GIS平台软件简介

GIS平台软件简介

1.相关概念介绍

地理信息系统(Geographic Information System 简称GIS)是用于回答具有物质属性和空间坐标且与时间相关联问题的艺术、科学、工程和技术的统称，是集计算机科学、地理科学、测绘科学、环境科学、城市科学、空间科学、信息科学和管理科学为一体的新兴边缘学科。它作为对地域空间分布相关的地理数据及其属性数据进行采集、存储、管理、分析的软件系统和开发工具，是一个图形与数据完美结合的系统，它不仅能将所需要的数据更形象、更直观地与图形紧密联系起来，而且能把结果以图形的方式显示出来，这给管理决策人员科学、更直观、更准确、更及时地制定计划、处理问题提供了依据。目前GIS 已经快速的应用到各个领域，发展速度非常快，好多高校相应也开设了相关专业。

GIS平台，是指Mapinfo、Arcinfo、Supermap、MAPGIS等GIS平台，是成型的商品软件。这些软件具有强大的通用的GIS功能，可以在其上用开发工具（.NET、JAVA、Delphi 等等）开发出各种GIS软件。然而GIS 的开发平台众多，开发平台也各有优势，在进行GIS 开发过程中，选择一个好的平台无疑是尤为重要的。

GIS软件一般是指应用到用户那里的、结合用户的业务开发出来的软件。例如在电力、水利、国土资源、交通等等行业正在应用的软件。这些软件一般都是在GIS平台上开发的，应用的时候要先安装GIS平台，再安装开发人员在平台之上开发出来的软件才能运行。国外的常用的GIS软件有AutoCAD Map3d、ArcGIS、MapInfo等，而国内比较知名的GIS

软件则是Supermap、MapGIS、GeoStar等。

2. GIS平台软件技术发展回顾

从二十世纪九十年代末到现在的十年期间，GIS软件技术的发展经历了“四化”，即：组件化、Web化、微型化和数据库化。这“四化”深深地影响了过去十年的GIS应用开发方式，并把GIS的应用推到前所未有的高度。

组件化

在GIS软件诞生之初，不同研究机构分别独立开发了完成不同功能的模块，称为GIS 模块阶段，但处在这个阶段的GIS软件是分散的，并未构成完整的体系，很难满足大规模应用需要。之后，有些机厂商开发了汇集各种GIS功能于一身的集成式GIS软件。集成式GIS 功能强大，但若用户只需要做GIS应用中某个环节的工作，最终仅能使用到其中10%-20%的功能，这对用户和软件本身都是浪费。

于是，GIS软件技术又从“合”向“分”回归，模块化GIS被开发出来。这些模块既可以集成在一起协同工作，也可以拆开独立使用。但由于模块划方式以及模块之间的集成接口均由GIS厂商独立制定，因此容很难实现不同GIS软件之间的集成。

在像微软的COM这样的组件对象平台发展起来以后，GIS厂商终于找到了模块之间集成的接口标准，组件式GIS由此诞生。组件式GIS是按照组件对象标准和规范划分和组织的模块化GIS，GIS的不同模块仍然可以拆分销售和使用。基于统一的规范(比如COM)，来源于不同GIS厂商的多个GIS模块之间可以非常方便地集成。

作为当前流行的开发工具，组件式GIS摒弃了传统的GIS专用开发语言，采用所见即所

得的通用件开发工具，具备高度伸缩性（既可用于大型GIS应用系统开发，也可在被裁减后适用于小型应用系统），并具有与其他信息技术的无缝集成的特点，真正让GIS融入了IT 大潮。凭借独特的优势，组件式GIS影响了过去十年的GIS应用开发方式，在GIS软件技术发展历程中书写了浓墨重彩的一笔。

Web化

Internet的迅速崛起和在全球范围内的飞速发展，使互联网逐步渗透到各行各业。随着Internet技术的不断发展和人们对地理信息系统(GIS)的需求增长，利用Internet在Web 上发布空间数据，为用户提供空间数据浏览、查询和分析的功能，已经成为GIS发展的必然趋势。

Web GIS是Web技术应用于GIS开发的产物。通过Web功能，GIS应用空间得以扩展，真正成为了一种可以为大众服务的工具。从WWW的任意一个节点，Internet用户可以浏览Web GIS站点中的空间数据、制作专题图以及进行各种空间检索和空间分析，从而使GIS飞进了千家万户。 Web GIS为Internet应用而生，同时也为局域网内的GIS应用系统提供了全新的瘦客户端模式的解决方案。

微型化

微型化是GIS软件发展的另一方向，尽管桌面应用仍然占GIS应用的主要部分，但不少用户对于GIS移动化应用的需求也越来越多，比如电力巡线，农业田间数据采集、外业测绘和邮递送货等，他们需要在室外移动作业环境中使用GIS。包括笔记本电脑和桌面PC在内的计算机设备，显然很难满足野外作业的需要，PDA、手机和其他移动设备也加入到GIS应用的硬件行列。这些设备多采用Windows CE、嵌入式Linux等嵌入式操作系统，内存和计算能力也相对较低，传统的GIS客户端无法运行。

为适应小内存、较低处理能力的嵌入式计算环境，GIS厂商纷纷推出一种精简的嵌入式GIS软件，国内产品如eSuperMap和MAPGIS--EMS，国外产品如ArcPad和MapX Mobile。嵌入式GIS被广泛应用作为数字终端、电力巡线、农业田间数据采集和外业测绘等领域。

数据库化

数据库化是空间数据存储与管理的发展方向。早期的GIS软件采用普通文件(Flat File)存储和管理空间数据，数据管理能力相对欠缺。

数据库技术的出现较完善地解决了以上问题。数据库不仅实现了图形数据和属性数据的一体化管理，而且带来了一系列的优势，包括：1)海量数据管理能力；2)支持多用户并发写操作；3)数据访问的权限管理；4)可利用数据库的集群(或互备)机制提高并发访问能力和系统可用性。

在过去十年间，空间数据库技术已经发展成为大型GIS应用系统的主流数据管理方案。从技术架构来看，空间数据库技术可分为数据库内扩展型和数据库外扩展型两种。Oracle Spatial就是典型的数据库内扩展型，拥有数据库系统源代码的厂商可以从数据库底层实现一些基础的空间数据管理能力。ESRI的GeoDatabase和中地的空间数据库则属于数据外扩展型，这类由GIS厂商研发的空间数据库技术主要从数据库系统外围，通过调用数据库系统的非空间数据管理能力来实现空间数据的管理。

3.功能及应用

GIS是一门以应用为目的的信息产业，在最近的30多年内取得了惊人的发展，，其应用已经深入到各行各业。现列举其主要功能如下：

资源管理 (Resource Management)

主要应用于农业和林业领域，解决农业和林业领域各种资源(如土地、森林、草场)分布、分级、统计、制图等问题。主要回答“定位”和“模式”两类问题。

资源配置 (Resource Configuration)

在城市中各种公用设施、救灾减灾中物资的分配、全国范围内能源保障、粮食供应等到机构的在各地的配置等都是资源配置问题。GIS在这类应用中的目标是保证资源的最合理配置和发挥最大效益。

城市规划和管理 (Urban Planning and Management)

空间规划是GIS的一个重要应用领域，城市规划和管理是其中的主要内容。例如，在大规模城市基础设施建设中如何保证绿地的比例和合理分布、如何保证学校、公共设施、运动场所、服务设施等能够有最大的服务面(城市资源配置问题)等。

土地信息系统和地籍管理(Land Information System and Cadastral Applicaiton) 土地和地籍管理涉及土地使用性质变化、地块轮廓变化、地籍权属关系变化等许多内容，借助GIS技术可以高效、高质量地完成这些工作。

生态、环境管理与模拟 (Environmental Management and Modeling) 区域生态规划、环境现状评价、环境影响评价、污染物削减分配的决策支持、环境与区域可持续发展的决策支持、环保设施的管理、环境规划等。

商业与市场 (Business and Marketing)

商业设施的建立充分考虑其市场潜力。例如大型商场的建立如果不考虑其他商场的分布、待建区周围居民区的分布和人数，建成之后就可能无法达到预期的市场和服务面。有时甚至商场销售的品种和市场定位都必须与待建区的人口结构(年龄构成、性别构成、文化水平)、消费水平等结合起来考虑。地理信息系统的空间分析和数据库功能可以解决这些问题。房地产开发和销售过程中也可以利用GIS功能进行决策和分析。

基础设施管理 (Facilities Management)

城市的地上地下基础设施(电信、自来水、道路交通、天然气管线、排污设施、电力设施等)广泛分布于城市的各个角落、且这些设施明显具有地理参照特征的。它们的管理、统计、汇总都可以借助GIS完成，而且可以大大提高工作效率。

网络分析 (Newwork System Analysis)

建立交通网络、地下管线网络等的计算机模型，研究交通流量、进行交通规则、处理地下管线突发事件(爆管、断路)等应急处理。警务和医疗救护的路径优选、车辆导航等也是GIS网络分析应用的实例。

分布式地理信息应用 (Distributed Geographic Information Application) 随着网络和Internet技术的发展，运行于Intranet或Internet环境下的地理信息系统应用类型，其目标是实现地理信息的分布式存储和信息共享，以及远程空间导航等。

4. GIS的二次开发

GIS的二次开发就是应用计算机程序语言，开发已经存在的GIS控件库，用以实现多种多样的空间数据浏览处理分析功能的过程。常用的软件是ArcObject和MAPX，MAPOBJECT等等。GIS的二次开发有三种基本模式，分别是独立开发、宿主型二次开发、基于 GIS 组件的二次开发。

独立开发

指不依赖于任何 GIS 工具软件，从空间数据的采集、编辑到数据的处理分析及结果输出，所有的算法都由开发者独立设计，然后选用某种程序设计语言，如Visual C++、Delphi 等，在一定的操作系统平台上编程实现。这种方式的好处在于无须依赖任何商业GIS 工具软件，减少了开发成本，但一方面对于大多数开发者来说，能力、时间、财力方面的限制使其开发出来的产品很难在功能上与商业化GIS 工具软件相比，而且在购买GIS 工具软件上省下的钱可能还抵不上开发者在开发过程中绞尽脑汁所花的代价。

宿主型二次开发

指基于 GIS 平台软件上进行应用系统开发。大多数GIS 平台软件都提供了可供用户进行二次开发的脚本语言，如ESRI 的ArcView 提供了Avenue 语言，MapInfo 公司的MapInfo Professional提供了MapBasic 语言等等。用户可以利用这些脚本语言，以原GIS 软件为开发平台，开发出自己的针对不同应用对象的应用程序。这种方式省时省心，但进行二次开发的脚本语言，作为编程语言，功能极弱，用它们来开发应用程序仍然不尽如人意，并且所开发的系统不能脱离GIS 平台软件，是解释执行的，效率不高。

基于 GIS 组件的二次开发

大多数 GIS 软件产商都提供商业化的GIS 组件，如ESRI 公司的MapObjects、MapInfo 公司的MapX 等，这些组件都具备GIS 的基本功能，开发人员可以基于通用软件开发工具尤其是可视化开发工具，如Delphi、Visual C++、Visual Basic、Power Builder 等为开发平台，进行二次开发。利用GIS 工具软件生产厂家提供的建立在OCX 技术基础上的GIS 功能控件，如ESRI 的MapObjects、MapInfo 公司的MapX 等，在Delphi 等编程工具编制的应用程序中，直接将GIS 功能嵌入其中，实现地理信息系统的各种功能

三种实现方式的分析与比较

由于独立开发难度太大，单纯二次开发受 GIS 工具提供的编程语言的限制差强人意，因此结合GIS 工具软件与当今可视化开发语言的集成二次开发方式就成为GIS 应用开发的主流。它的优点是既可以充分利用GIS 工具软件对空间数据库的管理、分析功能，又可以利用其它可视化开发语言具有的高效、方便等编程优点，集二者之所长，不仅能大大提高应用系统的开发效率，而且使用可视化软件开发工具开发出来的应用程序具有更好的外观效果，更强大的数据库功能，而且可靠性好、易于移植、便于维护。尤其是使用OCX 技术利用GIS 功能组件进行集成开发，更能表现出这些优势。

由于上述优点，集成二次开发正成为应用 GIS 开发的主流方向。这种方法唯一的缺点是前期投入比较大，需要同时购买GIS 工具软件和可视化编程软件，但“工欲善其事，必先利其器”，这种投资值得。

目前许多软件公司都开发了很多 ActiveX 控件，合理选择和运用现成的控件，减少了开发者的编程工作量，使开发者避开某些应用的具体编程，直接调用控件，实现这些具体应用，不仅可以缩短程序开发周期，使编程过程更简洁，用户界面更友好，可以使程序更加灵活、简便。

5. GIS最新发展的趋势

随着技术的发展，GIS发展的趋势是：

1)数据标准化。即：支持GIS工作的数据结构及数据交换格式的标准化，提供GIS工作基

础数据接口的标准化；

2)系统集成化。即：GIS软件部件的对象化，使GIS软件具有不同功能，可实现互操作和自我管理的软件组件。使数据不仅能在应用系统内流动，还能在系统间流动。通过面向对象技术和集成技术利用对象链接和嵌入技术OLE，开放式数据库互链技术ODBC等为用户提供简单、标准、透明的公共编程接口；

3)平台网络化。即：GIS的工作平台将逐步从单机、局域网转入互连网工作环境，使GIS 可实现网上发布、浏览、下载，实现基于Web的GIS查询和分析；

4)应用社会化。即：GIS的应用范围将从以政府及单位应用为主，最终走入千家万户。