【文章內(nèi)容簡介】 IS 大多是基于十多年前甚至更早的技術(shù)體系設(shè)計和開發(fā)的，在很大程度上限制了 GIS 軟件的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用。計算機(jī)技術(shù)和全球信息技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是面向?qū)ο?OjectOriented)、可視化程序設(shè)計、組件式 軟 件 (Components Software) 、 分 布 式 計 算組件式 GISGIS 模塊集成式 GIS模塊化 GIS核心式 GISWebGIS (Distributed Computing)、多媒體(Multimedia)和 Internet/Intranet 等技術(shù)的不斷出現(xiàn)和廣泛應(yīng)圖 11 GIS 軟件技術(shù)體系的發(fā)展用，對 GIS 提出了新的技術(shù)要求， GIS 軟件發(fā)展到一個全新的階段，出現(xiàn)了組件式 GIS（Components GIS，簡稱 ComGIS）和萬維網(wǎng) GIS（簡稱 WebGIS）。組件式 GIS 不是一種小技術(shù)在 GIS 軟件開發(fā)中的應(yīng)用，而是一種全新的 GIS 軟件技術(shù)體系。不僅僅是 GIS，組件式軟件技術(shù)給整個軟件產(chǎn)業(yè)帶來了一場技術(shù)革命。1 傳統(tǒng) GIS 軟件的局限性這里的傳統(tǒng) GIS 軟件主要是指集成式 GIS 和模塊化 GIS。隨著 GIS 應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，傳統(tǒng)GIS 軟件的局限性日益突出，主要表現(xiàn)在應(yīng)用中的開發(fā)負(fù)擔(dān)過重、應(yīng)用系統(tǒng)集成困難、二次開發(fā)語言復(fù)雜以及普及困難等幾個方面。u 開發(fā)負(fù)擔(dān)過重：為了使 GIS 軟件成為一個完整的系統(tǒng)，開發(fā)者除了在軟件中實現(xiàn) GIS的各種功能與算法外，還不得不做許多與 GIS 底層技術(shù)本身無關(guān)的工作，如用戶界面（UserInterfaces）設(shè)計。另外有些功能，比如統(tǒng)計圖表制作、數(shù)學(xué)統(tǒng)計分析、數(shù)據(jù)庫管理等功能，在其他的專業(yè)軟件中已經(jīng)有相當(dāng)完美的實現(xiàn)。但目前的絕大部分商業(yè) GIS 軟件中還是不得不“自成體系地”提供這些功能，導(dǎo)致了 GIS 軟件與其他軟件之間的大量重復(fù)勞動，也給使用者增加了學(xué)習(xí)和掌握 GIS 軟件的負(fù)擔(dān)。u 集成困難：建設(shè)一個 GIS 應(yīng)用系統(tǒng)，實際上是對空間數(shù)據(jù)、GIS 軟件和各種應(yīng)用模型進(jìn)行集成。資源和設(shè)施管理的 GIS 應(yīng)用更是要求 GIS 和管理信息系統(tǒng)（Management InformationSystems, MIS）乃至辦公自動化（Office Automation, OA）之間的有機(jī)結(jié)合，對 GIS 系統(tǒng)集成方案提出了很高的要求。隨著技術(shù)的發(fā)展，更出現(xiàn)了與多媒體（Multimedia）、CAD，與網(wǎng)絡(luò)和無線數(shù)據(jù)通信以及與 Internet 和虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality, VR）等等的結(jié)合要求，但是傳統(tǒng) GIS軟件封閉的、獨成體系的結(jié)構(gòu)使得 GIS 很難與其它系統(tǒng)實現(xiàn)高效的、有機(jī)的集成。在系統(tǒng)集成方面，傳統(tǒng) GIS 將會面臨越來越多的困難。u 開發(fā)語言復(fù)雜：絕大多數(shù) GIS 軟件都提供了至少一套自成體系的二次開發(fā)語言，以便用戶設(shè)計符合自己需要的 GIS 應(yīng)用系統(tǒng)。在眾多的 GIS 開發(fā)語言中，有些采用新的語法結(jié)構(gòu)編制了自己的宏語言，這些語言都定義了自己的語法結(jié)構(gòu)，開發(fā)者需要花一定的時間和精力去熟悉其語法結(jié)構(gòu)、流程控制以及大量的功能函數(shù)，增加了應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)難度。u 難以普及：GIS 發(fā)展至今，已經(jīng)有不少比較成熟的軟件系統(tǒng)，但這些軟件大都功能繁多且系統(tǒng)龐大，熟悉和掌握這些軟件不是一般的非專業(yè)技術(shù)人員容易做到的。另外，對大多數(shù)用戶而言，往往只需要 GIS 中的一部分功能，仍然不得不為那些并不需要的功能花費額外的資金和精力。這兩個方面的問題都給 GIS 技術(shù)的普及和大眾化帶來困難。傳統(tǒng) GIS 軟件的局限性迫切需要一種新型的 GIS 軟件技術(shù)體系，以滿足日益增長的 GIS應(yīng)用需求，并跟上軟件技術(shù)發(fā)展的潮流。 GIS 融入 IT 主流的發(fā)展趨勢過去，GIS 往往被認(rèn)為是一項專門技術(shù)，其應(yīng)用領(lǐng)域受到限制。隨著技術(shù)的發(fā)展和社會需求的增大，GIS 應(yīng)用日趨廣泛，凡是涉及空間信息分布的地方都可以應(yīng)用到 GIS，GIS 已經(jīng)廣泛地滲透到人們的日常生活中。隨之 GIS 的社會地位也發(fā)生了明顯的變化，它和數(shù)據(jù)庫、信息2處理、通信等技術(shù)一樣，已經(jīng)成為信息技術(shù)（IT）的重要組成部分。實際上，GIS 是一門綜合性技術(shù)，它已經(jīng)與其他技術(shù)相互融合。GIS 的應(yīng)用需要利用和集成其他信息技術(shù)，同時，其它信息技術(shù)的應(yīng)用也需要 GIS。在技術(shù)上，發(fā)展 GIS 必須符合信息技術(shù)潮流。國際 GIS 技術(shù)的發(fā)展趨勢，主要體現(xiàn)在兩個方面，一是技術(shù)的綜合（Integration），二是軟件技術(shù)的分化（Fractionation）。融入 IT 的發(fā)展潮流，要求 GIS 軟件體系具有良好的開放性和可擴(kuò)展性，而組件式 GIS 正是順應(yīng)這一發(fā)展潮流而出現(xiàn)的。ComGIS 基于組件對象平臺，具有標(biāo)準(zhǔn)的接口，允許跨語言應(yīng)用，因而使 GIS“軟件的可配置性、可擴(kuò)展性和開放性更強(qiáng)，使用更靈活，二次開發(fā)更方便”。ComGIS 不僅可以成功地解決傳統(tǒng) GIS 在軟件開發(fā)、應(yīng)用系統(tǒng)集成和用戶學(xué)習(xí)使用等方面面臨的困難，而且有利于降低成本，具有無限擴(kuò)展性等特點。因此，國際上大多數(shù) GIS 軟件公司開始把開發(fā) ComGIS 軟件作為重要的發(fā)展戰(zhàn)略，ComGIS 是當(dāng)今 GIS 發(fā)展的重要趨勢。 組件式 GIS 的特點所謂組件式 GIS，是指基于組件對象平臺，以一組具有某種標(biāo)準(zhǔn)通信接口的、允許跨語言應(yīng)用的組件提供的 GIS。這種組件稱為 GIS 組件，GIS 組件之間以及 GIS 組件與其他組件之間可以通過標(biāo)準(zhǔn)的通信接口實現(xiàn)交互，這種交互甚至可以跨計算機(jī)實現(xiàn)。組件式 GIS 為新一代 GIS 應(yīng)用提供了全新的開發(fā)工具。SuperMap Objects 正是這樣一個組件式 GIS 平臺軟件，同傳統(tǒng)的 GIS 軟件相比，該軟件具有多方面的特點： 系統(tǒng)集成傳統(tǒng) GIS 軟件的幾種系統(tǒng)集成方式，包括：①通過存取中間文件的方式建立 GIS 軟件與應(yīng)用分析模型之間的數(shù)據(jù)交換通道；②直接使用 GIS 軟件提供的二次開發(fā)語言編制應(yīng)用分析模型；③利用專業(yè)程序設(shè)計語言開發(fā)應(yīng)用模型，并直接訪問 GIS 軟件的內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；④通過動態(tài)數(shù)據(jù)交換（DDE）建立 GIS 與應(yīng)用模型之間的快速通信。但是，不論采用以上何種模式，傳統(tǒng)的GIS 軟件都難以實現(xiàn)無縫系統(tǒng)集成。組件式 SuperMap Objects 軟件平臺則是解決系統(tǒng)集成的理想方案。使用組件式 GIS 構(gòu)造應(yīng)用系統(tǒng)的基本思路是：讓 GIS 組件做 GIS 的工作，其他功能讓其他的組件去完成，GIS 組件與其他組件之間的聯(lián)系由可視化的通用開發(fā)語言來建立，如：Visual Basic、Delphi、C++ Builder、Power Builder、Visual Foxpro 等，這些開發(fā)語言建立了應(yīng)用系統(tǒng)的框架。GIS 組件和其他組件提供了實現(xiàn)具體功能的“磚頭”，這些“磚頭”在框架的組織下構(gòu)成運行的應(yīng)用系統(tǒng)。組件式 GIS提供了實現(xiàn) GIS 功能的組件，專業(yè)模型則可以使用這些通用開發(fā)環(huán)境來實現(xiàn)，也可以插入其它的專業(yè)性模型分析控件。因此，使用組件式 GIS 可以實現(xiàn)高效、無縫的系統(tǒng)集成，如 GIS 與辦公自動化的集成，GIS 與 GPS 數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)傳輸和多媒體的集成等等。3圖 12 組件式 GIS 與其他集成環(huán)境的交互由于 SuperMap Objects 支持多種通用開發(fā)語言，可以方便地開發(fā)專業(yè)應(yīng)用模塊，靈活地對各個組件功能進(jìn)行組合，從 SuperMap Objects 的應(yīng)用情況可以看出，組件式技術(shù)很好地解決 GIS與其它系統(tǒng)的集成問題。圖 13 SuperMap Objects 組件與其他組件緊密結(jié)合，集成應(yīng)用系統(tǒng) 開發(fā)語言傳統(tǒng) GIS 一般都提供一套獨立的二次開發(fā)語言。這既是 GIS 基礎(chǔ)軟件開發(fā)者的負(fù)擔(dān)，也給用戶帶來學(xué)習(xí)上的負(fù)擔(dān)；而且使用系統(tǒng)所提供的二次開發(fā)語言，開發(fā)能力受到限制，難以處理復(fù)雜問題。組件式 GIS 不需要專門的 GIS 二次開發(fā)語言，只需實現(xiàn) GIS 的基本功能函數(shù)，按照4ActiveX 控件標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)接口。有利于減輕 GIS 軟件開發(fā)者的負(fù)擔(dān)，而且增強(qiáng)了 GIS 軟件的可擴(kuò)展性。組件式 GIS 的用戶則不必掌握專門的 GIS 開發(fā)語言，只需熟悉基于 Windows 平臺的通用集成開發(fā)環(huán)境，以及組件式 GIS 各個控件的屬性、方法和事件，就可以完成應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)和集成。組件式 GIS 控件可以跨語言使用，目前，可供選擇的開發(fā)環(huán)境很多，如 Visual C++, Visual Basic, Visual FoxPro, Delphi, C++ Builder 以及 Power Builder 等。表 11 幾種可以使用組件式 GIS 控件進(jìn)行 GIS 應(yīng)用集成的開發(fā)環(huán)境比較可視化開發(fā)環(huán)境Visual BasicDelphiC++ BuilderVisual C++Borland C++Visual FoxProPower Builder 可擴(kuò)展性特點及適用范圍具有較強(qiáng)的多媒體和數(shù)據(jù)庫管理功能，且易于使用，適合大多數(shù)GIS 應(yīng)用。功能強(qiáng)大但對編程人員要求很高，適用于編程能力強(qiáng)的用戶以及需要編寫復(fù)雜的、底層的專業(yè)分析模型的 GIS 應(yīng)用。數(shù)據(jù)庫管理功能強(qiáng)，適用于建立有大量關(guān)系數(shù)據(jù)的 GIS 應(yīng)用。在組件式軟件技術(shù)背后，有一個十分龐大的組件資源庫，用戶可以從不計其數(shù)的組件中挑選需要的組件與組件式 GIS 一起集成應(yīng)用系統(tǒng)，極大地擴(kuò)展了 GIS 的功能。全球范圍內(nèi)有許多軟件公司在編寫各種各樣的控件，這些第三方(Third Parties)控件差不多可以解決任何通用軟件編程中所遇到的問題，從簡單的命令按鈕到動態(tài)的三維統(tǒng)計圖，從多媒體播放到超文本顯示，幾乎無所不有。這些控件中有商業(yè)軟件，也有價格很低的共享軟件甚至免費軟件。組件式 GIS是組件大家族中的一員，使用 組件式 GIS 集成應(yīng)用系統(tǒng)，具有無限的擴(kuò)展性。 可視化程序設(shè)計可以使用 ActiveX 控件的開發(fā)語言幾乎都支持可視化程序設(shè)計，因此，使用組件式 GIS 控件集成應(yīng)用系統(tǒng)，能可視化地設(shè)計系統(tǒng)界面，在窗口上布局按鈕、列表框、圖片框和 GIS 控件，可以立即反饋窗口界面的外觀，實現(xiàn)所見即所得(What you see, what you get WYSWYG)的界面設(shè)計。相反，使用傳統(tǒng) GIS 軟件進(jìn)行二次開發(fā)則需要反復(fù)的猜測和實驗。5 伸縮性由于傳統(tǒng) GIS 結(jié)構(gòu)的封閉性，使得軟件變得越來越龐大，不同系統(tǒng)之間交互性差，系統(tǒng)的開發(fā)難度大。組件式 GIS 提供空間數(shù)據(jù)的采集、存儲、管理、分析和模擬等功能，至于其他非GIS 功能（如關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理、統(tǒng)計圖表制作等）則可以使用專業(yè)廠商提供的專門組件，有利于降低 GIS 軟件開發(fā)成本。另一方面，組件式 GIS 本身又可以劃分為多個控件，分別完成不同功能，用戶可以根據(jù)實際需要選擇所需控件，降低了用戶的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。大小項目規(guī)模SuperMap核心組件SuperMap部分組件SuperMap全部組件圖 14 SuperMap Objects 組件式平臺軟件高度的伸縮性SuperMap Objects 提供了從數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)處理、空間數(shù)據(jù)存儲與管理到空間分析、地圖排版輸出等包括各個環(huán)節(jié)的六個組件，這些組件可供用戶自由組合選擇，具有很強(qiáng)的伸縮性。6組件名稱表 12 SuperMap Objects 提供的控件及功能描述功 能工作空間管理、多數(shù)據(jù)源集成、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換；空間與屬性數(shù)據(jù)查詢與分析；地圖顯示、圖層控制、專題核心組件（SuperMap Control 和SuperWorkspace Control）制圖組件（Layout 控件）拓?fù)浣M件(SuperMapTopo 控件) 三維組件(SuperMap 3D 控件) 圖例組件（Legend 控件）工 作 空 間 管 理 組 件（SuperWkspManager 控件）二維表格組件（SuperGridView控件）地圖；地圖編輯、超強(qiáng)的捕捉功能；基于小波的影像壓縮格式（MrSID，ECW）訪問、ECW 壓縮、影像配準(zhǔn)；網(wǎng)絡(luò)、疊加、緩沖區(qū)等空間分析；線型與符號設(shè)計地圖排版、制作與輸出建立多邊形與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系生成 TIN 和 DEM；三維渲染與分層設(shè)色；立體透視圖；正射三維影像圖制作；紋理映射；顯示、旋轉(zhuǎn)和三維模型瀏覽圖例的生成、編輯、修改與制圖模塊結(jié)合生成地圖工作空間的可視化管理工