桌面版GIS App開發能力課程體系構建概述

尹濤 楊延珍 何必 李世祥 于文龍

摘 要 GIS已經進入云時代，桌面操作系統普遍升級到Windows 10，桌面應用也已出現UWP類型。在此背景下，桌面版GIS應用系統的開發依然是地理信息科學專業應該掌握的必備基本能力，本文基于對GIS當前技術分析，提出了培養地理信息科學專業桌面版GIS App開發能力的課程體系。

關鍵詞 地理信息科學;課程體系;UWP;ArcGIS Runtime SDK for .NET

1GIS App后端云GIS平臺的選擇

各GIS軟件公司推出各自的云GIS平臺，如ESRI和超圖公司。其中，ESRI公司提供了ArcGIS系列的公有云GIS和私有云GIS技術。

ArcGIS公有云產品為ArcGIS Online，它是基于亞馬孫云建立的，是一個完整的協作式內容管理系統，用戶可隨時使用在線GIS服務。網址為www.arcgis.com。ArcGIS Online為初學用戶提供了30天的免費試用期[1]。

ArcGIS Online中國，是采用ArcGIS Enterprise構建的ArcGIS Online的國內版公有云平臺，基本服務是免費的。初學用戶可以申請免費賬戶。網址為www.arcgisonline.cn。

2桌面版GIS應用系統

GIS應用系統按運行平臺分為以下基本類型：桌面版（Desktop Apps）、Web版（Web Apps）、移動版（Mobile Apps）。

桌面版GIS應用系統運行環境為桌面版操著系統，因其與計算機硬件密切結合具有用戶交互能力強、本地部署、本地處理數據能力、操作界面順暢和樣式美觀等強大功能，在Web和移動時代其依然擁有廣泛用戶，并沒有過時和淘汰。

桌面版GIS應用系統的開發依然是地理信息科學專業學習的一門重要專業課程，而且往往是GIS應用系統開發類的第一門課程，也是Web GIS、移動GIS、3D GIS應用系統開發課程的前導課程[2]。

3GIS組件平臺的選擇

桌面版GIS應用系統的開發方式有多種，比較成熟開方式是借助于GIS組件平臺。多家公司提供了各自的GIS組件平臺，采用某一GIS組件平臺及計算機開發工具開發桌面版GIS應用系統為經典開發方式。

提供GIS組件平臺的有ESRI、SuperMap等多家廠商，許多院校同時采用ESRI、SuperMap等多家單位產品授課，一般先選擇一家廠家的產品為主。ESRI產品歷史較長、技術影響較大，擁有國內外大量客戶群體，許多院校授課時選擇ArcGIS為主。下面選擇ESRI的ArcGIS產品展開論述[3]。

4ArcGIS Runtime SDK的選擇

ArcGIS Runtime SDKs不是一個軟件，而是包含五套SDK的軟件套件，每個SDK可采用不同開發工具、開發運行于不同操作系統的GIS App。各個SDK開發的App可運行的操作系統和主要開發工具如下表1所示。

上表中，可用于開發桌面版GIS App的SDK為ArcGIS Runtime SDK for .NET、ArcGIS Runtime SDK for Java、ArcGIS Runtime SDK for Qt

從跨平臺性看，應選擇ArcGIS Runtime SDK for Qt，用該SDK開發的GIS App可以運行在目前所有主流平臺，包括桌面和移動操縱系統。與ArcGIS Runtime SDK for Qt配套的開發工具為Qt QML或Qt C++，要求學生掌握C++語言，C++學習難度較大[4]。

5Windows桌面應用平臺選擇

Windows桌面應用系統類型共有以下四類平臺：Win32、WinForm（Windows Form）、WPF和UWP。ArcGIS Runtime SDK for .NET不提供對Win32、WinForm支持，只支持WPF、UWP平臺。

ArcGIS Runtime SDK for .NET支持開發WPF、UWP、Android、iOS、Forms五種類型的GIS應用系統開發。

ArcGIS Runtime SDK for .NET（Forms），在Xamarin.Forms技術的支持下，使用C#語言同時創建原生的Windows（UWP）、iOS和Android GIS應用，在這三種不同平臺的應用可以共享絕大部分的UI代碼和邏輯代碼。初學階段，認為不適合采用ArcGIS Runtime SDK for .NET（Forms）作為學習對象，因為這涉及較多的平臺和技術，ArcGIS Runtime SDK for .NET（Forms）作為單位開發工具適合。

對于ArcGIS Runtime SDK for .NET開發桌面版應用系統，要確定是選擇WPF還是UWP。

WPF是微軟2006推出的，UWP是微軟2015年推出新的前沿應用程序平臺，UWP即Windows 10中的Universal Windows Platform簡稱。UWP 不僅用于Windows 10創建桌面應用程序，同時也是 Xbox、HoloLens和Surface Hub應用程序的唯一支持平臺。UWP 只支持 Windows 10 應用程序平臺，不支持Win7 、XP。

本科教學應該采用先進、成熟的技術體系，適當具有一定的提前量，大二開始學習的技術，三年后不應當太過時[5]。

6課程體系構建

基于以上對GIS組件平臺的分析，構建了培養GIS桌面版應用系統開發能力的課程體系。

開發能力課程體系有兩條課程主線組成，一條是GIS基礎知識線，一條是計算機開發知識線。

GIS基礎知識主線包含的課程為地理信息科學導論、地球科學概論、自然地理學、人文地理學、地圖學、空間數據采集與管理、地理信息系統原理。通過這條主線，給同學建立了GIS的基本概念和空間數據采集概念與技能。

GIS應用開發課程是GIS基礎知識和計算機開發知識這兩條主線的匯合。該門課程把GIS專業知識和計算機開發知識結合在一起，通過本課程，培養地理信息科學專業的學生開發GIS應用系統的能力。

7結束語

在云GIS時代，GIS App的設計分為后端和前端設計，后端保存矢量數據和地圖、場景，并以Restful風格Web服務方式提供地圖、場景空間分析等服務，前端調用后端的地圖、場景、空間分析等服務，并在前端展示地圖、場景，操作后端地圖、場景，使用后端空間分析等。采用UWP+ ArcGIS Runtime SDK for .NET（UWP）作為技術核心內容，構建了培養桌面版GIS App開發能力課程體系，經過多年實踐，取得了良好的效果。

參考文獻

[1] 楊延珍.大數據背景下地理建模課堂教學模式改革研究[J].甘肅科技，2019（3）：51-53.

[2] 王曉紅.基于項目創新的GIS人才培養模式研究[J].科教導刊， 2018（10）：25-26.

[3] 孟祥銳.地理信息科學專業開發類課程體系建立與優化研究[J].電子測試，2015，334（22）：146-147.

[4] 黃遠林.基于項目教學的應用型人才培養體系構建與實踐[J].教育教學論壇，2019（5）：167-169.

[5] 劉正綱.以人才需求為導向的GIS專業課程體系構建[J].測繪工程，2018（6）：77-80.