一、GIS与计算机新技术

GIS显然是一个计算机系统，因此任何计算机的新技术都可能会对GIS的技术方法产生重要影响。GIS与计算机新技术可以紧密结合，计算机新技术也是GIS发展的强大驱动。

二、区块链与GIS应用现状：

超图已经成立区块链研究室，研究：不动产登记业务中电子证照存证方向与基于区块链的GIS引擎方向。[2]

2018年4月，文章[4]提出去中心化地理空间信息映射区块链平台MAP（地理信息映射聚合平台 - Mapping Aggregation
Platform），MAP旨在通过基于社区与区块链技术创建一个精确的、不断更新的数字地图，为无人驾驶汽车，无人机技术以及增强现实技术提供高精确的地图服务。这种精确度高、信息丰富、实时更新的地图当前并不存在，本文给出了解决方案的设想。

2018年11月，基于区块链的共识机制及防篡改，保障数据的安全性与可靠性MapGIS与湖南政府建立了基于区块链的不动产区块链信息共享平台，可确保不动产信息的真实、准确、完整和一致性。[3]

2019年8月，利用区块链去中心化的特点，GoWithMi 提出利用区块链与GIS创建电子地图作为基础设施，旨在通过区块链技术、AI技术和GIS（地理信息系统）技术构建分布式地图生态系统，它使得地图的使用、更新和维护可以由任何人（节点）发起并自治执行，全部过程不依赖任何中心化机构。分布式的地图生态系统让区块链在非金融场景产生大规模落地应用变成可能，让包括出行、旅游、住宿、电商在内所有需要地图功能的业务，共享一个低成本、高质量、永不停止的地图底层服务设施。文章还提到，要满足未来满足万物互联的需要，分布式地图服务将是地图服务的未来。[5]

文章[1]介绍了区块链技术在GIS的应用：

一、什么是区块链？

区块链的核心技术：

1）分布式帐本

2）防篡改机制

3）共识机制

4）追溯机制

1、分布式帐本技术：

主要有两个方面，一个是分布式，另一个是帐本。区块链的存储是分布式的存储，那么带来的价值就是：一个节点的数据损坏了，不会让整个帐本丢失，从数据存储的角度提高了数据的安全性。

“帐本”说明了区块链的核心应用方向是记帐（记录），所以我们在拓展相关的行业应用的时候，就不能脱离了这个方向，一定是与“记录”相关的。

2、防篡改机制：

区块链利用加密技术、分布式技术、共识技术来防止数据或交易的恶意篡改。

加密技术比较容易理解，数据或交易信息，加密后别人就很难修改具体内容，而且加密技术产生的数字签名，可以从身份的角度来保护数据，如果没有数字签名，即使修改了内容，节点验证也通不过。

采用分布式存储技术，数据在多个节点存在，如果想改的话，则每个节点都需要修改，篡改者几乎是达不到这种能力的。

共识机制保证每个节点都按照规定好的原则来验证和记录数据，篡改过的不符合原则的数据会被直接过滤掉。

3、共识机制：

共识就是所有的节点达成一致，共同维护同一本帐本，从而保证帐本的唯一性、准确性、完整性。再深入一步，也就是所有节点对于每一笔记录都是认可的，只要符合规则，就进行记录，而不需要一个“关键决策”来通知它记录，这样便可以节省大量的“流程时间”，而相关的这些“规则”，便是共识机制，某些共识机制需要算法的支持，这便是共识算法。

共识机制主要是价值是对区块链内部来说的，保证了帐本的正确、完整与统一，确保区块链在“自治”的环境下运转，支持了防篡改机制，从而保证了区块链的安全可信。

4、追溯机制：

数字签名机制通过非对称加密和哈希算法来实现，能过数字签名后，则实现了身份的防抵赖，通过对交易的查看，可以确认交易者的身份，这就保证了一连串交易的每笔交易来源都可以追溯到。

分析这四项技术，分布式帐本的“记录”的功能，在GIS中本身已存在，各种数据库都可以做到，关系型数据库、NoSQL数据库、分布式数据库，在功能上已经相当强大了。在“记录”功能上，区块链的优势不明显。

防篡改机制，区块链利用多种机制与算法保证了记录的不可篡改特点，而这一特点在GIS数据库中是难以达到的。那么在GIS的应用中可以重点考虑这一特点。

追溯机制，只要在数据表中加一个字段，记下当前记录相关的上一记录便可，这一技术特点，区块链也无多大的优势。但是与“防篡改机制”结合起来就不一样了，可以实现可信的追溯。

共识机制，虽说是区块链的内部实现机制，但在“防篡改机制”的实现上发挥了很大的作用，同时，共识机制可以优化流程处理方面的时间。

综上，防篡改特点与可追溯特点值得GIS行业重点对待！

二、区块链技术在GIS行业中的应用

探索区块链技术在GIS行业中的应用，那首先应该看一下GIS的核心功能：数据存储、空间分析、结果展示、交互操作。

数据存储方面：与数据防篡改可挂钩，只要担心数据被篡改的，那就可以用区块链来实现。好比说地籍边界线，被修改的话带来的影响是相当大的。

数据存储，还关系到一个数据来源的问题，尤其是物联网发展起来后，有许多与位置相关的传感器数据，用区块链采集数据，可以做到数据的防篡改、可追溯，现在许多物联网的传感器，甚至是缺少身份认证，在数据的安全方面存在很大的问题，区块链可以提供一个可信的基础保障，当然区块链的数据存储性能值得探讨，但有一种解决方案是以采样的方式进行数据采集。

空间分析方面：数据的来源需要追溯，分析后的结果需要备案（记录）和追溯，这些方面有区块链发挥价值的场景。现在发展起来的技术还有“边缘计算”，边缘计算中间结果或中间数据的防篡改需求，区块链技术可以发挥价值。

结果展示方面：与区块链关系不大。

交互操作方面：不管是数据处理还是基于GIS的设计，都会产生相关的中间成果或版本，版本的管理是一个难题，尤其是在协作操作的前提下，而区块链的共识机制，可以确保严格同步，不会出现版本冲突的问题。

区块链在GIS中可能应用方向：

1）基于共识机制的数据采集。包括众包数据采集、物联网数据采集。

2）基于防篡改机制的数据存储。各种行业的GIS数据存储，只要怕被篡改。

3）基于防篡改机制的数据追溯。有追溯需求的GIS行业，往往是具有经济利益或法律意义的。

4）中间数据或中间分析结果的防篡改。比如边缘计算产生的数据或结果。

5）基于共识机制的数据版本管理。GIS编辑或GIS设计产生的数据版本。

 

参考：

[1]区块链技术应用于GIS方向思考

[2]超图软件：将推进区块链与GIS结合的研究与研发，实现区块链产品化

[3]全国首张区块链不动产电子凭证诞生MapGIS探索不动产新技术

[4]MAP|去中心化地理空间信息映射区块链平台

[5]用“区块链＋AI”打造万物互联级下一代地图