GIS軟件開發(fā)(第一講).ppt免費下載
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地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System或 Geo-Information system,GIS)有時又稱為“地學信息系統(tǒng)”。它是一種特定的十分重要的空間信息系統(tǒng)。它是在計算機硬、軟件系統(tǒng)支持下,對整個或部分地球表層(包括大氣層)空間中的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)。
GIS在資源環(huán)境領域的應用方興未艾,從技術(shù)、地理信息、經(jīng)濟社會的需求等方面分析,在該領域有以下趨勢及建議:
應用軟件數(shù)據(jù)端口應有專門化,專業(yè)化方向發(fā)展,在同類型同方向的GIS數(shù)據(jù)交流共享方向提供適當?shù)姆奖?,以解決GIS數(shù)據(jù)來源和數(shù)據(jù)質(zhì)量難以保證的問題。
結(jié)合國家信息化推進工作,以電子政務相關(guān)工程為基礎,推動GIS在資源環(huán)境管理中的推廣應用。
信息化建設已成為我國各級 *** 及企業(yè)的重要任務,GIS在以資源、能源、生產(chǎn)、資金等空間綜合配置、優(yōu)化組合為目的的信息化建設中,可以發(fā)揮應有的作用;結(jié)合相應的應用工程,推動GIS的發(fā)展;
應用往專業(yè)化方向發(fā)展,功能由通用管理功能轉(zhuǎn)向資源評估、監(jiān)督、跟蹤分析等專業(yè)功能方向發(fā)展。
隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展,經(jīng)濟社會與資源環(huán)境之間的各方面的矛盾及問題逐漸暴露出來,這些問題在時間和空間上具有諸多的關(guān)聯(lián)性,分析這些問題、提出合理的解決方案建議,需要功能更專業(yè)化的GIS軟件系統(tǒng)支持;
支持多源、多尺度、多類型集成應用的軟件平臺工具的開發(fā)應用。
信息獲取技術(shù)的快速發(fā)展和多源化趨勢,要求資源環(huán)境方面的GIS應能夠接收、處理及分析多種來源、多尺度的地理信息;
促進3S技術(shù)集成應用,推動專業(yè)技術(shù)及軟件的發(fā)展,全球定位系統(tǒng)、遙感技術(shù)與GIS的集成應用已成為GIS軟件發(fā)展的趨勢之一,而這種應用的發(fā)展是在應用推動的基礎上建立的,針對特定的應用領域的集成化的GIS將成為資源環(huán)境領域GIS的發(fā)展方向,也是系統(tǒng)與業(yè)務結(jié)合的需要;
開展專業(yè)應用系統(tǒng)開發(fā)建設,結(jié)合資源環(huán)境各領域的需求,開發(fā)多種專業(yè)化的GIS,如針對性生態(tài)保護區(qū)、生態(tài)功能區(qū)、地下水、生物資源等領域的專業(yè)性GIS軟件與管理系統(tǒng)。
國內(nèi)GIS現(xiàn)狀和對策
地理信息系統(tǒng)技術(shù)是一門綜合性的技術(shù),它的發(fā)展是與地理學、地圖學、攝影測量學、遙感技術(shù)、數(shù)學和統(tǒng)計科學、信息技術(shù)等有關(guān)學科的發(fā)展分不開的。
GIS的發(fā)展可分為四個階段:第一個階段是初始發(fā)展階段,20世紀60年代世界上第一個GIS系統(tǒng)由加拿大測量學家R.F.Tomlison提出并建立,主要用于自然資源的管理和規(guī)劃;第二個階段是發(fā)展鞏固階段,20世紀70年代由于計算機硬件和軟件技術(shù)的飛速發(fā)展,尤其是大容量存儲設備的使用,促進了GIS朝實用的方向發(fā)展,不同專題、不同規(guī)模、不同類型的各具特色的地理信息系統(tǒng)在世界各地紛紛付諸研制,如美國、英國、德國、瑞典和日本等國對GIS的研究都投入了大量的人力、物力和財力;第三個階段是推廣應用階段,20世紀80年代,GIS逐步走向成熟,并在全世界范圍內(nèi)全面推廣,應用領域不斷擴大,并與衛(wèi)星遙感技術(shù)結(jié)合,開始應用于全球性的問題,這個階段涌現(xiàn)出一大批GIS軟件,如ARC/INFO,GENAMAP,SPANS,MAPINFO,ERDAS,Microstation等;第四個階段是蓬勃發(fā)展階段,20世紀90年代,隨著地理信息產(chǎn)品的建立和數(shù)字化信息產(chǎn)品在全世界的普及,GIS成為確定性的產(chǎn)業(yè),并逐漸滲透到各行各業(yè),成為人們生活、學習和工作不可缺少的工具和助手。
地理信息系統(tǒng)的研制與應用在我國起步較晚,雖然歷史較短,但發(fā)展勢頭迅猛。
我國GIS的發(fā)展可分為三個階段。
第一階段從1970年到1980年,為準備階段,主要經(jīng)歷了提出倡議、組建隊伍、培訓人才、組織個別實驗研究等階段。
機械制圖和遙感應用,為GIS的研制和應用做了技術(shù)和理論上的準備。
第二階段從1981年到1985年,為起步階段,完成了技術(shù)引進、數(shù)據(jù)規(guī)范和標準的研究、空間數(shù)據(jù)庫的建立、數(shù)據(jù)處理和分析算法及應用軟件的開發(fā)等環(huán)節(jié),對GIS進行了理論探索和區(qū)域性的實驗研究。
第三個階段從1986年到2013年,為初步發(fā)展階段,我國GIS的研究和應用進入有組織、有計劃、有目標的階段,逐步建立了不同層次、不同規(guī)模的組織機構(gòu)、研究中心和實驗室。
GIS研究逐步與國民經(jīng)濟建設和社會生活需求相結(jié)合,并取得了重要進展和實際應用效益。
主要表現(xiàn)在四個方面:(1)制定了國家地理信息系統(tǒng)規(guī)范,解決信息共享和系統(tǒng)兼容問題,為全國地理信息系統(tǒng)的建立做準備。
(2)應用型GIS發(fā)展迅速。
(3)在引進的基礎上擴充和研制了一批軟件。
(4)開始出版有關(guān)地理信息系統(tǒng)理論、技術(shù)和應用等方面的書籍,設立了地理信息系統(tǒng)專業(yè),培養(yǎng)了大批人才,并積極開展國際合作,參與全球性地理信息系統(tǒng)的討論和實驗。
在科技部等國家有關(guān)部門的大力組織和支持下,國產(chǎn)GIS基礎軟件開發(fā)工作取得了重要進展,出現(xiàn)了一批GIS高技術(shù)企業(yè),開發(fā)出了較為成熟的國產(chǎn)GIS軟件,如MapGIS、GeoStar、CityStar、SuperMap、MapEngine、GROW等,并形成了一定的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。
這些國產(chǎn)GIS軟件以較高的性價比,打破了國外GIS軟件對我國市場的壟斷,有力促進了我國地理信息系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展。
這些年,GIS技術(shù)在我國得到了廣泛應用,其應用面從傳統(tǒng)的城市規(guī)劃、土地利用、測繪、環(huán)境保護、電力、電信、減災防災等領域滲透到礦產(chǎn)資源調(diào)查、海洋資源調(diào)查與管理等各方面,取得了豐碩的成果和巨大的經(jīng)濟效益。
當前,國家有關(guān)部門正逐步將GIS嵌入到電子政務系統(tǒng)中。
隨著計算機和信息技術(shù)的快速發(fā)展,GIS技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展。
GIS系統(tǒng)正朝著專業(yè)或大型化、社會化方向不斷發(fā)展著。
“大型化”體現(xiàn)在系統(tǒng)和數(shù)據(jù)規(guī)模兩個方面;“社會化”則要求GIS要面向整個社會,滿足社會各界對有關(guān)地理信息的需求,簡言之就是“開放數(shù)據(jù)”、“簡化操作”,“面向服務”,通過網(wǎng)絡實現(xiàn)從數(shù)據(jù)乃至系統(tǒng)之間的完全共享和互動。
下面我們從地理信息系統(tǒng)技術(shù)角度來討論和分析當前GIS的相關(guān)技術(shù)及其發(fā)展趨勢。
1.1 空間信息的獲取、處理與交換地理空間數(shù)據(jù)是GIS的血液,構(gòu)建和維護空間數(shù)據(jù)庫是一項復雜、工作量巨大的工程,它包括:數(shù)據(jù)的獲取、校驗和規(guī)范化、結(jié)構(gòu)化處理、數(shù)據(jù)維護等過程。
GIS處理的數(shù)據(jù)對象是空間對象,有很強的時空特性,獲取數(shù)據(jù)的手段及數(shù)據(jù)的形式也復雜多樣。
獲取數(shù)據(jù)的基本方式有:野外全站儀平板測量、GPS測量、室內(nèi)地圖掃描數(shù)字化、數(shù)字攝影測量、從遙感影像進行目標測量和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等。
這些獲取技術(shù)已基本成熟。
同時,空間數(shù)據(jù)也具有很強的時效性,不同的空間數(shù)據(jù)必須進行周期不等的數(shù)據(jù)更新維護,空間數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的準確、及時、完整是實現(xiàn)GIS應用系統(tǒng)價值的前提基礎。
空間數(shù)據(jù)維護往往涉及跨部門、跨行業(yè)的多種數(shù)據(jù)格式和多種數(shù)據(jù)類型的大量數(shù)據(jù),提供有效的空間數(shù)據(jù)編輯更新手段是當前亟待解決的一個重要課題。
基于上述信息獲取技術(shù),在過去的二十年間,國家有關(guān)部委和行業(yè)部門已經(jīng)積累了大量原始數(shù)字化數(shù)據(jù)和相應資料,建立了1100多個大、中型數(shù)據(jù)庫以及大量的各類數(shù)字化地理基礎圖、專題圖、城市地籍圖等。
國家測繪局已經(jīng)完成了全國l:100萬、 1:25萬基礎地理空間數(shù)據(jù)庫以及全國七大江河數(shù)字地形模型的建設,并啟動了全國l:5萬,部分省份1:1萬基礎地理空間數(shù)據(jù)庫的建設。
這些基礎數(shù)據(jù)有力促進了GIS技術(shù)的廣泛應用,進而產(chǎn)生了大量的GIS數(shù)據(jù)。
但由于地理信息系統(tǒng)軟件大多采用不同的空間數(shù)據(jù)模型,以及它們在地理實體上的認識差異,使得所積累的數(shù)據(jù)難以轉(zhuǎn)換和共享(即使能夠數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,也會產(chǎn)生信息的丟失),從而形成一個個新的數(shù)據(jù)孤島。
制訂數(shù)據(jù)交換的格式標準已成為大家的共識。
一些國家和組織已經(jīng)在進行這方面的工作,并定義了一些數(shù)據(jù)交換標準,如SDTS,OpenGIS聯(lián)盟制訂的GML,另外一些公認的數(shù)據(jù)格式如DXF,Shapefile和MIF文件格式等正逐漸成為數(shù)據(jù)交換的事實標準。
我國也在“九五”期間制定了地球空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換標準。
但是由于人們對空間信息認識和研究成果的制約,還沒有一個統(tǒng)一的地理數(shù)據(jù)模型,因此建立實用的數(shù)據(jù)交換格式和信息標準將是一個長期、復雜過程。
1.2 空間數(shù)據(jù)的管理空間數(shù)據(jù)的管理涉及到二個方面的內(nèi)容:空間數(shù)據(jù)模型和空間數(shù)據(jù)庫。
空間數(shù)據(jù)模型刻畫了現(xiàn)實世界中空間實體及其相互間的聯(lián)系,它為空間數(shù)據(jù)的組織和空間數(shù)據(jù)庫的設計提供了基本的方法。
因此,空間數(shù)據(jù)模型的研究對設計空間數(shù)據(jù)庫和發(fā)展新一代GIS系統(tǒng)起著舉足輕重的作用。
在GIS中與空間信息有關(guān)的信息模型有三個,即基于對象(要素)(Feature)的模型、場(Field)模型以及網(wǎng)絡(Network)模型。
GIS基礎軟件平臺的研制和應用系統(tǒng)的設計開發(fā)一直沿用這三種空間數(shù)據(jù)模型,但這些模型在空間實體間的相互關(guān)系及其時空變化的描述與表達、數(shù)據(jù)組織、空間分析等方面均有較大的局限性,難以滿足新一代GIS基礎軟件平臺和應用系統(tǒng)發(fā)展的要求。
主要表現(xiàn)為:(1) 僅能表達空間點、線、面目標間極為有限的簡單拓撲關(guān)系,且這些拓撲關(guān)系的生成與維護耗時費力;(2) 難以有效地表達現(xiàn)實三維空間實體及其相互關(guān)系;(3) 適于記錄和表達某一時刻空間實體性狀及相互間關(guān)系靜態(tài)分布,難以有效地描述和表達空間實體及其相互間關(guān)系的時空變化;(4) 沒有考慮異地、異構(gòu)、異質(zhì)空間數(shù)據(jù)的互操作和分布式“對象”處理等問題。
針對上述不足,時空數(shù)據(jù)模型、三維數(shù)據(jù)模型、分布式空間數(shù)據(jù)管理、GIS設計的CASE工具等研究已成為當前國際上GIS空間數(shù)據(jù)模型研究的學術(shù)前沿。
主要是基于已經(jīng)開發(fā)的gis基礎平臺,一些公司都有類似的地理信息系統(tǒng)平臺sitemapIMS,arcgis
,gismap等這些都是市場上主流的開發(fā)平臺。在這類平臺上針對性的電子地圖項目的二次開發(fā),根據(jù)不同企業(yè)和客戶的對電子地圖應用的開發(fā)需求,將自己企業(yè)相關(guān)數(shù)據(jù)應用調(diào)用地圖數(shù)據(jù)和業(yè)務數(shù)據(jù)實現(xiàn)電子地圖的功能的查詢,信息搜索,信息展示,定位導航應用等地圖功能,并能夠通過系統(tǒng)開發(fā)來進行相關(guān)數(shù)據(jù)的可視化信息處理得出有用的數(shù)據(jù)分析,目前用的比較廣泛的有,林業(yè)gis系統(tǒng),交通gis系統(tǒng),電子圍欄應用,管網(wǎng)gis系統(tǒng),房地產(chǎn)電子地圖分析系統(tǒng)等等。上海為卓一直在從事地圖項目開發(fā)電子地圖GIS開發(fā)有什么核心技術(shù)
GIS二次開發(fā),就是在現(xiàn)有的GIS軟件提供的軟件開發(fā)包(比如GIS控件)或者VBA、API等方式進行GIS功能的定制、開發(fā)。\x0d\x0a 舉例說明,ArcGIS桌面版可以通過VBA進行開發(fā),比如說進行一個緩沖分析,你可以在ArcMap的VBA中編寫代碼,通過ArcObjects對象來操作?;蛘咄ㄟ^ArcGIS Destop的SDK進行開發(fā),編寫實現(xiàn)了ICommand,ITool類,最后將這些功能加入到ArcMap中。\x0d\x0a 再舉一個例子,采用Google Map的API進行地圖定制、地圖查詢、定位,這也是一個二次開發(fā)?;蛘卟捎肁rcGIS Server 的 Javascript API進行開發(fā)。\x0d\x0a 現(xiàn)在GIS軟件二次開發(fā)的控件比較多,比如超圖公司的SuperMap Objects ,國外的ArcGIS Engine、MapX等都可以進行二次開發(fā)。
文章名稱:開發(fā)gis技術(shù) gis開發(fā)的主要方法
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