开源GIS系统现状分析

本文引自：http://www.gispark.com/html/open%20source/2006/1116/465.html

 

平台的对峙

　　开发者都希望自己的软件能够运行在尽可能多的计算机上。然而事与愿违，摆在GIS开发者面前的仍然是对峙的平台。J2EE随着Java5.0的发布，已经正式更名为JavaEE， 而微软也正式发布了。NET2.0以及集成开发环境利器Visual Studio 2005。到底是.NET还是Java面对旗鼓相当的Java和。NET阵营，其实GIS平台开发商的答案早已揭晓，那就是都要！由于。NET和Java比较起来并无明显的优劣之分，只是随应用的需要和习惯的差别而略有不同，因此提供Java和.NET的双份开发接口来满足不同的需求也就不难理解了。可实际中，若要同时支持Java和。NET谈何容易！要知道GIS的出现是上个世纪60年代的事，在当代众多IT缩写词出现之前，GIS就已经在城市规划、土地管理、军事等行业得到了应用。几十年的积累，很多代码已经成为了固化的资产。GIS平台开发商经历过二次开发语言的繁荣和凋敝，组件时代的兴起和衰落，而今又要面对平台对峙的挑战。也经历许我们应该考虑一些更好的、更彻底的解决办法，能够让我们在这个多变的时代找到相对稳定的支点。事实上，这个问题已经有了比较好的答案，办法其实也很简单，那就是重回C/C++的荣耀之都，实现GIS内核和外壳分离，以适应不断变化的外部世界。其实这个办法也不是GIS一家的专利，使用C/C++编写程序，实现一次编写，到处编译。这也是很多软件采取的跨平台策略。相比之下，无论是在Java组件和COM之间架桥还是在Linux和Windows之间修路，总显得有些不够优雅。不出意外，平台的对峙在未来的几年还会持续下去，在这对峙的平台下开发，也许最能彰显我们开发者智慧。

全球的数据 　　

　　数据是GIS的重要基石，无论何种行业应用，离开了数据都是无源之水，无本之木。空间数据不同于其他信息系统中的业务数据，能够在系统运行过程中自然产生，它需要专门的人员采集、编辑、更新，空间数据生产本身就是一个不断壮大的行业。遥感技术的飞速发展，使我们能够获得的GIS数据不断膨胀，单是这些数据的存储管理就是一个很大的问题。GIS需要管理管理的数据是全球范围的，面对如此庞大的数据，使用数据库是自然的选择。我们很难将地理信息技术和数据库分割开来，从来都没有人对使用数据库有过怀疑，问题的焦点是如何使用。应用是多样的，工程、摄影测量和其他技术或行业都有其利用空间数据的特定方式，如果我们试图把多样的需求统一到一种空间数据库的解决方案中，这种努力很可能是无益的。也许我们需要的是一种开放、灵活和可扩展的结构，能够动态适应变化。

　　海量影像数据的建库和发布技术在2005年形成了一轮高潮。GIS、遥感等领域的多家厂商都推出了各具特色的产品。现在我们可以在各种设备、各种环境下轻松浏览高分辨率的遥感影像。影像库的规模也非常庞大，几十G的数据有时候都不好意思和人家说，建TB级影像库的大有人在。然而各种影像发布技术在Google Earth所表现出的震撼人心的效果面前都显得黯然失色，一家从事搜索的企业做出来的产品一下子让在GIS行业浸淫多年的正规军们觉得很没面子。其实，GIS企业和Google这样的网络公司有着不同的盈利模式，GIS企业可能都具备显示三维地球的技术实力，但是它们不可能仅仅是为了好看好玩来开发产品，必须要根据市场的需要，为那些真正买单的人开发产品。如果开发一个全球三维浏览的产品只是用来广告的话，那这笔广告费未免也过于昂贵了。所幸的是有Google这样的新贵，非常大手笔地做足了遥感和GIS的科普工作，也提升了大家对地理信息系统的三维表现技术的热情。

　　大众地理信息服务

　　GIS业界人士一直都期望融入IT主流，让GIS走进千家万户，让GIS成为人们日常生活的一部分，就像我们每天都会收发E-mail，每天都要使用字处理软件那样。大家有这个想法不是偶然的。毕竟我们无论旅游、约会、购物，只要和出行相关，都免不了求助于地图。手机通话中使用频率最高的语句除了“喂，你好”之外，恐怕就是“你在哪里”了。大众地理信息服务就是希望为人们的日常生活提供位置信息，解决大家最常问的“在哪里”，“怎么去”的问题，这方面典型的业务就是以Google，百度，新浪本地搜索为代表的公众地图服务。在GIS开发者的眼里，也许公众地图服务技术并不复杂，有经验的开发者也许都考虑过这个颇有诱惑力的市场。事实上，公众地图服务除了要做的简单易用功能强大之外，还有数据的获取和更新途径，以及最重要的问题：如何从公众地图服务中赚钱？赢利模式是GIS企业在公众地图服务的门槛外看了又看，却始终裹足不前的根本原因。无法清楚地看到利润的增长点，而前期的高投入和大量的公关协调工作使得这项有巨大潜力的业务理所当然地被Google这样有雄厚财力和丰富IT赢利经验的大公司所占领。

　　应当注意的是，大众地理信息服务的范围远非提供一个本地搜索业务，我们日常中的各种软件都可能和GIS沾点关系。比如可以在即时通信工具如MSN Messenger， QQ中增加地图聊天功能，方便网友会面；再比如在手机等移动设备上提供和位置信息相关的商业广告。这些由于都是和位置信息相关的增值业务，所以它们就有一个共同的名字——基于位置的服务(LBS)。LBS看上去市场很大，机会很多，但实际运行起来却很不容易。除了需要运营商的大力支持外，赢利模式仍然是最重要的因素。

　　移动的地图

　　移动开发由于其庞大的终端数量形成了一个潜在的巨大市场，并已形成了一条比较清晰的产业链。最上端是集成电路、通信器件等手机电子器件生产商，下游是应用软件开发商，而连接应用软件开发和硬件制造商的是操作系统供应商。

　　和网络游戏类似，手机上的地图服务业务也主要掌握在运营商手中。如果中移动或联通有意提供这种业务，那我们对着电话大喊“喂，你在哪里”的这种“定位基本靠吼”的日子就可以一去不复返了。目前，中国移动增值业务有SMS，彩信/彩E，WAP，Java/BREW和IVR五块。移动运营商提供的服务主要集中在短信、WAP和KJAVA这三块。移动应用市场尽管在全球范围内已达到了几十亿美金，但商机周围也密布着风险，因此手机上的地图服务能否成为现实还是个未知数。字串6

　　GIS移动开发领域还包括很多其他的重要方向。比较典型和成熟的业务是野外数据采集，车载导航等和定位系统的集成应用。事实上，谈到移动GIS开发，我们就不能不说到无线定位技术。大家所熟知的GPS是一种定位手段，其实还有很多其他的定位方法。比如利用无线局域网定位，移动通信基站定位，有线电视台网也能提供位置信息。这些定位方法可以弥补GPS在室内环境中无法应用的不足，从而为移动地理信息服务业务提供了更广阔的空间。

　　开源的追求

　　和充满金钱气息的商业GIS开发领域相比，开源GIS的世界则显得朴素沉静，是技术爱好者的乐园。打开Source Forge网站，在下载排行榜Top10上，我们会赫然发现一个GIS门类的软件——World Wind。这个由NASA策划，用C#编写，调用微软SQL Server影像库Terrain Server来进行全球地形三维显示的软件和Google Earth非常相似。由于三维地球仿真具有强大的视觉冲击力，令人百看不厌，爱不释手，所以使得World Wind这个相当专业的软件能够跻身充斥着电驴、电骡等BT下载客户端软件的Source Forge Top10排行榜。

　　不同于商业GIS软件，开源GIS软件不用背负数据兼容、易用性等问题的包袱，开发者能够集中精力于功能的开发，因此开源GIS软件普遍功能很强，技术也非常先进，其背后是来自技术狂热者和学院研究生的大力支持。开源GIS软件目前已经形成了一个比较齐全的产品线。打开www.freegis.org网站，我们会发现众多各具特色的GIS软件。老牌的综合GIS软件GRASS，数据转换库OGR、GDAL，地图投影算法库Proj4、Geotrans，也有比较简单易用的桌面软件Quantum GIS，Java平台上有Map Tools，Map Server则是优秀的开源Web GIS软件。各种空间分析，模型计算尤其是开源GIS领域的强项。动态语言如Python在开源世界中颇受宠爱，开源GIS软件也不例外，很多GIS工具都提供了Python接口，以便于系统集成。Python优雅的语法和超强的粘合能力实在是一种挡不住的诱惑。

　　开源GIS世界虽然繁荣，但其影响还是很小，其身份在外人眼里看来是高深莫测的专业工具，现有的Linux发行版中也没有哪个集成了开源GIS工具。开源GIS技术虽然先进，但是缺乏良好的能够满足商用的发行版本，因此涉足开源GIS领域的多是技术爱好者和科学家，而少有商业人士问津。如果能够提供一个比较系统的、达到商用要求的开源GIS解决方案，并能获得稳定的发行版，如同Linux-Apache-MySQL-PHP那样，开源GIS前途将是不可限量。

　　开放、集成、标准和互操作

　　我们可以把GIS看作是一个和众多高新技术相关的综合性，交叉性的技术群。它涉及面广，牵扯的东西多，技术发展的趋势也是见仁见智。那么，这纷纭复杂现象背后的密义是什么呢？其实不难发现，GIS的要旨是开放。包括体系结构的开放，数据模型的开放，以及我们开发者思想观念的开放。只有开放，才能最大限度地提供扩展能力和灵活性，只有开放才能和应用领域充分融合，也只有开放才能让我们有更多的创新机会。和开放相应的，是GIS在应用中表现出来的重要特点——集成。GIS自从走出实验室，成为一项服务于信息化建设的技术工具，就没离开过各种集成。GIS可以集成到业务数据中，可以集成到数据表现中，可以集成到办公软件中…… 集成能力是GIS的活力所在，如果失去了和各种业务系统的集成能力，GIS就只能孤芳自赏，失去生命力了。那么，如何保证GIS的开放和集成能力呢？关键是标准。标准以及它的派生物互操作，是GIS行业中一个非常重要的问题。对于任何地理信息技术或市场，一致和有效的标准的使用，能够创造机会，激发创新，增加价值，缩短投资周期，并降低风险。不仅如此，标准还是控制市场的制高点，是GIS厂商的必争之地，因此我们就不难理解大家为何如此热衷于制定标准了。

　　GIS发展的另一个重要趋势是从软件向服务的转变。尤其是2001年以来网格计算概念的爆发，在学术界和信息技术领域掀起了一股网格的热潮。针对网格在GIS中的应用，有很多深入的研究和讨论。我们姑且不管伴随网格计算的那一长串难懂的IT缩写词，先看看网格之父Ian Foster对网格概念的三点说明：协同非集中管理的资源，使用标准的协议，提供高质量的服务。GIS作为一个与生俱来的分布式系统，在标准和互操作方面一直没有停止过努力。在网格热浪来临的时候，GIS业界人士也许更多地是会心一笑，因为我们心里很明了Foster所说的三个要点，其实一直都是GIS开发者追求的目标。 字串4

·  空间数据库，采用PostgreSQL/PostGIS。在windows平台采用PostgreSQL的8.0 win32版，可从www.postgresql.org上获取。该版本已经包含PostGIS。安装过程中postgis一项要选中。PostGIS实现了OpenGIS简单特征规范，并且提供了空间索引。PostGIS的官方站点：http://postgis.refractions.net/。

·  GIS中间件，采用GeoTools，GeoTools是比较成熟的开源GIS中间件，有近10年的历史了，并且还有一定的OpenGIS官方背景。可从www.geotools.org获取。geotools采用java实现，架构非常优秀，容易扩展。geotools中采用了另一个著名的开源软件JTS（java拓扑套件）。JTS封装了常用的geo算法，并且实现了OpenGIS的简单特征规范，也提供了基于内存的空间索引。

·  Web Map Server，采用GeoServer。可从http://geoserver.sourceforge.net 下载。GeoServer实现了OpenGIS WMS规范和WFS规范。安装GeoServer需要安装Apache或者Tomcat。

·  GIS Editor，采用另一个著名的GIS开源软件JUMP。可从http://www.jump-project.org/下载。JUMP基于Java，采用插件机制，容易扩展。另一个网站http://jump-pilot.sourceforge.net/提供有JUMP的插件。

·  GRASS

·  MapTools

·  浏览器端 Client，可以采用javascript实现，也可以用flash实现，也可以用java applet实现。我选择javascript方式，网上有很多开源实现，我在其中一个最简单的基础上改进了一下。