GIS 二次開(kāi)發(fā)概述

地理信息系統(tǒng)根據(jù)其內(nèi)容可分為兩大基本類(lèi)型：一是應(yīng)用型地理信息系統(tǒng)，以某一專(zhuān)業(yè)、領(lǐng) 域或工作為主要內(nèi)容，包括專(zhuān)題地理信息系統(tǒng)和區(qū)域綜合地理信息系統(tǒng)；二是工具型地理信息系統(tǒng)，也就是GIS工具軟件包，如ARC/INFO等，具有空間數(shù)據(jù)輸入、存儲(chǔ)、處理、分析和輸出等GIS基本功能。隨著地理信息系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展，應(yīng)用型GIS的開(kāi)發(fā)工作日顯重要。如何針對(duì)不同的應(yīng)用目標(biāo)，高效地開(kāi)發(fā)出既合乎需要又具有方便美觀豐富的界面形式的地理信息系統(tǒng)，是GIS開(kāi)發(fā)者非常關(guān)心的問(wèn)題。

? ? ? 1.1 GIS開(kāi)發(fā)模式

獨(dú)立開(kāi)發(fā)

指不依賴(lài)于任何GIS工具軟件，從空間數(shù)據(jù)的采集、編輯到數(shù)據(jù)的處理分析及結(jié)果輸出，所有的算法都由開(kāi)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無(wú)須依賴(lài)任何商業(yè)GIS工具軟件，減少了開(kāi)發(fā)成本，但一方面對(duì)于大多數(shù)開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)，能力、時(shí)間、財(cái)力方面的限制使其開(kāi)發(fā)出來(lái)的產(chǎn)品很難在功能上與商業(yè)化GIS工具軟件相比，而且在購(gòu)買(mǎi)GIS工具軟件上省下的錢(qián)可能還抵不上開(kāi)發(fā)者在開(kāi)發(fā)過(guò)程中絞盡腦汁所花的代價(jià)。

宿主型二次開(kāi)發(fā)

指基于GIS平臺(tái)軟件上進(jìn)行應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。大多數(shù)GIS平臺(tái)軟件都提供了可供用戶(hù)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)的腳本語(yǔ)言，如ESRI的ArcView提供了Avenue語(yǔ)言，MapInfo公司的MapInfo Professional提供了MapBasic語(yǔ)言等等。用戶(hù)可以利用這些腳本語(yǔ)言，以原GIS軟件為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，開(kāi)發(fā)出自己的針對(duì)不同應(yīng)用對(duì)象的應(yīng)用程序。這種方式省時(shí)省心，但進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)的腳本語(yǔ)言，作為編程語(yǔ)言，功能極弱，用它們來(lái)開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序仍然不盡如人意，并且所開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)不能脫離GIS平臺(tái)軟件，是解釋執(zhí)行的，效率不高。

基于GIS組件的二次開(kāi)發(fā)

大多數(shù)GIS軟件產(chǎn)商都提供商業(yè)化的GIS組件，如ESRI 公司的MapObjects、MapInfo公司的MapX等，這些組件都具備GIS的基本功能，開(kāi)發(fā)人員可以基于通用軟件開(kāi)發(fā)工具尤其是可視化開(kāi)發(fā)工具，如Delphi、Visual C++、Visual Basic、Power Builder等為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。 利用GIS工具軟件生產(chǎn)廠家提供的建立在OCX技術(shù)基礎(chǔ)上的GIS功能控件，如ESRI的MapObjects、MapInfo公司的MapX等，在Delphi等編程工具編制的應(yīng)用程序中，直接將GIS功能嵌入其中，實(shí)現(xiàn)地理信息系統(tǒng)的各種功能

三種實(shí)現(xiàn)方式的分析與比較

由于獨(dú)立開(kāi)發(fā)難度太大，單純二次開(kāi)發(fā)受GIS工具提供的編程語(yǔ)言的限制差強(qiáng)人意，因此結(jié)合GIS工具軟件與當(dāng)今可視化開(kāi)發(fā)語(yǔ)言的集成二次開(kāi)發(fā)方式就成為GIS應(yīng)用開(kāi)發(fā)的主流。它的優(yōu)點(diǎn)是既可以充分利用GIS工具軟件對(duì)空間數(shù)據(jù)庫(kù)的管理、分析功能，又可以利用其它可視化開(kāi)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)，不僅能大大提高應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)效率，而且使用可視化軟件開(kāi)發(fā)工具開(kāi)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，而且

可靠性好、易于移植、便于維護(hù)。尤其是使用OCX技術(shù)利用GIS功能組件進(jìn)行集成開(kāi)發(fā)，更能表現(xiàn)出這些優(yōu)勢(shì)。 由于上述優(yōu)點(diǎn)，集成二次開(kāi)發(fā)正成為應(yīng)用GIS開(kāi)發(fā)的主流方向。這種方法唯一的缺點(diǎn)是前期投入比較大，需要同時(shí)購(gòu)買(mǎi)GIS工具軟件和可視化編程軟件，但“工欲善其事，必先利其器”，這種投資值得。 目前許多軟件公司都開(kāi)發(fā)了很多ActiveX控件，合理選擇和運(yùn)用現(xiàn)成的控件，減少了開(kāi)發(fā)者的編程工作量，使開(kāi)發(fā)者避開(kāi)某些應(yīng)用的具體編程，直接調(diào)用控件，實(shí)現(xiàn)這些具體應(yīng)用，不僅可以縮短程序開(kāi)發(fā)周期，使編程過(guò)程更簡(jiǎn)潔，用戶(hù)界面更友好，可以使程序更加靈活、簡(jiǎn)便。

1.2 面向?qū)ο蟮拈_(kāi)發(fā) （OOP： Object Oriented Programming）

1.2.1 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)模式

發(fā)明面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)方法的主要出發(fā)點(diǎn)是彌補(bǔ)面向過(guò)程程序設(shè)計(jì)方法中的一些缺點(diǎn)。OOP把數(shù)據(jù)看作程序開(kāi)發(fā)中的基本元素，并且不允許它們?cè)谙到y(tǒng)中自由流動(dòng)。它將數(shù)據(jù)和操作這些數(shù)據(jù)的函數(shù)緊密的連結(jié)在一起，并保護(hù)數(shù)據(jù)不會(huì)被外界的函數(shù)意外的改變。OOP允許我們將問(wèn)題分解為一系列實(shí)體——這些實(shí)體被稱(chēng)為對(duì)象（object），然后圍繞這些實(shí)體建立數(shù)據(jù)和函數(shù)。面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)中的數(shù)據(jù)和函數(shù)的組織結(jié)構(gòu)如圖所示。

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1.2.2 什么是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)？

? ? ? ?面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)（OOP）技術(shù)汲取了結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)中好的思想，并將這些思想與一些新的、強(qiáng)大的理念相結(jié)合，從而給你的程序設(shè)計(jì)工作提供了一種全新的方法。通常，在面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)風(fēng)格中，你會(huì)將一個(gè)問(wèn)題分解為一些相互關(guān)聯(lián)的子集，每個(gè)子集內(nèi)部都包含了相關(guān)的數(shù)據(jù)和函數(shù)。同時(shí)，你會(huì)以某種方式將這些子集分為不同等級(jí)，而一個(gè)對(duì)象就是已定義的某個(gè)類(lèi)型的變量。當(dāng)你定義了一個(gè)對(duì)象，你就隱含的創(chuàng)建了一個(gè)新的數(shù)據(jù)類(lèi)型。 1.2.3 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)中的基本概念 “面向?qū)ο蟆弊鳛橐粋€(gè)術(shù)語(yǔ)，在不同的人群中有著不同的解釋。因此，了解一些在面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)中廣泛應(yīng)用的概念是必須的。本節(jié)我們討論以下這些內(nèi)容：

1、對(duì)象（Object）

2、類(lèi)（Class）

?3、數(shù)據(jù)抽象（Data abstraction）

4、繼承（Inheritance）

5、動(dòng)態(tài)綁定（Dynamic binding）

6、數(shù)據(jù)封裝（Data encapsulation）

7、多態(tài)性（Polymorphism）

8、消息傳遞（Message passing）

對(duì)象

在一個(gè)面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)中，對(duì)象是運(yùn)行期的基本實(shí)體。它可以用來(lái)表示一個(gè)人或者說(shuō)一個(gè)銀行帳戶(hù)，一張數(shù)據(jù)表格，或者其它什么需要被程序處理的東西。它也可以用來(lái)表示用戶(hù)定義的數(shù)據(jù)，例如一個(gè)向量，時(shí)間或者列表。在面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)中，問(wèn)題的分析一般以對(duì)象及對(duì)象間的自然聯(lián)系為依據(jù)。如前所述，對(duì)象在內(nèi)存中占有一定空間，并且具有一個(gè)與之關(guān)聯(lián)的地址，就像Pascal中的record和C中的結(jié)構(gòu)一樣。 當(dāng)一個(gè)程序運(yùn)行時(shí)，對(duì)象之間通過(guò)互發(fā)消息來(lái)相互作用。例如，程序中包含一個(gè)“customer”對(duì)象和一個(gè)“account”對(duì)象，而customer對(duì)象可能會(huì)向account對(duì)象發(fā)送一個(gè)消息，查詢(xún)其銀行帳目。每個(gè)對(duì)象都包含數(shù)據(jù)以及操作這些數(shù)據(jù)的代碼。即使不了解彼此的數(shù)據(jù)和代碼的細(xì)節(jié)，對(duì)象之間依然可以相互作用，所要了解的只是對(duì)象能夠接受的消息的類(lèi)型，以及對(duì)象返回的響應(yīng)的類(lèi)型，雖然不同的人會(huì)以不同的方法實(shí)現(xiàn)它們。

類(lèi)

我們剛才提到，對(duì)象包含數(shù)據(jù)以及操作這些數(shù)據(jù)的代碼。一個(gè)對(duì)象所包含的所有數(shù)據(jù)和代碼可以通過(guò)類(lèi)來(lái)構(gòu)成一個(gè)用戶(hù)定義的數(shù)據(jù)類(lèi)型。事實(shí)上，對(duì)象就是類(lèi)類(lèi)型（class type）的變量。一旦定義了一個(gè)類(lèi)，我們就可以創(chuàng)建這個(gè)類(lèi)的多個(gè)對(duì)象，每個(gè)對(duì)象與一組數(shù)據(jù)相關(guān)，而這組數(shù)據(jù)的類(lèi)型在類(lèi)中定義。因此，一個(gè)類(lèi)就是具有相同類(lèi)型的對(duì)象的抽象。例如，芒果、蘋(píng)果和桔子都是fruit類(lèi)的對(duì)象。類(lèi)是用戶(hù)定義的數(shù)據(jù)類(lèi)型，但在一個(gè)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中，它和內(nèi)建的數(shù)據(jù)類(lèi)型行為相同。比如創(chuàng)建一個(gè)類(lèi)對(duì)象的語(yǔ)法和創(chuàng)建一個(gè)整數(shù)對(duì)象的語(yǔ)法一模一樣。如果fruit被定義為一個(gè)

類(lèi)，那么語(yǔ)句 fruit mango; 就創(chuàng)建了一個(gè)fruit類(lèi)的對(duì)象mango。 數(shù)據(jù)抽象和封裝

把數(shù)據(jù)和函數(shù)包裝在一個(gè)單獨(dú)的單元（稱(chēng)為類(lèi)）的行為稱(chēng)為封裝。數(shù)據(jù)封裝是類(lèi)的最典型特點(diǎn)。數(shù)據(jù)不能被外界訪問(wèn)，只能被封裝在同一個(gè)類(lèi)中的函數(shù)訪問(wèn)。這些函數(shù)提供了對(duì)象數(shù)據(jù)和程序之間的接口。避免數(shù)據(jù)被程序直接訪問(wèn)的概念被稱(chēng)為“數(shù)據(jù)隱藏”。 抽象指僅表現(xiàn)核心的特性而不描述背景細(xì)節(jié)的行為。類(lèi)使用了抽象的概念，并且被定義為一系列抽象的屬性如尺寸、重量和價(jià)格，以及操作這些屬性的函數(shù)。類(lèi)封裝了將要被創(chuàng)建的對(duì)象的所有核心屬性。因?yàn)轭?lèi)使用了數(shù)據(jù)抽象的概念，所以它們被稱(chēng)為抽象數(shù)據(jù)類(lèi)型（ADT）。

封裝

封裝機(jī)制將數(shù)據(jù)和代碼捆綁到一起，避免了外界的干擾和不確定性。它同樣允許創(chuàng)建對(duì)象。簡(jiǎn)單的說(shuō)，一個(gè)對(duì)象就是一個(gè)封裝了數(shù)據(jù)和操作這些數(shù)據(jù)的代碼的邏輯實(shí)體。 在一個(gè)對(duì)象內(nèi)部，某些代碼和（或）某些數(shù)據(jù)可以是私有的，不能被外界訪問(wèn)。通過(guò)這種方式，對(duì)象對(duì)內(nèi)部數(shù)據(jù)提供了不同級(jí)別的保護(hù)，以防止程序中無(wú)關(guān)的部分意外的改變或錯(cuò)誤的使用了對(duì)象的私有部分。

繼承

繼承是可以讓某個(gè)類(lèi)型的對(duì)象獲得另一個(gè)類(lèi)型的對(duì)象的屬性的方法。它支持按級(jí)分類(lèi)的概念。例如，知更鳥(niǎo)屬于飛鳥(niǎo)類(lèi)，也屬于鳥(niǎo)類(lèi)。就像圖5中描繪的那樣，這種分類(lèi)的原則是，每一個(gè)子類(lèi)都具有父類(lèi)的公共特性。

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在OOP中，繼承的概念很好的支持了代碼的重用性（reusability），也就是說(shuō)，我們可以向一個(gè)已經(jīng)存在的類(lèi)中添加新的特性，而不必改變這個(gè)類(lèi)。這可以通過(guò)從這個(gè)已存在的類(lèi)派生一個(gè)新類(lèi)來(lái)實(shí)現(xiàn)。這個(gè)新的類(lèi)將具有原來(lái)那個(gè)類(lèi)的特性，以及新的特性。而繼承機(jī)制的魅力和強(qiáng)大就在于它允許程序員利用已經(jīng)存在的類(lèi)（接近需要，而不是完全符合需要的類(lèi)），并且可以以某種方式修改這個(gè)類(lèi)，而不會(huì)影響其它的東西。 注意，每個(gè)子類(lèi)只定義那些這個(gè)類(lèi)所特有的特性。而如果沒(méi)有按級(jí)分類(lèi)，每類(lèi)都必須顯式的定義它所有的特性。

多態(tài)

多態(tài)是OOP的另一個(gè)重要概念。多態(tài)的意思是事物具有不同形式的能力。舉個(gè)例子，對(duì)于不同的實(shí)例，某個(gè)操作可能會(huì)有不同的行為。這個(gè)行為依賴(lài)于所要操作數(shù)據(jù)的類(lèi)型。比如說(shuō)加法操作，如果操作的數(shù)據(jù)是數(shù)，它對(duì)兩個(gè)數(shù)求和。如果操作的數(shù)據(jù)是字符串，則它將連接兩個(gè)字符串。 圖6演示了一個(gè)函數(shù)處理不同數(shù)量、不同類(lèi)型的參數(shù)。就像某個(gè)單詞在不同的上下文中具有不同的含義

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多態(tài)機(jī)制使具有不同內(nèi)部結(jié)構(gòu)的對(duì)象可以共享相同的外部接口。這意味著，雖然針對(duì)不同對(duì)象的具體操作不同，但通過(guò)一個(gè)公共的類(lèi)，它們（那些操作）可以通過(guò)相同的方式予以調(diào)用。多態(tài)在實(shí)現(xiàn)繼承的過(guò)程中被廣泛應(yīng)用。 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言支持多態(tài)，術(shù)語(yǔ)稱(chēng)之為“one interface multiple method（一個(gè)接口，多個(gè)實(shí)現(xiàn)）”。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，多態(tài)機(jī)制允許通過(guò)相同的接口引發(fā)一組相關(guān)但不相同的動(dòng)作，通過(guò)這種方式，可以減少代碼的復(fù)雜度。在某個(gè)特定的情況下應(yīng)該作出怎樣的動(dòng)作，這由編譯器決定，而不需要程序員手工干預(yù)。 在多函數(shù)程序中，許多重要的數(shù)據(jù)被聲明為全局變量，這樣它們才可以被所有的函數(shù)訪問(wèn)。每個(gè)函數(shù)又可以具有它自己的局部變量。全局變量很容易被某個(gè)函數(shù)不經(jīng)意之間改變。而在一個(gè)大程序中，很難分辨每個(gè)函數(shù)都使用了哪些變量。如果我們需要修改某個(gè)外部數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)，我們就要修改所有訪問(wèn)這個(gè)數(shù)據(jù)的函數(shù)。這很容易導(dǎo)致bug的產(chǎn)生

在結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)中，另一個(gè)嚴(yán)重的缺陷是不能很好的模擬真實(shí)世界的問(wèn)題。這是因?yàn)楹瘮?shù)都是面向過(guò)程的，而不是真正的對(duì)應(yīng)于問(wèn)題中的各個(gè)元素。 面向過(guò)程的程序設(shè)計(jì)的一些特點(diǎn)如下：

?強(qiáng)調(diào)做（算法）；

?大程序被分隔為許多小程序，這些小程序稱(chēng)為函數(shù)； ?大多數(shù)函數(shù)共享全局?jǐn)?shù)據(jù)；

?數(shù)據(jù)開(kāi)放的由一個(gè)函數(shù)流向另一個(gè)函數(shù)。函數(shù)把數(shù)據(jù)從一種形式轉(zhuǎn)換為另一種形式。 采用由上至下的程序設(shè)計(jì)方法。

動(dòng)態(tài)綁定

綁定指的是將一個(gè)過(guò)程調(diào)用與相應(yīng)代碼鏈接起來(lái)的行為。動(dòng)態(tài)綁定的意思是，與給定的過(guò)程調(diào)用相關(guān)聯(lián)的代碼只有在運(yùn)行期才可知。它與多態(tài)和繼承的聯(lián)系極為緊密。一個(gè)多態(tài)引用的函數(shù)調(diào)用決定于這個(gè)引用的動(dòng)態(tài)類(lèi)型。 考慮圖6中的“draw”方法。通過(guò)繼承，每個(gè)對(duì)象都具備了這個(gè)過(guò)程。但是，對(duì)于不同的對(duì)象它的算法是不同的，因此，draw過(guò)程必須在每一個(gè)類(lèi)中重新定義。在運(yùn)行期，當(dāng)前引用對(duì)象所對(duì)應(yīng)的代碼將被調(diào)用。

消息傳遞

一個(gè)面向?qū)ο蟮某绦蛴稍S多對(duì)象組成，這些對(duì)象之間需要相互溝通。因此，在面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言中，程序設(shè)計(jì)的主要步驟如下： 1、創(chuàng)建類(lèi)，這些類(lèi)定義了對(duì)象及其行為； 2、由類(lèi)定義創(chuàng)建對(duì)象； 3、建立對(duì)象之間的通訊。 對(duì)象之間通過(guò)收發(fā)信息相互溝通，這一點(diǎn)類(lèi)似于人與人之間的信息傳遞。信息傳遞的概念使得真實(shí)世界的直接模擬更易于和建立系統(tǒng)交流。 對(duì)于某個(gè)特定對(duì)象來(lái)說(shuō)，消息就是請(qǐng)求執(zhí)行某個(gè)過(guò)程，因此，消息的接收對(duì)象會(huì)調(diào)用一個(gè)函數(shù)（過(guò)程），以產(chǎn)生預(yù)期的結(jié)果。傳遞的消息的內(nèi)容包括接收消息的對(duì)象的名字，需要調(diào)用的函數(shù)的名字，以及必要的信息。 對(duì)象就有一個(gè)生命周期。它們可以被創(chuàng)建和銷(xiāo)毀。只要對(duì)象正處于其生存期，就可以與其進(jìn)行通訊。
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1.2.4 OOP的優(yōu)點(diǎn)

OOP具有許多優(yōu)點(diǎn)，無(wú)論是對(duì)于程序設(shè)計(jì)者或者用戶(hù)來(lái)說(shuō)都是如此。面向?qū)ο鬄檐浖a(chǎn)品擴(kuò)展和質(zhì)量保證中的許多問(wèn)題提供了解決辦法。這項(xiàng)技術(shù)能夠大大提高程序員的生產(chǎn)力，并可提高軟件的質(zhì)量以及降低其維護(hù)費(fèi)用。其主要的優(yōu)點(diǎn)陳列于下：

1、 通過(guò)繼承，我們可以大幅減少多余的代碼，并擴(kuò)展現(xiàn)有代碼的用途； 2、 我們可以在標(biāo)準(zhǔn)的模塊上（這里所謂的“標(biāo)準(zhǔn)”指程序員之間彼此達(dá)成的協(xié)議）構(gòu)建 我們的程序，而不必一切從頭開(kāi)始。這可以減少軟件開(kāi)發(fā)時(shí)間并提高生產(chǎn)效率；

3、 數(shù)據(jù)隱藏的概念幫助程序員們保護(hù)程序免受外部代碼的侵襲；

4、 允許一個(gè)對(duì)象的多個(gè)實(shí)例同時(shí)存在，而且彼此之間不會(huì)相互干擾； 5、 允許將問(wèn)題空間中的對(duì)象直接映射到程序中；

6、 基于對(duì)象的工程可以很容易的分割為獨(dú)立的部分；

7、 以數(shù)據(jù)為中心的設(shè)計(jì)方法允許我們抓住可實(shí)現(xiàn)模型的更多細(xì)節(jié)；

8、 面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)很容易從小到大逐步升級(jí)；

9、 對(duì)象間通訊所使用的消息傳遞技術(shù)與外部系統(tǒng)接口部分的描述更簡(jiǎn)單；

10、 更便于控制軟件復(fù)雜度。

當(dāng)需要將以上所說(shuō)的所有特性有機(jī)的結(jié)合于一個(gè)面向?qū)ο笙到y(tǒng)中，它們之間的相對(duì)重要性就取決于工程的類(lèi)型和程序員的喜好。為了獲得上述的某些優(yōu)勢(shì)，必須考慮很多事情。例如，對(duì)象庫(kù)必須可以被重用。技術(shù)還在不停的發(fā)展，現(xiàn)有的產(chǎn)品也會(huì)很快的更新?lián)Q代。如果重用沒(méi)有能夠?qū)崿F(xiàn)，那么就需要進(jìn)行嚴(yán)格的控制和管理。 易于使用的開(kāi)發(fā)軟件往往難以編寫(xiě)。面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)工具有望解決這個(gè)問(wèn)題。

1.3 組件式GIS（ComGIS）

1.3.1 組件技術(shù)

組件技術(shù)的興起

目前，在軟件開(kāi)發(fā)領(lǐng)域，一場(chǎng)新的革命正在悄悄興起，這是由日趨成熟的組件技術(shù)引發(fā)的。幾年以前，當(dāng)微軟公司首先使用OLE的時(shí)候，其初衷是為了增強(qiáng)軟件的互操作性。然而在使用過(guò)程中，人們逐漸認(rèn)識(shí)到這一技術(shù)背后的實(shí)質(zhì)性?xún)?nèi)容和它在軟件開(kāi)發(fā)中所扮演的重要角色。組件技術(shù)以前所未有的方式提高了軟件產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)效率，這一點(diǎn)已逐步成為軟件開(kāi)發(fā)人員的共識(shí)。傳統(tǒng)的C/S結(jié)構(gòu)、群件、中間件等大型軟件系統(tǒng)的構(gòu)成形式，都將在組件的基礎(chǔ)上重新構(gòu)造。 組件技術(shù)使近二十年來(lái)興起的面向?qū)ο蠹夹g(shù)進(jìn)入到成熟的實(shí)用化階段。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（InterfaceDefineLanguage）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)象提供的服務(wù)。早期的類(lèi)庫(kù)，提供的是原代碼級(jí)的重用，只適用于比較小規(guī)模的開(kāi)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(lèi)的語(yǔ)言，可以在各種開(kāi)發(fā)語(yǔ)言和開(kāi)發(fā)環(huán)境中使用。 由于組件技術(shù)的出現(xiàn)，軟件產(chǎn)業(yè)的形式也隨之發(fā)生了很大的變化。大量組件生產(chǎn)商涌現(xiàn)出來(lái)，并推出各具特色的組件產(chǎn)品；軟件集成商則利用適當(dāng)?shù)慕M件快速生產(chǎn)出用戶(hù)需要的某些應(yīng)用系統(tǒng)；大而全的通用產(chǎn)品逐步減少；很多相對(duì)較為專(zhuān)業(yè)，但用途廣泛的軟件，如GIS、語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)等，都以組件的形式組裝和擴(kuò)散到一般的軟件產(chǎn)品中。

0.1.1.1 COM與DCOM

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COM是組件式對(duì)象模型（Component Object Model）的英文縮寫(xiě)，是組件之間相互接口的規(guī)范，是OLE（Object Linking & Embedding）和ActiveX共同的基礎(chǔ)，其作用是使各種軟件構(gòu)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)。COM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(chēng)之為“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，并擴(kuò)展到分布式環(huán)境。它定義了軟件組件的接口

COM本質(zhì)上仍然是客戶(hù)/服務(wù)器模式?？蛻?hù)（通常是應(yīng)用程序）請(qǐng)求創(chuàng)建COM對(duì)象并通過(guò)COM對(duì)象的接口操縱COM對(duì)象。服務(wù)器根據(jù)客戶(hù)的請(qǐng)求創(chuàng)建并管理COM對(duì)象?？蛻?hù)和服務(wù)器這兩種角色并不是絕對(duì)的。

基于分布式環(huán)境下的COM被稱(chēng)作DCOM（Distribute COM，分布式構(gòu)件對(duì)象模型）。 DCOM是ActiveX的基礎(chǔ)，它實(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。DCOM規(guī)范定義了分散對(duì)象創(chuàng)建和對(duì)象間通信的機(jī)制，規(guī)范本身并不依賴(lài)于任何特定的編程語(yǔ)言和操作系統(tǒng)，但目前該標(biāo)準(zhǔn)只在Microsoft Windows平臺(tái)實(shí)現(xiàn)，這就意味著其它的操作系統(tǒng)平臺(tái)（如UNIX）目前還不支持ActiveX。 DCOM的實(shí)現(xiàn)采用了DCOM庫(kù)的形式，當(dāng)DCOM客戶(hù)對(duì)象需要DCOM服務(wù)器對(duì)象的服務(wù)時(shí)，DCOM庫(kù)負(fù)責(zé)生成DCOM服務(wù)器對(duì)象并在客戶(hù)對(duì)象和服務(wù)器對(duì)象之間建立初始連接，一旦返回服務(wù)器對(duì)象指針，DCOM庫(kù)就不再參與客戶(hù)對(duì)象與服務(wù)器對(duì)象之間的工作，兩個(gè)對(duì)象之間可以自由地進(jìn)行通信。

DCOM接口實(shí)際上時(shí)邏輯上和語(yǔ)義上相關(guān)聯(lián)的函數(shù)集。服務(wù)器對(duì)象通過(guò)DCOM接口為客戶(hù)對(duì)象提供服務(wù)，客戶(hù)對(duì)象不需了解服務(wù)器對(duì)象的內(nèi)部數(shù)據(jù)表示。接口可以看成兩個(gè)軟件構(gòu)件之間的一種協(xié)議，協(xié)議表明服務(wù)器對(duì)象為客戶(hù)對(duì)象提供一種且僅此一種服務(wù)。接口采用全局唯一標(biāo)識(shí)符（GUID）來(lái)保證服務(wù)的唯一性。通常的DCOM構(gòu)件提供多種服務(wù)，那么服務(wù)器對(duì)象為每一種服務(wù)實(shí)現(xiàn)一個(gè)接口。當(dāng)客戶(hù)對(duì)象指針指向相應(yīng)的服務(wù)器對(duì)象時(shí)，它就激活服務(wù)器對(duì)象接口的相應(yīng)函數(shù)。具體過(guò)程是：客戶(hù)對(duì)象通過(guò)DCOM對(duì)象必須支持的IunKnown接口獲得其它接口的指針?？蛻?hù)對(duì)象也許并不知道服務(wù)器對(duì)象的每個(gè)接口，但這并不妨礙客戶(hù)對(duì)象對(duì)服務(wù)器對(duì)象的使用，它只

用它知道的接口。當(dāng)客戶(hù)對(duì)象用完服務(wù)器對(duì)象的服務(wù)時(shí)，它會(huì)通知服務(wù)器對(duì)象，服務(wù)器對(duì)象就釋放它所占有的內(nèi)存。

DCOM的好處是顯而易見(jiàn)的。由于接口的定義和功能保持不變，DCOM構(gòu)件開(kāi)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，而建立在構(gòu)件基礎(chǔ)上的應(yīng)用程序幾乎不用修改，大大提高了代碼的重用性
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1.3.2 組件式GIS

組件式軟件技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)今軟件技術(shù)的潮流之一，為了適應(yīng)這種技術(shù)潮流，GIS軟件象其他軟件一樣，已經(jīng)或正在發(fā)生著革命性的變化，即由過(guò)去廠家提供了全部系統(tǒng)或者具有二次開(kāi)發(fā)功能的軟件，過(guò)渡到提供組件由用戶(hù)自己再開(kāi)發(fā)的方向上來(lái)。無(wú)疑，組件式GIS技術(shù)將給整個(gè)GIS技術(shù)體系和應(yīng)用模式帶來(lái)巨大影響。

組件式GIS

基本思想是把GIS的各大功能模塊劃分為幾個(gè)控件，每個(gè)控件完成不同的功能。各個(gè)GIS控件之間，以及GIS控件與其它非GIS控件之間，可以方便地通過(guò)可視化的軟件開(kāi)發(fā)工具集成起來(lái)，形成最終的GIS應(yīng)用?？丶缤欢迅魇礁鳂拥姆e木，他們分別實(shí)現(xiàn)不同的功能（包括GIS和非GIS功能），根據(jù)需要把實(shí)現(xiàn)各種功能的 “積木”搭建起來(lái)，就構(gòu)成應(yīng)用系統(tǒng)。

組件式GIS系統(tǒng)的特點(diǎn)

（1） 小巧靈活、價(jià)格便宜

（2）無(wú)須專(zhuān)門(mén)GIS開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，直接嵌入MIS開(kāi)發(fā)工具

（3） 開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)捷

把GIS的功能適當(dāng)抽象，以組件形式供開(kāi)發(fā)者使用，將會(huì)帶來(lái)許多傳統(tǒng)GIS工具無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。

（1） 小巧靈活、價(jià)格便宜 由于傳統(tǒng)GIS結(jié)構(gòu)的封閉性，往往使得軟件本身變得越來(lái)越龐大，不同系統(tǒng)的交互性差，系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)難度大。在組件模型下，各組件都集中地實(shí)現(xiàn)與自己最緊密相關(guān)的系統(tǒng)功能，用戶(hù)可以根據(jù)實(shí)際需要選擇所需控件，最大限度地降低了用戶(hù)的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。。組件化的GIS平臺(tái)

集中提供空間數(shù)據(jù)管理能力，并且能以靈活的方式與數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)連接。在保證功能的前提下，系統(tǒng)表現(xiàn)得小巧靈活，而其價(jià)格僅是傳統(tǒng)GIS開(kāi)發(fā)工具的十分之一，甚至更少。這樣，用戶(hù)便能以較好的性能價(jià)格比獲得或開(kāi)發(fā)GIS應(yīng)用系統(tǒng)。

（2） 無(wú)須專(zhuān)門(mén)GIS開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，直接嵌入MIS開(kāi)發(fā)工具 傳統(tǒng)GIS往往具有獨(dú)立的二次開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，對(duì)用戶(hù)和應(yīng)用開(kāi)發(fā)者而言存在學(xué)習(xí)上的負(fù)擔(dān)。而且使用系統(tǒng)所提供的二次開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，開(kāi)發(fā)往往受到限制，難以處理復(fù)雜問(wèn)題。而組件式GIS建立在嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)之上，不需要額外的GIS二次開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，只需實(shí)現(xiàn)GIS的基本功能函數(shù)，按照Microsoft的ActiveX控件標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)接口。這有利于減輕GIS軟件開(kāi)發(fā)者的負(fù)擔(dān)，而且增強(qiáng)了GIS軟件的可擴(kuò)展性。GIS應(yīng)用開(kāi)發(fā)者，不必掌握額外的GIS開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，只需熟悉基于Windows平臺(tái)的通用集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，以及GIS各個(gè)控件的屬性、方法和事件，就可以完成應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和集成。目前，可供選擇的開(kāi)發(fā)環(huán)境很多，如Visual C++、Visual Basic、Visual FoxPro、Borland C++、Delphi、C++ Builder以及Power Builder等都可直接成為GIS或GMIS的優(yōu)秀開(kāi)發(fā)工具，它們各自的優(yōu)點(diǎn)都能夠得到充分發(fā)揮。這與傳統(tǒng)GIS專(zhuān)門(mén)性開(kāi)發(fā)環(huán)境相比，是一種質(zhì)的飛躍。 （3）、 強(qiáng)大的GIS功能

新的GIS組件都是基于32位系統(tǒng)平臺(tái)的，采用InProc直接調(diào)用形式，所以無(wú)論是管理大數(shù)據(jù)的能力還是處理速度方面均不比傳統(tǒng)GIS軟件遜色。小小的GIS組件完全能提供拼接、裁剪、疊合、緩沖區(qū)等空間處理能力和豐富的空間查詢(xún)與分析能力。 （4）、 開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)捷 由于GIS組件可以直接嵌入MIS開(kāi)發(fā)工具中，對(duì)于廣大開(kāi)發(fā)人員來(lái)講，就可以自由選用他們熟悉的開(kāi)發(fā)工具。而且，GIS組件提供的API形式非常接近MIS工具的模式，開(kāi)發(fā)人員可以像管理數(shù)據(jù)庫(kù)表一樣熟練地管理地圖等空間數(shù)據(jù)，無(wú)須對(duì)開(kāi)發(fā)人員進(jìn)行特殊的培訓(xùn)。在GIS或GMIS的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，開(kāi)發(fā)人員的素質(zhì)與熟練程度是十分重要的因素。這將使大量的MIS開(kāi)發(fā)人員能夠較快地過(guò)渡到GIS或GMIS的開(kāi)發(fā)工作中，從而大大加速GIS的發(fā)展。

（5） 更加大眾化 組件式技術(shù)已經(jīng)成為業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)，用戶(hù)可以象使用其他ActiveX控件一樣使用GIS控件，使非專(zhuān)業(yè)的普通用戶(hù)也能夠開(kāi)發(fā)和集成GIS應(yīng)用系統(tǒng)，推動(dòng)了GIS大眾化進(jìn)程。組件式GIS 的出現(xiàn)使GIS不僅是專(zhuān)家們的專(zhuān)業(yè)分析工具，同時(shí)也成為普通用戶(hù)對(duì)地理相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理的的可視化工具。

（6）組件式GIS開(kāi)發(fā)平臺(tái)的結(jié)構(gòu) 組件式GIS開(kāi)發(fā)平臺(tái)通常可設(shè)計(jì)為三級(jí)結(jié)構(gòu)：

基礎(chǔ)組件

面向空間數(shù)據(jù)管理，提供基本的交互過(guò)程，并能以靈活的方式與數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)連接；

高級(jí)通用組件

由基礎(chǔ)組件構(gòu)造而成，面向通用功能，簡(jiǎn)化用戶(hù)開(kāi)發(fā)過(guò)程，如顯示工具組件、選擇工具組件、編輯工具組件、屬性瀏覽器組件等等。它們之間的協(xié)同控制消息都被封裝起來(lái)。這級(jí)組件經(jīng)過(guò)封裝后，使二次開(kāi)發(fā)更為簡(jiǎn)單。如一個(gè)編輯查詢(xún)系統(tǒng)，若用基礎(chǔ)平臺(tái)開(kāi)發(fā)，需要編寫(xiě)大量的代碼，而利用高級(jí)通用組件，只需幾句程序就夠了。面向通用功能；

行業(yè)性組件

抽象出行業(yè)應(yīng)用的特定算法，固化到組件中，進(jìn)一步加速開(kāi)發(fā)過(guò)程。以GPS監(jiān)控為例。對(duì)于GPS應(yīng)用，除了需要地圖顯示、信息查詢(xún)等一般的GIS功能外，還需要特定的應(yīng)用功能，如動(dòng)態(tài)目標(biāo)顯示、目標(biāo)鎖定、軌跡顯示等。這些GPS行業(yè)性應(yīng)用功能組件被封裝起來(lái)后，開(kāi)發(fā)者的工作就可簡(jiǎn)化為設(shè)置顯示目標(biāo)的圖例、軌跡顯示的顏色、鎖定的目標(biāo)，以及調(diào)用、接受數(shù)據(jù)的方法等。

GIS組件的構(gòu)成

GIS軟件的模型包含若干功能單元：

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(xún)

數(shù)據(jù)分析

制圖表示 ……

可以想象要把這些所有的功能放在一個(gè)控件中幾乎是不可能的，即使實(shí)現(xiàn)也會(huì)帶來(lái)系統(tǒng)效率上的低下。一般可以認(rèn)為GIS構(gòu)件的設(shè)計(jì)主要遵循應(yīng)用領(lǐng)域地需求。例如ESRI地MapObjects就是以空間數(shù)據(jù)訪問(wèn)、查詢(xún)、制圖為主要目標(biāo)的GIS構(gòu)件。