基于組件技術(shù)的GIS研究與應(yīng)用

謝斌 鄒源

摘 要：隨著我國(guó)通訊技術(shù)的發(fā)展不斷加快，地理信息系統(tǒng)應(yīng)用的發(fā)展方向?yàn)橐苿?dòng)GIS。通過(guò)對(duì)具有各種功能的組件進(jìn)行復(fù)用、集成，面向各種移動(dòng)設(shè)備的GIS應(yīng)用軟件可以快速開(kāi)發(fā)出來(lái)。

關(guān)鍵詞：組件技術(shù)；組件式GIS；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：P208 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

概述

近年來(lái)，計(jì)算機(jī)技術(shù)和應(yīng)用在生活中全面普及，依賴計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的支持和幫助的工作越來(lái)越多，以數(shù)據(jù)處理作為其中大多數(shù)的應(yīng)用系統(tǒng)的核心，計(jì)算機(jī)管理的信息受到各種屬性數(shù)據(jù)的限制，以及空間信息。而它具有數(shù)據(jù)量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特點(diǎn)，一般的圖形管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)都難以進(jìn)行處理，然而，這些直接導(dǎo)致地理信息系統(tǒng)的出現(xiàn)，同時(shí)也促使地理信息的管理成為一門(mén)單獨(dú)的課題。由計(jì)算機(jī)硬件、軟件、管理人員地和理空間數(shù)據(jù)共同組成地理信息系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱GIS），對(duì)空間有關(guān)的信息以有效地存儲(chǔ)、獲取、更新、分析、管理和顯示等各種形式。隨著科技的發(fā)展，人們十分關(guān)注地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用和發(fā)展。據(jù)悉，屬性數(shù)據(jù)從地理空間的角度來(lái)處理能得到意想不到的效果，地理信息與現(xiàn)實(shí)生活中的85%的信息有關(guān)，例如屬性數(shù)據(jù)間的內(nèi)在規(guī)律可以通過(guò)GIS的空間分析工具挖掘出來(lái)；同時(shí)也可以使屬性數(shù)據(jù)處理的可視化程度提高等。

1 組件式GIS的研究

經(jīng)過(guò)近40年的發(fā)展，地理信息系統(tǒng)（GIS）在空間數(shù)據(jù)的獲取能力、處理與分析能力、儲(chǔ)存與管理能力以及輸出與顯示能力等等方面都獲得了非常大的進(jìn)步。隨著深入開(kāi)展GIS在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用，而GIS組件化的趨勢(shì)也愈來(lái)愈明顯，GIS朝著組件化發(fā)展方向之一。GIS可以從軟件模塊集成和開(kāi)發(fā)的技術(shù)發(fā)展歷程劃分為幾個(gè)發(fā)展階段。

從分散到集中的過(guò)程是發(fā)展歷程中的一個(gè)重大進(jìn)步，也就是從GIS模塊發(fā)到集成式GIS。GIS組件化就是從集成式GIS發(fā)展到模塊化GIS開(kāi)始的，然而，GIS組件化趨勢(shì)因?yàn)楹诵氖紾IS變得越來(lái)越明顯，這時(shí)組件式GIS和WebGIS作為組件化的標(biāo)準(zhǔn)形式。

從發(fā)展過(guò)程來(lái)看，了解這一歷程，從而對(duì)GIS組件化的趨勢(shì)可以更充分地認(rèn)識(shí)。雖然在功能上傳統(tǒng)的GIS平臺(tái)較為成熟和完善，主要依賴于GIS平臺(tái)技術(shù)應(yīng)用GIS的廣度和深度，隨著不斷擴(kuò)展和深入GIS的應(yīng)用，其平臺(tái)在開(kāi)發(fā)技術(shù)上已經(jīng)比較落臺(tái)，用戶提出了更新、更高的要求給GIS 技術(shù)，要求 GIS實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)、空間分析的無(wú)縫集成和提供廣域空間信息共享，從封閉走向開(kāi)放。于是 ，逐漸暴露了出傳統(tǒng) GIS 平臺(tái)的缺陷，具體表現(xiàn)在以下幾方面：①普通的開(kāi)發(fā)技術(shù)人員難以掌握傳統(tǒng) GIS ，由于系統(tǒng)復(fù)雜而龐大，阻礙著自身的推廣和發(fā)展，從而導(dǎo)致開(kāi)發(fā)周期過(guò)長(zhǎng)。②相對(duì)海量數(shù)據(jù)的管理和分析難以應(yīng)付，無(wú)法基于WEB發(fā)布數(shù)，無(wú)法應(yīng)用分布式環(huán)境，其操作系統(tǒng)平臺(tái)受到限制，更無(wú)法跨平臺(tái)運(yùn)行。③GIS與多媒體技術(shù)及其它專業(yè)系統(tǒng)、專業(yè)模塊的高效無(wú)縫集成受到單純的二次開(kāi)發(fā)語(yǔ)言的限制， 從而導(dǎo)致了應(yīng)用局限。

僅靠其平臺(tái)自身很難合理妥善地解決這些缺陷，融合新的計(jì)算機(jī)技術(shù)作為唯一的出路，GIS應(yīng)用體系和理論體系通過(guò)人們對(duì)新技術(shù)的應(yīng)用來(lái)推動(dòng)其發(fā)展和完善。隨著人們加快開(kāi)發(fā)軟件技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù) ，特別是組件式軟件技術(shù)的應(yīng)用和Internet的出現(xiàn)， 無(wú)論是GIS應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)方式，還是GIS平臺(tái)的設(shè)計(jì)思想，GIS也自然而然迎合這些起著變化的趨勢(shì)和革命性的發(fā)展。近年來(lái)，人們使GIS的前沿技術(shù)向組件式GIS發(fā)展，并慢慢轉(zhuǎn)變?yōu)橹髁靼l(fā)展趨勢(shì)。目前，已經(jīng)有 GeoMedia MapObjects ArcObjects等作為商業(yè)化的COMGIS平臺(tái)。

組件式GIS的英文字為Components GIS，其縮寫(xiě)為COMGIS，是以一組具有允許跨語(yǔ)言應(yīng)用的組件提供的、某種標(biāo)準(zhǔn)通信接口的GIS，這種組件就是GIS組件，指基于組件對(duì)象平臺(tái)。可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的通信接口來(lái)實(shí)現(xiàn)GIS組件與其他組件之間或GIS組件之間的交互，甚至也可以跨計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)這種交互。

在GIS軟件開(kāi)發(fā)中，COMGIS是面向組件式軟件和對(duì)象技術(shù)的應(yīng)用。在新一代GIS應(yīng)用中，COMGIS提供了全新的開(kāi)發(fā)工具。相比傳統(tǒng)GIS，它具有多方面的特點(diǎn)，其中包括：跨語(yǔ)言使用、無(wú)限擴(kuò)展性、無(wú)縫集成、易于推廣、成本低、Internet應(yīng)用以及可視化界面設(shè)計(jì)等。

2 組件技術(shù)在GIS中的應(yīng)用

首先，GIS的發(fā)展受到版本升級(jí)困難、低水平重復(fù)開(kāi)發(fā)長(zhǎng)期的制約。從狹義上說(shuō)GIS算是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，主要是處理地理數(shù)據(jù)的輸出、輸入、查詢、管理、分析和輔助決策的。因此，組成相對(duì)比較固定系統(tǒng)的功能模塊，GIS系統(tǒng)中的基礎(chǔ)軟件模塊通常為輸出、輸入、查詢、管理、分析等，為了極大地提高開(kāi)發(fā)的效率，把它們做成組。但事實(shí)上在開(kāi)發(fā)新系統(tǒng)時(shí)，由于受到復(fù)用代碼的有效手段的缺乏，開(kāi)發(fā)者對(duì)相應(yīng)的代碼不得不進(jìn)行重新編寫(xiě)。

其次，在使用傳統(tǒng)的開(kāi)發(fā)技術(shù)中，人們大多采用緊耦合的結(jié)構(gòu)體系作為GIS系統(tǒng)。在一定程度上，雖然這種做法使其自身的健壯性和應(yīng)用系統(tǒng)的運(yùn)行效率得到保證，但極大的不利更新新的版本。

最后，在系統(tǒng)集成中，傳統(tǒng)GIS軟件有的在GIS應(yīng)用分析模型基與礎(chǔ)軟件之間，它的數(shù)據(jù)交換通道通過(guò)文件存取方式來(lái)建立。但這種方式相對(duì)于大量而頻繁地交換數(shù)據(jù)的情況就不適合了，且系統(tǒng)整合性差，應(yīng)用分析模型與GIS基礎(chǔ)軟件都是相互獨(dú)立；而有的應(yīng)用分析模型直接使用GIS軟件提供的二次開(kāi)發(fā)語(yǔ)言編制，前一種模式的缺陷雖然得到解決，但GIS難以開(kāi)發(fā)復(fù)雜的應(yīng)用模型，VC、VB等專業(yè)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言往往不能與GIS所提供的二次開(kāi)發(fā)語(yǔ)言相比；有的應(yīng)用模型直接利用VC、VB等語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，并對(duì)GIS軟件的內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行直接訪問(wèn)，但這樣使應(yīng)用開(kāi)發(fā)的難度增加了，有的應(yīng)用模型通過(guò)與動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換（DDE）建立GIS之間的快速通信。這是在DDE技術(shù)發(fā)展起來(lái)以后，頻繁的文件數(shù)據(jù)交換所帶來(lái)的效率降低的缺陷可以避免，對(duì)第一種集成方式的改進(jìn)，也避免了從GIS外部直接訪問(wèn)GIS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的代價(jià)。應(yīng)用模型與GIS是分離的，此拼接仍然是有縫的。

結(jié)語(yǔ)

組件式GIS提高了系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)效率，降低了系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)難度，同時(shí)使系統(tǒng)的開(kāi)放性與靈活性增強(qiáng)了。另外，組件式GIS在與Internet應(yīng)用方面、MIS耦合也同樣具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

參考文獻(xiàn)

[1]孔云峰，林琿著.GIS分析、設(shè)計(jì)與項(xiàng)目管理[M].科學(xué)出版社，2005.