地理空間資料具有多種形式，且需要各種功能來處理、分析資料並將資料視覺化。 雖然地理資訊系統 (GIS) 很常見，但在很大程度上並非雲端原生系統。 大部分 GIS 會在桌面上執行，因而限制了其規模和效能。 儘管在將資料移至後端方面已有進展，這些系統仍受到 IaaS 繫結，因此難以調整大小。

本文將說明如何以高階方法使用雲端原生功能以及一些開放原始碼軟體選項和商業選項。 有三個角色會被列入考量。 這些架構設計人員尋求的是高階流程，不會深入實作的詳細資料。 所述角色如下所示：

潛在使用案例

這些架構中提供的解決方案適用於許多使用案例：

一般地理空間架構設計人員

Azure 有許多原生地理空間功能。 在此圖表和後續圖表中，您會了解地理空間資料所經歷的高階階段。 首先，您擁有資料來源、擷取步驟，以及儲存、轉換、提供、發布及最後取用資料的位置。 請注意原生地理空間功能服務旁的地球圖示。 此外，這些圖表不會被視為線性流程。 您可以從 [轉換] 資料行、[發佈和取用] 開始，然後建立一些衍生資料集，此步驟必須回到上一個資料行。

此架構流程假設資料可能來自資料庫、檔案或串流來源，而不是以原生 GIS 格式儲存。 使用 Azure Data Factory 或透過 Azure IoT、事件中樞和串流分析擷取資料之後，便能透過 Azure SQL、Azure SQL 受控執行個體、適用於 PostgreSQL 的 Azure 資料庫或 Azure Data Lake Storage 將資料永久儲存在暖儲存體中。 您可以從該處使用 Azure Batch 或 Synapse Spark 集區批次轉換及處理資料，而這兩者都可以使用 Azure Data Factory 或 Synapse 管線實現自動化。 即時資料可使用串流分析、Azure 地圖服務進一步轉換或處理，或使用 Azure Digital Twins 進入內容。 在資料轉換之後，便能再次於 Azure SQL DB 或適用於 PostgreSQL 的 Azure 資料庫、Synapse SQL 集區 (針對抽象的非地理空間資料)、Azure Cosmos DB 或 Azure 資料總管中提供額外用途。 準備就緒之後，即可透過資料基底 API 直接查詢資料，但通常會使用發佈圖層。 Azure 地圖服務資料 API 便足以供小型資料集使用，否則可以基於 OSS 或 COTS 導入非原生服務，以便透過 Web 服務或桌面應用程式存取資料。 最後，裝載於 Azure App Service 中的 Azure 地圖服務 Web SDK 會允許地理視覺化。 另一個選項則是在 Power BI 中使用 Azure 地圖服務。 最後，HoloLens 和 Azure Spatial Anchors 可用於檢視資料，並將其放置於真實世界中，以實現虛擬實境 (VR) 和擴增實境 (AR) 體驗。

也請您特別注意，其中有許多選項都是選擇性，也可以由 OSS 來補足以降低成本，同時維持延展性，或以協力廠商工具來補足以利用其特定功能。 下一個工作階段可解決此需求。

協力廠商和開放原始碼軟體地理空間架構

此模式採用的方式會使用 Azure 原生地理空間功能，同時利用一些協力廠商工具和開放原始碼軟體工具。

此方法與上一個流程圖之間的最顯著差異，在於其使用來自 Safe Software Inc.的 FME (可從 Azure Marketplace 取得)。 FME 可讓地理空間架構師整合各種類型的地理空間資料，其中包括 CAD (適用於 Azure 地圖服務 Creator)、GIS、BIM、3D、點雲 (point cloud)、LIDAR 等。有 450 多個整合選項，可以透過其功能加速許多資料轉換的建立。 不過，在實作上會以使用虛擬機器為基礎，因此其調整功能有所限制。 使用 Azure Data Factory 和/或 Azure Functions，即可使用 FME API 呼叫實現 FME 轉換的自動化。 例如，將資料載入 Azure SQL 之後，便能在 GeoServer 中提供資料，並發布為 Web Feature Service (向量) 或 Web 地圖圖磚服務 (點陣)，並在 Azure 地圖服務 Web SDK 中將資料視覺化，或使用桌面版 QGIS 和其他 Azure 地圖服務基本地圖 進行分析。

COTS 地理空間架構：具有靜態和串流來源的 Esri

我們將探討的下一種方法，是使用商業 GIS 作為解決方案的基礎。 儘管其他商務軟體也適用於相同模式，Esri 的技術 (可從 Azure Marketplace 中取得) 將成為此架構的基礎。 與先前情況相同，來源、擷取、(原始) 存放區、載入/服務大致上維持不變。 資料也可以在獨立電腦 (VM) 上使用 ArcGIS Pro 來轉換，或是作為 Azure 虛擬桌面 較大解決方案的一部分進行轉換。 資料可以透過 ArcGIS Enterprise 或 Kubernetes 上的 ArcGIS Enterprise (Azure Kubernetes Service) 發佈。 您可以在 IaaS 上使用 ArcGIS Image 處理影像，作為 ArcGIS Enterprise 部署的一部分。 透過 ArcGIS JavaScript SDK、ArcGIS Pro 終端使用者、ArcGIS Runtime 行動 SDK 或 ArcGIS for Power BI，您可以在裝載於 Azure App Service 的 Web 應用程式中取用資料。 同樣地，使用者可以使用 ArcGIS Online 取用資料。

COTS 地理空間影像架構：Esri 的 ArcGIS Image 和 Azure Orbital

下一個架構牽涉到 Azure Orbital 和 Esri 的 ArcGIS Image。 透過這項端對端流程，Azure Orbital 可讓您排程與衛星的連絡，並將資料下行連結至 VM 或串流至 Azure 事件中樞。 除了直接串流的衛星資料之外，無人機或其他影像資料也可以帶入平台加以處理。 未經處理資料可以儲存在 Azure NetApp Files、Azure 儲存體帳戶 (blob)，或適用於 PostgreSQL 的 Azure 資料庫等資料庫中。 視衛星和感應器平台而定，資料會從層級 0 轉換至層級 2 資料集。 請參閱 NASA 資料處理層級 。 資料必須達到哪個層級，將取決於衛星和傳感器。 接下來，ArcGIS Pro 可以將資料轉換至 Mosaic 資料集。 然後，使用 ArcGIS Enterprise (在 VM 或 Kubernetes 上) 將 Mosaic 資料集轉換成影像服務。 ArcGIS Image Server 可以直接提供資料作為影像服務，或是使用者可以透過 ArcGIS Image for ArcGIS Online 取用影像服務。

COTS/開放原始碼軟體地理空間影像架構：Azure Space 至分析就緒資料集

透過可啟用搜尋和查詢功能的 API 提供分析就緒資料集時，例如使用 Microsoft Planetary Computer，就無須先從衛星下載資料。 不過，如果影像需要低前置時間，理想做法則為直接從 Azure Space 取得資料，因為衛星操作員或任務驅動組織可以透過 Azure Orbital 排程與衛星的連絡。 從層級 0 到層級 2 分析就緒資料集的流程會因衛星和影像產品而異。 通常需要多項工具和中繼步驟。 Azure Batch 或其他運算資源可以處理叢集中的資料，並儲存因此產生的資料。 資料須先經歷多個步驟，才能準備就緒用於 ArcGIS 或 QGIS 或其他地理視覺效果工具。 例如，資料採用 雲端最佳化 GeoTIFF (COG) 格式後，就會透過儲存體帳戶或 Azure Data Lake 提供資料，並可透過 STAC API 存取及查詢，而此 API 可透過 Azure 即服務部署 (其中包括 AKS)。 或者，使用 GeoServer 將資料發佈為 Web 地圖圖磚服務。 接著，取用者可以在 ArcGIS Pro 或 QGIS 中存取資料，或透過具有 Azure 地圖服務或 Esri 行動裝置和 Web SDK 的 Web 應用程式存取資料。

儘管上圖並未顯示，但 Azure 監視器、Log Analytics 和 Key Vault 也將成為更廣泛解決方案的一部分。