流行的云GIS，以提高GIS在基础设施领域应用的灵活性。云GIS是指以当今流行的云计算理论和技术为指导，以Web服务为驱动的网络地理信息系统。所谓云GIS就是云计算与GIS的结合，事实上，地理空间信息和地理信息系统平台软件可以轻松灵活地布置在云端上，以按需的方式提供高效的Web服务。云GIS是指以当今流行的云计算理论和技术为指导，以Web服务为驱动的网络地理信息系统，它的服务包括：空间信息查询、空间数据访问与交换、空间信息应用接口以及空间信息分析服务等。它可以实现跨越不同平台的空间数据集成服务，能为广大用户提供分布式协同信息处理，云计算框架如图1所示：
图1 云计算框架示意图
4、云GIS在城市规划竣工测绘中的应用
关于GIS与云计算的融合是可观的，形成以云计算为基础的城市地理信息系统，可对规划竣工测绘中地形图数据、地下管线信息数据等进行采集、存储、管理、分析，最后形成直观的描述。地理信息系统对海量数据的存储和处理带来了两方面重要的问题，一方面是怎样来对海量的地理信息数据进行存储，二是如何满足数据处理要求的对计算机运算能力的需求。根据现有的研究成果可以得出，云GIS对计算和存储有以下三方面的要求：
1）存储容量要求。GIS需要存储海量的多源异构地理信息数据及其相关信息，所以它对数据的存储容量要求非常高。
2）计算能力要求。当前GIS已广泛应用于多个领域，其通常要求能够高速地对地理信息数据进行实时处理和显示，这就对处理器的计算能力提出了非常高的要求。
3）要求数据有很高的可靠性。GIS数据及其处理结果对各行业的高效应用起着关键的作用，因此，有必要提高GIS在计算、存储过程中的可靠性。将云计算的特征与以上要求进行比较，我们可以发现云计算所提供的任何一项服务都能够高质量地满足地理信息系统的应用需求。通过上述分析得出，我们完全可以利用云计算为GIS提供基础服务，云计算与地理信息系统相融合既是现代业务扩展的需求，也是未来技术发展的趋势。
以云GIS在地下管线竣工测绘中的应用为例，当今，城市地下管线种类繁多，分布广泛，管线铺设时间跨度大。随着城市规划建设的发展，城市规划建设规模日益增大，目前不断处于更新换代阶段。地下管线信息系统是以城市地下的各类管线数据为核心，以大比例尺地形图数据为基础，对各种管线的图形数据进行空间查询、叠加显示和实时分析，为建设地下管线信息化管理系统提供全方位的解决方案，通过云GIS可以完成三个阶段的数据处理工作。
1）数据层
管线测绘成果数据层由分布式空间数据库、资源适配器以及分布式文件系统组成。云计算平台的基础设施主要由PC集群组成，需要存储大量的数据和文件，因此分布式存储是必然的选择。在分布式环境下为了能够让广大用户公开透明地访问数据和文件，在图形文件存储方面，分布式文件系统可以通过冗余存储有效处理单点故障，通过多份拷贝提高响应速度，从而有效实现海量数据的高可靠性和高可用性存储。在管线属性记录数据库方面，分布式数据库通过建立元数据、全局视图以及访问控制机制，可以实现对所有管线属性数据的透明访问。资源适配器主要负责将服务层的访问请求转换为相应的文件或数据库的调用方式。
2）服务层
服务层由工作流引擎以及空间信息服务构件库组成，因而它是云GIS系统的核心部分。系统的所有外部功能都是以服务的形式提供的。首先将各种功能构件按照标准形式封装，然后在空间信息服务构件库中注册、部署和发布，成为空间信息服务构件库管理的服务构件。为了能够实现基于工作流的空间建模，系统还提供了一个工作流引擎来支持该项业务，用户可以根据自己的需要从空间信息服务构件库中找到相应的服务。系统提供在线图形编辑界面。用户可以通过拖放来编辑业务流程。工作流引擎负责服务的调度和执行。实现管线属性的图形查询、属性查询等操作。
3）应用层
把应用层的所有资源和功能提供给用户，而且都是以服务的形式直接面向用户的。云服务平台门户还提供了资源目录和交换系统，可以与其他系统交换和更新管线的数据。云服务平台中的服务主要可以包括两类：
①数据即服务。应用端中提供了数据录入、发布和交换组件，用户可以将自己的管线数据在平台上进行新铺设管线属性录入、相关区域或市政管线数据交换和现有管线数据更新。
②模型即服务。对于实际问题，如管线覆盖查询、属性统计、报表生成、状态分析、管道规划设计等，系统可以通过业务流程建模将模型服务聚合成一个处理流程。模型间的数据交换是通过参数传递和文件形式实现的。通过这种方式，系统实现了模型即服务（MAAS）。
同样，基于云计算的GIS也可应用于其他规划竣工测绘方面，如建筑工程竣工、线路工程竣工及桥梁工程竣工等，更可引申至“多测合一”中的房产测绘、绿地面积测量、消防测量及停车库测量等等。只需要搭建程序框架和提供相应的技术支持就可以让工作变得高效。
5、结束语
目前，基于云计算的GIS技术在城市规划与建设领域内尚未实行，相信在不久的将来会得到快速的发展，其发展方向旨在加强信息化管理、加快数字化城市建设、更高效的完成城市规划发展进程，同时也是智慧城市建设的基石。
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