10.2. 未来展望

10.2.1. 更快、更具移动性的互联网 #

互联网， 从20世纪60年代末作为一种计算机间相互通信的方法而出现,到今天已经发展成为现代社会和人们日常生活的一个重要组成部分， 成为国家和全球的重要基础设施。 它通过桌面计算机和手机等移动设备连接了全世界几十亿人,并提供了众多的应用。 这些应用收益于互联网，也对互联网提出了新的需求。 在线相册、网络电话、视频共享网站、视频会议和在线游戏等产生了巨大的通信量， 对带宽提出了指数级增长的要求。 此外， 电子政务 、电子商务、科研信息化和健康信息化等应用和个人通信还对互联网提出了更高的安全要求。

面对这些需求，许多国家都在积极地研究如何改进互联网， 如美国的下一代互联网（Next Generation Internet， NGI )、全球网络创新环境（GlobalEnviron¬ment for Network Innovations， GENI)、未来互联 网设计 (FutureInternet Design, FIND)； 日本的下一代网络（Next GenerationNetwork， NXGN)和新一代网络（New GenerationNetwork，NWGN)； 欧洲的未来互联网研究与实验（Future Internet Re¬search andExperimentation， FIRE) ； 中国的下一代互联网7K范工程等研究项目。 许多国家参与了全球兆级研究网络（Global Terabyte Research Network， GTRN)来研究和开发下一代互联网（ITU，2009;EberSpacher andTmn-Gia， 2008)。 未来的互联网将具有以下特点。

• 更快:例如，Internet 2向美国的300余家教育机构、公司、 非盈利性机构和政府机关提供了速度为100Gbit/s的主干网。 美国贝尔实验室的研究者成功地以2. 05 Tbit/s的速度传递数据（Gardner,2008)。 这些研究的普及将帮助大多数互联网用户享受更高的传输速度。

• 更多的IP地址：目前的互联网IP地址已快耗尽。 互联网现行的IPv4( In-ternetProtocol version 4) 标准使用的是 32 位地址， 支持 2 的 32 次方，即约40 亿个 IP 地址。 IPv6( Internet Protocol version 6)有可能会取代IPv4,它将支持2的128次方个IP地址。 理论上，以现在的世界人口计算,IPv6将使现在世界上的每一个人拥有1 600万个IP地址。 IPv6的实现将有助于物联网、智慧城市和智慧地球的实现。 这里面所蕴涵的意义是巨大的——手机、汽车、冰箱和传感器网等所有移动设备和传感器， 每个都可以有一个唯 一的IP地址，便于它们接入互联网，并便于人们对它们进行远程控制。

• 更好的移动性:3G和准4G(Pre4G)网络已经在越来越多的国家使用。 真正的4G网络的速度将达到100 Mbit/s。LTE-Advanced和WiMAX提供的数据传输速度即将达到1 Gbit/s, 将有可能成为未来无线通信的基本技术。 在空间覆盖率方面，无线网络的覆盖面积也将进一步扩大， 而且，卫星通信的收费将逐步降低到社会大众所能接受的范围，即便是人们在偏远的山区和浩瀚的海上， 都能获得稳定和快速的互联网连接。

• 更安全:下一代互联网的有关研究和架构设计在一开始就充分考虑了安全的问题， 网络安全的可控制性和可管理性将大大加强。

• 更普及:互联网、宽带网、高速移动网将不断普及，连接更多人， 不管他们是在家里、办公室里或旅途中，不管是在繁华的城市或宁静的乡村。

10.2.2. 更加社交化、更加智能的万维网 #

在2005年及其随后的几年,“ Web 2. 0” 一词风行一时。 “ Web 2. 0”经常被认为是“热词”或炒作，万维网之父Bemers-Lee也曾经批评说“Web 2. 0”是个没有意义的梦呓（Laningham, 2006)， 它虽然给万维网加了版本号，但却没有涉及万维网技术和规范上的任何升级。 在批评“Web 2.0”一词的同时，Berners- Lee认为， 未来的 Web 将实现语义网（Berners-Lee, Hendler, and Lassila， 2001)，有其他人将语义网称为“Web 3. 0”（Strickland, 2008)。

万维网近年来已经展现出的特点和以后将可能发展的方向如下。

• 可读写:用户不再仅仅是单纯地接受来自网站的信息，更可以发表自己的声音。 用户可以发表博客、微博、评论和地图标注等。一些网站采用“众包”的方式，鼓励用户参与， 积累数据资源，并以此来吸引更多用户。

• 更社交化:诸如？3〇01)〇〇1{、1界版1’山111«；〇1111、微博和人人网等, 把家人、同学、同事、朋友和业务伙伴等联系起来，形成了一个社会人际网络， 人们以此联络感情,以比传统媒体更快捷的速度向更广泛的受众传播信息。

• 多媒体化:多媒体更直观、更便于人们接受和理解。照片、视频网站和Pod-cast(播客 ） 等的流行， 揭示了人们对多媒体的喜爱。

• 基于语音的上网:手指可以说是最便携、最方便的鼠标， 所以目前触屏方式的手机和平板电脑深为人们喜爱和流行。 与此类似，语音可以说是人类最自然、最方便、最人性化的下达命令的方式。 基于语音的人机交互将为一个热点，苹果公司iPhone 4S的语音识别和交互功能具有一定的智能性， 是其受人喜爱的原因之一。不久的将来，人们可以用声音来上网、与网上的应用程序交互。

• 更智能:当前Web上的内容主要是供人来阅读而非供计算机直接理解的， 而人类的语言是模糊的、多意的和具有歧义的。万维网上的应用程序并不能完全理解万维网上人类的语言。 例如，搜索引擎是通过单词的拼写匹配而不是单词的意思来完成检索的，这样就导致了一些问题， 如信息的遗漏,即漏掉一些实际上用户所需要的页面，以及信息的过载， 即搜索结果中包含了大量无关和不重要的信息。语义网的目的是解决这些问题。 在语义网中，词语的意思(语义)是被预先标识过的，因此可以由机器来理解和处理。 其实现方法之一是给网页上的词语加上语义标签，每个标签有一个唯一的URI, 每个URI对应于某一个网络本体语言（Web ontology language,OWL)中的一个词语(见第6.3节）。 语义网是一个宏大的工程，构建一个全面的本体论体系，并在每个Web页面上标注语义， 需要Web标准制定者和Web页面开发者付出很多努力。 虽然目前已有大量此类项目，但它们都还是小规模的实验性研究，实现真正的语义网仍有待时日。 语义网实现后，软件可以准确地理解万维网中每个术语的意思,并可对其进行自动化的、智能的处理。 例如,Berners-Lee所举的一个关于会议通知的例子：

“一个会议通知网站上往往包含会议日程表和许多相关信息。用户点击会议日程链接时，便可以立刻把会议的时间和日期加到自己的电子日历中； 同时，会议的位置信息（如地址、经纬度甚至高度）也可以被发送到他的GPS设备上； 并且，其他与会者的姓名和简历也可以立刻发送到他的即时通的列表里Q换句话说， 一旦开发者在一组共同定义的语义上达成一致，那么他们的程序可以无歧义地理解每一个标记的词语， 并可以为该词语加入一系列智能化的、自动的功能。 ”（Shannon,2006)

10.2.3. 迈向社会化的GIS #

要准确地预测WebGIS将会如何发展、发展到什么程度是十分困难的，但是， 根据WebGIS产生以来的经验、教训和信息技术发展的大趋势来看， WebGIS在技术、架构和应用上将向如下方向发展。

1. 开放的地理空间Web服务将继续是WebGIS的核心

Web服务是地理空间信息聚合和云GIS的基本模块，是 NSDI 2. 0的坚实基础。 它把GIS数据和功能开发给互联网上的其他程序，为地理空间数据和功能的共享提供了一种灵活的渠道。 这种跨部门的合作将创建一个地理空间Web服务生态系统，这个生态系统将孕育出更多更新的应用， 使人类社会在地理信息上的投资得到最大化的产出和回报。 目前,地图服务是最常见的服务类型。 未来，人们将创建越来越多的地理处理等其他类型的服务，实现更丰富的功能。 REST风格的Web服务简单易用，有助于提高WebGIS系统的整体性能和可扩展性,将进一步取得SOAP类型的Web服务。 目前广泛应用的浏览器端 API (如API for JavaScript、Flex、Silveriight)和针对 iOS 和 Android 等移动平台API,大都是基于REST服务类型的Q这种在服务器端创建服务， 在客户端集成服务的应用搭建方式将更加流行。

2. 移动平台将成为WebGIS最主要的客户端

现代社会正在进人后PC (Post PC)时代（Jobs， 2011),智能手机、平板电脑和各种便携式数码设备日益普及和流行,PC的市场份额正在相对削减。 在未来的几年内，智能移动的数量必将超越台式和笔记本计算机，成为WebGIS主要的客户端平台。 移动GIS在各个专业领域的应用也会日益普及，基于位置的服务将继续迅猛发展， 融入人们的日常购物、旅游、交友和娱乐等生活中。

其中，增强现实将是移动GIS中的一个研究热点。 它能够结合用户的地点和朝向，通过互联网取得更多的信息，来弥补人们视觉等感官的局限， 让人人都变成“火眼金睛”，能看到一个建筑在历史上的样子，一个地区在未来设计中的样子， 甚至通过人脸识别技术、结合地理位置，了解在大街上让你一见钟情的女孩是谁， 或了解一个陌生人是否有犯罪前科。 移动GIS能够迅速地记录、报告和分析某处的变化，有助于提髙GIS系统的实时性，将GIS从三维（z，r， z)扩展到了四维U，F，Z*7〇。

3. 自发式地理信息蕴藏巨大价值

自发式地理信息（见第10. 1. 1节）将会越来越丰富，这些信息可以与其他信息融合起来，支持许多应用， 诸如全民科学、社区反馈、众包、预警、突发性事件的监控和过程分析及建设 NSDI 等。 VGI也是新地理和公众参与GIS的主要形式，是公民利用GIS发出自己的声音和意见的一种独特方法。 自发式地理信息的类型也在不断扩大。 很多移动应用在征得用户的同意后，会使用和记录手机用户的位置，这样， 人们的活动范围、消费习惯、政治倾向、健康状况和社会关系等都能够从手机记录的位置中得到。 这种VGI将是海量的，对其分析和利用有着巨大的价值。

4. 云GIS是大势所趋

近几年来，云计算和云GIS的概念可谓炙手可热，有关的技术也逐渐实用化。 相对于本地复杂的海量数据处理、频繁的软硬件更新，云GIS显得更为“轻盈”。 以云计算为核心,为桌面和移动等应用提供数据和功能支持，这种架构模式正在被人们接受。 云GIS的功能也正在从云存储、云托管向应用开发平台发展。 云GIS的租赁付费模式和大量免费的服务，不仅将为传统的GIS用户提供方便， 也将使GIS能渗透到那些从未使用过GIS或那些之前无法承受相关费用的机构和部门。 各国政府都纷纷加大了对云计算的投人和使用，例如,美国政府已确立了云优先的战略， 制定了整合联邦数据中心等25项计划，推动新一轮改革浪潮，带动整个美国的现代化升级。 尽管云GIS不会完全取代桌面和本地GIS,尽管云GIS的建设也不会一蹴而就， 但云GIS的发展和应用已是大势 所趋。

5. WebGIS将更加智能

Bemers-Lee所预见的语义网将有助于消除或减少由于自然语言的模糊性、不确定性和不一致性所造成的限制。语义网的实现将给地理空间信息的发现、获取、挖掘和合成带来语义互操作上的重大突破。未来的WebGIS在分析Web上的数据资源、推断新的结果和满足各种应用需求时将会更加智能。

6. GIS向实时或近实时方向发展

WebGIS中的许多组成部分都具有实时和近实时的特性，如从传感器网获取的监测数据，由野外工作人员和公众使用移动设备报告的突发事件,配置在直升机、消防车、警车、运输车和手机上GPS接收器所采集的位置。 它们使得GIS数据可以被实时地获取、处理、分析、展示和利用， 这一特点在解决当今世界面临的很多挑战时十分重要。

7. 语音交互将蓬勃发展

通过自然语言进行简单高效的人机交互，是未来科技的重要发展方向之一。 目前的技术已经让人们能利用语音来进行一些简单的地理方面的交互，例如， iPhone等智能手机已经能够回答诸如“明天这里会下雨吗？”“显示圣地亚哥市的地图”、“计算到洛杉矶的路线”、“当我到离开办公室时提醒我路上去买圣诞礼物”、“当我到家时提醒我给艾米挂个电话谢谢她的款待”等问题。 语音识别和语音控制面临着语音的模糊性，不同的方言和口音的差异性、背景噪音和用户发音变化等方面的挑战。 人与地图的交互尤为复杂，但其发展前景广阔，对用户， 特别是在视觉和肢体有损伤、缺陷或处于忙碌状态（如开车）的状态下，实用价值重大。

8. 物联网与智慧城市从虚幻到现实

当前，物联网产业已经成为许多国家科技产业发展的一个重点方向。 物联网是一个由感知层、网络层和应用层共同构成的庞大的社会信息系统， 是一个涉及国民经济各行各业、社会与生活各个领域的一个无所不包的庞大的产业链。 这一看似遥远的概念已经逐渐在我们的生活之中开始实现,如近年来出现的汽车上网等功能已经在娱乐、导航、互动、通信、远程控制和路况信息融合等方面初步展示了物联网的潜力。 GIS和WebGIS在物联网的规划、追踪、查找、控制、显示和管理方面有重要的价值,将有助于实现智能化的物联网智慧城市。

9. 虚拟地球和虚拟世界的融合

在线虚拟世界是个热门的话题,成千上万的玩家以化身的形式生活在这样的世界里(见第10.1.6节）。 但是，这种虚拟世界大多建立于一种虚幻的环境之上，为了获得更好的实际应用价值， 可以把这些世界构建在虚拟地球上，即一个真实世界的虚拟版本上，这样， 用户可以在虚拟的环境中完成真实的工作(Driver and Jackson，2008)。

如今的在线虚拟地球中有详细的地面影像和街道底图，用户可以在其中添加三维建筑和其他地物。 如果在其中可以添加用户的化身，添加化身之间的行为规则， 如果化身能与虚拟地球进行深入的融合、方便和有趣的交互，那么虚拟地球将会拥有无限的机遇。 试想， 利用虚拟地球,应急人员可以在与真实城市场景极为相似的、虚拟的交通事故和大规模爆炸中进行灾害应对的演习， 坐在办公室里就能模拟驾着直升飞机去参加营救，真实地体验事故现场的情形， 与其他同事进行协同（图10.10);试想，坐在家里，你就可以漫游世界，在虚拟而又真实的城市里穿梭， 进入一个又一个虚拟的购物广场，浏览和购买商品，敲开朋友家的房门，如同面对面一样地与他们交谈， 通过带有反作用力的手套与他们握手和拥抱……。 这在众多的GIS应用领域中都充满了潜力。

WebGIS始于20世纪90年代初期。 回望当年，人们不可能或很难想象到那些简陋的原型能具有这么大的实际应用价值，取得如此大的成功。 同样，展望未来,我们今天也很难准确地预测WebGIS在未来能发展到什么程度，但可以肯定的是， WebGIS将被进一步广泛应用，通过有线和无线网络，通过云计算和普适计算， 通过我们的计算机、手机和将来出现的其他设备，与我们形影相随，把你、我、他， 把人类与传感器网、物联网联系起来，把地理空间信息无缝地集成和融入政府、商业和其他所有组织的运行与决策中， 融人人们的生活和工作之中，让任何人、在任何时候、任何地点用GIS来解决与地理空间有关的问题， 实现真正的社会化的GIS。