GIS中国“智”造

　　随着“数字地球”、“数字城市”等概念的出现,地理信息系统(Geography Information System,简称GIS)越来越多地走进人们的视野。钟耳顺博士是我国GIS业界的知名专家,他创办的北京超图地理信息技术有限公司,开发了新一代GIS软件SuperMap系列产品,不仅成为国内主要的GIS软件品牌,还打入日本、韩国、新加坡等亚洲市场。2005年3月,组件式GIS开发平台SuperMap获得了国家科技进步二等奖。自主创新与产业化紧密结合造就了SuperMap的成功之路,开放合作则成为SuperMap未来发展的,要理念。

　　经过几十年的艰苦奋斗,我国制造业取得了飞速的发展。“中国制造”已经成为享誉世界的品牌。然而在高科技引领社会进步的今天,仅有“中国制造”的成就是不够的。当今世界,科学技术正成为经济社会发展的决定性力量,科技自主创新能力正成为国家竞争力的核心(胡锦涛,2005)。我们要引进和学习世界上先进的科技成果,但更重要的是要立足自主创新。真正的核心技术是买不来的。只有拥有强大的科技创新能力,拥有自主的知识产权,才能提高我国的国际竞争力,才能享有受人尊重的国际地位和尊严。必须把增强自主创新能力作为国家战略(温家宝,2005)。

　　从1980年陈述彭先生在中国科学院遥感技术应用研究所建立地理信息系统实验室开始,国内各高校、科研机构和测绘部门竞相开展地理信息系统相关研究。早期的研究主要集中于引进和学习国际上的先进地理信息系统技术,用于科学研究和生产实践。随着应用的进一步深入,国内开始研究自主知识产权的数字制图软件和地理信息系统软件。以科技部为代表的国家有关部门,在“九五”和“十五”国家计划期间大力扶持国内自主知识产权地理信息系统软件的研究,并鼓励建立企业机制保障科研成果产业化。

　　在国家有关部门的大力支持下,经过我国科研人员的艰苦奋斗,我国GIS技术取得了可喜成绩。特别是经过“十五”计划期间的发展,我国形成了以SuperMap、Map GIS和GeoStar等为代表的著名平台软件品牌,国产GIS软件的销售大幅度提高,市场占有率不断提升。

　　按年销售额统计,2004年国产地理信息系统平台和工具软件市场份额已经超过3O%,而同年国产操作系统的市场份额不足2%、国产办公软件不足4%、国产数据库不足5%、国产C A D也不过5%。经过两个五年计划的发展,地理信息系统软件自主创新取得了辉煌的成绩,市场份额超过30%(图1)。虽然还在继续发展的国产地理信息系统平台软件已经大幅度减少,但国产地理信息系统软件销售收人所占市场份额并没有下降,反而稳步上升,这正是产品和市场逐步成熟的表现,说明国产软件品牌正在形成。

　　在我国(GIS发展历程中,SuperMap的发展在技术自主创新和产业化方面具有多方面的特色,不但在比较短的时间内研制了一套完整的GIS技术体系和系列产品,而且拥有了一大批用户群,还成功进人日本、韩国、新加坡、法国、意大利和美国市场。而且SuperMap还作为唯一的亚洲本土产品,被英国市场调查公司评为日本2004年度五大GIS品牌之一。

　　地理信息系统自主创新不仅取得了科研上的卓越成就,还成功实现了产业化,占领了国内市场的相当一部分市场份额,并开始进军国际市场,为我国GIS技术自主创新和产业发展探索了一条新的道路。总结和分析地理信息系统自主创新的历程,不仅有助于进一步深化自主创新进程,而且也将为其他领域的软件自主创新提供借鉴。

　　抓住技术变革契机自主创新

　　自主创新是科技的生命源泉,也是发展高技术产业的关键性要素。回顾SuperMap的发展历程,我们认为把握相关技术发展的动向,抓住技术变革的契机,坚持技术自主创新,使技术自主创新和产业化紧密结合,是其成功的重要因素。

　　GIS是一门综合性很强的技术,它是地理、地图等学科与信息技术结合的产物。GIS也是一个充满机会的事业,基础技术的发展和应用需求的变化都会给GIS带来新的机遇。自20世纪80年代以来,信息技术飞速发展,尤其是计算机技术、网络和通信技术的发展,为GIS的发展与应用提供了前所未有的机遇。

　　近二十年以来,信息技术发生了巨大变革,而计算机系统本身的变化,对GIS产生了极大的影响。GIS的硬件环境从小型机、工作站,到微机(PC),发展到今天的个人电子助理(PDA)和移动终端,使GIS从专业应用走向大众,进入到个人的手中。上个世纪90年代初期,P C还处在勃发的前期,我国GIS的主体应用环境是工作站系统,当时只有在少数科研机构和大的单位才有能力装备GIS系统。由于GIS需要处理地图和遥感图像等海量数据,微机环境曾一度不被我国GIS界看好,甚至有人认为GIS不属于微机系统。在对计算机系统发展趋势进行分析与评估之后,我们强烈地意识到微机的发展潜力,确定了发展微机GIS技术,并进行了大量应用实践。

　　20世纪90年代中后期,微机性能的大幅度提升,以及Window,操作系统的普及,为我们发展GIS软件提供了契机。初期,我们自主研发了GIS核心模块,逐步形成具有自主知识产权的ActiveMap GIS软件,并在多个项目中应用。特别是基于该软件研制的“香港综合地理信息系统”,集成了GPS和移动通信等技术,成功应用于驻港部队进港指挥,这是我国首次在军事行动中应用GIS,这套系统受到部队的高度评价与赞扬,这也更增强了我们在GIS技术领域内自主创新的自信心。

　　20世纪90年代末期,是GIS技术发展的一个非常重要的时期,新概念和新产品层出不穷。特别是组件技术、Internet技术和嵌人式软件的兴起,使GIS软件体系发生了变革。组件式GIS、Internet GIS和嵌入式GIS的发展,是GI S软件体系发展中的重要里程碑,是新一代GIS的重要标志。组件式GIS摆脱了传统GIS对特有系统开发语言(如AML、MDL)的依赖,可以利用通用的计算机语言进行应用开发,便于与其他系统集成,易于开发新系统和新应用。而Internet技术发展和嵌入式软件的发展,改变了计算机环境和模式,使GIS通向千家万户和提供地理信息服务成为可能。

　　这个时期,在研究软件技术发展动向的基础上,我们在国内率先研制了大型全组件GIS软件,并于2000年10月推出了全组件GIS软件平台SuperMap Objects 2000。虽然当时国际上一些GIS厂商也着手发展组件GIS,但由于传统GIS的包袱,这些厂商所开发的产品流留于GIS组件上,即将部分功能封装为GIS组件,仅满足简单空间信息查询与分析等。SuperMap Objects 2000是最具代表性的大型全组件GIS,它对GIS功能进行划分并封装为不同组件,具有合理的组件结构和组件粒度,以及比较完善的GIS功能,而且易于应用,易于集成。一经推出,SuperMap Objects 2000受到了广大用户的欢迎,在许多应用系统中,它从结构上实现了“图文一体化”,改变了传统GIS的开发模式与应用模式。SuperMap Objects 2000的推出与市场化,为SuperMap的全面发展奠定了基础。

　　经过4年时间的发展,我们于2004年发布了大型全组件GIS软件平台SuperMap Objects 5.0。sSuperMap Objects 5.0发展和融人了多项自主创新成果,无论是在功能上和稳定性上都得到了极大的提升,是SuperMap平台软件走向成熟的重要标志。

　　至今,大型全组件GIS软件平台SuperMap GIS已经在国内众多行业中应用,完成数以百计的应用系统,并出口到日本、韩国、新加坡和香港、台湾等国家和地区。大型组件式以S软件平台SuperMap被评为国家新技术产品,获北京市2003年科技进步一等奖和2004年国家科技进步二等奖。

　　组件式技术也为发展其他GIS技术和产品提供了基础。基于SuperMap组件,我们在不到一年的时间内完成了桌面GIS软件—SuperMap Deskpro、Internet GIS软件平台—SuperMap IS和嵌人式GIS软件平台—eSuperMap,以及一系列的应用产品的开发,形成了完整的GIS软件产品线。SuperMap的发展,开创了一条依靠自主创新快速发展GIS软件的道路,在大型GIS软件平台技术上实现了跨越。

　　GIS技术的创新主要体现在软件的体系结构和空间信息处理功能与性能两大方面。SuperMap不但在GIS体系结构上创新,同时在GIS功能上创新,极大地提升了空间信息处理能力,许多功能和性能超过了国际同类产品。

　　利用数据库系统管理地理信息是GIS技术发展的重要趋势之一,特别是随着GIS融人IT的主流,这种趋势更为明显。进人21世纪,依靠自主创新,我们开发了大型空间数据库引擎技术—SuperMap SDX+(Spatial Data eXtension Plus)。SDX+在空间数据组织、数据安全性和并发操控的控制机制、空间数据库的高效索引等方面,都具有独特的创新。SDX+可以实现TB级海量数据管理,能够做到图形和属性数据一体化存储,提供了多用户并发访问和有效的访问权限控制。与国际同类系统比较,SDX十具有海量数据管理能力强、图形显示速度快、开放性好、开发灵活与方便等许多优点。SDX+是我国大型GIS平台走向成熟的重要标志,为大型系统的建设提供了理想的数据管理支撑技术。

　　此外,我们发展了多项GIS新技术,极大地提升了SuperMap产品。例如,我们发展的多源空间数据无缝集成技术,使SuperMap较好地解决了异构数据共享问题;CAD与GIS融合技术,极大地增强了SuperMap编辑灵活性和制图功能;拓扑与面向对象相结合的技术,使空间拓扑分析更加灵活方便;而我们发展的影像金字塔技术,能够建设海量遥感影像库,可以快速显示遥感图像,便于影一像与其他数据的集成,极大地提升了GIS功能。

　　SuperMap的发展,是我们把握…技术发展变革机遇,坚持技术创新的一结果。在大力完善现有的SuperMap软件产品的同时,我们也不断跟踪信息技术发展趋势,创新GI S软件技术。最近几年,Java技术和NET技术得到飞速发展,并得到越来越广泛的应用。据估计,到2006年,将有50%的应用单位采用.NET和Java开发GIS应用系统。早期基于COM的组件式GIS将逐渐淡出并将最终被淘汰。我们在2001年就意识到这种发展趋势,在中国科学院“知识创新工程领域前沿”项目和国家科技部“ 63计划”项目的支持下,开始研究后来被称为共相式地理信息系统(Universal GIS)的下一代GIS平台—SuperMap GIS Universal。

　　共相式GIS借鉴了哲学中的“共相”概念,哲学中用共相和殊相来分别指代普遍性和个别性的概念与事物。共相式GIS由基于统一内核的一系列GIS软件构成,包括Internet G ls、组件式GIS、桌面GIS和嵌入式GIS。共相式GIS支持服务器、工作站、PC、PDA和手机等多种计算机设备,支持Windows、Linux和Unix等多种操作系统,支持Java系列.和NET系列等多种程序设计语言,l支持Oracle、SQL Server、Sybase、DB2、DM3(国产达梦数据库)、Kingbase(国产金仓数据库)等多种数据库以及支持多种数据格式。共相式GIS改变了GIS平台软件的研发模式和生命周期,是GIS软件技术领域中革命性的突破。

　　网格计算技术的兴起,也为GIS软件技术创新带来新的机遇。2005年1月,我们与Oracle和HP公司进行了联合测试,测试结果表明,SuperMap SDX+大型空间数据库技术支持Oracle 10g中最新的RAC技术。RAC是“ Oracle 10g”中字母g所指代的网格群集计算技术。此外,我们还投人研发力量研究栅格和网络空间分析等方面的网格计算技术。

　　科技创新与产业化命脉相连

　　产业化是技术自主创新的最终目标,也是技术自主创新的核心动力。在坚持SuperMap技术自主创新的同时,我们大力发展GI S产业,使自主创新的SuperMap GIS技术产品化、市场化。经过几年时间的发展,SuperMap已经形成了一定规模的产业,并逐步构成SuperMap GIS产业链。

　　我国高技术产业的发展,可以归结为“人才——技术——产品——市场——规模市场——服务社会”的模式。我国在技术创新方面取得了许多成果,然而科技成果的转化和产业化远远滞后。技术创新成果如果不能实现产业化,技术创新就不能进行到底,创新的价值就无法体现出来,技术的产品化是产业化的基础,产品的市场化是产业化的关键。SuperMap的发展历程中,我们高度重视技术的产品化和产品的市场化两一个重要环节,把技术自主创新与实一现产业化紧密联系起来。

　　发达国家的技术创新,主要以一企业为主体。我们早期在GIS技术的创新活动主要源于个体的自发性,后来逐步转化到以产业实体为中心{的技术创新。GIS技术的创新需要组,织性、系统性和协调性。技术创新与市场紧密结合能够使成果很快转化为生产力。

　　对于GIS软件而言,技术发展到产品,需要经过软件功能和稳定性测试,系统说明书制作,系统包装,培训与服务体系的建立等过程。在学习和总结经验的基础上,我们建立了比较完善的软件测试部门和质量保障与控制体系,确保产品质量。同时还形成了培训和服务体系,为广大用户提供周到的技术支持服务。

　　市场化是技术成果转移的途径,也是技术持续创新的保证。我们在SuperMap市场化方面探索了一条道路。由于国外传统GIS产品在我国市场占有绝对优势,市场推广遇到阻力。我们采用以点带线,以线带面的做法,将成功应用案例在区域和行业上推广,很快就形成了一批用户群。今天,SuperMap已经进人我国几乎涉及空间信息应用的各个行业,并在电子政务、国土、城市、交通、航空和国防等大型应用中发挥了积极作用。与此同时,我们从教育着手,与高等学校建立联合实验室等,至今全国已有120多所高等学校采用SuperMap系列软件建立了GIS教学实验室,同时我们还研发了满足中学地理教育的《超级地图》,开始在中学普及GIS应用。

　　GIS平台软件属于战略性高技术,对于我国经济发展和国家安全具有重要的战略意义。在实现自主创新的基础上,我们还承担了多项国防信息系统建设和专业项目,在国防建设中发挥了积极作用。

　　GIS技术创新与发展必须是国际化的。在坚持国内市场开拓的同时,我们努力向海外市场发展,目前已经完成了SuperMap的英文版、日文版和韩文版的制作,初步建立了海外服务体系。我们在日本成立了专业公司,进行产品销售与服务,至今SuperMap在日本已经有超过120个正式用户,并发展了一定数量的二次开发商,其中包括日本的十个世界五百强企业,如东芝、NEC、NIT等。据2 0C阵年英国调查公司的市场调查报告表明,SuperMap作为唯一的亚洲本土软件人选日本五大GIS软件品牌。除日本以外,SuperMap还成功进人我国的台湾、香港、澳门地区以及新加坡、法国、意大利、美国等国家的GIS市场,SuperMap已经成为最有影响的亚洲GIS品牌。

　　我国正处在经济高速发展阶段,在国家鼓励技术自主创新政策的倡导下,目前我国已经形成了良好的技术创新环境和产业化机制。此外,我国各级政府部门大力推进高技术的发展,扶植产业建设,为我们创造了更好的发展空间。在过去几年的发展过程中,无论是技术创新还是产业化,我们都得到了有关部门的大力支持。我们先后获得中国科学院知识创新方向性项目、国家863项目、国家发展与改革委员会高技术产业化示范项目、信息产业部信息产业项目,以及」匕京市各级政府部门和中关村管委会的立项支持。国家项目的支持不但为我们提供了优惠政策,也极大地推动我们在GIS技术自主创新和市场推广上的创造能力。

　　SuperMap的发展和市场化,为技术的持续创新提供了更加有利的条件,所积累的雄厚的技术经验、形成的规范管理的模式以及市场收益都为技术发展提供了可靠保障,极大地提高了SuperMap的自主创新能力。我们把技术创新与市场创新结合起来,促进技术与市场的一体化,形成技术与经济互相促进的良性循环。每年我们都投人大量人力和物力进行GIS技术创新,瞄准新技术,发展下一代产品。我们的技术创新是以市场为先导,以科学管理作保证,保证公司稳定和持续发展,保持核心人员的稳定和不断提高,确保产品的稳定性和高品质,谋求技术的不断创新和市场的超越。

　　开放合作与共同发展的战略理念

　　今天我们正处在一个技术飞速发展的时代,技术的发展与传播比以往任何时候都要快得多。IT技术环境的变革与更新,为我们提供了机遇,同时使我们面临挑战。一项技术创新成果如果不能快速传播与应用,在一定的时间内就很可能过时,或者被其他技术所取代,调动企业内部和外部资源.营造先进的发展模式,是深人技术创新和快速拓展产业发展的要求。

　　IT的发展要求开放式GIS技术。GIS是IT产业的重要组成部分,GIS正在融人IT主流。我国GIS产业发一展呼唤开放合作的企业模式。大型一GIS软件平台SuperMap GIS具有良好一的技术拓展性和渗透性,具有巨大的一市场潜力。为了形成更大的SuperMap GIS产业链,在总结Gl s技术{产业发展模式的基础上,我们制定了一套开放合作的发展模式,通过技术、市场与服务乃至企业全方位的开放,与开发商、系统集成商和最终用户共同合作、共同发展,形成良好的内外部发展环境。

　　开放合作与共同发展是超图公司的重要理念,也是我们发展GIS的重一要战略。发展二次开发商是我们合作的重要模式之一,通过与二次开发商的合作,用户既可以基于SuperMap发展专业的GIS软件系统,也可以直接应用于系统开发。在市场化过程中,我们大力发展二次开发商,与众多的合作伙伴联合开发应用系统,既发展了技术,也拓展了市场。如与杭州网新超图公司合作开发了土地利用信息系统,占领了浙江大部分县级市场。与二次开发商合作的模式,为SuperMap市场化快速发展开创了新途径。SuperMap在GIS技术发展和产业化过程中,起到了引领作用。

　　我们还与众多的高等学校联合成立的GIS实验室,与北京大学软件学院联合建设GIS专业,招收GIS工程硕士研究生,大力培训GIS人才。此外,我们通过各种途径,为广大用户提供全面的培训计划。

　　自主创新,团结奋斗,开放合作,共同发展,已经成为超图公司快速发展的重要理念,我们将继续坚持自主创新,拓展市场,为发展我国GIS产业奋斗。

　　作者简介：

　　钟耳顺(1956一)男，湖南宁乡人，博士，中国科学院地理所研究员,博士生导，中国科学院地理信息产业化发展中心主任,中国地理信息系统协会副会长,拓京超图地理信息技术有限公司董事长兼总裁,主要从事具有自主知识产权的地理信息技术产品开发和产业化推广工作。