MapGIS创新与发展促进GIS行业技术革命(组图)

MapGIS创新与发展，促进GIS行业技术革命(组图)MapGIS作为国内GIS行业的领头羊，一直是国内GIS产业的骄傲。对内，她是遥遥领先的行业标杆，对外，她就是闪耀在世界GIS舞台上的中国人自己的GIS。如今，说起国产GIS软件，人们会很自然地想起中地的MapGIS，她似乎是不需要理由地为人们所信任。但事实上，企业真正要去选购一套GIS软件的时候，这种信任充其量只能作为参考，毫无疑问，现代企业甚至包括政府部门，在It建设上更强调务实。作为GIS软件用户，我们需要她真正能够服务于我们的业务，并能够支持我们不断发展的业务系统需求，而不仅仅是它享有美誉、声名在外。近十年来，数字地球、数字城市、数字行业风起云涌，推波助澜，作为数字化发展的重要支撑技术GIS技术迎来了新的发展机遇，但是GIS技术发展走向何方，这是大家都非常关注的问题。中地数码集团凭借多年的实践经验和科学创新精神开创了“在新的一代GIS架构技术支持下的新一代的搭建式开发平台、数据中心系统和三维GIS平台”。MapGIS7搭建式开发平台：不懂软件开发，也可搭建GIS系统GIS行业欣欣向荣，但是GIS软件企业前赴后继，问题在哪里？很多学者都知道，GIS技术是跨学科，跨行业的，涉及面广。随着应用越来越广，系统越做越庞大，加之开发手段不方便，使得开发难度加大。目前多数企业普遍使用的是面向对象、组件化的开发技术，虽说是新技术，但它的开发手段复杂，对程序员的能力要求过高。同时，GIS软件企业发展面临着“热带高压”的现象。所谓“热带”就是用户要求过热，用户想很快看到原型系统，但是现在的系统太庞大，目前的开发模式不可能很快开发出原型系统；并且影响因素过多，拖时间长了，产生新的需求，项目永远结不了。所谓“高压”就是开发商承压过高。时间急迫，开发人员加班，周围人员帮不上忙，老总干着急；技术支持人员面对用户提出的新要求，要靠程序员去解决，程序员对代码重复编写产生厌烦情绪；因而程序员非常珍贵，对项目影响大。面对这种情况，GIS软件企业路在何方？这是值得我们考虑的问题。在十年前，中地数码集团就预计了这个行业今后会遇着什么困难，考虑走哪条路：第一、融资加大投入，融资通常有两个途经：一是引入风险投资，二是融资上市。要上市谈何易。风险投资在我们身边很多，但GIS企业几乎没有一个成功的；第二、就是改行做数据生产，确实是一条比较好的道路，有很多GIS软件企业，经历了大风大浪后，最后改行做数据生产、改行做数据运营商，发展得比较好。另外一条路就是进行技术变革，首要就是开发技术的变革，解决开发难的问题，开发技术变革首先的责任就在平台商，中地公司作为一个软件平台开发商，要担负起技术变革的重任。纵观二次开发技术体系的发展史，可分为三个阶段：第一是面向结构化程序开发技术阶段，也称为SOD开发技术阶段；第二是面向对象组件化程序开发技术阶段，也称为OOD开发技术阶段；第三是面向搭建式的程序开发技术阶段，也称为FOD开发技术阶段。前两者称为传统的开发模式，后者称为新一代的开发模式。目前绝大多数的系统和绝大多数的软件商都处于面向对象组件化程序开发技术阶段，这种开发技术很不方便。虽然面向对象组件化技术是先进的，但是开发手段并不方便。与新一代的开发技术相比，传统的面向对象组件化的开发技术难度大，对计算机程序员要求过高，靠程序员来手工编程调试，不能流程化生产。新一代的软件开发技术---搭建式开发，实现零编程，可以减少软件开发量，提升软件开发质量，降低开发难度，使很多人都可以参与，学习更容易，维护更方便。传统的模式下，如果是软件需求变化了，需要修改程序，只有程序员在忙，其他的人帮不上忙。在新一代开发模式下如果是软件需求变化了需要修改程序，大家都可以一起分担、一起改进，所以这两种模式的效率相比起来相差是非常大的。（如图1）图1：传统与新一代开发模式工作效率比较

新一代开发模式是由插件式开发、配置式开发和搭建式开发三种方式组成。搭建式开发，是基于工作流、电子表单、基于SOA的构件仓库（功能仓库）、搭建平台和运行平台组成。插件式二次开发，是基于SOA技术系统框架、SOA技术的基础插件、基础视图、少量编程（即需要插件时进行少量编程）。配置式二次开发是配置资源、目录、工具箱、视图、菜单、程序模板、实例模板、引导式加载程序实例。新一代开发模式的效率，从开发周期来看，同样的任务，同样的人，开发周期是原来的五分之一，即原来需要一年的开发任务，在新的开发模式下，大概用两个多月就可以完成了，非常高的开发效率。从开发质量来看，以初次上线测试的BUG量来比较，传统的开发模式下，初次测试的BUG一般在三百多个以上，在新一代的开发模式下，初次测试BUG在三十个以下，相当于质量提高了十倍。例如搭建一个简单的放大缩小、移动、显示的WebGIS系统，在传统开发模式下的手工编程，很优秀的程序员也要干几个小时。现在用搭建式的开发很方便，首先开一个窗口用于显示输出图形，然后把放大按钮、缩小按钮、移动按钮、显示按钮和返回按钮拖放到相应的地方，这样就把一个简单的WebGIS系统搭建起来了，可以进行显示、放大等功能，非常方便。（如图2）图2：WebGIS搭建过程

搭建式系统开发技术可以是业务系统搭建，也可以是GIS系统搭建。业务系统搭建包括电子政务，以及一般的业务系统。GIS系统搭建包括应用GIS系统、WebGIS、信息发布等等。搭建开发技术有四个关键部件：一个是面向服务的体系架构，如果软件不是面向服务的体系架构，就不能说可以完成“全部搭建”，最多称得上“部分搭建”；第二个是功能完备的构件仓库（有时也称功能仓库）。构件仓库是松耦合的，不是构件库，也不是动态库，更不是组件库。动态库、组件库是紧耦合的，是通过程序员手工编程来连接调用的。构件仓库是可以搭建的，构件仓库的概念应该说是我们最先提出来的。第三个是方便灵活的可视化搭建平台。第四个是安全可靠的运行管理平台。（如图3）图3：搭建开发技术的四个关键部件下面介绍面向服务的架构技术。

新一代的开发模式必须有面向服务的体系架构技术才能实现，所以在新一代开发模式出现之前，中地公司的底层平台MapGIS7就是采用面向服务的体系架构技术。纵观GIS架构技术发展的三个阶段，第一个阶段是面向过程的架构技术(POA)，我们称为个体经济阶段；第二阶段是面向系统的架构体系(EOA)，我们称之为计划经济阶段，面向系统，面面俱到，所有东西都管起来。例如我们高校就是个小系统，在计划经济时期就是什么都有，食堂、幼儿园、医院、车队等等，怎样办得好呢？一个国家也是，在计划经济时期管理机构非常庞大，支撑不了，所以中国必须走有中国特色的社会主义道路，建立社会主义市场经济体制。目前大多数系统是面向系统这种架构技术，所以到了难以支撑的地步，唯一的出路是使用面向服务的架构技术(SOA)，我们称为市场经济，根据需求为用户量身定做解决方案，提供服务。体系结构的发展使搭建式开发成为可能，最早的面向过程的体系架构(POA)只能用于面向结构化的程序开发(SOD)技术，面向系统的架构(EOA)可以用于面向对象和组件化的程序开发技术(OOD)，只有面向服务的体系架构(SOA)才能支持搭建式的程序开发技术(FOD)。MapGIS7系统(SOA)是多层体系架构，特点是：横向网络，纵向多层。MapGIS7的软件模块是多层的，最底层是数据管理层，上面是基础平台层，专业平台层，Web服务层，搭建平台层，最后是应用系统层。(如图4)图4：MapGIS7的软件模块层次图

MapGIS7数据中心：彻底解决海量数据管理和共享问题

实现搭建开发这样的零编程平台需要一个全新的数据和功能的管理模式，因此提出了“数据中心”的新思想。什么是数据中心？它与搭建平台有什么关系？数据中心由数据仓库、构件仓库和搭建平台三部分组成，分别类似于物流中心的货物仓库、运输工具仓库（包括机械手、传送带、汽车、火车，集装箱等等）和配送平台。下面我们介绍数据仓库和构件仓库的概念。要了解数据库和数据仓库、构件库与构件仓库的区别，首先从库（库房）和仓库入手。库房和仓库的相同点是都有货物、货架，但是仓库相比库房多了三部分：可重配置的目录、自动运输工具和维护保障系统。库房虽然也有目录，但目录是固定的，用本子来记录，是不可变的；仓库是用计算机来重配置目录的，所以仓库的目录是活的。库房把很多相同的货物堆在一个货架上，要提取货物时，用手工去分检、提取货物；仓库需要提取货物时，把卡一刷，机械手、分检器就自动地将货物提取出来。所以仓库的运输工具是自动的，并有一整套货物维护和安全保障系统。同样，数据仓库比数据库多了三部分：可重配置的目录、服务方法和数据维护插件。数据库的目录是固定不变的；数据仓库的目录是活动的，它可以按地区、类型、年度分类来安排目录。数据库只是把很多同类的数据放在一个表上，要提取数据时手工编程提取，手工编程检索等；而数据仓库的数据提取、数据上载、数据挖掘等是有工具、有服务方法的，是自动进行的，同时还有一整套数据维护、数据更新和安全保障插件。（如图5）图5：数据库和数据仓库的目录对比

依次类推，构件库和构件仓库的区别也一样，只有构件仓库才能用来搭建。动态库、组件库、构件库在应用时，与库房提货需要手工操作一样，需要手工编程来调用，因此它们是不能用于搭建系统的，不能支持数据中心。构件仓库则不同，可管理面向服务的功能构件，按照标准建立接口管理、配置可视化，再配上搭建平台就可以搭建了，构件仓库与数据仓库从某种意义来说是类似的。假如有一大批库房在一起，是否可以称为一个物流中心？不行！这只是可以称为一个货物堆场。物流中心是由许多货物仓库、运输工具和配送平台组成的。我们提出数据中心这个概念的时候，有很多厂商包括国外厂商的推销员也说他们有数据中心，但是他们所指的数据中心是可以管理很多数据，把数据放在一起，这不是数据中心，而是个数据的堆场，不能有效地进行系统搭建。所以我们如果不清楚什么才是真正的数据中心，我们就拿物流中心来相比。物流中心和货物堆场，数据中心和数据堆场概念的区别是相似的。（如图6、7）图6：数据中心和数据堆场概念的比较图7：数据中心的分层体系结构图搭建式开发改变了软件整个生产流程，改变了它的效率和模式。同样的任务、同样的人员，搭建式开发方式大大缩短了开发时间，节约80%以上的开发成本，提高80%以上的工作效率，对开发人员的要求大大降低。凡属本科毕业的相关专业，有一定的计算机应用基础的人，只要通过一周左右的时间，就能掌握搭建系统的使用方法，让用户从关心技术、实现细节功能，转向关心业务。着眼于专业流程分析，而不要花更多的时间投入于业务系统的编程。系统底层功能仓库能提供足够强大的功能构件，二次开发用户基于这些功能构件，就可搭建出面向专业的应用系统。这是GIS二次开发模式的重大变革，是一场革命。图8：MapGIS7搭建系统的界面MapGIS7三维开发平台：辅助世界特大城市管理和决策随着我国城市规模不断扩大，城市建设由平面开发转向立体开发，打破了地质环境原有的平衡，城市地质灾害等问题日渐突出。城市的地下空间利用、地下安全、地下紧急事故处理都需要地质部门提供详细的数据资料。目前我国的城市地质灾害，主要是不了解城市地质情况造成的。有的城市进行城市规划和市政建设，不充分考虑城市地质状况，埋下了许多隐患。城市地质调查，是在城市及其周围地区或潜在城市化地区的特定空间范围内，综合考虑各种地质要素，研究其对城市发展提供的资源、施加的约束条件以及城市发展对各种地质要素产生的影响，为城市规划、大规模城市建设和城市管理提供基础数据。世界的本原是三维的。传统的GIS将现实世界简化为平面上二维投影的概念模型，注定了它在描述三维空间现象上的局限。随着GIS应用的深入，人们越来越多地要求以真三维空间来处理问题。但三维空间是复杂的，基于三维的应用也存在着巨大的差异，以目前的研究现状和技术条件，研发通用三维GIS是不太现实的。基于以上认识，MapGIS7提供具有开放体系结构的三维处理平台---MapGIS7-TDE，在提供一般三维空间数据模型及管理功能的基础上，平台允许针对特定应用领域动态扩展建模及其分析功能插件，以适应特定的三维应用。MapGIS7-TDE三维处理平台是中地数码在MapGIS7中推出的一套真三维空间数据处理开发平台。该平台本着“面向专业领域，开发主题型三维应用系统”的设计原则，同时为适应地学三维应用正在朝地表、地下信息集成，强调表达的真实感及实时性以及多维、网络化等方向发展，在MapGIS7内核模块基础上，全面整合GIS、DEM、三维景观建模、三维地质构模、可视化、三维模型显示、虚拟现实、数据库、网络通信等多方面的技术，采用先进的三维空间数据模型、构模算法、三维可视化技术及框架加插件的软件体系结构，是一个研制开发的技术起点高、算法新颖、易于扩展、可满足不同层次用户需求的三维空间信息存储、管理应用、开发的平台。目前，在平台所提供的基本框架、三维空间数据管理和渲染引擎基础上，中地公司开发了景观建模及可视化、地质建模及可视化、体数据建模及可视化、虚拟仿真显示驱动等面向具体应用领域的三维建模和可视化支撑工具，用户可根据需要自行选择配置或自己开发插件扩展平台功能。国家863项目“上海城市地质信息系统”应用了MapGIS7对海量数据的处理能力，把上海地上地下2000米，6000平方公里的地质资料全部录入到系统，并通过三维显示、查询、分析、检索等方式，为城市规划、建设、管理、防灾减灾、环境治理服务等工作提供服务，辅助政府部门做好决策。开展为城市规划、建设和管理服务的城市地质调查工作，在国内是首次，在国外也无成熟经验。这是由中国人首次完成的世界特大城市的地下三维系统建设。众所周知，上海地处入海河口，是由河海冲击、泥沙堆积形成的“新大陆”，建筑专家将现代上海比作“建在豆腐上的城市”。上海城市建设的加快、地面沉降和海岸冲淤等地质灾害的发生，以及2010年上海世博会选址以及大规模的地下空间开发、上海市东南部的临港新城规划实施等项目都对城市地质调查工作提出了迫切的需求。“上海市三维城市地质调查”工作于2004年4月24日率先启动，是全国第一个由国土资源部和地方政府合作开展的全国城市地质调查试点项目。通过近三年的努力，中国地质调查局于2007年2月1日在上海城市地质调查成果报告会上总结了上海城市地质调查阶段成果和三维可视化信息系统的建设。基于中地公司MapGIS7三维平台开发的“三维可视化城市地质基础信息与咨询服务系统”贯穿于整个地质调查工作中。此次总结的阶段成果和三维可视化信息系统的贡献主要包括以下五个方面：（一）开展世博、临港新城地质调查，探索城市地质调查方法和服务社会经济建设的机制上海世博会会址区、临港新城规划区地质调查专题于2005年4月、2006年7月通过了中国地调局与上海市房地资源局的野外验收及成果评审，成果被评定为优秀级。两个项目均利用数字化技术，建立了三维可视化地质结构模型，具有创新性。世博会会址区地质环境调查查明了工程地质结构特征及与工程建设相关的水文地质条件，针对会址区地下空间开发特点，进行了适宜性评价；研究了会址区地面沉降对规划建设的影响，并针对防汛墙工程，布设