开源GIS

平台的对峙

 

 

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　　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。

　　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。

 

 

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。