地理信息技术——平民化时代的来临(一)

         一直认为地理信息系统建设是个小众化的圈子，但是随着越来越多的人开始使用GIS软件，发现GIS已经从蛰伏期转变到了繁荣期，而且技术也越来越成熟。慢慢想来，几乎每个行业都在使用GIS技术，如国土，环保，航测等等。虽然GIS技术是一个跨学科综合型的IT技术，但在早先的应用仅局限在一些专业软件内部，如ArcGIS,mapGIS等等。

        为什么GIS没有像其他IT技术一样很快的流行开？我觉得可能和他的一些专业背景知识有关。大部分人觉得GIS有难度，而且难度大部分是集中在投影啊坐标系的理解上，这些知识点的理解造成了GIS使用的局限。其实GIS的快速发展和组件式GIS的流行分不开，Esri在这方面抢在了所有人的前面，简单的搭建环境后，就能开发出独立的GIS功能，这是何等的强大。随着时间的推移，众多厂商开始介入GIS领域，最先进入大众眼球的是Google Earth，这个软件的强大，以至于让Esri感到害怕，随着国内大厂商如高德，天地图的在线功能，使得很多人开始了解GIS，熟悉GIS，GIS也变得大众化。

       因为一直在GIS的圈子，从参与者的角度来说，GIS技术发展的确很快，web GIS,云等等很多新奇概念的涌现越来越快，但是无论现在还是以后只要还和地理位置相关，GIS背后的基石是不会变的，这个基石就是计算机图形学，算法，如此而已。这里就从最实用的角度出发，告诉你一个真实的GIS技术如何实现。

      大部分人如果使用GIS，最先想到的功能是显示地图。这也是GIS产生的缘由所在。如果要我们自己动手写一个展示地图的系统如何实现呢？如果你说我会用第三方组件，那我知道你肯定熟悉GIS,只是你仍然不清楚组件背后的实现技术。要自己写一个GIS系统出来，需要越过三个坎。

       第一个坎，你了解坐标系转换么？从地理坐标直接转化为屏幕坐标，这个过程如何实现？

       第二个坎，如何给出正确的地理对象的描述，也就是怎么用地理坐标去描述，河流，大洲，城市这些地物？

       第三个坎，计算机图形学，如何用合适的方式显示你的地理信息。

       做了很长时间的GIS，我终究觉得，隐藏在GIS背后的东西才是我需要真正抓住的本质。随着对Arcgis的逆向工程的开始，我逐渐明白，其实本质的东西是非常容易理解和掌握的，就和我下面给大家讲得例子一样简单。

      我们的GIS开发之路从绘制世界地图开始。

      本文解决的第一个问题，如何绘制地理坐标到屏幕上？这个问题的解决，很多监控类项目，就不需要第三方组件了。     这个问题其实很简到，就是一个坐标系的转换问题，如何把地理坐标系转换到屏幕坐标系。我们可以参考ArcMap的绘制。以下是实现的几个步骤:

      第一步，我们要确定坐标，屏幕坐标系是左上角为原点，水平向右是X 轴，竖直向下是Y轴。地理坐标则是笛卡儿坐标系，在这里需要注意，我们的地理坐标原点(0,0)需要和屏幕中心(w,h)对应。屏幕坐标的原点(0,0)和地理坐标的(-180*1.1,90*1.1)对应，因为坐标系线性转换需要三个点，我们再选一个点，屏幕上的(0,h)点，对应地图上的(-180*1.1,0)通过上面三个点就能确定出一个坐标对应关系。有了关系，我们可以得到从地图到屏幕的坐标转换，具体就是一个方程系数求解过程:

X=ax+by+c

Y=dx+ey+f   

X，Y指屏幕坐标，x,y地理坐标

把上述三个对应点代入方程就可以得到六个方程，求解除a,b,c,d,e,d,f六个参数，这样对于地理上的任意一个点就可以得到转换方法。

在上述对应点中,w,h分别指屏幕宽度的一半，和屏幕高度的一半。为什么要1.1这个是比例系数，为了不让地图画到屏幕边界上。事实上ArcMap的全图就是按1.1绘制的

     

 

        第二步，如何得到地理对象的描述数据，很简单，用ArcGIS的工具自己转出一份数据，可以是文本的或其他来源。我这里是用ArcToolBox下的工具转出的一份数据他的格式类是如下

Polygon
0 0
0 35.488323 -21.6850039673 1.#QNAN 1.#QNAN
1 35.452215 -21.7874959673 1.#QNAN 1.#QNAN
2 35.445546 -21.7872259673 1.#QNAN 1.#QNAN
3 35.435556 -21.7833379673 1.#QNAN 1.#QNAN
4 35.428059 -21.7761109673 1.#QNAN 1.#QNAN
5 35.42319 -21.7627819673 1.#QNAN 1.#QNAN
6 35.424432 -21.7275019673 1.#QNAN 1.#QNAN
7 35.435826 -21.6552859673 1.#QNAN 1.#QNAN
8 35.471385 -21.5336059673 1.#QNAN 1.#QNAN
9 35.483328 -21.5252809673 1.#QNAN 1.#QNAN
10 35.496801 -21.5463949673 1.#QNAN 1.#QNAN
11 35.497215 -21.5813869673 1.#QNAN 1.#QNAN
12 35.494722 -21.6583369673 1.#QNAN 1.#QNAN
13 35.488323 -21.6850039673 1.#QNAN 1.#QNAN
0 1
0 55.721934 -21.3644419673 1.#QNAN 1.#QNAN
1 55.674162 -21.3738919673 1.#QNAN 1.#QNAN
2 55.659438 -21.3736129673 1.#QNAN 1.#QNAN
3 55.533339 -21.3547309673 1.#QNAN 1.#QNAN
4 55.427769 -21.3125029673 1.#QNAN 1.#QNAN

.....

7 187
0 -81.71028 12.4908400327 1.#QNAN 1.#QNAN
1 -81.713052 12.4902730327 1.#QNAN 1.#QNAN
2 -81.720135 12.4963210327 1.#QNAN 1.#QNAN
3 -81.720144 12.5452720327 1.#QNAN 1.#QNAN
4 -81.713898 12.5650000327 1.#QNAN 1.#QNAN
5 -81.704727 12.5802730327 1.#QNAN 1.#QNAN
6 -81.692361 12.5902720327 1.#QNAN 1.#QNAN
7 -81.681318 12.5857630327 1.#QNAN 1.#QNAN
8 -81.690984 12.5322220327 1.#QNAN 1.#QNAN
9 -81.702522 12.5072200327 1.#QNAN 1.#QNAN
10 -81.71028 12.4908400327 1.#QNAN 1.#QNAN
END

第三步，在MFC中我自己用程序解析了一下数据源，然后把地理坐标转成屏幕坐标绘制出来，就能得到如下效果

 

 

普通渲染下的效果:

 

下一次我们需要了解如何对地理对象作简单描述。