MapGIS創(chuàng)新與發(fā)展促進GIS行業(yè)技術(shù)革命(組圖)

MapGIS創(chuàng)新與發(fā)展，促進GIS行業(yè)技術(shù)革命(組圖)MapGIS作為國內(nèi)GIS行業(yè)的領(lǐng)頭羊，一直是國內(nèi)GIS產(chǎn)業(yè)的驕傲。對內(nèi)，她是遙遙領(lǐng)先的行業(yè)標桿，對外，她就是閃耀在世界GIS舞臺上的中國人自己的GIS。如今，說起國產(chǎn)GIS軟件，人們會很自然地想起中地的MapGIS，她似乎是不需要理由地為人們所信任。但事實上，企業(yè)真正要去選購一套GIS軟件的時候，這種信任充其量只能作為參考，毫無疑問，現(xiàn)代企業(yè)甚至包括政府部門，在It建設(shè)上更強調(diào)務(wù)實。作為GIS軟件用戶，我們需要她真正能夠服務(wù)于我們的業(yè)務(wù)，并能夠支持我們不斷發(fā)展的業(yè)務(wù)系統(tǒng)需求，而不僅僅是它享有美譽、聲名在外。近十年來，數(shù)字地球、數(shù)字城市、數(shù)字行業(yè)風(fēng)起云涌，推波助瀾，作為數(shù)字化發(fā)展的重要支撐技術(shù)GIS技術(shù)迎來了新的發(fā)展機遇，但是GIS技術(shù)發(fā)展走向何方，這是大家都非常關(guān)注的問題。中地數(shù)碼集團憑借多年的實踐經(jīng)驗和科學(xué)創(chuàng)新精神開創(chuàng)了“在新的一代GIS架構(gòu)技術(shù)支持下的新一代的搭建式開發(fā)平臺、數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)和三維GIS平臺”。MapGIS7搭建式開發(fā)平臺：不懂軟件開發(fā)，也可搭建GIS系統(tǒng)GIS行業(yè)欣欣向榮，但是GIS軟件企業(yè)前赴后繼，問題在哪里？很多學(xué)者都知道，GIS技術(shù)是跨學(xué)科，跨行業(yè)的，涉及面廣。隨著應(yīng)用越來越廣，系統(tǒng)越做越龐大，加之開發(fā)手段不方便，使得開發(fā)難度加大。目前多數(shù)企業(yè)普遍使用的是面向?qū)ο蟆⒔M件化的開發(fā)技術(shù)，雖說是新技術(shù)，但它的開發(fā)手段復(fù)雜，對程序員的能力要求過高。同時，GIS軟件企業(yè)發(fā)展面臨著“熱帶高壓”的現(xiàn)象。所謂“熱帶”就是用戶要求過熱，用戶想很快看到原型系統(tǒng)，但是現(xiàn)在的系統(tǒng)太龐大，目前的開發(fā)模式不可能很快開發(fā)出原型系統(tǒng)；并且影響因素過多，拖時間長了，產(chǎn)生新的需求，項目永遠結(jié)不了。所謂“高壓”就是開發(fā)商承壓過高。時間急迫，開發(fā)人員加班，周圍人員幫不上忙，老總干著急；技術(shù)支持人員面對用戶提出的新要求，要靠程序員去解決，程序員對代碼重復(fù)編寫產(chǎn)生厭煩情緒；因而程序員非常珍貴，對項目影響大。面對這種情況，GIS軟件企業(yè)路在何方？這是值得我們考慮的問題。在十年前，中地數(shù)碼集團就預(yù)計了這個行業(yè)今后會遇著什么困難，考慮走哪條路：第一、融資加大投入，融資通常有兩個途經(jīng)：一是引入風(fēng)險投資，二是融資上市。要上市談何易。風(fēng)險投資在我們身邊很多，但GIS企業(yè)幾乎沒有一個成功的；第二、就是改行做數(shù)據(jù)生產(chǎn)，確實是一條比較好的道路，有很多GIS軟件企業(yè)，經(jīng)歷了大風(fēng)大浪后，最后改行做數(shù)據(jù)生產(chǎn)、改行做數(shù)據(jù)運營商，發(fā)展得比較好。另外一條路就是進行技術(shù)變革，首要就是開發(fā)技術(shù)的變革，解決開發(fā)難的問題，開發(fā)技術(shù)變革首先的責(zé)任就在平臺商，中地公司作為一個軟件平臺開發(fā)商，要擔(dān)負起技術(shù)變革的重任。縱觀二次開發(fā)技術(shù)體系的發(fā)展史，可分為三個階段：第一是面向結(jié)構(gòu)化程序開發(fā)技術(shù)階段，也稱為SOD開發(fā)技術(shù)階段；第二是面向?qū)ο蠼M件化程序開發(fā)技術(shù)階段，也稱為OOD開發(fā)技術(shù)階段；第三是面向搭建式的程序開發(fā)技術(shù)階段，也稱為FOD開發(fā)技術(shù)階段。前兩者稱為傳統(tǒng)的開發(fā)模式，后者稱為新一代的開發(fā)模式。目前絕大多數(shù)的系統(tǒng)和絕大多數(shù)的軟件商都處于面向?qū)ο蠼M件化程序開發(fā)技術(shù)階段，這種開發(fā)技術(shù)很不方便。雖然面向?qū)ο蠼M件化技術(shù)是先進的，但是開發(fā)手段并不方便。與新一代的開發(fā)技術(shù)相比，傳統(tǒng)的面向?qū)ο蠼M件化的開發(fā)技術(shù)難度大，對計算機程序員要求過高，靠程序員來手工編程調(diào)試，不能流程化生產(chǎn)。新一代的軟件開發(fā)技術(shù)---搭建式開發(fā)，實現(xiàn)零編程，可以減少軟件開發(fā)量，提升軟件開發(fā)質(zhì)量，降低開發(fā)難度，使很多人都可以參與，學(xué)習(xí)更容易，維護更方便。傳統(tǒng)的模式下，如果是軟件需求變化了，需要修改程序，只有程序員在忙，其他的人幫不上忙。在新一代開發(fā)模式下如果是軟件需求變化了需要修改程序，大家都可以一起分擔(dān)、一起改進，所以這兩種模式的效率相比起來相差是非常大的。（如圖1）圖1：傳統(tǒng)與新一代開發(fā)模式工作效率比較

新一代開發(fā)模式是由插件式開發(fā)、配置式開發(fā)和搭建式開發(fā)三種方式組成。搭建式開發(fā)，是基于工作流、電子表單、基于SOA的構(gòu)件倉庫（功能倉庫）、搭建平臺和運行平臺組成。插件式二次開發(fā)，是基于SOA技術(shù)系統(tǒng)框架、SOA技術(shù)的基礎(chǔ)插件、基礎(chǔ)視圖、少量編程（即需要插件時進行少量編程）。配置式二次開發(fā)是配置資源、目錄、工具箱、視圖、菜單、程序模板、實例模板、引導(dǎo)式加載程序?qū)嵗?。新一代開發(fā)模式的效率，從開發(fā)周期來看，同樣的任務(wù)，同樣的人，開發(fā)周期是原來的五分之一，即原來需要一年的開發(fā)任務(wù)，在新的開發(fā)模式下，大概用兩個多月就可以完成了，非常高的開發(fā)效率。從開發(fā)質(zhì)量來看，以初次上線測試的BUG量來比較，傳統(tǒng)的開發(fā)模式下，初次測試的BUG一般在三百多個以上，在新一代的開發(fā)模式下，初次測試BUG在三十個以下，相當于質(zhì)量提高了十倍。例如搭建一個簡單的放大縮小、移動、顯示的WebGIS系統(tǒng)，在傳統(tǒng)開發(fā)模式下的手工編程，很優(yōu)秀的程序員也要干幾個小時?，F(xiàn)在用搭建式的開發(fā)很方便，首先開一個窗口用于顯示輸出圖形，然后把放大按鈕、縮小按鈕、移動按鈕、顯示按鈕和返回按鈕拖放到相應(yīng)的地方，這樣就把一個簡單的WebGIS系統(tǒng)搭建起來了，可以進行顯示、放大等功能，非常方便。（如圖2）圖2：WebGIS搭建過程

搭建式系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)可以是業(yè)務(wù)系統(tǒng)搭建，也可以是GIS系統(tǒng)搭建。業(yè)務(wù)系統(tǒng)搭建包括電子政務(wù)，以及一般的業(yè)務(wù)系統(tǒng)。GIS系統(tǒng)搭建包括應(yīng)用GIS系統(tǒng)、WebGIS、信息發(fā)布等等。搭建開發(fā)技術(shù)有四個關(guān)鍵部件：一個是面向服務(wù)的體系架構(gòu)，如果軟件不是面向服務(wù)的體系架構(gòu)，就不能說可以完成“全部搭建”，最多稱得上“部分搭建”；第二個是功能完備的構(gòu)件倉庫（有時也稱功能倉庫）。構(gòu)件倉庫是松耦合的，不是構(gòu)件庫，也不是動態(tài)庫，更不是組件庫。動態(tài)庫、組件庫是緊耦合的，是通過程序員手工編程來連接調(diào)用的。構(gòu)件倉庫是可以搭建的，構(gòu)件倉庫的概念應(yīng)該說是我們最先提出來的。第三個是方便靈活的可視化搭建平臺。第四個是安全可靠的運行管理平臺。（如圖3）圖3：搭建開發(fā)技術(shù)的四個關(guān)鍵部件下面介紹面向服務(wù)的架構(gòu)技術(shù)。

新一代的開發(fā)模式必須有面向服務(wù)的體系架構(gòu)技術(shù)才能實現(xiàn)，所以在新一代開發(fā)模式出現(xiàn)之前，中地公司的底層平臺MapGIS7就是采用面向服務(wù)的體系架構(gòu)技術(shù)?？v觀GIS架構(gòu)技術(shù)發(fā)展的三個階段，第一個階段是面向過程的架構(gòu)技術(shù)(POA)，我們稱為個體經(jīng)濟階段；第二階段是面向系統(tǒng)的架構(gòu)體系(EOA)，我們稱之為計劃經(jīng)濟階段，面向系統(tǒng)，面面俱到，所有東西都管起來。例如我們高校就是個小系統(tǒng)，在計劃經(jīng)濟時期就是什么都有，食堂、幼兒園、醫(yī)院、車隊等等，怎樣辦得好呢？一個國家也是，在計劃經(jīng)濟時期管理機構(gòu)非常龐大，支撐不了，所以中國必須走有中國特色的社會主義道路，建立社會主義市場經(jīng)濟體制。目前大多數(shù)系統(tǒng)是面向系統(tǒng)這種架構(gòu)技術(shù)，所以到了難以支撐的地步，唯一的出路是使用面向服務(wù)的架構(gòu)技術(shù)(SOA)，我們稱為市場經(jīng)濟，根據(jù)需求為用戶量身定做解決方案，提供服務(wù)。體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展使搭建式開發(fā)成為可能，最早的面向過程的體系架構(gòu)(POA)只能用于面向結(jié)構(gòu)化的程序開發(fā)(SOD)技術(shù)，面向系統(tǒng)的架構(gòu)(EOA)可以用于面向?qū)ο蠛徒M件化的程序開發(fā)技術(shù)(OOD)，只有面向服務(wù)的體系架構(gòu)(SOA)才能支持搭建式的程序開發(fā)技術(shù)(FOD)。MapGIS7系統(tǒng)(SOA)是多層體系架構(gòu)，特點是：橫向網(wǎng)絡(luò)，縱向多層。MapGIS7的軟件模塊是多層的，最底層是數(shù)據(jù)管理層，上面是基礎(chǔ)平臺層，專業(yè)平臺層，Web服務(wù)層，搭建平臺層，最后是應(yīng)用系統(tǒng)層。(如圖4)圖4：MapGIS7的軟件模塊層次圖

MapGIS7數(shù)據(jù)中心：徹底解決海量數(shù)據(jù)管理和共享問題

實現(xiàn)搭建開發(fā)這樣的零編程平臺需要一個全新的數(shù)據(jù)和功能的管理模式，因此提出了“數(shù)據(jù)中心”的新思想。什么是數(shù)據(jù)中心？它與搭建平臺有什么關(guān)系？數(shù)據(jù)中心由數(shù)據(jù)倉庫、構(gòu)件倉庫和搭建平臺三部分組成，分別類似于物流中心的貨物倉庫、運輸工具倉庫（包括機械手、傳送帶、汽車、火車，集裝箱等等）和配送平臺。下面我們介紹數(shù)據(jù)倉庫和構(gòu)件倉庫的概念。要了解數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)倉庫、構(gòu)件庫與構(gòu)件倉庫的區(qū)別，首先從庫（庫房）和倉庫入手。庫房和倉庫的相同點是都有貨物、貨架，但是倉庫相比庫房多了三部分：可重配置的目錄、自動運輸工具和維護保障系統(tǒng)。庫房雖然也有目錄，但目錄是固定的，用本子來記錄，是不可變的；倉庫是用計算機來重配置目錄的，所以倉庫的目錄是活的。庫房把很多相同的貨物堆在一個貨架上，要提取貨物時，用手工去分檢、提取貨物；倉庫需要提取貨物時，把卡一刷，機械手、分檢器就自動地將貨物提取出來。所以倉庫的運輸工具是自動的，并有一整套貨物維護和安全保障系統(tǒng)。同樣，數(shù)據(jù)倉庫比數(shù)據(jù)庫多了三部分：可重配置的目錄、服務(wù)方法和數(shù)據(jù)維護插件。數(shù)據(jù)庫的目錄是固定不變的；數(shù)據(jù)倉庫的目錄是活動的，它可以按地區(qū)、類型、年度分類來安排目錄。數(shù)據(jù)庫只是把很多同類的數(shù)據(jù)放在一個表上，要提取數(shù)據(jù)時手工編程提取，手工編程檢索等；而數(shù)據(jù)倉庫的數(shù)據(jù)提取、數(shù)據(jù)上載、數(shù)據(jù)挖掘等是有工具、有服務(wù)方法的，是自動進行的，同時還有一整套數(shù)據(jù)維護、數(shù)據(jù)更新和安全保障插件。（如圖5）圖5：數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)倉庫的目錄對比

依次類推，構(gòu)件庫和構(gòu)件倉庫的區(qū)別也一樣，只有構(gòu)件倉庫才能用來搭建。動態(tài)庫、組件庫、構(gòu)件庫在應(yīng)用時，與庫房提貨需要手工操作一樣，需要手工編程來調(diào)用，因此它們是不能用于搭建系統(tǒng)的，不能支持數(shù)據(jù)中心。構(gòu)件倉庫則不同，可管理面向服務(wù)的功能構(gòu)件，按照標準建立接口管理、配置可視化，再配上搭建平臺就可以搭建了，構(gòu)件倉庫與數(shù)據(jù)倉庫從某種意義來說是類似的。假如有一大批庫房在一起，是否可以稱為一個物流中心？不行！這只是可以稱為一個貨物堆場。物流中心是由許多貨物倉庫、運輸工具和配送平臺組成的。我們提出數(shù)據(jù)中心這個概念的時候，有很多廠商包括國外廠商的推銷員也說他們有數(shù)據(jù)中心，但是他們所指的數(shù)據(jù)中心是可以管理很多數(shù)據(jù)，把數(shù)據(jù)放在一起，這不是數(shù)據(jù)中心，而是個數(shù)據(jù)的堆場，不能有效地進行系統(tǒng)搭建。所以我們?nèi)绻磺宄裁床攀钦嬲臄?shù)據(jù)中心，我們就拿物流中心來相比。物流中心和貨物堆場，數(shù)據(jù)中心和數(shù)據(jù)堆場概念的區(qū)別是相似的。（如圖6、7）圖6：數(shù)據(jù)中心和數(shù)據(jù)堆場概念的比較圖7：數(shù)據(jù)中心的分層體系結(jié)構(gòu)圖搭建式開發(fā)改變了軟件整個生產(chǎn)流程，改變了它的效率和模式。同樣的任務(wù)、同樣的人員，搭建式開發(fā)方式大大縮短了開發(fā)時間，節(jié)約80%以上的開發(fā)成本，提高80%以上的工作效率，對開發(fā)人員的要求大大降低。凡屬本科畢業(yè)的相關(guān)專業(yè)，有一定的計算機應(yīng)用基礎(chǔ)的人，只要通過一周左右的時間，就能掌握搭建系統(tǒng)的使用方法，讓用戶從關(guān)心技術(shù)、實現(xiàn)細節(jié)功能，轉(zhuǎn)向關(guān)心業(yè)務(wù)。著眼于專業(yè)流程分析，而不要花更多的時間投入于業(yè)務(wù)系統(tǒng)的編程。系統(tǒng)底層功能倉庫能提供足夠強大的功能構(gòu)件，二次開發(fā)用戶基于這些功能構(gòu)件，就可搭建出面向?qū)I(yè)的應(yīng)用系統(tǒng)。這是GIS二次開發(fā)模式的重大變革，是一場革命。圖8：MapGIS7搭建系統(tǒng)的界面MapGIS7三維開發(fā)平臺：輔助世界特大城市管理和決策隨著我國城市規(guī)模不斷擴大，城市建設(shè)由平面開發(fā)轉(zhuǎn)向立體開發(fā)，打破了地質(zhì)環(huán)境原有的平衡，城市地質(zhì)災(zāi)害等問題日漸突出。城市的地下空間利用、地下安全、地下緊急事故處理都需要地質(zhì)部門提供詳細的數(shù)據(jù)資料。目前我國的城市地質(zhì)災(zāi)害，主要是不了解城市地質(zhì)情況造成的。有的城市進行城市規(guī)劃和市政建設(shè)，不充分考慮城市地質(zhì)狀況，埋下了許多隱患。城市地質(zhì)調(diào)查，是在城市及其周圍地區(qū)或潛在城市化地區(qū)的特定空間范圍內(nèi)，綜合考慮各種地質(zhì)要素，研究其對城市發(fā)展提供的資源、施加的約束條件以及城市發(fā)展對各種地質(zhì)要素產(chǎn)生的影響，為城市規(guī)劃、大規(guī)模城市建設(shè)和城市管理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。世界的本原是三維的。傳統(tǒng)的GIS將現(xiàn)實世界簡化為平面上二維投影的概念模型，注定了它在描述三維空間現(xiàn)象上的局限。隨著GIS應(yīng)用的深入，人們越來越多地要求以真三維空間來處理問題。但三維空間是復(fù)雜的，基于三維的應(yīng)用也存在著巨大的差異，以目前的研究現(xiàn)狀和技術(shù)條件，研發(fā)通用三維GIS是不太現(xiàn)實的。基于以上認識，MapGIS7提供具有開放體系結(jié)構(gòu)的三維處理平臺---MapGIS7-TDE，在提供一般三維空間數(shù)據(jù)模型及管理功能的基礎(chǔ)上，平臺允許針對特定應(yīng)用領(lǐng)域動態(tài)擴展建模及其分析功能插件，以適應(yīng)特定的三維應(yīng)用。MapGIS7-TDE三維處理平臺是中地數(shù)碼在MapGIS7中推出的一套真三維空間數(shù)據(jù)處理開發(fā)平臺。該平臺本著“面向?qū)I(yè)領(lǐng)域，開發(fā)主題型三維應(yīng)用系統(tǒng)”的設(shè)計原則，同時為適應(yīng)地學(xué)三維應(yīng)用正在朝地表、地下信息集成，強調(diào)表達的真實感及實時性以及多維、網(wǎng)絡(luò)化等方向發(fā)展，在MapGIS7內(nèi)核模塊基礎(chǔ)上，全面整合GIS、DEM、三維景觀建模、三維地質(zhì)構(gòu)模、可視化、三維模型顯示、虛擬現(xiàn)實、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)通信等多方面的技術(shù)，采用先進的三維空間數(shù)據(jù)模型、構(gòu)模算法、三維可視化技術(shù)及框架加插件的軟件體系結(jié)構(gòu)，是一個研制開發(fā)的技術(shù)起點高、算法新穎、易于擴展、可滿足不同層次用戶需求的三維空間信息存儲、管理應(yīng)用、開發(fā)的平臺。目前，在平臺所提供的基本框架、三維空間數(shù)據(jù)管理和渲染引擎基礎(chǔ)上，中地公司開發(fā)了景觀建模及可視化、地質(zhì)建模及可視化、體數(shù)據(jù)建模及可視化、虛擬仿真顯示驅(qū)動等面向具體應(yīng)用領(lǐng)域的三維建模和可視化支撐工具，用戶可根據(jù)需要自行選擇配置或自己開發(fā)插件擴展平臺功能。國家863項目“上海城市地質(zhì)信息系統(tǒng)”應(yīng)用了MapGIS7對海量數(shù)據(jù)的處理能力，把上海地上地下2000米，6000平方公里的地質(zhì)資料全部錄入到系統(tǒng)，并通過三維顯示、查詢、分析、檢索等方式，為城市規(guī)劃、建設(shè)、管理、防災(zāi)減災(zāi)、環(huán)境治理服務(wù)等工作提供服務(wù)，輔助政府部門做好決策。開展為城市規(guī)劃、建設(shè)和管理服務(wù)的城市地質(zhì)調(diào)查工作，在國內(nèi)是首次，在國外也無成熟經(jīng)驗。這是由中國人首次完成的世界特大城市的地下三維系統(tǒng)建設(shè)。眾所周知，上海地處入海河口，是由河海沖擊、泥沙堆積形成的“新大陸”，建筑專家將現(xiàn)代上海比作“建在豆腐上的城市”。上海城市建設(shè)的加快、地面沉降和海岸沖淤等地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，以及2010年上海世博會選址以及大規(guī)模的地下空間開發(fā)、上海市東南部的臨港新城規(guī)劃實施等項目都對城市地質(zhì)調(diào)查工作提出了迫切的需求?！吧虾Ｊ腥S城市地質(zhì)調(diào)查”工作于2004年4月24日率先啟動，是全國第一個由國土資源部和地方政府合作開展的全國城市地質(zhì)調(diào)查試點項目。通過近三年的努力，中國地質(zhì)調(diào)查局于2007年2月1日在上海城市地質(zhì)調(diào)查成果報告會上總結(jié)了上海城市地質(zhì)調(diào)查階段成果和三維可視化信息系統(tǒng)的建設(shè)?；谥械毓綧apGIS7三維平臺開發(fā)的“三維可視化城市地質(zhì)基礎(chǔ)信息與咨詢服務(wù)系統(tǒng)”貫穿于整個地質(zhì)調(diào)查工作中。此次總結(jié)的階段成果和三維可視化信息系統(tǒng)的貢獻主要包括以下五個方面：（一）開展世博、臨港新城地質(zhì)調(diào)查，探索城市地質(zhì)調(diào)查方法和服務(wù)社會經(jīng)濟建設(shè)的機制上海世博會會址區(qū)、臨港新城規(guī)劃區(qū)地質(zhì)調(diào)查專題于2005年4月、2006年7月通過了中國地調(diào)局與上海市房地資源局的野外驗收及成果評審，成果被評定為優(yōu)秀級。兩個項目均利用數(shù)字化技術(shù)，建立了三維可視化地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型，具有創(chuàng)新性。世博會會址區(qū)地質(zhì)環(huán)境調(diào)查查明了工程地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征及與工程建設(shè)相關(guān)的水文地質(zhì)條件，針對會址區(qū)地下空間開發(fā)特點，進行了適宜性評價；研究了會址區(qū)地面沉降對規(guī)劃建設(shè)的影響，并針對防汛墻工程，布設(shè)