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云计算技术已经成为目前国内外IT及其各应用领域的研究热点。作为一种新的计算模式,云计算从根本上改变了数据存储、数据共享和计算方式,其所面对的数据层面属于大数据范畴。另一方面,对于GIS领域而言,云计算仍处于探索阶段,大数据云计算环境下GIS功能及应用方向存在许多有价值的研究课题。本文通过云计算概念介绍,分析了云计算在空间分析以及空间数据库表达功能上的优势,讨论了云计算与GIS系统之间在数据通信、数据存储与数据处理分析之间的关系,并提出三种基于云计算的GIS系统架构。主要研究内容如下:1、基于云计算GIS系统的组成与体系结构:探讨云计算的定义,给出建立基于云计算GIS系统的有利条件。将云计算过程与传统的高性能计算进行技术比较,分析各自的优点和缺点。提出云计算在GIS中的应用方向,同时提出了三种基于云计算的GIS系统架构,即基于云计算的GIS公共云、私有云和混合云。2、云计算算法兼容的栅格GIS特征距离算法研究:通过设计一个最小欧氏距离算法,来检验GIS系统空间算法移植到分布式计算机系统上的可行性。其目的是在于解决:(1)传统独立最小欧氏距离算法的局限性;(2)基于距离算法的分布式计算优势;(3)传统空间算法并行化的挑战和可行性解决方案。基于这一解决方案,不仅有助于建立一个云计算兼容的最小欧氏距离算法,也将有助于开发其他基于云计算的空间GIS算法。3、基于云计算的栅格GIS系统分布式存储架构:大多数的云计算系统采用分布式计算兼容的非关系型分布式数据库管理系统(NDDBMS),而不是传统的关系型数据库管理系统(RDBMS)。本文给出了一个新型的非关系型GIS数据存储模式——HBase,将解决数据存储方面的诸多难题。重点讨论在栅格型GIS数据中HBase的数据存储模型、索引策略以及数据存储方面的一些优化方案。