GIS平臺軟件簡介.doc

1、精心整理GIS 平臺軟件簡介1. 相關(guān)概念介紹地理信息系統(tǒng) (GeographicInformationSystem簡稱 GIS)是用于回答具有物質(zhì)屬性和空間坐標(biāo)且與時間相關(guān)聯(lián)問題的藝術(shù)、科學(xué)、工程和技術(shù)的統(tǒng)稱，是集計算機科學(xué)、地理科學(xué)、測繪科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、城市科學(xué)、空間科學(xué)、信息科學(xué)和管理科學(xué)為一體的新興邊緣學(xué)科。它作為對地域空間分布相關(guān)的地理數(shù)據(jù)及其屬性數(shù)據(jù)進行采集、存儲、管理、分析的軟件系統(tǒng)和開發(fā)工具，是一個圖形與數(shù)據(jù)完美結(jié)合的系統(tǒng)，它不僅能將所需要的數(shù)據(jù)更形象、更直觀地與圖形緊密聯(lián)系起來，而且能把結(jié)果以圖形的方式顯示出來，這給管理決策人員科學(xué)、更直觀、更準確、更及時地制定計劃、處理問題

2、提供了依據(jù)。目前GIS已經(jīng)快速的應(yīng)用到各個領(lǐng)域，發(fā)展速度非常快，好多高校相應(yīng)也開設(shè)了相關(guān)專業(yè)。GIS 平臺，是指 Mapinfo 、Arcinfo 、Supermap、MAPGIS等 GIS 平臺，是成型的商品軟件。這些軟件具有強大的通用的GIS 功能，可以在其上用開發(fā)工具（.NET、JAVA、Delphi 等等）開發(fā)出各種GIS 軟件。然而 GIS 的開發(fā)平臺眾多，開發(fā)平臺也各有優(yōu)勢，在進行GIS開發(fā)過程中，選擇一個好的平臺無疑是尤為重要的。GIS 軟件一般是指應(yīng)用到用戶那里的、結(jié)合用戶的業(yè)務(wù)開發(fā)出來的軟件。例如在電力、水利、國土資源、交通等等行業(yè)正在應(yīng)用的軟件。這些軟件一般都是在 GIS

3、平臺上開發(fā)的，應(yīng)用的時候要先安裝 GIS 平臺，再安裝開發(fā)人員在平臺之上開發(fā)出來的軟件才能運行。國外的常用的 GIS 軟件有 AutoCADMap3d、 ArcGIS 、 MapInfo 等，而國內(nèi)比較知名的 GIS 軟件則是 Supermap、MapGIS、 GeoStar 等。2.GIS 平臺軟件技術(shù)發(fā)展回顧從二十世紀九十年代末到現(xiàn)在的十年期間， GIS 軟件技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了“四化”，即：組件化、 Web化、微型化和數(shù)據(jù)庫化。這“四化”深深地影響了過去十年的 GIS 應(yīng)用開發(fā)方式，并把 GIS的應(yīng)用推到前所未有的高度。2.1 組件化在 GIS 軟件誕生之初，不同研究機構(gòu)分別獨立開發(fā)了完成不

4、同功能的模塊，稱為 GIS 模塊階段，但處在這個階段的 GIS 軟件是分散的，并未構(gòu)成完整的體系，很精心整理精心整理難滿足大規(guī)模應(yīng)用需要。之后，有些機廠商開發(fā)了匯集各種GIS 功能于一身的集成式 GIS 軟件。集成式 GIS 功能強大，但若用戶只需要做 GIS 應(yīng)用中某個環(huán)節(jié)的工作，最終僅能使用到其中 10%-20%的功能，這對用戶和軟件本身都是浪費。于是， GIS 軟件技術(shù)又從“合”向“分”回歸，模塊化 GIS 被開發(fā)出來。這些模塊既可以集成在一起協(xié)同工作，也可以拆開獨立使用。但由于模塊劃方式以及模塊之間的集成接口均由 GIS 廠商獨立制定，因此容很難實現(xiàn)不同 GIS軟件之間的集成。在像微軟

5、的 COM這樣的組件對象平臺發(fā)展起來以后， GIS 廠商終于找到了模塊之間集成的接口標(biāo)準，組件式 GIS由此誕生。組件式 GIS 是按照組件對象標(biāo)準和規(guī)范劃分和組織的模塊化 GIS，GIS 的不同模塊仍然可以拆分銷售和使用?；诮y(tǒng)一的規(guī)范( 比如 COM)，來源于不同 GIS 廠商的多個 GIS 模塊之間可以非常方便地集成。作為當(dāng)前流行的開發(fā)工具，組件式 GIS摒棄了傳統(tǒng)的 GIS專用開發(fā)語言，采用所見即所得的通用件開發(fā)工具，具備高度伸縮性（既可用于大型 GIS 應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)，也可在被裁減后適用于小型應(yīng)用系統(tǒng)），并具有與其他信息技術(shù)的無縫集成的特點，真正讓 GIS 融入了 IT 大潮。憑借獨特

6、的優(yōu)勢，組件式 GIS 影響了過去十年的 GIS 應(yīng)用開發(fā)方式，在 GIS 軟件技術(shù)發(fā)展歷程中書寫了濃墨重彩的一筆。2.2Web化Internet 的迅速崛起和在全球范圍內(nèi)的飛速發(fā)展，使互聯(lián)網(wǎng)逐步滲透到各行各業(yè)。隨著 Internet 技術(shù)的不斷發(fā)展和人們對地理信息系統(tǒng) (GIS) 的需求增長，利用 Internet 在 Web上發(fā)布空間數(shù)據(jù)，為用戶提供空間數(shù)據(jù)瀏覽、查詢和分析的功能，已經(jīng)成為 GIS發(fā)展的必然趨勢。WebGIS是 Web技術(shù)應(yīng)用于 GIS 開發(fā)的產(chǎn)物。通過 Web功能， GIS 應(yīng)用空間得以擴展，真正成為了一種可以為大眾服務(wù)的工具。從 WWW的任意一個節(jié)點， Internet

7、 用戶可以瀏覽 WebGIS站點中的空間數(shù)據(jù)、制作專題圖以及進行各種空間檢索和空間分析，從而使 GIS飛進了千家萬戶。 WebGIS為 Internet 應(yīng)用而生，同時也為局域網(wǎng)內(nèi)的 GIS應(yīng)用系統(tǒng)提供了全新的瘦客戶端模式的解決方案。2.3 微型化微型化是 GIS軟件發(fā)展的另一方向，盡管桌面應(yīng)用仍然占 GIS 應(yīng)用的主要部分，但不少用戶對于 GIS 移動化應(yīng)用的需求也越來越多，比如電力巡線，農(nóng)業(yè)田間數(shù)據(jù)采集、外業(yè)測繪和郵遞送貨等，他們需要在室外移動作業(yè)環(huán)境中使用 GIS。包括筆記本電腦和桌面 PC在內(nèi)的計算機設(shè)備，顯然很難滿足野外作業(yè)的需要， PDA、手機和其他移動設(shè)備也加入到 GIS應(yīng)用的硬

8、件行列。這些設(shè)備多采用 WindowsCE、嵌入式 Linux 等嵌入式操作系統(tǒng)，內(nèi)存和計算能力也相對較低， 傳統(tǒng)的 GIS 客戶端無法運行。為適應(yīng)小內(nèi)存、 較低處理能力的嵌入式計算環(huán)境， GIS 廠商紛紛推出一種精簡的嵌入式 GIS 軟件，國內(nèi)產(chǎn)品如 eSuperMap和 MAPGIS-EMS，國外產(chǎn)品如 ArcPad 和MapXMobile。嵌入式 GIS 被廣泛應(yīng)用作為數(shù)字終端、電力巡線、農(nóng)業(yè)田間數(shù)據(jù)采集和外業(yè)測繪等領(lǐng)域。2.4 數(shù)據(jù)庫化數(shù)據(jù)庫化是空間數(shù)據(jù)存儲與管理的發(fā)展方向。早期的 GIS軟件采用普通文件 (FlatFile) 存儲和管理空間數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)管理能力相對欠缺。精心整理精心整理

9、數(shù)據(jù)庫技術(shù)的出現(xiàn)較完善地解決了以上問題。數(shù)據(jù)庫不僅實現(xiàn)了圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的一體化管理，而且?guī)砹艘幌盗械膬?yōu)勢，包括： 1) 海量數(shù)據(jù)管理能力； 2) 支持多用戶并發(fā)寫操作； 3) 數(shù)據(jù)訪問的權(quán)限管理； 4) 可利用數(shù)據(jù)庫的集群 ( 或互備 ) 機制提高并發(fā)訪問能力和系統(tǒng)可用性。在過去十年間，空間數(shù)據(jù)庫技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為大型 GIS 應(yīng)用系統(tǒng)的主流數(shù)據(jù)管理方案。從技術(shù)架構(gòu)來看，空間數(shù)據(jù)庫技術(shù)可分為數(shù)據(jù)庫內(nèi)擴展型和數(shù)據(jù)庫外擴展型兩種。 OracleSpatial 就是典型的數(shù)據(jù)庫內(nèi)擴展型， 擁有數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)源代碼的廠商可以從數(shù)據(jù)庫底層實現(xiàn)一些基礎(chǔ)的空間數(shù)據(jù)管理能力。 ESRI的 GeoDatabas

10、e和中地的空間數(shù)據(jù)庫則屬于數(shù)據(jù)外擴展型，這類由 GIS廠商研發(fā)的空間數(shù)據(jù)庫技術(shù)主要從數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)外圍，通過調(diào)用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的非空間數(shù)據(jù)管理能力來實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的管理。3. 功能及應(yīng)用GIS是一門以應(yīng)用為目的的信息產(chǎn)業(yè)，在最近的30多年內(nèi)取得了驚人的發(fā)展，其應(yīng)用已經(jīng)深入到各行各業(yè)?，F(xiàn)列舉其主要功能如下：3.1 資源管理 (ResourceManagement)主要應(yīng)用于農(nóng)業(yè)和林業(yè)領(lǐng)域， 解決農(nóng)業(yè)和林業(yè)領(lǐng)域各種資源 ( 如土地、森林、草場 ) 分布、分級、統(tǒng)計、制圖等問題。主要回答“定位”和“模式”兩類問題。3.2 資源配置 (ResourceConfiguration)在城市中各種公用設(shè)施、救災(zāi)減災(zāi)中

11、物資的分配、全國范圍內(nèi)能源保障、糧食供應(yīng)等到機構(gòu)的在各地的配置等都是資源配置問題。GIS 在這類應(yīng)用中的目標(biāo)是保證資源的最合理配置和發(fā)揮最大效益。3.3 城市規(guī)劃和管理(UrbanPlanningandManagement)空間規(guī)劃是GIS 的一個重要應(yīng)用領(lǐng)域，城市規(guī)劃和管理是其中的主要內(nèi)容。例如，在大規(guī)模城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中如何保證綠地的比例和合理分布、如何保證學(xué)校、公共設(shè)施、運動場所、服務(wù)設(shè)施等能夠有最大的服務(wù)面( 城市資源配置問題)等。3.4 土地信息系統(tǒng)和地籍管理(LandInformationSystemandCadastralApplicaiton)土地和地籍管理涉及土地使用性質(zhì)變化

12、、地塊輪廓變化、地籍權(quán)屬關(guān)系變化等許多內(nèi)容，借助GIS 技術(shù)可以高效、高質(zhì)量地完成這些工作。精心整理精心整理3.5 生態(tài)、環(huán)境管理與模擬(EnvironmentalManagementandModeling)區(qū)域生態(tài)規(guī)劃、環(huán)境現(xiàn)狀評價、環(huán)境影響評價、污染物削減分配的決策支持、環(huán)境與區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的決策支持、環(huán)保設(shè)施的管理、環(huán)境規(guī)劃等。3.6 商業(yè)與市場 (BusinessandMarketing)商業(yè)設(shè)施的建立充分考慮其市場潛力。例如大型商場的建立如果不考慮其他商場的分布、待建區(qū)周圍居民區(qū)的分布和人數(shù)，建成之后就可能無法達到預(yù)期的市場和服務(wù)面。有時甚至商場銷售的品種和市場定位都必須與待建區(qū)的人

13、口結(jié)構(gòu) ( 年齡構(gòu)成、性別構(gòu)成、文化水平) 、消費水平等結(jié)合起來考慮。地理信息系統(tǒng)的空間分析和數(shù)據(jù)庫功能可以解決這些問題。房地產(chǎn)開發(fā)和銷售過程中也可以利用GIS 功能進行決策和分析。3.7 基礎(chǔ)設(shè)施管理(FacilitiesManagement)城市的地上地下基礎(chǔ)設(shè)施( 電信、自來水、道路交通、天然氣管線、排污設(shè)施、電力設(shè)施等) 廣泛分布于城市的各個角落、且這些設(shè)施明顯具有地理參照特征的。它們的管理、統(tǒng)計、匯總都可以借助GIS 完成，而且可以大大提高工作效率。3.8 網(wǎng)絡(luò)分析 (NewworkSystemAnalysis)建立交通網(wǎng)絡(luò)、地下管線網(wǎng)絡(luò)等的計算機模型，研究交通流量、進行交通規(guī)則、處

14、理地下管線突發(fā)事件( 爆管、斷路 ) 等應(yīng)急處理。警務(wù)和醫(yī)療救護的路徑優(yōu)選、車輛導(dǎo)航等也是GIS 網(wǎng)絡(luò)分析應(yīng)用的實例。3.9 分布式地理信息應(yīng)用(DistributedGeographicInformationApplication)隨著網(wǎng)絡(luò)和 Internet技術(shù)的發(fā)展，運行于Intranet或 Internet環(huán)境下的地理信息系統(tǒng)應(yīng)用類型，其目標(biāo)是實現(xiàn)地理信息的分布式存儲和信息共享，以及遠程空間導(dǎo)航等。4.GIS 的二次開發(fā)精心整理精心整理GIS的二次開發(fā)就是應(yīng)用計算機程序語言，開發(fā)已經(jīng)存在的GIS控件庫，用以實現(xiàn)多種多樣的空間數(shù)據(jù)瀏覽處理分析功能的過程。常用的軟件是ArcObject 和

15、MAPX，MAPOBJECT等等。 GIS的二次開發(fā)有三種基本模式，分別是獨立開發(fā)、宿主型二次開發(fā)、基于 GIS組件的二次開發(fā)。4.1 獨立開發(fā)指不依賴于任何 GIS工具軟件，從空間數(shù)據(jù)的采集、編輯到數(shù)據(jù)的處理分析及結(jié)果輸出，所有的算法都由開發(fā)者獨立設(shè)計，然后選用某種程序設(shè)計語言，如VisualC+ 、Delphi 等，在一定的操作系統(tǒng)平臺上編程實現(xiàn)。這種方式的好處在于無須依賴任何商業(yè) GIS工具軟件，減少了開發(fā)成本， 但一方面對于大多數(shù)開發(fā)者來說，能力、時間、財力方面的限制使其開發(fā)出來的產(chǎn)品很難在功能上與商業(yè)化GIS工具軟件相比，而且在購買 GIS工具軟件上省下的錢可能還抵不上開發(fā)者在開發(fā)過

16、程中絞盡腦汁所花的代價。4. 2宿主型二次開發(fā)指基于 GIS平臺軟件上進行應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)。大多數(shù)GIS平臺軟件都提供了可供用戶進行二次開發(fā)的腳本語言，如ESRI的ArcView提供了 Avenue語言， MapInfo 公司的MapInfoProfessional提供了 MapBasic語言等等。用戶可以利用這些腳本語言，以原GIS軟件為開發(fā)平臺，開發(fā)出自己的針對不同應(yīng)用對象的應(yīng)用程序。這種方式省時省心，但進行二次開發(fā)的腳本語言，作為編程語言，功能極弱，用它們來開發(fā)應(yīng)用程序仍然不盡如人意，并且所開發(fā)的系統(tǒng)不能脫離GIS平臺軟件，是解釋執(zhí)行的，效率不高。4.3 基于 GIS組件的二次開發(fā)大多數(shù) G

17、IS軟件產(chǎn)商都提供商業(yè)化的GIS組件，如 ESRI公司的 MapObjects、MapInfo 公司的 MapX等，這些組件都具備 GIS的基本功能，開發(fā)人員可以基于通用軟精心整理精心整理件開發(fā)工具尤其是可視化開發(fā)工具，如Delphi、VisualC+、VisualBasic、PowerBuilder等為開發(fā)平臺，進行二次開發(fā)。利用GIS工具軟件生產(chǎn)廠家提供的建立在OCX技術(shù)基礎(chǔ)上的 GIS功能控件，如 ESRI的MapObjects、MapInfo 公司的 MapX等，在Delphi 等編程工具編制的應(yīng)用程序中，直接將GIS功能嵌入其中，實現(xiàn)地理信息系統(tǒng)的各種功能4.4 三種實現(xiàn)方式的分析與

18、比較由于獨立開發(fā)難度太大，單純二次開發(fā)受GIS工具提供的編程語言的限制差強人意，因此結(jié)合 GIS工具軟件與當(dāng)今可視化開發(fā)語言的集成二次開發(fā)方式就成為GIS應(yīng)用開發(fā)的主流。它的優(yōu)點是既可以充分利用GIS工具軟件對空間數(shù)據(jù)庫的管理、分析功能，又可以利用其它可視化開發(fā)語言具有的高效、方便等編程優(yōu)點，集二者之所長，不僅能大大提高應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)效率，而且使用可視化軟件開發(fā)工具開發(fā)出來的應(yīng)用程序具有更好的外觀效果，更強大的數(shù)據(jù)庫功能，而且可靠性好、易于移植、便于維護。尤其是使用 OCX技術(shù)利用 GIS功能組件進行集成開發(fā)，更能表現(xiàn)出這些優(yōu)勢。由于上述優(yōu)點，集成二次開發(fā)正成為應(yīng)用GIS開發(fā)的主流方向。這種方法唯一的缺點是前期投入比較大，需要同時購買GIS工具軟件和可視化編程軟件，但“工欲善其事，必先利其器”，這種投資值得。目前許多軟件公司都開發(fā)了很多ActiveX 控件，合理選擇和運用現(xiàn)成的控件，減少了開發(fā)者的編程工作量，使開發(fā)者避開某些應(yīng)用的具體編程，直接調(diào)用控件，實現(xiàn)這些具體應(yīng)用，不僅可以縮短程序開發(fā)周期，使編程過程更簡潔，用戶界面更友好，可以使程序更加靈活、簡便。5.GIS 最新發(fā)展的趨勢隨著技術(shù)的發(fā)展， GIS發(fā)展的趨勢是：精心整理精心整理1) 數(shù)據(jù)標(biāo)準化。即：支持 GIS工作的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及數(shù)