【文章內(nèi)容簡介】 個階段 即 GIS 模塊 集成式 GIS 模塊化 GIS 核 心 式 GIS 組 件 式 GIS 和 萬 維 網(wǎng) GIS[8] 其中組件式 GIS 和萬維網(wǎng) GIS 是現(xiàn)代 GIS 研究的熱點 3 GIS 模塊 GIS Modules 在 GIS 發(fā)展的早期階段 由于受到技術的限制 GIS 軟件只是一些用于滿足某些功能要求的模塊 并沒有形成完整的系統(tǒng) 各個模塊 之間不具備協(xié)同工作的能力 這一階段可以稱為 GIS 模塊階段 集成式 GIS Integrated GIS 隨著理論和技術的發(fā)展 各種GIS 模塊走向 集成 逐步形成大型的 GIS 軟件包 GIS Package 稱為集成式 GIS 如 ESRI 的 Arc/Info Genasys 的 GenaMap 等均為集成式 GIS 的典型代表 集成式 GIS 為 GIS 發(fā) 展的一個重要里程碑 其優(yōu)點在于集成了 GIS 的各項功能 形成獨立完整的系統(tǒng) 而 其缺點在于系統(tǒng)過于 復雜 龐大 從而導致成本高 也難于與其他應用系統(tǒng)集成 模塊化 GIS Modular GIS 另一類為 模塊化 GIS 代表軟件為 Intergraph 的 MGE 模塊化 GIS 的基本思想是把 GIS 按照功能劃分為一系列模塊 運行于統(tǒng)一的 基礎環(huán)境之上 盡管許多集成式 GIS 軟件也可以劃分為幾個模塊 但模塊化GIS 軟件 的模塊被有目的地劃分得更細 模塊化 GIS 具有較大的工程針對性 便于開發(fā)和應用 用戶可以根據(jù)需求選擇所需模塊 但無論是集 成式 GIS 或是模塊化 GIS 都很難與管 理信息系統(tǒng) MIS 以及專業(yè)應用模型一起集成高效 無縫的 GIS 應用 核心式 GIS Core GIS 為解決集成式 GIS 與模塊化 GIS 的缺點 有人提出 了核心式 GIS 的概念 核心式 GIS 是對操作系統(tǒng)的擴展 它提供了動態(tài)鏈接庫一級的 更底層的組件化方式 給用戶提供了較大的靈活性 例如用于 Windows 操作系統(tǒng)的核 心式 GIS 提供了一個系統(tǒng)動態(tài)鏈接庫 DLL 用戶在開發(fā) GIS 應用系統(tǒng)時可以采用現(xiàn) 有的高級編程語言 通過應用程序接口 API 訪問內(nèi)核所提供的 GIS 功能 除了基 本的動態(tài)鏈接庫以外 實現(xiàn)各種功能的動態(tài)鏈接庫還可以被拆卸和重組 對數(shù)據(jù)庫管 理要求較高的用戶甚至可以選擇 MIS 開發(fā)工具來構造 GIS 應用 為 GIS 和MIS 的無縫 集成提供了全新的解決思路 但是 由于核心式 GIS 提供的組件過于底層 給應用開 發(fā)者帶來一定的難度 一般用戶難以掌握 也不適應可視化程序設計的潮流 目前還 沒有成熟的核心式 GIS 商業(yè)軟件 組件式 GIS Components GIS 隨著計算機軟件技術的發(fā)展 GIS 組件化發(fā) 展到了一個全新的階段 出現(xiàn)了組件式 GIS 以下簡稱 ComGIS 所謂 ComGIS 是指 基于組件對象平臺 以一組具有某種標準通信接口的 允許跨語言應用的組件提供的 GIS 這種組件稱為 GIS 組件 ComGIS 不是一種小技術在 GIS 軟件開發(fā)中的應用 而 是一種全新 GIS 軟件技術體系 是當今 GIS 發(fā)展的重要趨勢 它基于標準的組件式平 臺 把 GIS 功能模塊劃分為幾個控件 每個控件完成不同的功能 各個 GIS 控件之 間 GIS 控件與非 GIS 控件之間 基礎組件與專業(yè)組件之間不僅可以自由靈活地重組 而且具有可視化界面和使用方便的接口 使系統(tǒng)開發(fā)和軟件集成簡單易行 真正實現(xiàn) 代碼重用 和 組件化 [9] 萬維網(wǎng) GIS WebGIS 幾乎與 ComGIS 同時出現(xiàn) 是 Inter 與 GIS 相結合 的產(chǎn)物 也是 目前研究的熱點 GIS 通過 功能得以擴展 真正成為一種大眾使用 的工具 從 的任意一個節(jié)點 Inter 用戶可以瀏覽萬維網(wǎng) GIS 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等 WebGIS 的發(fā)展與網(wǎng)絡技 術的發(fā)展密不可分 目前 WebGIS 常用的體系結構為三層模型或 N 層模型 當前 WebGIS 的實現(xiàn)技術中較常用的有通用網(wǎng)關接口技術 Common Gateway Interface 簡稱 CGI Server API 方法 應用程序插件技術 Plugin ActiveX 控件以及 Java 語言編程 的技術 包括 Java 小程序 Applet 和 Java 虛擬機技術 VRM 等 [10][11][12] 4 當前 GIS 的研究主要有以下幾個方向 空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)及空間查詢處理 三維 地理信息系統(tǒng) 3DGIS 基 礎研究 組件式地理信息系統(tǒng)的研究與應用 空間數(shù)據(jù)模 型及空間數(shù)據(jù)體系結構 GPS RS 與 GIS 的結合 GIS 應用技術 數(shù)字地球?qū)ο竽Ｐ? 基礎研究 在可預見的未來 GIS 的發(fā)展趨勢可歸納如下 [13][14] GIS 的硬件正向著廉價 體積小 高效 功能強和標準化的方向發(fā)展 地理信息系統(tǒng)要處理的數(shù)據(jù)量和數(shù)據(jù)格式的種類大大增加 GIS 軟件的功能越 來越強 地理信息系統(tǒng)的用戶越來越多 應用面越來越廣 從個人系統(tǒng)向 企業(yè)級系統(tǒng) 發(fā)展 從桌面系統(tǒng)向客戶機服務器和網(wǎng)絡化方向發(fā)展 目前在國內(nèi)外已經(jīng)有大量的研 究人員在從事 WebGIS 研究工作 組件化的 GIS 將得到更大的發(fā)展 隨著 GIS 軟件功能的不斷強大 其軟件規(guī) 模和復雜性也在不斷增強 組件化 GIS 基于標準的組件式 GIS 平臺 各組件之間不僅 能自由 靈活地重組 而且具有可視化的界面和標準的接口 將在 GIS 軟件中發(fā)揮更 大的作用 空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是 GIS 未來的發(fā)展方向 空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)采用單一的數(shù)據(jù)模 型管 理空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù) 它是數(shù)據(jù)庫技術與計算機空間圖形技術相結合的產(chǎn)物 空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) SDBMS 以空間數(shù)據(jù)為研究對象 空間數(shù)據(jù)庫中不僅存貯地理 要素的位置 形狀和大小的坐標信息 也存貯地理要素之間的拓撲關系 隨著 3DGIS 技術的發(fā)展 地理信息系統(tǒng)將從二維空間走向多維空間 信息處 理能力將會大大增強 GIS 與 RS GPS 和 專 家 系 統(tǒng) Export System 簡稱 ES 相結合將大大拓展地 理信息系統(tǒng)的應用范圍 GIS 的智能化與建立空間決策支持系統(tǒng)是 GIS 應用軟件的發(fā)展趨勢 1 2 組件式地理信息系統(tǒng) 組件式 GIS 研究背景 GIS 發(fā)展至今 已經(jīng)有不少比較熟悉的應用系統(tǒng) 但這些系統(tǒng)功能過于龐大 體 系復雜 熟悉和掌握這些系統(tǒng)對于一般用戶來講比較困難 另外 對于大多數(shù)用戶來 說往往只需 GIS 中的一部分功能 但仍然不得不為不需要的功能花費額外的資金和精 力 因此 迫切需要一種新型的 GIS 軟件技術體系 以滿足日益增長的 GIS 應用需 求 并跟上軟件技術發(fā)展的潮流 組件式地理信息系統(tǒng) ComGIS 正是這樣一種全新 的 GIS 軟件技術體系 [15] 近年來 組件技術變得越來越成熟 已深刻地影響了軟件開發(fā)方式 在組件技術 的概念模式下 軟件系統(tǒng)可以被視為相互協(xié)同工作的對象集合 其中每個對象都會提 供特定的服務 發(fā)出特定的消息 并且以標準形式公布出來 以便其他對象了解和調(diào) 用 組 件 間 的 接 口 通 過 一 種 與 平 臺 無 關 的 語 言 IDL Interface Define Language 來定義 接口是固定不變并且是與客戶程序二進制兼容的 使用者可以直接調(diào)用執(zhí)行 模塊來獲得對象提供的服務 也就是說 在組件對象中增加新功能后 并不需要重新 編譯這個對象已有的客戶程序 甚至通過另外的接口增加新功能后 組件對象仍然支 持舊的接口 這對于組件軟件重用以及解決版本問題都是十分重要的 早期的類庫 5 提供的是源代碼級的 重用 只適用于比較小規(guī)模的開發(fā)形式 而組件則封裝得更徹底 更易于使用 而且不限于 C++之類的語言 可以在各種開發(fā)語言和開發(fā)環(huán)境中使用 由于組件技術的這些優(yōu)點 因此將組件式技術結合面向?qū)ο蠹夹g應用于GIS 開發(fā) 中必定會為傳統(tǒng)的 GIS 帶來全新的開發(fā)方式 為 GIS 面臨的多種問題提供全新的解決 思路 這種全新的地理信息系統(tǒng)我們稱為組件式 GIS 它基于標準的組件式平臺 各 個組件之間不僅可以進行自由 靈活的重組 而且具有可視化的界面和使用方便的標 準接口 當今流行的組件式平臺主 要有 Microsoft 的 COM Component Object Model 組件對象模型 /DCOM Distributed Component Object Model 分布式組件對象模型 和 OMG 的 CORBA Common Object Request Broker Architecture 公共對象請求代理 體系結構 而 COM/DCOM 占據(jù)市場領導地位 基于 COM/DCOM 微軟又推出了ActiveX 技術 ActiveX 控件是當今可視化程序設計中應用最為廣泛的標準組件 新一代的組 件式 GIS 也大都是 ActiveX 控件或者其前身 OLE 控件 我們將使用COM/DCOM 標準開 發(fā)出來的地理信息系統(tǒng)軟件稱之為 ComGIS 組件式地理信息系統(tǒng) ComGIS 的基本思 想是把 GIS 的各大功能劃分為幾個控件 每個控件完成不同的功能 各個GIS 控件之 間以及 GIS 控件和其他非 GIS 控件之間 可以方便地通過可視化的軟件開發(fā)工具集成 起來 形成最終的 GIS 應用 控件如同一堆各式各樣的積木 它們分別實現(xiàn)不同的 功能 包括 GIS 和非 GIS 功能 根據(jù)需要把實現(xiàn)各種功能的 積木 搭建起來 就 構