組件式GIS開發(fā)技術(shù)及案例教程

1、第1章 GIS開發(fā)技術(shù)簡(jiǎn)介第1章 GIS開發(fā)技術(shù)簡(jiǎn)介地理信息系統(tǒng)工程是應(yīng)用系統(tǒng)工程的原理和方法，針對(duì)特定的實(shí)際應(yīng)用目的與要求，統(tǒng)籌設(shè)計(jì)、優(yōu)化、建設(shè)、評(píng)價(jià)、維護(hù)實(shí)用地理信息系統(tǒng)的全部步驟和過(guò)程。它最基本的原理就是系統(tǒng)工程原理，即從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，立足于整體，統(tǒng)籌全局，同時(shí)又將系統(tǒng)分析和系統(tǒng)綜合有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，采用定量的方法或定性與定量相結(jié)合的方法，提供合理的地理信息系統(tǒng)建設(shè)思路和模式。 1.1 地理信息系統(tǒng)工程開發(fā)方法與一般信息系統(tǒng)一樣，地理信息系統(tǒng)工程開發(fā)必須采用一定的策略。地理信息系統(tǒng)工程的開發(fā)策略有5種：結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法、“自底向上”方法、快速原型法、面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)方法和企業(yè)系統(tǒng)規(guī)劃法。1.1

2、.1 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法是軟件發(fā)展早期形成的，所謂“結(jié)構(gòu)化”就是有組織、有計(jì)劃和有規(guī)律的一種安排。結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法是利用工程分析的有關(guān)概念，將系統(tǒng)描述分為若干層次，采用自上向下劃分模塊，逐步求精的一種系統(tǒng)方法。結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法的步驟是：首先對(duì)問(wèn)題進(jìn)行仔細(xì)分析，確定其輸入、輸出數(shù)據(jù)，寫出程序運(yùn)行的主要過(guò)程和任務(wù)；然后從大的功能方面把一個(gè)問(wèn)題的解決過(guò)程分成幾個(gè)子問(wèn)題，每個(gè)子問(wèn)題形成一個(gè)模塊，逐層細(xì)分，逐步求精，直到整個(gè)問(wèn)題可用程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言明確地描述出來(lái)為止。結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法的特點(diǎn)是：先整體后局部，先抽象后具體，結(jié)構(gòu)描述清晰，便于掌握系統(tǒng)全貌，也可以逐步細(xì)化為程序語(yǔ)句；對(duì)下層系統(tǒng)的實(shí)施往往缺乏約

3、束力，從而因工作量大而影響具體細(xì)節(jié)的考慮，致使開發(fā)周期拉長(zhǎng)、費(fèi)用增加、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)難以確定等；缺乏一定的靈活性和適應(yīng)性。1.1.2 “自底向上”方法“自底向上”方法出現(xiàn)于早期的計(jì)算機(jī)管理應(yīng)用系統(tǒng)。它是從現(xiàn)行的業(yè)務(wù)現(xiàn)狀出發(fā)，先實(shí)現(xiàn)一個(gè)具體的初級(jí)功能，然后由低到高，增加計(jì)劃、控制和決策等功能，實(shí)現(xiàn)總目標(biāo)。“自底向上”方法的步驟是：首先對(duì)系統(tǒng)的底層模塊進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)，當(dāng)下層子系統(tǒng)分析完成后，再進(jìn)行上一層系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)，將下層不同功能模塊集中起來(lái)，這樣逐層進(jìn)行綜合和集中，直至完成總的地理信息系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)?！白缘紫蛏稀狈椒ǖ奶攸c(diǎn)是：由表及里、由淺入深地解決問(wèn)題，使得地理信息系統(tǒng)的開發(fā)易于適應(yīng)組織機(jī)構(gòu)真正

4、的需要；有助于發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的增長(zhǎng)需要，所獲得的經(jīng)驗(yàn)有助于下一階段的開發(fā)，易于控制和管理。但“自底向上”方法只注重局部而忽視了對(duì)整體的把握，使地理信息系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)其整體性；同時(shí)由于系統(tǒng)未進(jìn)行全局規(guī)劃，致使數(shù)據(jù)的一致性和完整性難以保證；而且為了保證系統(tǒng)性能的需求，往往要重新調(diào)整，甚至重新設(shè)計(jì)系統(tǒng)。鑒于此，在實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)常采用將“自底向上”方法與結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法相結(jié)合的綜合方法。綜合方法充分發(fā)揮了結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法和“自底向上”方法的優(yōu)點(diǎn)。采用綜合方法進(jìn)行地理信息系統(tǒng)軟件開發(fā)的具體思路是：在開發(fā)過(guò)程中，首先建立系統(tǒng)的頂層模型，并對(duì)其進(jìn)行模擬、分析和調(diào)整；其次，將頂層模型自頂向下地進(jìn)行分解，建立該系統(tǒng)各個(gè)子系

5、統(tǒng)的模型，對(duì)這些子系統(tǒng)模型進(jìn)行模擬、分析和調(diào)整，如有不適，則進(jìn)行修改。因此，綜合方法是一個(gè)“自頂向下建模，由底向上修改”的反復(fù)疊代的過(guò)程。簡(jiǎn)而言之，是在需求牽引下，自頂向下分層細(xì)化地建模，然后通過(guò)對(duì)模型的虛擬執(zhí)行，由底向上逐層進(jìn)行修改，直至各層的模擬結(jié)果都滿足需求為止。1.1.3 快速原型法 早期系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法大多采用線性模型，即將系統(tǒng)設(shè)計(jì)與系統(tǒng)實(shí)施處理成無(wú)回歸的單向發(fā)展過(guò)程。隨著地理信息系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展，這種線性模型的設(shè)計(jì)方法已經(jīng)不能適應(yīng)地理信息系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，其原因在于地理信息系統(tǒng)的服務(wù)對(duì)象(即用戶)的需求不是固定不變的，而是逐漸發(fā)展的，因此，初期擬定的目標(biāo)和系統(tǒng)數(shù)據(jù)規(guī)范等很難保持一成不變。與

6、此相反，不斷地進(jìn)行修改和完善是必然的。此外，現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展變化很快，要使地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用跟上新技術(shù)的發(fā)展常常也需要改變?cè)械脑O(shè)計(jì)。為了適應(yīng)這些發(fā)展和變化的要求，地理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)人員對(duì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法中的原型法(Prototype Method)進(jìn)行了研究和發(fā)展，使之更能適合于地理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作。原型法要求在系統(tǒng)建設(shè)的早期階段，生成一個(gè)實(shí)實(shí)在在的系統(tǒng)原型，然后將該原型提供給用戶使用，聽(tīng)取用戶的批評(píng)意見(jiàn)，根據(jù)反饋信息修正系統(tǒng)原型，補(bǔ)充新的數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和應(yīng)用模型，再提交給用戶使用。原型法的基本步驟是：識(shí)別基本要求，做出基本設(shè)想；開發(fā)工作模型，提出一定的宏觀控制模型；程序編制和模型修正，通過(guò)軟件

7、編制不斷發(fā)現(xiàn)技術(shù)上的擴(kuò)大點(diǎn)，并通過(guò)與用戶的交流取得對(duì)系統(tǒng)要求和開發(fā)潛力的新認(rèn)識(shí)，調(diào)整系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案；原型設(shè)計(jì)完成，根據(jù)一定的標(biāo)準(zhǔn)判斷用戶需求是否已被體現(xiàn)，從而來(lái)決定系統(tǒng)是繼續(xù)改進(jìn)還是終止。原型法的特點(diǎn)是：不必一開始就清晰地描述一切，而是當(dāng)明確任務(wù)后，在軟件的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，逐步對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行定義和改造，直至系統(tǒng)完成。其優(yōu)點(diǎn)是：在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，包含有一個(gè)再設(shè)計(jì)階段，它是一種動(dòng)態(tài)的設(shè)計(jì)技術(shù)；而且該方法能夠創(chuàng)立一個(gè)看得見(jiàn)摸得著的樣板系統(tǒng)，便于用戶試用和提出修改意見(jiàn)，這樣就更有利于吸引用戶介入系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作；同時(shí)該方法對(duì)于較復(fù)雜和具體有不確定性的系統(tǒng)目標(biāo)有較強(qiáng)的適應(yīng)性，可以使設(shè)計(jì)與實(shí)施達(dá)到更為緊密的結(jié)合。因此，

8、原型法能夠比較好地適應(yīng)現(xiàn)代地理信息系統(tǒng)工程的建設(shè)特點(diǎn)，是地學(xué)人員更愿意采用的一種開發(fā)策略。1.1.4 面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)方法面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)方法是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新的程序設(shè)計(jì)技術(shù)，其基本思想是：將系統(tǒng)所面對(duì)的問(wèn)題，應(yīng)用繼承和封裝機(jī)制，按其自然屬性進(jìn)行分隔，并按照人們通常的思維方式進(jìn)行描述，建立每個(gè)對(duì)象的領(lǐng)域模型和聯(lián)系，既模擬信息實(shí)體的內(nèi)在結(jié)構(gòu)又模擬其動(dòng)力機(jī)制，使設(shè)計(jì)出的軟件盡可能直接地表現(xiàn)出問(wèn)題求解的過(guò)程。整個(gè)系統(tǒng)由對(duì)象組成，對(duì)象之間的聯(lián)系通過(guò)消息進(jìn)行。由于采用了將數(shù)據(jù)和操作行為封裝在一起的模塊化結(jié)構(gòu)，從而使系統(tǒng)很容易重組。面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)方法的基本步驟包含以下幾個(gè)方面。(1)系統(tǒng)分析：用問(wèn)題空間中的實(shí)

9、體(或?qū)ο?及其相互關(guān)系建立系統(tǒng)邏輯模型，以一種更加自然的方式描述系統(tǒng)的需求及體系結(jié)構(gòu)。由于問(wèn)題空間中的對(duì)象是相對(duì)穩(wěn)定的，即使有變化，通常也只影響系統(tǒng)的局部或?qū)⑾到y(tǒng)需求的變化局部化，因此系統(tǒng)具有一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。(2)系統(tǒng)構(gòu)造：系統(tǒng)構(gòu)造包括系統(tǒng)設(shè)計(jì)和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，將需求模型和分析模型輸入，考慮具體的實(shí)現(xiàn)環(huán)境，設(shè)計(jì)分析模型中的每一個(gè)對(duì)象及對(duì)象之間的相互關(guān)系，形成設(shè)計(jì)模型，最后用某種具體的編程語(yǔ)言描述設(shè)計(jì)模型，形成以源代碼為主要內(nèi)容的實(shí)現(xiàn)模型。(3)系統(tǒng)測(cè)試：測(cè)試過(guò)程根據(jù)需求與設(shè)計(jì)模型驗(yàn)證模型的正確性，形成系統(tǒng)測(cè)試模型。測(cè)試模型描述系統(tǒng)的單元測(cè)試、集成測(cè)試、系統(tǒng)測(cè)試過(guò)程及其測(cè)試結(jié)果

10、。面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)方法的優(yōu)點(diǎn)是：更接近于描述問(wèn)題而不是對(duì)程序的描述，軟件設(shè)計(jì)帶有智能化的性質(zhì)，這種形式更便于程序設(shè)計(jì)人員與應(yīng)用人員的交流，軟件設(shè)計(jì)也更具有普遍意義，尤其在地理信息系統(tǒng)的智能化要求和專家系統(tǒng)技術(shù)不斷提高的形勢(shì)下，面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)方法是更有效的途徑。1.1.5 企業(yè)系統(tǒng)規(guī)劃法企業(yè)系統(tǒng)規(guī)劃法認(rèn)為開發(fā)一個(gè)信息系統(tǒng)應(yīng)具備以下幾個(gè)條件。(1)必須支持企業(yè)的戰(zhàn)略目標(biāo)。(2)應(yīng)當(dāng)表達(dá)企業(yè)的各個(gè)管理層次(即戰(zhàn)略管理層、策略管理層、操作管理層)的需求，針對(duì)不同的管理活動(dòng)，建立一個(gè)合理的框架，并據(jù)此定義信息系統(tǒng)。(3)應(yīng)該向整個(gè)企業(yè)提供一致的信息。由于計(jì)算機(jī)在發(fā)展中的原因，系統(tǒng)的分模塊開發(fā)會(huì)形成信息的不一致

11、性，包括形式上的不一致、定義上的不一致和時(shí)間上的不一致。因此，要制定關(guān)于信息一致性定義、技術(shù)實(shí)踐等策略和規(guī)程。(4)應(yīng)該經(jīng)得起組織機(jī)構(gòu)和管理體制的變化，即信息系統(tǒng)應(yīng)具有可變更性或?qū)Νh(huán)境變更的適應(yīng)性。(5)首先應(yīng)進(jìn)行“自頂向下”的識(shí)別，再進(jìn)行“自底向上”的設(shè)計(jì)。企業(yè)系統(tǒng)規(guī)劃法的基本方法是“自頂向下”地識(shí)別系統(tǒng)目標(biāo)、識(shí)別企業(yè)過(guò)程、識(shí)別數(shù)據(jù)，“自底向上”地分步設(shè)計(jì)系統(tǒng)。1.2 地理信息系統(tǒng)的開發(fā)方式應(yīng)用型地理信息系統(tǒng)的開發(fā)通常分為兩種方式：獨(dú)立開發(fā)和二次開發(fā)。其中二次開發(fā)又分為單純二次開發(fā)和集成二次開發(fā)。1.2.1 獨(dú)立開發(fā)獨(dú)立開發(fā)是指不依賴于任何地理信息系統(tǒng)工具軟件，從空間數(shù)據(jù)的采集、編輯到數(shù)據(jù)的

12、處理分析及結(jié)果輸出，所有的算法都由開發(fā)者獨(dú)立設(shè)計(jì)，然后選用某種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，如Visual C+、Delphi、C+ Builder、Visual Basic等，在一定的操作系統(tǒng)平臺(tái)上編程實(shí)現(xiàn)。這種方式的好處在于不需要依賴任何商業(yè)地理信息系統(tǒng)工具軟件，減少開發(fā)成本，同時(shí)由于程序員可以對(duì)程序的各個(gè)方面進(jìn)行總體控制，因此，系統(tǒng)各組成部分之間的聯(lián)系最為緊密，綜合程度和操作效率最高。但由于地理信息系統(tǒng)的復(fù)雜性，工作量十分龐大，開發(fā)周期長(zhǎng)，對(duì)于多數(shù)開發(fā)者來(lái)說(shuō)，由于能力、時(shí)間、財(cái)力方面的限制，使其開發(fā)出來(lái)的產(chǎn)品很難在功能上與商業(yè)化地理信息系統(tǒng)工具軟件相比，而且在購(gòu)買地理信息系統(tǒng)工具軟件上省下的錢可能還抵不

13、上開發(fā)者在開發(fā)過(guò)程中所付出的代價(jià)。地理信息系統(tǒng)發(fā)展初期一般采用這種方式，目前，地理信息系統(tǒng)的開發(fā)已經(jīng)很少采用這種開發(fā)方案。1.2.2 單純二次開發(fā)單純二次開發(fā)是指完全借助于地理信息系統(tǒng)工具軟件提供的二次開發(fā)語(yǔ)言進(jìn)行應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)。目前，商業(yè)化的地理信息系統(tǒng)工具軟件已經(jīng)相當(dāng)成熟，它們大多提供了用戶進(jìn)行二次開發(fā)的宏語(yǔ)言，如ESRI的ArcView提供了Avenue語(yǔ)言，Mapinfo公司研制的Mapinfo Professional提供了MapBasic語(yǔ)言等。用戶可以利用這些宏語(yǔ)言，以原GIS工具軟件為開發(fā)平臺(tái)，針對(duì)不同應(yīng)用對(duì)象，開發(fā)自己的應(yīng)用程序。具體開發(fā)時(shí)，可首先采用可視化開發(fā)平臺(tái)動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)(

14、DLL)，以實(shí)現(xiàn)地理信息系統(tǒng)工具軟件未提供或難以實(shí)現(xiàn)的功能，然后在二次開發(fā)宏語(yǔ)言中調(diào)用動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)，從而既能充分利用二次開發(fā)語(yǔ)言操縱地圖對(duì)象的強(qiáng)大功能，又避免了二次開發(fā)語(yǔ)言功能上的不足。這種方式省時(shí)省心，但進(jìn)行二次開發(fā)的宏語(yǔ)言，作為編程語(yǔ)言只能算是二流，功能極弱，用它們開發(fā)應(yīng)用程序的界面不美觀，仍然不盡如人意。同時(shí)二次開發(fā)語(yǔ)言對(duì)用戶和應(yīng)用開發(fā)者而言也存在學(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(yǔ)言進(jìn)行開發(fā)往往受到限制，難以處理復(fù)雜問(wèn)題。1.2.3 集成二次開發(fā)集成二次開發(fā)是指利用專業(yè)地理信息系統(tǒng)工具軟件或其提供的組件來(lái)實(shí)現(xiàn)地理信息系統(tǒng)的基本功能，同時(shí)，采用通用軟件開發(fā)工具尤其是可視化開發(fā)工具

15、，如Delphi、Visual C+、Visual Basic、Power Builder等作為開發(fā)平臺(tái)，進(jìn)行兩者的集成開發(fā)。集成二次開發(fā)目前主要有OLE/DDE和組件式兩種開發(fā)方式。1. OLE/DDE開發(fā)方式DDE(Dynamic Data Exchange，動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換)起初是作為一種基于消息的協(xié)議在Windows(3.x之前)中實(shí)現(xiàn)，用來(lái)在不同的Windows應(yīng)用程序之間交換信息。但是 DDE的最初形式很復(fù)雜，在實(shí)際的應(yīng)用程序開發(fā)中較少使用。隨著Windows 3.0的發(fā)布，DDE得到了很大程度上的簡(jiǎn)化，組合到應(yīng)用程序的工作也變得較為容易。DDE服務(wù)包含了大約25個(gè)以最初的基于消息的協(xié)

16、議概念為基礎(chǔ)的函數(shù)，利用應(yīng)用程序編程接口(API)調(diào)用它則能夠?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用程序與DDE服務(wù)器之間的交流。OLE(Object Linking Embedding，對(duì)象鏈接與嵌入)相比DDE出現(xiàn)得較晚，它是一個(gè)服務(wù)可控制、結(jié)構(gòu)可擴(kuò)展，基于對(duì)象集成組件的、統(tǒng)一的服務(wù)環(huán)境，是應(yīng)用程序共享對(duì)象的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，其實(shí)質(zhì)是在應(yīng)用程序中嵌入其他程序提供的對(duì)象和數(shù)據(jù)，從而獲得特定功能的程序設(shè)計(jì)方法。OLE提供的服務(wù)有：OLE自動(dòng)化(自動(dòng)化能使程序向其他客戶應(yīng)用程序提供對(duì)象屬性和方法，從而使客戶應(yīng)用程序可以對(duì)OLE服務(wù)器所提供的對(duì)象進(jìn)行操作)、可視化編程(指客戶應(yīng)用程序直接編輯 OLE文檔中的對(duì)象，而不必切換到服務(wù)器應(yīng)用

17、程序)、OLE復(fù)合文檔(包含多個(gè)應(yīng)用程序的窗口或文檔)、拖放(拖放是指用戶通過(guò)從一個(gè)應(yīng)用程序中拖動(dòng)信息并放入另一個(gè)應(yīng)用程序中交換數(shù)據(jù))。OLE自動(dòng)化允許一個(gè)程序模塊控制其他程序模塊的執(zhí)行，換句話說(shuō)，支持自動(dòng)化的程序模塊的行為是可以通過(guò)編程來(lái)控制的。這種控制通過(guò)應(yīng)用程序?qū)ψ詣?dòng)化支持程序所提供的對(duì)象的訪問(wèn)來(lái)完成，OLE自動(dòng)化實(shí)質(zhì)是兩個(gè)不同的應(yīng)用程序之間以客戶機(jī)/服務(wù)器(C/S)方式進(jìn)行的動(dòng)態(tài)信息交換過(guò)程，作為服務(wù)器一方的應(yīng)用程序提供一組具有特定方法和屬性的對(duì)象，客戶程序則使用標(biāo)準(zhǔn)的通信接口對(duì)其進(jìn)行訪問(wèn)和控制。采用OLE自動(dòng)化技術(shù)或利用DDE技術(shù)進(jìn)行地理信息系統(tǒng)集成二次開發(fā)的思路是：用軟件開發(fā)工具開

18、發(fā)前臺(tái)可執(zhí)行應(yīng)用程序，以O(shè)LE自動(dòng)化方式或DDE方式啟動(dòng)地理信息系統(tǒng)工具軟件在后臺(tái)執(zhí)行，利用回調(diào)技術(shù)動(dòng)態(tài)獲取其返回信息。采用這種方法能夠充分利用地理信息系統(tǒng)工具軟件強(qiáng)大的地理空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)管理能力，以及可視化開發(fā)平臺(tái)的面向?qū)ο箝_發(fā)功能，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用地理信息開發(fā)。使用OLE/DDE技術(shù)的應(yīng)用型地理信息系統(tǒng)應(yīng)用程序與其支持的工具型地理信息系統(tǒng)之間是一種同時(shí)并行運(yùn)行的關(guān)系，其在功能上十分靈活，就像應(yīng)用程序使用操作系統(tǒng)的資源一樣，但同時(shí)也增大了系統(tǒng)開銷與不穩(wěn)定性。2. 組件式開發(fā)方式伴隨著軟件開發(fā)技術(shù)的發(fā)展，地理信息系統(tǒng)軟件模式經(jīng)歷了多個(gè)階段。組件式地理信息系統(tǒng)以其面向?qū)ο?、可擴(kuò)展性強(qiáng)等特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，目

19、前已經(jīng)成為地理信息系統(tǒng)的主要平臺(tái)。1)組件技術(shù)隨著軟件開發(fā)技術(shù)的發(fā)展，尤其是面向?qū)ο?Object Oriented)技術(shù)出現(xiàn)以后，軟件開發(fā)模式出現(xiàn)了重大變化。以C+面向?qū)ο蠹夹g(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的COM(組件對(duì)象模型)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了在二進(jìn)制代碼級(jí)的對(duì)象重用，且不依賴于特定的編程語(yǔ)言。在組件技術(shù)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(duì)象集合，其中每個(gè)對(duì)象都會(huì)提供特定的服務(wù)，發(fā)出特定的消息，并且以標(biāo)準(zhǔn)形式公布出來(lái)，以便其他對(duì)象了解和調(diào)用。組件間的接口通過(guò)一種與平臺(tái)無(wú)關(guān)的語(yǔ)言IDL(Interface Define Language)來(lái)定義，而且是二進(jìn)制兼容的，使用者可以直接調(diào)用執(zhí)行模塊來(lái)獲得對(duì)象

20、提供的服務(wù)。早期的類庫(kù)，提供的是源代碼級(jí)的重用，只適用于比較小規(guī)模的開發(fā)形式；而組件則封裝得更加徹底，更易于使用，并且不限于C+之類的語(yǔ)言，可以在各種開發(fā)語(yǔ)言和開發(fā)環(huán)境中使用。COM(Component Object Model，組件對(duì)象模型)是組件之間相互接口的規(guī)范，其作用是使各種組件和應(yīng)用軟件能夠用一種統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)方式進(jìn)行交互。COM本身不是一種面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言，而是一種與源代碼無(wú)關(guān)的二進(jìn)制標(biāo)準(zhǔn)。它所建立的是一個(gè)軟件模塊與另一個(gè)軟件模塊之間的鏈接，當(dāng)這種鏈接建立之后，模塊之間就可以通過(guò)稱為“接口”的機(jī)制來(lái)進(jìn)行通信。COM標(biāo)準(zhǔn)增加了保障系統(tǒng)和組件完整的安全機(jī)制，較容易擴(kuò)展到分布式環(huán)境?；诜植际?/p>

21、環(huán)境下的COM被稱作DCOM(Distribute COM，分布式組件對(duì)象模型)。DCOM實(shí)現(xiàn)了COM對(duì)象與遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)上的另一個(gè)對(duì)象之間直接進(jìn)行交互。由于接口的定義和功能保持不變，DCOM組件開發(fā)者可以改變接口功能，為對(duì)象增加新功能，用更好的對(duì)象來(lái)代替原有對(duì)象，而建立在組件基礎(chǔ)上的應(yīng)用程序幾乎不用修改，從而大大提高了代碼的重用性。COM在地理信息系統(tǒng)中的應(yīng)用已經(jīng)引起國(guó)內(nèi)外一些著名軟件廠商的重視。它們先后推出了各自基于COM的地理信息系統(tǒng)軟件，如Mapinfo公司的MapX ESRI公司的MapObjects和Arcgis Engine、北京超圖軟件股份有限公司的SuperMap Objects

22、和中地?cái)?shù)碼集團(tuán)的MaPGIS等。2)組件式地理信息系統(tǒng)面向?qū)ο蠹夹g(shù)的應(yīng)用，改變了地理信息系統(tǒng)的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法與思想，于是出現(xiàn)了組件式地理信息系統(tǒng)。組件式地理信息系統(tǒng)的基本思想是把各大功能模塊劃分為幾個(gè)ActiveX標(biāo)準(zhǔn)組件，每個(gè)組件完成不同的功能，諸如空間數(shù)據(jù)獲取、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、圖形編輯、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)分析和制圖表示等。組件的生產(chǎn)建立在嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)之上，具有良好的通用性和兼容性，不依賴于特定的開發(fā)語(yǔ)言，可以嵌入通用的開發(fā)環(huán)境(如Visual C+、Delphi、C+ Builder、Visual Basic等)中：各個(gè)控件之間，通過(guò)可視化的軟件開發(fā)工具集成起來(lái)，形成最終的地理信息應(yīng)用系統(tǒng)。與

23、傳統(tǒng)的地理信息系統(tǒng)專門開發(fā)環(huán)境相比，組件式地理信息系統(tǒng)技術(shù)是一種質(zhì)的飛躍。地理信息應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)進(jìn)入了控件加通用開發(fā)語(yǔ)言的階段。組件式地理信息系統(tǒng)代表著當(dāng)今地理信息系統(tǒng)發(fā)展的潮流，已成為業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)。相對(duì)于傳統(tǒng)的地理信息系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境，組件式地理信息系統(tǒng)有以下特點(diǎn)。(1)使用組件式地理信息系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)高效、無(wú)縫的系統(tǒng)集成。地理信息系統(tǒng)組件可直接嵌入通用開發(fā)工具中。地理信息系統(tǒng)組件與用戶和客戶程序之間主要通過(guò)屬性、方法和事件進(jìn)行交互。對(duì)于專業(yè)應(yīng)用模型，可實(shí)現(xiàn)代碼級(jí)控制、組件間協(xié)同工作，可實(shí)現(xiàn)高效、無(wú)縫的系統(tǒng)集成。(2)空間數(shù)據(jù)的高效存儲(chǔ)與管理。組件式地理信息系統(tǒng)采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理空間數(shù)據(jù)，解決了海量空間數(shù)

24、據(jù)的管理問(wèn)題和數(shù)據(jù)安全性問(wèn)題；同時(shí)，也為多用戶并發(fā)操作、歷史空間數(shù)據(jù)的管理提供解決方案，使地理信息系統(tǒng)的C/S結(jié)構(gòu)得以真正的實(shí)現(xiàn)，為B/S結(jié)構(gòu)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。利用SQL進(jìn)行空間數(shù)據(jù)與非空間數(shù)據(jù)的操作，大大減少了編程量。目前，Oracle和Informix等廠商都推出了各自的空間數(shù)據(jù)的解決方案，如Oracle Spatial、InformixSpatial Blade。新的技術(shù)極大地提高了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力和訪問(wèn)速度，也為地理信息系統(tǒng)的進(jìn)一步推廣奠定了基礎(chǔ)。(3)組件式地理信息系統(tǒng)在與MIS耦合方面有明顯優(yōu)勢(shì)。由于MIS發(fā)展時(shí)間較長(zhǎng)，許多單位已經(jīng)具有MIS系統(tǒng)。在開發(fā)過(guò)程中，用戶往往要求充分利用已有

25、系統(tǒng)中的屬性數(shù)據(jù)，因此，地理信息系統(tǒng)平臺(tái)與MIS系統(tǒng)的耦合能力非常重要。同時(shí)，在企業(yè)的MIS、ERP、CRM等系統(tǒng)開發(fā)中，也可以利用控件技術(shù)，將地理信息系統(tǒng)技術(shù)融入其中，從而更加有效地實(shí)現(xiàn)資源共享。(4)良好的擴(kuò)展性。組件式地理信息系統(tǒng)利用ActiveX組件技術(shù)，將功能進(jìn)行適當(dāng)分割，將傳統(tǒng)集成式地理信息系統(tǒng)的功能分配在相對(duì)獨(dú)立而又具有有機(jī)聯(lián)系的標(biāo)準(zhǔn)ActiveX組件上，降低了開發(fā)難度，縮短了開發(fā)時(shí)間，并減少了開發(fā)成本。用戶在購(gòu)買開發(fā)平臺(tái)軟件時(shí)，可根據(jù)自己的需要靈活采購(gòu)所需要的地理信息系統(tǒng)組件。(5)易于開發(fā)。組件式地理信息系統(tǒng)功能齊備，開發(fā)者可以很快掌握地理信息系統(tǒng)的開發(fā)方法，充分利用已有的經(jīng)

26、驗(yàn)和技能，開發(fā)出功能強(qiáng)大、界面友好的地理信息應(yīng)用系統(tǒng)。3)組件式地理信息系統(tǒng)開發(fā)方法組件式地理信息系統(tǒng)開發(fā)方法是把地理信息系統(tǒng)的功能模塊劃分為多個(gè)控件，每個(gè)控件完成不同的功能，各個(gè)地理信息系統(tǒng)控件之間，以及地理信息系統(tǒng)控件與其他非地理信息系統(tǒng)控件之間，通過(guò)可視化的軟件開發(fā)工具，根據(jù)需要把實(shí)現(xiàn)各種功能的“積木”搭建起來(lái)，實(shí)現(xiàn)地理信息系統(tǒng)的各種功能以及應(yīng)用系統(tǒng)。在這種新的軟件開發(fā)方式下，軟件公司以開發(fā)組件為主要業(yè)務(wù)，提供規(guī)格化的組件。系統(tǒng)集成商則匯總組件，組合成能完成不同功能的組件，將自己的核心技術(shù)組件化。正是這兩者之間分工的涇渭分明，使得軟件行業(yè)工業(yè)化逐漸走向成功。4)GIS組件的應(yīng)用及評(píng)價(jià)軟件

27、的組件化已成為軟件技術(shù)發(fā)展的潮流?；贒COM的ActiveX組件實(shí)現(xiàn)，已成為軟件工業(yè)的一種標(biāo)準(zhǔn)。伴隨著未來(lái)其他非Windows平臺(tái)對(duì)ActiveX的支持，ActiveX組件化的GIS軟件系統(tǒng)將對(duì)GIS的體系結(jié)構(gòu)和GIS將來(lái)的應(yīng)用前景產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。 雖然采用GIS組件在開發(fā)上有許多優(yōu)勢(shì)，但是不可避免的也存在一些功能上的欠缺和技術(shù)上的不成熟，主要包括以下幾個(gè)方面。(1)與專業(yè)的GIS客戶端軟件相比，采用組件技術(shù)不可避免地帶來(lái)效率上的相對(duì)低下，這在訪問(wèn)超大空間數(shù)據(jù)(如大數(shù)據(jù)量的遙感圖像)的時(shí)候表現(xiàn)得尤為明顯。(2)支持的空間數(shù)據(jù)量有限。(3)支持的功能有限，由于是組件，只覆蓋了GIS系統(tǒng)的部分功能

28、，于是對(duì)于特殊領(lǐng)域，它就顯得無(wú)能為力。(4)系統(tǒng)的可靠性、容錯(cuò)性有待提高。DCOM的一大特點(diǎn)是：開發(fā)及使用過(guò)程中必須時(shí)刻注意Windows系統(tǒng)OLE系統(tǒng)注冊(cè)表的正確性。1.2.4 三種開發(fā)方式的比較由于獨(dú)立開發(fā)難度太大，單純二次開發(fā)受地理信息系統(tǒng)工具提供的編程語(yǔ)言的限制差強(qiáng)人意，因此，結(jié)合地理信息系統(tǒng)工具軟件與當(dāng)今可視化開發(fā)語(yǔ)言的集成二次開發(fā)方式也就成為地理信息系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)的主流。它的優(yōu)點(diǎn)是既可以充分利用地理信息系統(tǒng)工具軟件完備的空間數(shù)據(jù)庫(kù)管理、分析功能，又可以利用其他面向?qū)ο罂梢暬_發(fā)語(yǔ)言具有的高效、方便等編程優(yōu)點(diǎn)，集二者之所長(zhǎng)，不僅能大大地提高應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)效率，而且使用可視化軟件開發(fā)工具

29、開發(fā)出來(lái)的應(yīng)用程序具有更好的外觀效果，更強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)功能，可靠性好，易于移植，便于維護(hù)，尤其是利用地理信息系統(tǒng)組件進(jìn)行集成開發(fā)，更能表現(xiàn)出這些優(yōu)勢(shì)。當(dāng)然，在進(jìn)行地理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，具體選用哪種方法，則需要考慮系統(tǒng)本身的性質(zhì)和特點(diǎn)，以及設(shè)計(jì)者自身的具體情況來(lái)確定。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于一些大型的地理信息系統(tǒng)開發(fā)項(xiàng)目，如一個(gè)地區(qū)的綜合信息管理系統(tǒng)等，因?yàn)槠鋱D形平臺(tái)、容量和可靠性等各方面的要求，一般宜于選擇已經(jīng)成熟的地理信息系統(tǒng)開發(fā)工具來(lái)組織開發(fā)。對(duì)于一些小型的地理信息系統(tǒng)，特別是一些以數(shù)據(jù)管理、決策研究和輔助設(shè)計(jì)等具體應(yīng)用為主的系統(tǒng)，或者是在某個(gè)行業(yè)中需要推廣使用的實(shí)用系統(tǒng)，因?yàn)檫@些系統(tǒng)對(duì)矢量圖形平臺(tái)要求

30、不是太高，開發(fā)的重點(diǎn)在于地理信息系統(tǒng)技術(shù)的實(shí)際功能，因此，可考慮采用 Visual Basic、Visual C+等開發(fā)語(yǔ)言來(lái)組織系統(tǒng)的開發(fā)，進(jìn)而開發(fā)出具有自主版權(quán)的軟件產(chǎn)品。1.3 地理信息系統(tǒng)工程開發(fā)過(guò)程地理信息系統(tǒng)工程是一個(gè)系統(tǒng)工程，其開發(fā)周期較長(zhǎng)，涉及多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，包含內(nèi)容也十分廣泛。為了使地理信息系統(tǒng)達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，就必須針對(duì)地理信息系統(tǒng)的特點(diǎn)，根據(jù)軟件工程的思想，采用科學(xué)的開發(fā)步驟和技術(shù)，對(duì)系統(tǒng)建立的全過(guò)程進(jìn)行控制與協(xié)調(diào)。地理信息系統(tǒng)工程開發(fā)步驟可分為系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)實(shí)施和系統(tǒng)維護(hù)與評(píng)價(jià)。1.3.1 系統(tǒng)分析系統(tǒng)分析的基本思想是從系統(tǒng)觀點(diǎn)出發(fā)，通過(guò)對(duì)事物進(jìn)行分析與綜合，找出各

31、種可行的方案，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)提出依據(jù)，系統(tǒng)分析階段也稱為系統(tǒng)邏輯設(shè)計(jì)階段。所謂邏輯設(shè)計(jì)，就是建立系統(tǒng)的邏輯模型，在邏輯上規(guī)定新系統(tǒng)的功能而不涉及具體的物理實(shí)現(xiàn)，也就是解決“系統(tǒng)干些什么”而不是“系統(tǒng)如何去干”的問(wèn)題。系統(tǒng)分析的任務(wù)是對(duì)系統(tǒng)用戶進(jìn)行需求調(diào)查，對(duì)選定的對(duì)象進(jìn)行初步調(diào)查研究和可行性分析，在明確系統(tǒng)目標(biāo)的基礎(chǔ)上，開發(fā)對(duì)系統(tǒng)的深入調(diào)查研究和分析，提出新系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案，并形成新系統(tǒng)的模型。系統(tǒng)分析是使設(shè)計(jì)達(dá)到合理、優(yōu)化的重要步驟。這個(gè)階段的工作深入與否，直接影響到將來(lái)的設(shè)計(jì)質(zhì)量和實(shí)用性，因此必須給予高度的重視。一般的，系統(tǒng)分析包括用戶需求分析和可行性分析兩方面內(nèi)容。1. 用戶需求分析用戶需求分

32、析是對(duì)用戶需求情況的調(diào)查和分析，它是地理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。通過(guò)與系統(tǒng)用戶進(jìn)行書面或口頭交流，將得到的信息根據(jù)設(shè)計(jì)要求整理后，即得到對(duì)系統(tǒng)的概略描述。對(duì)用戶需求情況的調(diào)查和分析內(nèi)容主要包括以下內(nèi)容。(1)用戶的范圍、領(lǐng)域、類型、數(shù)量、人力狀況和經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)等。(2)舊系統(tǒng)的處理方法。(3)用戶要求新系統(tǒng)產(chǎn)生的結(jié)果和可以獲得資料與數(shù)據(jù)的程度。(4)用戶對(duì)應(yīng)用界面和程序接口的要求。(5)潛在的用戶以及新系統(tǒng)的潛力。2. 可行性分析可行性分析是在對(duì)用戶需求分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和技術(shù)條件確定系統(tǒng)開發(fā)的必要性和可能性。通常需要考慮的因素有效益問(wèn)題、經(jīng)費(fèi)問(wèn)題、進(jìn)度預(yù)測(cè)、技術(shù)水平、有關(guān)部門和用戶的支持程

33、度。1.3.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)也稱物理設(shè)計(jì)，其根本任務(wù)是將系統(tǒng)分析階段提出的邏輯模型轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的物理模型。該階段的工作直接在系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行。系統(tǒng)設(shè)計(jì)是地理信息系統(tǒng)整個(gè)研制工作的核心，不但要完成邏輯模型所規(guī)定的任務(wù)，而且要使所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)達(dá)到優(yōu)化，因此始終要考慮系統(tǒng)的高效性、安全性、強(qiáng)壯性和方 便性。系統(tǒng)設(shè)計(jì)包含總體設(shè)計(jì)與系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)兩部分內(nèi)容。1. 總體設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)又稱功能設(shè)計(jì)或概念設(shè)計(jì)，其主要任務(wù)是根據(jù)系統(tǒng)研制的目標(biāo)來(lái)規(guī)劃系統(tǒng)的規(guī)模和確定系統(tǒng)的各個(gè)組成部分，并說(shuō)明它們?cè)谡麄€(gè)系統(tǒng)中的作用與相互關(guān)系，此外還涉及系統(tǒng)的軟硬件配置、采用的技術(shù)規(guī)范等，以保證系統(tǒng)總體目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。具體來(lái)說(shuō)有以下幾方

34、面的內(nèi)容。(1)確定系統(tǒng)目標(biāo)。(2)確定系統(tǒng)規(guī)模以及系統(tǒng)功能與組成。(3)確定系統(tǒng)各個(gè)模塊之間的相互關(guān)系描述及接口設(shè)計(jì)。(4)軟、硬件配置設(shè)計(jì)。(5)數(shù)據(jù)源評(píng)估及數(shù)據(jù)庫(kù)建庫(kù)方案。(6)人員培訓(xùn)。(7)經(jīng)費(fèi)預(yù)算。(8)成本及收益分析。2. 系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)是在總體設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，使設(shè)計(jì)進(jìn)一步細(xì)化、具體化、物理化，主要包括以下幾方面的設(shè)計(jì)。1)模塊設(shè)計(jì)從新系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流程圖和數(shù)據(jù)字典出發(fā)，采用功能獨(dú)立、規(guī)模適當(dāng)?shù)哪K化設(shè)計(jì)方法，把系統(tǒng)規(guī)劃分為若干個(gè)大模塊，而每個(gè)大模塊進(jìn)一步細(xì)分成為若干個(gè)小模塊，并標(biāo)出它們之間的聯(lián)系、各模塊的內(nèi)容和功能，以及它們的算法和流程。2)數(shù)據(jù)分級(jí)分類與編碼設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)分級(jí)分

35、類與編碼設(shè)計(jì)是將現(xiàn)實(shí)世界的模型轉(zhuǎn)換為地理信息系統(tǒng)能夠接受的數(shù)據(jù)編碼模型。不僅要從系統(tǒng)的角度出發(fā)，使編碼滿足系統(tǒng)內(nèi)部信息交換和數(shù)據(jù)共享要求，還要考慮編碼的通用性和擴(kuò)展性。編碼設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下原則：如國(guó)家或上級(jí)部門已有指定的統(tǒng)一編碼，則應(yīng)采用統(tǒng)一編碼格式，如沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的，則盡量靠攏相近標(biāo)準(zhǔn)，遵循統(tǒng)一性、系統(tǒng)邏輯性、準(zhǔn)確性的原則。3)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)是地理信息系統(tǒng)的核心組成部分，根據(jù)不同的應(yīng)用，數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)有不同的數(shù)據(jù)組織形式。對(duì)于給定的應(yīng)用環(huán)境，應(yīng)確定最優(yōu)數(shù)據(jù)模型與處理模式的邏輯設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)與存取方法的物理設(shè)計(jì)，并建立反映現(xiàn)實(shí)世界信息之間相互聯(lián)系、滿足用戶要求、能被數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(DBMS)接受的

36、數(shù)據(jù)庫(kù)。4)輸入輸出設(shè)計(jì)地理信息系統(tǒng)的運(yùn)行結(jié)果只有通過(guò)輸出才能為用戶所使用，因此輸出的內(nèi)容與格式是用戶最為關(guān)心的問(wèn)題。常用的輸出方式有屏幕顯示、打印文件和軟磁盤復(fù)制。從系統(tǒng)開發(fā)的角度看，輸出決定了輸入，即輸入設(shè)計(jì)必須根據(jù)輸出的要求來(lái)確定。常用的輸入方式有鍵盤錄入、軟盤復(fù)制和數(shù)字化。5)人機(jī)接口設(shè)計(jì)人機(jī)接口設(shè)計(jì)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和用戶通過(guò)屏幕進(jìn)行一系列詢問(wèn)與回答的交互過(guò)程，其任務(wù)是確定上述交互的方法、內(nèi)容與具體格式。人機(jī)交互的方式通常有菜單法、填表法和 YES/NO回答法，設(shè)計(jì)中應(yīng)注意系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間的長(zhǎng)短，對(duì)話要清楚簡(jiǎn)單，不應(yīng)有二義性，同時(shí)還要做到操作方便和對(duì)用戶友善。6)安全性設(shè)計(jì)安全性設(shè)計(jì)包括操作權(quán)

37、限分級(jí)、用戶分級(jí)口令的設(shè)置、病毒防治以及系統(tǒng)備份與恢復(fù)功能設(shè)計(jì)。1.3.3 系統(tǒng)實(shí)施系統(tǒng)實(shí)施是地理信息系統(tǒng)建設(shè)付諸實(shí)現(xiàn)的實(shí)踐階段，在這一階段中，需要投入大量的人力、物力，并占用較長(zhǎng)的時(shí)間，使用部門將發(fā)生組織機(jī)構(gòu)、人員、設(shè)備、工作方法和工作流程的重大變革。系統(tǒng)實(shí)施是系統(tǒng)開發(fā)的重要階段。系統(tǒng)實(shí)施的主要任務(wù)是把系統(tǒng)設(shè)計(jì)的成果付諸實(shí)施，實(shí)現(xiàn)能夠使用的實(shí)際系統(tǒng)。系統(tǒng)實(shí)施工作內(nèi)容和流程主要包括以下內(nèi)容。1軟、硬件配置及準(zhǔn)備根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，配置、安裝、調(diào)試相應(yīng)的硬件及所需的基礎(chǔ)軟件與其他軟件。由于系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)擬定的硬件方案往往落后于硬件的發(fā)展，此時(shí)應(yīng)根據(jù)原方案，在同等價(jià)格的基礎(chǔ)上，選擇性能指標(biāo)較優(yōu)的硬件。2人員

38、培訓(xùn)人員培訓(xùn)包括技術(shù)培訓(xùn)、管理培訓(xùn)、使用者的培訓(xùn)，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的進(jìn)展分階段進(jìn)行。3數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)庫(kù)建立數(shù)據(jù)采集是整個(gè)系統(tǒng)中工作量最大的一項(xiàng)工作，應(yīng)嚴(yán)格按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的規(guī)定進(jìn)行。并以采集到的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)來(lái)建立數(shù)據(jù)庫(kù)。4模塊程序的編制、調(diào)試和運(yùn)行模塊程序的編制應(yīng)符合軟件工程化思想，盡量做到標(biāo)準(zhǔn)化與通用化，并具有相應(yīng)的容錯(cuò)性和穩(wěn)定性，所編寫的程序應(yīng)按照統(tǒng)一的格式編寫程序說(shuō)明，一般內(nèi)容為名稱、功能、使用算法、方法概要、硬件要求、使用語(yǔ)言、使用的外部數(shù)據(jù)、源程序語(yǔ)句數(shù)和設(shè)計(jì)人使用說(shuō)明等。調(diào)試運(yùn)行時(shí)，可采用兩套數(shù)據(jù)：一套是模擬數(shù)據(jù)；另一套是實(shí)際數(shù)據(jù)。5系統(tǒng)測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試是保證系統(tǒng)開發(fā)成功的重要一環(huán)。系統(tǒng)測(cè)試的主

39、要內(nèi)容有單元測(cè)試、組裝測(cè)試、確認(rèn)測(cè)試、系統(tǒng)測(cè)試和驗(yàn)收測(cè)試。在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試之前，應(yīng)制定相應(yīng)的測(cè)試計(jì)劃，測(cè)試計(jì)劃至少應(yīng)包括測(cè)試目的、內(nèi)容、條件、用例、進(jìn)度、步驟和評(píng)價(jià)準(zhǔn)則；在測(cè)試時(shí)應(yīng)詳細(xì)記錄測(cè)試過(guò)程，測(cè)試記錄應(yīng)作為測(cè)試文檔歸檔保存；測(cè)試完成后，必須根據(jù)軟件測(cè)試記錄完成測(cè)試分析報(bào)告。6系統(tǒng)文檔材料的建立文檔材料是系統(tǒng)實(shí)踐過(guò)程的文字總結(jié)，包括用戶手冊(cè)、使用參考手冊(cè)、系統(tǒng)測(cè)試說(shuō)明、程序設(shè)計(jì)說(shuō)明和測(cè)試報(bào)告等。7系統(tǒng)驗(yàn)收在文檔建好和系統(tǒng)測(cè)試階段完成，各項(xiàng)功能、各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)后，應(yīng)匯集用戶方領(lǐng)導(dǎo)、技術(shù)負(fù)責(zé)人、系統(tǒng)設(shè)計(jì)員和程序員等對(duì)系統(tǒng)測(cè)試各項(xiàng)逐一進(jìn)行驗(yàn)收，完成后由用戶技術(shù)負(fù)責(zé)人簽字驗(yàn)收。1.3.4

40、系統(tǒng)維護(hù)與評(píng)價(jià)系統(tǒng)的維護(hù)與評(píng)價(jià)階段是系統(tǒng)生命周期的最后一個(gè)階段，但也是很重要的一個(gè)階段。新系統(tǒng)是否有長(zhǎng)久的生命力取決于此階段的工作。1. 系統(tǒng)維護(hù)地理信息系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的大系統(tǒng)，受系統(tǒng)內(nèi)、外環(huán)境的變化和各種人為的、機(jī)器的因素的影響，要求系統(tǒng)能夠適應(yīng)這種變化并不斷地完善，這就要進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)。系統(tǒng)維護(hù)是指在運(yùn)行過(guò)程中，為適應(yīng)環(huán)境和其他因素的各種變化，保證系統(tǒng)正常工作而采取的一切活動(dòng)。系統(tǒng)維護(hù)的主要內(nèi)容有：糾錯(cuò)；完善和適應(yīng)性維護(hù)；硬件設(shè)備的維護(hù)；數(shù)據(jù)更新。2. 系統(tǒng)評(píng)價(jià)系統(tǒng)評(píng)價(jià)是指對(duì)系統(tǒng)應(yīng)達(dá)到的功能、特性和效果等指標(biāo)，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩個(gè)方面對(duì)所設(shè)計(jì)的地理信息系統(tǒng)的優(yōu)劣進(jìn)行評(píng)定。具體來(lái)說(shuō)，主要是對(duì)以下各

41、項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行考查。1)系統(tǒng)效率地理信息系統(tǒng)的各種職能指標(biāo)、技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均是系統(tǒng)效率的反映。例如，系統(tǒng)能否及時(shí)地向用戶提供有用信息，所提供信息的地理精度和幾何精度如何，系統(tǒng)操作是否方便，系統(tǒng)出錯(cuò)概率以及資源的使用效率如何等。2)系統(tǒng)可靠性系統(tǒng)可靠性是指系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性。正常情況下系統(tǒng)應(yīng)該很少發(fā)生事故，即便發(fā)生了事故也應(yīng)該能很快修復(fù)。此外，系統(tǒng)可靠性還包括系統(tǒng)有關(guān)的數(shù)據(jù)文件和程序是否妥善保存，以及系統(tǒng)是否具有后備保障等。3)系統(tǒng)的可維護(hù)性系統(tǒng)的可維護(hù)性指的是地理信息系統(tǒng)的維護(hù)人員理解、糾正和改進(jìn)系統(tǒng)的難易程度。通?？梢詮?個(gè)方面來(lái)衡量：可理解性，是指系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、界面功能和內(nèi)部過(guò)程能夠被理解的

42、程度；可測(cè)試性，診斷和測(cè)試的容易程度取決于易于理解的程度；可修改性，與系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)所確定的設(shè)計(jì)原則有直接關(guān)系。4)系統(tǒng)的可擴(kuò)展性任何系統(tǒng)的開發(fā)都是從簡(jiǎn)單到復(fù)雜不斷求精和完善的過(guò)程，特別是地理信息系統(tǒng)常常是從清查和匯集空間數(shù)據(jù)開始，然后逐步演化到從管理到?jīng)Q策的高級(jí)階段。因此，在地理信息系統(tǒng)建成后，要使在現(xiàn)行系統(tǒng)上不做大改動(dòng)或不影響整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，就可在現(xiàn)行系統(tǒng)上增加功能模塊，這就必須在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)留有接口，否則，當(dāng)數(shù)據(jù)量增加或功能增加時(shí)，系統(tǒng)就要推翻重建。5)系統(tǒng)的可移植性可移植性是評(píng)價(jià)地理信息系統(tǒng)的一項(xiàng)重要指標(biāo)。一個(gè)有生命力的地理信息系統(tǒng)軟件，不但在于它自身結(jié)構(gòu)的合理性，而且在于它對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力，

43、即它不僅能在一臺(tái)機(jī)器上使用，還能在其他型號(hào)的設(shè)備上使用。要做到這一點(diǎn)，系統(tǒng)必須要按國(guó)家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括數(shù)據(jù)表示、專業(yè)分類、編碼標(biāo)準(zhǔn)、記錄格式和控制基礎(chǔ)等，都需要按照統(tǒng)一的規(guī)定，以保證軟件和數(shù)據(jù)的匹配、交換和共享。6)系統(tǒng)的效益系統(tǒng)的效益包括經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益兩個(gè)方面。目前地理信息系統(tǒng)還處于發(fā)展階段，由它產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益相對(duì)而言不太顯著，故可著重從社會(huì)效益上進(jìn)行評(píng)價(jià)，主要包括信息共享的效果、數(shù)據(jù)采集和處理的自動(dòng)化水平、地學(xué)綜合智能化程度、系統(tǒng)決策的定量化和科學(xué)化、系統(tǒng)應(yīng)用的模型化、系統(tǒng)解決新課題的能力、勞動(dòng)強(qiáng)度的減輕、工作時(shí)間的縮短和技術(shù)的提高等?？偟膩?lái)說(shuō)，地理信息系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益需要較長(zhǎng)的時(shí)

44、間才能逐漸體現(xiàn)出來(lái)，隨著時(shí)間的推移，其經(jīng)濟(jì)效益將不斷提高。1.4 本 章 小 結(jié)本章首先介紹了地理信息系統(tǒng)工程的開發(fā)方法：結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法、“自底向上”方法、快速原型法、面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)方法和企業(yè)系統(tǒng)規(guī)劃法，對(duì)每種方法的思想、設(shè)計(jì)步驟和特點(diǎn)進(jìn)行了闡述；然后介紹了地理信息系統(tǒng)常見(jiàn)的3種開發(fā)方式：獨(dú)立開發(fā)、單純二次開發(fā)和集成二次開發(fā)，闡述了每種開發(fā)方式的特點(diǎn)，并對(duì)這3種開發(fā)方式進(jìn)行了比較，開發(fā)人員具體選擇何種開發(fā)方式需要根據(jù)系統(tǒng)本身的性質(zhì)和特點(diǎn)，以及設(shè)計(jì)者自身的具體情況來(lái)確定；本章最后介紹了地理信息系統(tǒng)工程的開發(fā)過(guò)程，主要包含系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)實(shí)施和系統(tǒng)的維護(hù)與評(píng)價(jià)等階段，對(duì)每一階段要完成的工作內(nèi)

45、容和流程進(jìn)行了具體闡述。通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，讀者應(yīng)該對(duì)地理信息系統(tǒng)的開發(fā)有個(gè)基本的認(rèn)識(shí)。第2章 基于MapObjects的GIS 開發(fā)技術(shù)與應(yīng)用案例MapObjects是由美國(guó)的ESRI(Environment System Research Institute，環(huán)境系統(tǒng)研究所)開發(fā)，是比較流行的組件式GIS開發(fā)軟件。MapObjects是一組地圖軟件的組件(ActiveX控件)，使用它可以在普通的編程語(yǔ)言(如VB、VC、Delphi)上實(shí)現(xiàn)主要的地理信息系統(tǒng)(其中主要的就是電子地圖的功能)的功能。MapObjects簡(jiǎn)稱MO。通過(guò)MapObjects開發(fā)者可以靈活地建立適合用戶的信息系統(tǒng)。本章首

46、先對(duì)MapObjects的組成、功能及特點(diǎn)進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，然后結(jié)合示例代碼介紹了如何使用MapObjects中的主要對(duì)象，最后通過(guò)一個(gè)案例展示了如何通過(guò)MapObjects構(gòu)建一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)。2.1 MapObjects概述2.1.1 MapObjects的組成MapObjects包括一個(gè)ActiveX 控件(OCX)，也就是Map控件，還包括45個(gè) ActiveX自動(dòng)對(duì)象?？捎糜诜螴T行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的Windows編程環(huán)境。 在MapObjects組件中，主要包含以下對(duì)象。(1)數(shù)據(jù)訪問(wèn)對(duì)象：存取地圖數(shù)據(jù)庫(kù)的一組對(duì)象。(2)地圖顯示對(duì)象：用來(lái)顯示電子地圖及符號(hào)化地圖要素的一組控件(Map、Lege

47、nd、ScaleBar)和對(duì)象。(3)幾何對(duì)象：點(diǎn)、線、面等用來(lái)與圖層要素進(jìn)行互操作的對(duì)象。(4)投影對(duì)象：為地圖或圖層定義坐標(biāo)系統(tǒng)及進(jìn)行投影變換的一組對(duì)象。(5)地址匹配對(duì)象：可快速定位街道位置。(6)實(shí)用對(duì)象：包含一個(gè)特殊的字符串對(duì)象Strings。 提示：通過(guò)ActiveX 自動(dòng)操作接口，提供給其他應(yīng)用程序或編程工具使用的一種對(duì)象即為ActiveX 自動(dòng)對(duì)象。2.1.2 MapObjects的特點(diǎn)和功能1. MapObjects的特點(diǎn)(1)MapObjects是可以允許用戶向應(yīng)用程序中添加地圖的制圖軟件控件集合。開發(fā)人員可以將MapObjects 與其他軟件提供商提供的組件綁定，比如繪圖

48、、多媒體及數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象。開發(fā)人員可以根據(jù)最終用戶的需求，開發(fā)出應(yīng)用程序，有選擇地實(shí)現(xiàn)他們所要求的功能。(2)MapObjects可以在多種符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)環(huán)境下使用，比如 Visual Basic、PowerBuilder、Visual C+、.NET開發(fā)平臺(tái)等。 MapObjects 可以直接嵌入到這些開發(fā)環(huán)境中使用，允許開發(fā)者快捷地創(chuàng)建應(yīng)用程序。(3)MapObjects不適用于最終用戶，它是為程序開發(fā)者設(shè)計(jì)的。程序開發(fā)者可以利用MapObjects開發(fā)應(yīng)用程序，并把這些程序提供給下一級(jí)用戶使用。(4)MapObjects可以運(yùn)行于Windows 98、Windows NT 4.0或更高版

49、本的操作系統(tǒng)中。2. MapObjects的功能MapObjects提供的主要功能簡(jiǎn)述如下。(1)顯示一張包含多個(gè)圖層的地圖。(2)放大、縮小、漫游地圖。(3)生成幾何圖形，如點(diǎn)、線、圓、多邊形。(4)為圖層中的要素添加注釋。(5)識(shí)別地圖上被選中的要素(點(diǎn)、線、面)。(6)通過(guò)線、矩形、多邊形和圓等來(lái)選擇要素。(7)選取距某參照物一定距離范圍內(nèi)的要素。(8)通過(guò)SQL語(yǔ)句來(lái)選擇要素。(9)對(duì)選擇的要素進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。(10)查詢與更新被選擇的要素的屬性數(shù)據(jù)。(11)制作專題地圖。(12)根據(jù)字段的值標(biāo)注圖層要素。(13)顯示從航片或衛(wèi)星圖片上獲取的圖像。(14)動(dòng)態(tài)顯示實(shí)時(shí)或時(shí)間系列數(shù)據(jù)。(15)

50、通過(guò)輸入地址在地圖上定位。(16)將數(shù)據(jù)投影到不同的坐標(biāo)系下。2.1.3 MapObjects支持的數(shù)據(jù)源MapObjects支持Shape文件、圖像文件、數(shù)據(jù)表或通過(guò)ESRI的專用數(shù)據(jù)庫(kù)引擎連接的專用數(shù)據(jù)表。Shape文件是地圖數(shù)據(jù)的矢量格式，圖像文件是指柵格圖像或航空及衛(wèi)星的畸變圖像的糾正照片，數(shù)據(jù)表是可用ODBC驅(qū)動(dòng)加載的任意格式的數(shù)據(jù)表文件。專用數(shù)據(jù)庫(kù)是網(wǎng)絡(luò)上通過(guò)ESRI專用數(shù)據(jù)庫(kù)引擎連接的空間數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器上的數(shù)據(jù)。Shape 文件適用于中小型地圖數(shù)據(jù)。而大型數(shù)據(jù)(省級(jí)、國(guó)家級(jí)海量數(shù)據(jù))，用戶則需要使用專用數(shù)據(jù)庫(kù)。 提示：用MapObjects編寫的軟件是可伸縮的。開始時(shí)開發(fā)者可使用S

51、hape文件，當(dāng)用戶需要與大型數(shù)據(jù)庫(kù)連接時(shí)，僅需修改打開數(shù)據(jù)源的幾行代碼，就可以實(shí)現(xiàn)到專用數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)源的遷移。1. Shape 文件Shape文件是ESRI提供的存儲(chǔ)地理數(shù)據(jù)的矢量格式，其坐標(biāo)系是笛卡兒坐標(biāo)。圖層中每一個(gè)地理要素的幾何形狀是以一組矢量坐標(biāo)(X，Y)的形式存儲(chǔ)。其屬性存放在與Shape 文件相連的dBASE的數(shù)據(jù)表中，并通過(guò)唯一的標(biāo)識(shí)進(jìn)行關(guān)聯(lián)。Shape 文件是一種開放的GIS數(shù)據(jù)格式，如果開發(fā)者想編寫程序直接讀寫Shape 文件，可以從ESRI網(wǎng)站上下載ArcView Shape (1998)文件白皮書。每一個(gè)Shape 文件存儲(chǔ)某一種類型的地理要素(點(diǎn)、線段或多邊形)，每一個(gè)

52、要素相當(dāng)于數(shù)據(jù)表中的一行記錄。一個(gè)Shape 數(shù)據(jù)至少由以下3個(gè)文件組成。(1)主文件(*.shp)：包含描述地理要素幾何形狀的數(shù)據(jù)。(2)索引文件(*.shx)：包含數(shù)據(jù)的索引。(3)數(shù)據(jù)庫(kù)文件(*.dbf)：包含地理要素的屬性，用戶可以修改字段的定義。2. 圖像(Image)文件可以通過(guò)MapObjects編寫應(yīng)用程序來(lái)顯示多種圖像文件。在地圖中圖像多來(lái)自航空照片和衛(wèi)星圖像。圖像文件依靠帶有灰度值或色標(biāo)的一組像元來(lái)表示各種信息，這些像元無(wú)屬性連接，其坐標(biāo)系統(tǒng)與Shape 文件不同。在ArcView、ArcGIS中，通過(guò)對(duì)圖像文件進(jìn)行地理配準(zhǔn)，可以使圖像數(shù)據(jù)精確地與具有大地坐標(biāo)的Shape數(shù)

53、據(jù)集成在一起。MapObjects或其他ESRI軟件是用World文件來(lái)配準(zhǔn)圖像的，如表2-1和圖2-1所示。表2-1 MapObjects支持的圖像文件格式名 稱描 述擴(kuò)展名World文件擴(kuò)展名BMPWindows位圖圖像*.bmp*.bpwTIFFTagImage文件*.tif*.tfwSUNSun柵格文件*.sun*.snwERDASERDAS的LAN/GIS文件*.gis*.gswIMPELLIMPELL位圖圖像*.rls*.rlwBIL按照行序列存儲(chǔ)的文件*.bil*.blw續(xù)表名 稱描 述擴(kuò)展名World文件擴(kuò)展名BIP按照像元點(diǎn)序列存儲(chǔ)的文件*.bip*.bpwBSQ按照波段序列

54、存儲(chǔ)的文件*.bsq*.bqw圖2-1 配準(zhǔn)圖像示意圖3. 數(shù)據(jù)表 在基于MapObjects編寫的應(yīng)用程序中，通過(guò)ODBC(開放數(shù)據(jù)庫(kù)連接)驅(qū)動(dòng)程序，可以訪問(wèn)外部的數(shù)據(jù)表，它們可以是多種格式的，如Access、SQL Server、Oracle 等。4. 空間數(shù)據(jù)庫(kù)引擎(SDE)如果用戶采用大規(guī)模地圖數(shù)據(jù)組來(lái)組織工作，建議考慮使用空間數(shù)據(jù)引擎(SDE)，這是一種高性能空間數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。通過(guò)SDE，空間數(shù)據(jù)可集中存放于空間數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器上。用戶的SDE應(yīng)用程序可基于UNIX或Windows環(huán)境編寫，SDE提供軟件開發(fā)和空間數(shù)據(jù)管理能力。2.2 MapObjects程序設(shè)計(jì)入門本節(jié)將介紹如何基于M

55、apObjects建立開發(fā)環(huán)境，并通過(guò)示例說(shuō)明了構(gòu)建一個(gè)簡(jiǎn)單系統(tǒng)的過(guò)程。2.2.1 建立開發(fā)環(huán)境為了基于MapObjects進(jìn)行二次開發(fā)，首先必須安裝和加載MapObjects，下面將介紹如何進(jìn)行開發(fā)環(huán)境的建立。1. 安裝MapObjects 從ESRI網(wǎng)站上下載的MapObjects安裝程序包括3個(gè)部分，可以依次運(yùn)行以下3個(gè)安裝程序進(jìn)行安裝。(1)Mo24Eval_Only.exe：安裝MapObjects主程序。(2)Mo24Samples.exe：安裝MapObjects自帶的例子。(3)Mo24Data.exe：安裝例子所需要數(shù)據(jù)。安裝完成后，可依次選擇“開始”|“程序”| 

56、ESRI命令打開MapObjects 2.4程序組，如圖2-2所示。圖2-2 安裝完成后打開MapObjects程序組2. 加載MapObjects控件可以通過(guò)以下步驟把MapObjects控件加載到Visual Basic 6.0的開發(fā)環(huán)境中。(1)啟動(dòng)Visual Basic 6.0，在出現(xiàn)的向?qū)е羞x擇新建工程(標(biāo)準(zhǔn) EXE)。 (2)在工具欄上右擊(工具欄位于Visual Basic 6.0窗口的左邊)，在彈出的快捷菜單中選擇“部件”命令。 (3)在彈出的“部件”對(duì)話框中選中ESRI MapObjects 2.4復(fù)選框，然后單擊“確定”按鈕，如圖2-3所示。圖2-3 在“部件”對(duì)話框中選中ESRI MapObjects 2.4復(fù)選框(4)在Visual Basic 6.0的工具箱上選中剛才加載的MapObjects地圖控件，并放置到Form窗體上，調(diào)整Map控件的大小及位置。3. 如何獲取幫助MapObjects具有在線幫助系統(tǒng)，幫助系統(tǒng)中包括MapObjects每一對(duì)象的屬性、方法和事件，以及常量的詳細(xì)說(shuō)明。大多數(shù)幫助的主題下都有一小段程序例子，它可在Visual Basic 6.0下執(zhí)行。以下是使用例子的操作步驟：(1)在幫助的主題下單擊例子。(2)打開一新Visual Basic工程并加上一個(gè)地圖控件。(3)當(dāng)窗體是活動(dòng)狀態(tài)時(shí)按F7鍵