三十年中國GIS基礎(chǔ)軟件市場回顧與發(fā)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(yè)界常說：“軟件定義世界，數(shù)據(jù)驅(qū)動未來”，地理信息產(chǎn)業(yè)也是如此[1]。地理信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展離不開數(shù)據(jù)，也離不開軟件。如果說數(shù)據(jù)是糧食，那么軟件就是利用糧食加工成食品的工具，兩者的完美結(jié)合，才能產(chǎn)生地理信息產(chǎn)業(yè)的饕餮盛宴[1]。

　　在地理信息系統(tǒng)(GIS)軟件產(chǎn)業(yè)鏈中，包括基礎(chǔ)軟件和應(yīng)用軟件。雖然GIS基礎(chǔ)軟件的產(chǎn)值規(guī)模在地理信息產(chǎn)業(yè)中占的比重較小，卻是地理信息軟件產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)制高點，是絕大部分GIS應(yīng)用解決方案的技術(shù)基礎(chǔ)。一個國家的GIS基礎(chǔ)軟件技術(shù)發(fā)展水平，一定程度上代表了該國地理信息技術(shù)創(chuàng)新的能力和水平[2]。

1　中國GIS基礎(chǔ)軟件發(fā)展歷程回顧

　　1987年，北京大學(xué)遙感所的PURSIS(PekingUniversity Remote Sensing Information System)誕生，是公認的中國商品化GIS軟件的起點，距今已有30年。PURSIS是在北京大學(xué)遙感所創(chuàng)始人承繼成教授的倡導(dǎo)下，整合了1985～1987年間幾位在讀研究生王崢、任伏虎(現(xiàn)為中科遙感集團執(zhí)行總裁)、柳林(現(xiàn)為美國辛辛那提大學(xué)和中山大學(xué)教授)、謝昆青(現(xiàn)為北京大學(xué)教授)等人的成果研發(fā)而成的286XT微機版GIS。該項工作得到了國家自然科學(xué)基金支持。今天看來，PURSIS雖然比ESRI 1982年首次發(fā)布的Arc/Info晚五年，但有可能是全球最早的DOS環(huán)境GIS軟件產(chǎn)品。

　　1988年9月，PURSIS更名為SpaceMan，升級成為了真正意義的商品化軟件，至1994年前后發(fā)展到SpaceMan4.0版，并在國土、氣象、林業(yè)和教育等領(lǐng)域擁有約2 000多用戶。1993年前后，在SpaceMan的基礎(chǔ)上，程承旗教授和鄔倫教授領(lǐng)導(dǎo)研發(fā)了國內(nèi)第一套基于Windows環(huán)境的GIS軟件CityStar[3]，參與系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)的成員們后來都成為了中國GIS科學(xué)發(fā)展的中堅力量。

　　PURSIS、SpaceMan和CityStar的發(fā)展，包含了一代GIS先行者的夢想、探索與實踐，也激勵著后來的GIS從業(yè)者們不斷向前，為中國GIS基礎(chǔ)軟件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展點燃了星星之火。20世紀90年代，一大批國產(chǎn)GIS基礎(chǔ)軟件紛紛出現(xiàn)，包括武漢測繪科技大學(xué)的GeoStar[4]、中國地質(zhì)大學(xué)的MapCAD、中科院地理所的APSIS、中國林科院的WinGIS，北大青鳥的青鳥GIS和北大方正的方正智繪等在內(nèi)，共計20多個。

　　1997年，在PUSIS出現(xiàn)十年后，SuperMap GIS的前身，ActiveMap組件式GIS誕生，成功應(yīng)用于國內(nèi)軍事項目。到2000年年底，超圖軟件正式發(fā)布了第一代的SuperMap GIS基礎(chǔ)軟件。

　　雖然中國的GIS基礎(chǔ)軟件隊伍不斷壯大，但在市場上的表現(xiàn)并不盡如人意。到2000年，中國GIS市場份額的前幾名基本是清一色的國外品牌，包括ESRI、MapInfo、Intergraph、Bentley、Autodesk和SmallWorld等。

　　為什么中國GIS基礎(chǔ)軟件的起步并不晚，但在1987年之后的十余年間，其發(fā)展卻落后于國際品牌?究其原因，筆者認為：一是當(dāng)時中國GIS應(yīng)用市場的發(fā)展遠遠落后于歐美發(fā)達國家，沒有大的市場空間和規(guī)模，無法孕育強大的GIS基礎(chǔ)軟件;二是市場經(jīng)濟發(fā)展不足，沒有成熟的產(chǎn)業(yè)化機制。相比于美國的ESRI先成立公司后發(fā)布產(chǎn)品的模式，中國GIS產(chǎn)品大多是先有了產(chǎn)品和技術(shù)，后成立公司，導(dǎo)致產(chǎn)品缺乏專業(yè)化的公司來持續(xù)經(jīng)營和發(fā)展。

　　可喜的是，隨著技術(shù)的進步和需求的牽引，2000年以后，自主GIS基礎(chǔ)軟件取得了較快發(fā)展[5-6]。據(jù)賽迪顧問發(fā)布的調(diào)查報告，2008年，中國市場GIS軟件份額前四名中，自主品牌占兩席(圖1a);到2015年，中國市場GIS軟件份額前四名中，自主品牌占三席，且首次奪得第一(圖1b)。

圖1 中國基礎(chǔ)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2008年與2015年自主GIS品牌和國外品牌的市場份額情況，可以很明顯地看到，自主GIS品牌市場占有率從2008年度的37%上升至2015年度的49%;國外GIS品牌市場占有率則從48%下降到34%;在其他15%(2008年)和17%(2015年)的份額中，絕大部分也是中國自主GIS品牌，如圖2所示。

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

2　自主GIS基礎(chǔ)軟件發(fā)展的驅(qū)動因素

　　自2000年以來，我國自主GIS基礎(chǔ)軟件取得了快速的發(fā)展，在眾多行業(yè)和領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。概括起來，其驅(qū)動因素主要包括以下幾個方面[7-8]。

2.1 科技主管部門的推動

　　1996年前后，科技部啟動GIS軟件測評工作，由國家遙感中心牽頭，中國地理信息系統(tǒng)協(xié)會(后更名為中國地理信息產(chǎn)業(yè)協(xié)會)具體組織實施，各軟件廠商積極參加每年的測評，科技部擇優(yōu)向社會推薦。

　　自主GIS軟件測評活動，在國內(nèi)掀起一陣“GIS軟件技術(shù)比武”的熱潮，大家你追我趕，競相發(fā)展技術(shù)，提升產(chǎn)品，對自主GIS基礎(chǔ)軟件的發(fā)展，起到了非常關(guān)鍵的作用。

　　除軟件測評以外，國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(863計劃)的實施也對自主GIS基礎(chǔ)軟件的發(fā)展起了很重要的作用。如2001年啟動的863項目“面向網(wǎng)絡(luò)海量空間信息大型GIS”采用“比武招親”形式，即先在投標的各家中擇優(yōu)選擇5家進行支持，兩年后對各家產(chǎn)品與技術(shù)進行測評驗收，支持優(yōu)勝的3家。這種創(chuàng)新的淘汰機制，使其對GIS基礎(chǔ)軟件技術(shù)發(fā)展的促進作用發(fā)揮到極致，中標的5家不敢懈怠，全力以赴投入技術(shù)創(chuàng)新，且該項目要求必須由企業(yè)牽頭，有成熟的產(chǎn)業(yè)化機制，側(cè)重產(chǎn)業(yè)化推廣而非純粹的科學(xué)研究。經(jīng)過該項目，基本奠定了我國自主GIS品牌的格局。類似的項目機制，非常有利于推動產(chǎn)業(yè)技術(shù)的發(fā)展。

2.2 企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新投入增大

　　早期的GIS軟件企業(yè)規(guī)模小，研發(fā)資金投入有限。隨著企業(yè)的快速發(fā)展，規(guī)模不斷擴大，研發(fā)投入規(guī)模也逐步增大，大幅增強了GIS軟件信息技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新能力。如中國GIS基礎(chǔ)軟件品牌中地、吉奧和超圖幾家公司的員工人數(shù)都在千人以上，與十年前相比規(guī)模大了很多，其中超圖將近3000人規(guī)模，2016年研發(fā)投入超過億元規(guī)模。

　　有規(guī)模的投入，不僅可以加快新技術(shù)發(fā)展的速度，還可以構(gòu)建規(guī)范化的產(chǎn)品研發(fā)體系，提高產(chǎn)品品質(zhì)。如超圖研究院創(chuàng)立的軟件研發(fā)管理體系，特別是具備持續(xù)運行3萬多個測試程序的自動化測試體系，不僅提高了產(chǎn)品品質(zhì)，還能推廣給其他IT企業(yè)。

2.3 領(lǐng)先的需求牽引

　　目前，中國政府的GIS應(yīng)用水平，也已經(jīng)處于世界前列，特別是在大量新技術(shù)的應(yīng)用方面，有的已經(jīng)領(lǐng)先于歐美發(fā)達國家。如在三維GIS應(yīng)用方面，中國政府信息化中三維應(yīng)用非常廣泛，已經(jīng)站在該技術(shù)應(yīng)用的前沿。領(lǐng)先的應(yīng)用蘊含領(lǐng)先的需求，領(lǐng)先的需求催生領(lǐng)先的產(chǎn)品和技術(shù)。中國GIS基礎(chǔ)軟件企業(yè)迎來了最好的機會，解決好了中國的應(yīng)用需求，就可以做出全球領(lǐng)先的軟件產(chǎn)品。

　　在上述3個因素的影響下，中國自主GIS基礎(chǔ)軟件在技術(shù)先進性和產(chǎn)品成熟度兩方面，都有了極大的進展。

3　對當(dāng)前中國GIS基礎(chǔ)軟件發(fā)展的思考

　　中國GIS基礎(chǔ)軟件走出了一條自主創(chuàng)新之路，如圖3所示。在1980年代的起步階段，GIS應(yīng)用主要以桌面GIS為主，提供基礎(chǔ)的GIS空間分析功能，并應(yīng)用于個別傳統(tǒng)行業(yè)。1990～2000年代，自主GIS軟件實現(xiàn)對國外GIS軟件的追趕，以組件式GIS、WebGIS、空間數(shù)據(jù)庫技術(shù)為主，逐步發(fā)展起了三維GIS技術(shù)。過去十年間，自主的GIS基礎(chǔ)軟件取得了較快發(fā)展，與國際GIS技術(shù)并駕齊驅(qū)，廣泛應(yīng)用于中國信息化建設(shè)的方方面面。

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

　　當(dāng)前，在需求和技術(shù)等的牽引下，中國GIS基礎(chǔ)軟件最近幾年的重要技術(shù)方向可以總結(jié)為CCTB，即云GIS技術(shù)(Cloud Computing GIS)、跨平臺GIS技術(shù)(Cross Platform GIS)、新一代三維GIS技術(shù)(ThreeDimension GIS)和大數(shù)據(jù)GIS技術(shù)(Big Data GIS)。

　　云GIS技術(shù)是讓GIS軟件能運行在云環(huán)境上，充分發(fā)揮云計算環(huán)境的優(yōu)勢，提高GIS服務(wù)的計算性能或者節(jié)約計算資源[9]。云GIS技術(shù)打通了云GIS(服務(wù)器)和各種端GIS(桌面GIS和移動端GIS)之間的連通。在大量應(yīng)用中，GIS要能夠提供盡可能瘦的客戶端(如WebGL)以盡可能發(fā)揮云的計算優(yōu)勢，減少端的安裝維護代價。服務(wù)器上的GIS軟件也不再局限于一套WebGIS或ServiceGIS服務(wù)器軟件，還要提供云GIS門戶軟件、云GIS管理服務(wù)器軟件，以及提高云GIS在有限帶寬上高性能運行的CDN服務(wù)器或前置服務(wù)器軟件。

　　跨平臺GIS指的是跨硬件設(shè)備和操作系統(tǒng)[10]。硬件設(shè)備包括各種服務(wù)器、桌面電腦和移動設(shè)備等;操作系統(tǒng)包括服務(wù)器和桌面端用的各種Windows、Linux、UNIX，以及移動端的Andriod和iOS操作系統(tǒng)等?？缙脚_GIS要解決的實際問題包括3個方面：支持各種常用和主流的服務(wù)器，如性能更高和更穩(wěn)定運行的Linux服務(wù)器;支持各種端，尤其是支持離線模式下GIS軟件能運行各種端(特別是移動端)的能力;支持自主可控的硬件與軟件，如龍芯、飛騰等自主CPU，麒麟等自主操作系統(tǒng)，保障信息安全。

　　新一代三維GIS技術(shù)以數(shù)據(jù)模型、軟件內(nèi)核和軟件形態(tài)的二三維一體化技術(shù)為基礎(chǔ)框架，融合了傳統(tǒng)手工三維建模技術(shù)、傾斜攝影三維技術(shù)、激光點云三維技術(shù)、BIM與GIS結(jié)合的三維技術(shù)等，實現(xiàn)了二維與三維一體化，地上與地下一體化，空中與地表一體化，陸地與海洋一體化，室內(nèi)與室外一體化，宏觀與微觀一體化[11]。

　　大數(shù)據(jù)GIS技術(shù)是對空間大數(shù)據(jù)進行包括存儲、索引、管理、分析和可視化在內(nèi)的一系列技術(shù)的總稱，而不是單純解決某個環(huán)節(jié)的問題[12]。能同時具備挖掘和處理傳統(tǒng)空間數(shù)據(jù)和空間大數(shù)據(jù)的GIS基礎(chǔ)軟件，才更有生命力。

　　在CCTB這4個方向中，跨平臺是典型的需求驅(qū)動型，云計算、新一代三維和大數(shù)據(jù)是信息技術(shù)和需求共同驅(qū)動。未來一段時間，這四大技術(shù)方向還將繼續(xù)深度影響GIS軟件應(yīng)用的發(fā)展。當(dāng)然，GIS軟件還會不斷產(chǎn)生新的技術(shù)方向，我們需要不斷進行相關(guān)的研究和探索，保證自身的先進性。

4　結(jié)束語

　　在過去三十年里，中國GIS基礎(chǔ)軟件無論在技術(shù)上還是市場上都取得了長足的進步。盡管如此，技術(shù)發(fā)展日新月異，每一輪技術(shù)變革，都可能會導(dǎo)致GIS基礎(chǔ)軟件重新洗牌，進而對GIS應(yīng)用開發(fā)商及最終用戶產(chǎn)生深遠的影響。我們必須不斷進步，在紛繁復(fù)雜的方向中選出正確的方向，避免被超越甚至被淘汰;暫時的落后并不可怕，只要抓準新的變革趨勢，就有彎道超車的可能。中國GIS軟件未來的路還很長，唯有加大投入，堅持自主創(chuàng)新，持續(xù)進步，才能做得越來越好。

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作者簡介：

　　宋關(guān)福(1969-)，男，重慶人，超圖集團總裁，教授級高級工程師，博士，主要從事地理信息軟件技術(shù)研究工作。

通訊作者：

　　李紹俊(1978-)，男，山東即墨人，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，主要從事地理信息軟件技術(shù)研究工作。