GIS技术进化 | 云原生GIS助力全面上云

10月30日，超图在2019 GIS 软件技术大会上发布了SuperMap GIS 10i系列产品。SuperMap GIS 10i全面融入人工智能(AI)技术，创新并构建了GIS基础软件“BitCC”五大技术体系，即大数据GIS、人工智能GIS、新一代三维GIS、云原生GIS和跨平台GIS，丰富和革新了GIS理论与技术，为各行业信息化赋能更强大的地理智慧。

什么是云原生GIS？

随着GIS行业飞速发展，海量数据、计算密集、超高并发等新挑战层出不穷。传统GIS应用的性能难以突破，开发成本也居高不下，迫切需要一种集约化的资源利用模式，融合云计算技术的云GIS应运而生。

云GIS的发展经历了云使能、云就绪、云原生三个阶段，GIS应用不断进化，与云计算的结合越来越紧密。云原生GIS（Cloud Native GIS）是指为云环境而设计和优化的GIS 相关技术，它基于微服务架构思想，以容器为部署载体，可自动化编排、运维管理，更好地利用云平台的能力，使GIS系统更高效、更弹性、更新更实时、运行更稳定。

云原生GIS关键技术

其中，微服务将复杂的单体应用拆分为多个服务模块，每个模块专注单一业务功能对外提供服务；容器是一种轻量级的虚拟化技术，可将应用封装为镜像，为微服务提供相互隔离、独立运行的环境；自动化编排技术为微服务提供了分布式、自动化的部署和管理方案。

云原生GIS解决了传统GIS应用升级缓慢、架构臃肿、不能快速迭代、故障不能快速定位等问题。

云原生GIS做什么？ 

SuperMap云原生GIS助力企业数字化转型，可用于行业地理信息云平台建设、智慧城市建设、搭建资源管理中心的政府部门以及企事业单位，解决大数据时代带来的挑战。

较之传统GIS应用，SuperMap云原生GIS的价值主要体现在以下几方面：

• 快速交付。通过DevOps流程，快速构建GIS镜像，利用容器一处构建,多处无差别运行的特性，可以快速从研发环境无差别地迁移到生产环境。

• 方便项目应用的升级扩展。一方面，云原生GIS支持行业应用便捷集成。另一方面，当需求发生改变时，无须像传统应用升级改造整个系统，只需改造局部微服务。

• 保证系统稳定高可用。传统应用出现故障会导致功能不可用，而云原生GIS具有容器巡查机制，一旦发现异常容器，便会自动摧毁重建，保证服务不间断供应。云原生GIS的无状态特点，还可确保重建后保留原有特征，不发生数据丢失的情况。

• 高效的集群搭建。传统GIS应用在解决用户高并发方面采用的集群机制搭建繁琐，占用资源较大。云原生GIS无需手动搭建集群，部署后便实现细粒度自动集群、故障修复、滚动升级与弹性伸缩。

云原生GIS技术体系

结合自身GIS技术，SuperMap形成了成熟的云原生GIS技术体系。SuperMap云原生GIS屏蔽多云环境差异，可部署在阿里云、华为云、OpenStack等任意云环境，降低管理和迁移成本；可外接公有云中的计算、存储环境，并提供内置分布式计算与存储，助力GIS大数据的一键部署；通过微服务重构将GIS能力拆分为更细粒度，使GIS服务更稳定；通过SuperMap iManager+Kubernetes的自动化编排，进行资源动态调度与一体化运维管理，并实现GIS服务的细粒度弹性伸缩。GIS平台用户可更专注于业务本身，更快地响应客户需求、落地新特性。

SuperMap云原生GIS技术体系

SuperMap云原生GIS技术体系共有四个层面：

GIS数据云原生存储与分布式计算，让GIS更高效。提供空间数据的存储能力，支持多类空间数据分布式存储，包括矢栅数据、流数据、瓦片数据和三维数据，提升海量空间数据运算效率；支持海量经典空间数据的分布式处理与分析，包括构造区域格网、点聚合分析、密度分析、单对象空间查询、区域汇总分析、矢量裁剪、叠加分析、缓冲区分析等，实现数量级的性能提升；支持多种公有云存储服务、云数据库，发挥云平台优势。能有效解决海量数据增长快，存储和处理压力大等问题。

GIS微服务架构与服务治理，让GIS更稳定。支持GIS功能拆分为微服务，各司其职，相互松耦合，可按需弹性伸缩，实现地图、三维、大数据、AI功能的全面微服务化。GIS微服务调度基于Spring Cloud进行服务治理，包括服务网关、GIS业务层、配置中心、注册中心等部分。拆分后的微服务模块逻辑更单一，更易维护更新，同时因为松耦合，使单一故障不会传播，提升了系统稳定性。

微服务化的GIS环境拓扑图

基于容器的多节点部署与弹性伸缩，让GIS更灵活。容器相比虚拟机具有更快的部署速度、更低的性能损耗，配合Kubernetes的通用自动化编排，可快速部署多节点云原生GIS环境。SuperMap云原生GIS支持GPU算力容器化，全面提升AI GIS分析性能；通过容器技术，支持在公有云、私有云和混合云等环境中无差别运行，降低迁移成本；通过弹性伸缩机制，GIS微服务节点随着访问压力升高/降低自动伸缩，在高并发时增加节点，提高处理能力，在压力降低时减少节点，实现资源集约。

服务节点扩展

节点弹性伸缩

一体化智能运维与管理，实时洞察系统状态。利用SuperMap iManager一体化GIS运维管理中心，可进行GIS应用服务管理、基础设施管理、大数据管理。实现对所有微服务资源的实时监控，支持日志查询、访问分析，利用实时拓扑图查看服务状态，了解服务间的关联；支持监控服务的CPU、内存、磁盘及网络系统文件的使用情况。可通过告警功能掌握服务实时负载，并使用微信命令调节节点。支持无缝升级，在不中断GIS服务的情况下，实现局部升级/回滚。可一键创建8大GIS应用环境以及7大GIS数据库环境。在扩展性方面支持集成第三方行业应用，达到GIS与其他应用统一监管的目的。

基础设施监控

结语

云原生GIS的诞生顺应了不断变化的GIS需求，是GIS开发、部署方式的创新，它适配于任何云GIS平台，具备稳定的运行机制以及灵活的伸缩能力，保障了服务供应平滑不中断。SuperMap云原生GIS会在不断实践中集成更多先进的技术与解决方案，成为安全可靠的新一代云GIS平台。

撰文 | 苏乐乐 王伊湋

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