三十年中國(guó)GIS基礎軟件市場回顧與發展展望

Review and Prospect of China GIS Basic Software Market for 30 Years

SONG Guanfu, LI Shaojun

(1. SuperMap Software Co.,Ltd., Beijing 100015, China; 2. Engineering Technology Research Center of Geographic Information Basic Software and Application in National Administration of Surveying, Mapping and Geoinformation, Beijing 100101, China)

Abstract:

　　The commercialiaation of China GIS basic software started from 1987. and experienced decades of development. However, due to the lack of market space and scale, and the industrialization mechanism, the market performance of China’s

　　GIS basic software is not satisfactory. During the last dozen years, with the enhancement of the national supports, the increase of the enterprise innovation input, and the development of the market demands, China GIS basic software has made great progress in both in technology and in the market. The overall domestic market share is nearly 70%, and the overall technical level runs with the international counterparts, and the application of new technologies (e.g., 3D GIS) are at the international forefront. In the future, China GIS basic software will continue to increase investment, adhere to independent innovation, and make greater progress.

Key words:

　　GIS basic software; 30 years development of GIS; independent innovation

引　言

　　業界常說(shuō)：“軟件定義世界，數據驅動未來(lái)”，地(dì / de)理信息産業也(yě)是(shì)如此[1]。地(dì / de)理信息産業的(de)發展離不(bù)開數據，也(yě)離不(bù)開軟件。如果說(shuō)數據是(shì)糧食，那麽軟件就(jiù)是(shì)利用糧食加工成食品的(de)工具，兩者的(de)完美結合，才能産生地(dì / de)理信息産業的(de)饕餮盛宴[1]。

　　在(zài)地(dì / de)理信息系統(GIS)軟件産業鏈中，包括基礎軟件和(hé / huò)應用軟件。雖然GIS基礎軟件的(de)産值規模在(zài)地(dì / de)理信息産業中占的(de)比重較小，卻是(shì)地(dì / de)理信息軟件産業鏈的(de)技術制高點，是(shì)絕大(dà)部分GIS應用解決方案的(de)技術基礎。一(yī / yì ／yí)個(gè)國(guó)家的(de)GIS基礎軟件技術發展水平，一(yī / yì ／yí)定程度上(shàng)代表了(le／liǎo)該國(guó)地(dì / de)理信息技術創新的(de)能力和(hé / huò)水平[2]。

1　中國(guó)GIS基礎軟件發展曆程回顧

　　1987年，北京大(dà)學遙感所的(de)PURSIS(PekingUniversity Remote Sensing Information System)誕生，是(shì)公認的(de)中國(guó)商品化GIS軟件的(de)起點，距今已有30年。PURSIS是(shì)在(zài)北京大(dà)學遙感所創始人(rén)承繼成教授的(de)倡導下，整合了(le／liǎo)1985～1987年間幾位在(zài)讀研究生王峥、任伏虎(現爲(wéi / wèi)中科遙感集團執行總裁)、柳林(現爲(wéi / wèi)美國(guó)辛辛那提大(dà)學和(hé / huò)中山大(dà)學教授)、謝昆青(現爲(wéi / wèi)北京大(dà)學教授)等人(rén)的(de)成果研發而(ér)成的(de)286XT微機版GIS。該項工作得到(dào)了(le／liǎo)國(guó)家自然科學基金支持。今天看來(lái)，PURSIS雖然比ESRI 1982年首次發布的(de)Arc/Info晚五年，但有可能是(shì)全球最早的(de)DOS環境GIS軟件産品。

　　1988年9月，PURSIS更名爲(wéi / wèi)SpaceMan，升級成爲(wéi / wèi)了(le／liǎo)真正意義的(de)商品化軟件，至1994年前後發展到(dào)SpaceMan4.0版，并在(zài)國(guó)土、氣象、林業和(hé / huò)教育等領域擁有約2 000多用戶。1993年前後，在(zài)SpaceMan的(de)基礎上(shàng)，程承旗教授和(hé / huò)邬倫教授領導研發了(le／liǎo)國(guó)内第一(yī / yì ／yí)套基于(yú)Windows環境的(de)GIS軟件CityStar[3]，參與系統設計與開發的(de)成員們後來(lái)都成爲(wéi / wèi)了(le／liǎo)中國(guó)GIS科學發展的(de)中堅力量。

　　PURSIS、SpaceMan和(hé / huò)CityStar的(de)發展，包含了(le／liǎo)一(yī / yì ／yí)代GIS先行者的(de)夢想、探索與實踐，也(yě)激勵着後來(lái)的(de)GIS從業者們不(bù)斷向前，爲(wéi / wèi)中國(guó)GIS基礎軟件産業的(de)發展點燃了(le／liǎo)星星之(zhī)火。20世紀90年代，一(yī / yì ／yí)大(dà)批國(guó)産GIS基礎軟件紛紛出(chū)現，包括武漢測繪科技大(dà)學的(de)GeoStar[4]、中國(guó)地(dì / de)質大(dà)學的(de)MapCAD、中科院地(dì / de)理所的(de)APSIS、中國(guó)林科院的(de)WinGIS，北大(dà)青鳥的(de)青鳥GIS和(hé / huò)北大(dà)方正的(de)方正智繪等在(zài)内，共計20多個(gè)。

　　1997年，在(zài)PUSIS出(chū)現十年後，SuperMap GIS的(de)前身，ActiveMap組件式GIS誕生，成功應用于(yú)國(guó)内軍事項目。到(dào)2000年年底，超圖軟件正式發布了(le／liǎo)第一(yī / yì ／yí)代的(de)SuperMap GIS基礎軟件。

　　雖然中國(guó)的(de)GIS基礎軟件隊伍不(bù)斷壯大(dà)，但在(zài)市場上(shàng)的(de)表現并不(bù)盡如人(rén)意。到(dào)2000年，中國(guó)GIS市場份額的(de)前幾名基本是(shì)清一(yī / yì ／yí)色的(de)國(guó)外品牌，包括ESRI、MapInfo、Intergraph、Bentley、Autodesk和(hé / huò)SmallWorld等。

　　爲(wéi / wèi)什麽中國(guó)GIS基礎軟件的(de)起步并不(bù)晚，但在(zài)1987年之(zhī)後的(de)十餘年間，其發展卻落後于(yú)國(guó)際品牌?究其原因，筆者認爲(wéi / wèi)：一(yī / yì ／yí)是(shì)當時(shí)中國(guó)GIS應用市場的(de)發展遠遠落後于(yú)歐美發達國(guó)家，沒有大(dà)的(de)市場空間和(hé / huò)規模，無法孕育強大(dà)的(de)GIS基礎軟件;二是(shì)市場經濟發展不(bù)足，沒有成熟的(de)産業化機制。相比于(yú)美國(guó)的(de)ESRI先成立公司後發布産品的(de)模式，中國(guó)GIS産品大(dà)多是(shì)先有了(le／liǎo)産品和(hé / huò)技術，後成立公司，導緻産品缺乏專業化的(de)公司來(lái)持續經營和(hé / huò)發展。

　　可喜的(de)是(shì)，随着技術的(de)進步和(hé / huò)需求的(de)牽引，2000年以(yǐ)後，自主GIS基礎軟件取得了(le／liǎo)較快發展[5-6]。據賽迪顧問發布的(de)調查報告，2008年，中國(guó)市場GIS軟件份額前四名中，自主品牌占兩席(圖1a);到(dào)2015年，中國(guó)市場GIS軟件份額前四名中，自主品牌占三席，且首次奪得第一(yī / yì ／yí)(圖1b)。

圖1 中國(guó)基礎軟件市場份額
Fig.1 The market share of China GIS basic software in 2008 and 2005

　　圖2對比了(le／liǎo)2008年與2015年自主GIS品牌和(hé / huò)國(guó)外品牌的(de)市場份額情況，可以(yǐ)很明顯地(dì / de)看到(dào)，自主GIS品牌市場占有率從2008年度的(de)37%上(shàng)升至2015年度的(de)49%;國(guó)外GIS品牌市場占有率則從48%下降到(dào)34%;在(zài)其他(tā)15%(2008年)和(hé / huò)17%(2015年)的(de)份額中，絕大(dà)部分也(yě)是(shì)中國(guó)自主GIS品牌，如圖2所示。

圖2　自主品牌市場份額的(de)變化
Fig.2 The market share changes of self-owned brand GIS

2　自主GIS基礎軟件發展的(de)驅動因素

　　自2000年以(yǐ)來(lái)，我國(guó)自主GIS基礎軟件取得了(le／liǎo)快速的(de)發展，在(zài)衆多行業和(hé / huò)領域得到(dào)廣泛應用。概括起來(lái)，其驅動因素主要(yào / yāo)包括以(yǐ)下幾個(gè)方面[7-8]。

2.1 科技主管部門的(de)推動

　　1996年前後，科技部啓動GIS軟件測評工作，由國(guó)家遙感中心牽頭，中國(guó)地(dì / de)理信息系統協會(後更名爲(wéi / wèi)中國(guó)地(dì / de)理信息産業協會)具體組織實施，各軟件廠商積極參加每年的(de)測評，科技部擇優向社會推薦。

　　自主GIS軟件測評活動，在(zài)國(guó)内掀起一(yī / yì ／yí)陣“GIS軟件技術比武”的(de)熱潮，大(dà)家你追我趕，競相發展技術，提升産品，對自主GIS基礎軟件的(de)發展，起到(dào)了(le／liǎo)非常關鍵的(de)作用。

　　除軟件測評以(yǐ)外，國(guó)家高技術研究發展計劃(863計劃)的(de)實施也(yě)對自主GIS基礎軟件的(de)發展起了(le／liǎo)很重要(yào / yāo)的(de)作用。如2001年啓動的(de)863項目“面向網絡海量空間信息大(dà)型GIS”采用“比武招親”形式，即先在(zài)投标的(de)各家中擇優選擇5家進行支持，兩年後對各家産品與技術進行測評驗收，支持優勝的(de)3家。這(zhè)種創新的(de)淘汰機制，使其對GIS基礎軟件技術發展的(de)促進作用發揮到(dào)極緻，中标的(de)5家不(bù)敢懈怠，全力以(yǐ)赴投入技術創新，且該項目要(yào / yāo)求必須由企業牽頭，有成熟的(de)産業化機制，側重産業化推廣而(ér)非純粹的(de)科學研究。經過該項目，基本奠定了(le／liǎo)我國(guó)自主GIS品牌的(de)格局。類似的(de)項目機制，非常有利于(yú)推動産業技術的(de)發展。

2.2 企業技術創新投入增大(dà)

　　早期的(de)GIS軟件企業規模小，研發資金投入有限。随着企業的(de)快速發展，規模不(bù)斷擴大(dà)，研發投入規模也(yě)逐步增大(dà)，大(dà)幅增強了(le／liǎo)GIS軟件信息技術研發和(hé / huò)創新能力。如中國(guó)GIS基礎軟件品牌中地(dì / de)、吉奧和(hé / huò)超圖幾家公司的(de)員工人(rén)數都在(zài)千人(rén)以(yǐ)上(shàng)，與十年前相比規模大(dà)了(le／liǎo)很多，其中超圖将近3000人(rén)規模，2016年研發投入超過億元規模。

　　有規模的(de)投入，不(bù)僅可以(yǐ)加快新技術發展的(de)速度，還可以(yǐ)構建規範化的(de)産品研發體系，提高産品品質。如超圖研究院創立的(de)軟件研發管理體系，特别是(shì)具備持續運行3萬多個(gè)測試程序的(de)自動化測試體系，不(bù)僅提高了(le／liǎo)産品品質，還能推廣給其他(tā)IT企業。

2.3 領先的(de)需求牽引

　　目前，中國(guó)政府的(de)GIS應用水平，也(yě)已經處于(yú)世界前列，特别是(shì)在(zài)大(dà)量新技術的(de)應用方面，有的(de)已經領先于(yú)歐美發達國(guó)家。如在(zài)三維GIS應用方面，中國(guó)政府信息化中三維應用非常廣泛，已經站在(zài)該技術應用的(de)前沿。領先的(de)應用蘊含領先的(de)需求，領先的(de)需求催生領先的(de)産品和(hé / huò)技術。中國(guó)GIS基礎軟件企業迎來(lái)了(le／liǎo)最好的(de)機會，解決好了(le／liǎo)中國(guó)的(de)應用需求，就(jiù)可以(yǐ)做出(chū)全球領先的(de)軟件産品。

　　在(zài)上(shàng)述3個(gè)因素的(de)影響下，中國(guó)自主GIS基礎軟件在(zài)技術先進性和(hé / huò)産品成熟度兩方面，都有了(le／liǎo)極大(dà)的(de)進展。

3　對當前中國(guó)GIS基礎軟件發展的(de)思考

　　中國(guó)GIS基礎軟件走出(chū)了(le／liǎo)一(yī / yì ／yí)條自主創新之(zhī)路，如圖3所示。在(zài)1980年代的(de)起步階段，GIS應用主要(yào / yāo)以(yǐ)桌面GIS爲(wéi / wèi)主，提供基礎的(de)GIS空間分析功能，并應用于(yú)個(gè)别傳統行業。1990～2000年代，自主GIS軟件實現對國(guó)外GIS軟件的(de)追趕，以(yǐ)組件式GIS、WebGIS、空間數據庫技術爲(wéi / wèi)主，逐步發展起了(le／liǎo)三維GIS技術。過去十年間，自主的(de)GIS基礎軟件取得了(le／liǎo)較快發展，與國(guó)際GIS技術并駕齊驅，廣泛應用于(yú)中國(guó)信息化建設的(de)方方面面。

圖3中國(guó)基礎軟件30年
Fig.3 China GIS basic software for 30 years

　　當前，在(zài)需求和(hé / huò)技術等的(de)牽引下，中國(guó)GIS基礎軟件最近幾年的(de)重要(yào / yāo)技術方向可以(yǐ)總結爲(wéi / wèi)CCTB，即雲GIS技術(Cloud Computing GIS)、跨平台GIS技術(Cross Platform GIS)、新一(yī / yì ／yí)代三維GIS技術(ThreeDimension GIS)和(hé / huò)大(dà)數據GIS技術(Big Data GIS)。

　　雲GIS技術是(shì)讓GIS軟件能運行在(zài)雲環境上(shàng)，充分發揮雲計算環境的(de)優勢，提高GIS服務的(de)計算性能或者節約計算資源[9]。雲GIS技術打通了(le／liǎo)雲GIS(服務器)和(hé / huò)各種端GIS(桌面GIS和(hé / huò)移動端GIS)之(zhī)間的(de)連通。在(zài)大(dà)量應用中，GIS要(yào / yāo)能夠提供盡可能瘦的(de)客戶端(如WebGL)以(yǐ)盡可能發揮雲的(de)計算優勢，減少端的(de)安裝維護代價。服務器上(shàng)的(de)GIS軟件也(yě)不(bù)再局限于(yú)一(yī / yì ／yí)套WebGIS或ServiceGIS服務器軟件，還要(yào / yāo)提供雲GIS門戶軟件、雲GIS管理服務器軟件，以(yǐ)及提高雲GIS在(zài)有限帶寬上(shàng)高性能運行的(de)CDN服務器或前置服務器軟件。

　　跨平台GIS指的(de)是(shì)跨硬件設備和(hé / huò)操作系統[10]。硬件設備包括各種服務器、桌面電腦和(hé / huò)移動設備等;操作系統包括服務器和(hé / huò)桌面端用的(de)各種Windows、Linux、UNIX，以(yǐ)及移動端的(de)Andriod和(hé / huò)iOS操作系統等。跨平台GIS要(yào / yāo)解決的(de)實際問題包括3個(gè)方面：支持各種常用和(hé / huò)主流的(de)服務器，如性能更高和(hé / huò)更穩定運行的(de)Linux服務器;支持各種端，尤其是(shì)支持離線模式下GIS軟件能運行各種端(特别是(shì)移動端)的(de)能力;支持自主可控的(de)硬件與軟件，如龍芯、飛騰等自主CPU，麒麟等自主操作系統，保障信息安全。

　　新一(yī / yì ／yí)代三維GIS技術以(yǐ)數據模型、軟件内核和(hé / huò)軟件形态的(de)二三維一(yī / yì ／yí)體化技術爲(wéi / wèi)基礎框架，融合了(le／liǎo)傳統手工三維建模技術、傾斜攝影三維技術、激光點雲三維技術、BIM與GIS結合的(de)三維技術等，實現了(le／liǎo)二維與三維一(yī / yì ／yí)體化，地(dì / de)上(shàng)與地(dì / de)下一(yī / yì ／yí)體化，空中與地(dì / de)表一(yī / yì ／yí)體化，陸地(dì / de)與海洋一(yī / yì ／yí)體化，室内與室外一(yī / yì ／yí)體化，宏觀與微觀一(yī / yì ／yí)體化[11]。

　　大(dà)數據GIS技術是(shì)對空間大(dà)數據進行包括存儲、索引、管理、分析和(hé / huò)可視化在(zài)内的(de)一(yī / yì ／yí)系列技術的(de)總稱，而(ér)不(bù)是(shì)單純解決某個(gè)環節的(de)問題[12]。能同時(shí)具備挖掘和(hé / huò)處理傳統空間數據和(hé / huò)空間大(dà)數據的(de)GIS基礎軟件，才更有生命力。

　　在(zài)CCTB這(zhè)4個(gè)方向中，跨平台是(shì)典型的(de)需求驅動型，雲計算、新一(yī / yì ／yí)代三維和(hé / huò)大(dà)數據是(shì)信息技術和(hé / huò)需求共同驅動。未來(lái)一(yī / yì ／yí)段時(shí)間，這(zhè)四大(dà)技術方向還将繼續深度影響GIS軟件應用的(de)發展。當然，GIS軟件還會不(bù)斷産生新的(de)技術方向，我們需要(yào / yāo)不(bù)斷進行相關的(de)研究和(hé / huò)探索，保證自身的(de)先進性。

4　結束語

　　在(zài)過去三十年裏，中國(guó)GIS基礎軟件無論在(zài)技術上(shàng)還是(shì)市場上(shàng)都取得了(le／liǎo)長足的(de)進步。盡管如此，技術發展日新月異，每一(yī / yì ／yí)輪技術變革，都可能會導緻GIS基礎軟件重新洗牌，進而(ér)對GIS應用開發商及最終用戶産生深遠的(de)影響。我們必須不(bù)斷進步，在(zài)紛繁複雜的(de)方向中選出(chū)正确的(de)方向，避免被超越甚至被淘汰;暫時(shí)的(de)落後并不(bù)可怕，隻要(yào / yāo)抓準新的(de)變革趨勢，就(jiù)有彎道(dào)超車的(de)可能。中國(guó)GIS軟件未來(lái)的(de)路還很長，唯有加大(dà)投入，堅持自主創新，持續進步，才能做得越來(lái)越好。

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作者簡介：

　　宋關福(1969-)，男，重慶人(rén)，超圖集團總裁，教授級高級工程師，博士，主要(yào / yāo)從事地(dì / de)理信息軟件技術研究工作。

通訊作者：

　　李紹俊(1978-)，男，山東即墨人(rén)，超圖集團高級副總裁，超圖研究院院長，教授級高級工程師，博士，主要(yào / yāo)從事地(dì / de)理信息軟件技術研究工作。