天地图·广西应用开发框架研究与设计

张俊雄 朱明

摘 要：在分析天地图·广西应用开发现状的基础上，从电子政务与公众应用需求出发，根据天地图·广西平台的数据与系统现状，设计了天地图·广西的应用开发框架，并探讨了框架体系结构与主要功能，阐述了设计原则，为下一步天地图·广西的应用开发框架的具体实现奠定基础。

关键词：开发框架 天地图 API 功能集 服务

中图分类号：P208 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）04（a）-0086-02

天地图·广西是面向公众与政务用户，提供广西权威基础地理信息数据的在线服务与共享平台，该平台能够促进地理信息资源共享和高效利用，提高测绘地理信息公共服务能力和水平，改进测绘地理信息成果的服务方式，更好地满足区内信息化建设的需要，为广大公众用户提供了权威、准确、免费的基础地理信息数据。

随着信息化技术的不断发展以及电子政务应用的不断深入，公众及政务用户对地图应用提出了更高需求，越来越多的用户开发了各种基于天地图·广西的应用系统，在行业应用中取得了很好成效。但用户在应用开发中，特别是非GIS行业的开发用户，普遍面临地理信息基础知识匮乏，缺乏GIS通用服务接口的开发与使用经验，系统功能及界面设计不够友好以及行业数据与地图结合困难等诸多问题。因此，有必要设计一套天地图·广西应用开发框架，为基于天地图·广西的应用开发提供便利。

1 应用开发框架简述

软件工程学认为框架就是一组可重用系统功能的集合，表现为一组抽象构件及构件实例间交互的方法，这些抽象构件来源于软件开发中的各种需求，这些需求经过抽象与提炼后形成了抽象构件。以框架为核心的开发方式，规定了应用的体系结构，阐明了各个构件之间的依赖与协同关系、数据的接入与处理方法，形成在特定领域基于体系结构的可重用设计[1，2]。

基于上述定义，天地图·广西应用开发框架是一组可重用地理信息系统构件的集合，该构件集合包含GIS常用功能，提供不同构件间的通信方法，可以快速地接入符合天地图及OGC标准的数据服务与接口，这些构件经过封装后以API、数据接口及功能集的方式提供给开发用户，形成能够用于快速构建表现力好、应用功能强与使用便捷应用程序的开发体系，并确保开发完成的应用具备良好的交互性与可扩展性，能够实现跨平台与浏览器运行，从而满足开发用户的常用开发需要。

2 应用开发框架设计原则

应用开发框架应当遵循如下设计原则。

2.1 标准性原则

应用开发框架采用的地理信息分类编码、网络通信协议和数据接口标准必须严格执行国家有关标准和行业标准，采用主流技术和标准协议，具有良好的互操作性。

2.2 通用性原则

开发框架设计应面向全区政务信息化建设与公众应用中各群体对地理空间信息的共性需求，满足大部分政府及其部门信息化、企事业单位信息化和基于位置社会化服务的一般性GIS应用开发需要。

2.3 安全性原则

框架在设计过程中必须注重信息传输和平台系统的安全和保密问题，保障利用框架开发的应用的数据与系统安全。

2.4 复用性原则

框架提供构件可由开发人员改写，并用于开发新的应用程序，框架的复用能大幅度地提高后继开发人员的效率，同时还能够改善软件的质量、性能和可靠性。

3 应用开发框架主要模块

应用开发框架主要模块由API库、功能集与数据接口构成，可用于开发功能复杂的Web应用，其体系结构设计如图1所示。

3.1 天地图·广西API库

天地图·广西API是一套由JavaScript语言编写的应用程序接口，它能够帮助开发人员开发各种类型、行业的地图Web GIS应用。

天地图·广西Web API的设计必须具有良好的交互性，开发过程简单，具有良好的可扩展性与兼容性，支持目前各类主流浏览器；能够方便可靠地实现客户端与天地图服务器端的异步通信；程序运行环境仅依赖于浏览器，无需安装额外的插件或软件。

天地图·广西Web API的构成主要包含核心类、控件类、地图工具类、叠加物类、右键菜单类、实体类、数据服务类与事件类共8大类。通过以上核心类，辅助开发人员将天地图嵌入Web应用系统中，快速搭建Web GIS系统并实现地图浏览、图层切换、为地图添加标注、路径及其他图层覆盖物，响应用户的点击动作，显示包含内容信息在内的气泡提示窗口等GIS功能。

3.2 多源数据的接入

数据是GIS系统的基础，通常在GIS系统的开发过程中，数据的种类与丰富程度决定了GIS系统的功能与表现能力。

在常规的基于天地图·广西的应用系统中，其行业专题数据一般来源于行业部门自身的信息系统，地理信息一般来源于天地图·广西平台，但也存在部分强GIS部门自身也拥有大量地理信息数据，需要与天地图·广西平台数据融合使用，因此，开发框架中必须支持多源数据接入。

天地图·广西应用开发框架支持常见符合标准的地理信息服务接口，如，OGC标准的WMS、WFS、WMTS、WCS等服务，同时也支持ArcGIS Server发布的REST服务。此外，为了便于完成与行业应用系统的专题数据交互，还支持Web服务的接入。

上述数据的接入都通过代码封装为若干类，简化开发人员数据接入的工作量，通过天地图·广西应用开发框架，开发人员无需逐一分析各个数据源的调用方式，可以快速地获取与使用天地图·广西的基础地理信息数据，并可以在此基础上叠加使用自身拥有的业务数据，而且数据接入后在使用上没有任何流量、浏览量的限制，使开发人员摆脱了数据管理，地图编辑，地图数据通信等工作，专注于核心业务功能的开发与实现，实现多源数据的分布式存储与逻辑上的统一应用。

3.3 功能集

开发框架的应用功能集包括地图应用功能集、分析统计功能集，功能集是常用功能的组合，应用功能集直接以控件的形式提供，用户直接调取后即可获得包括在线地图、数据展示、名址查询、路径分析、地图标绘等功能。

统计分析功能集主要包括数据统计模块与数据分析模块，其中数据统计模块包括了常用的分类统计与分地区统计等常用统计方式。

数据分析是从空间数据集中提取事先未知却潜在有用的一般规则的过程，从大量原始空间数据中，析取人们可信的、事先未知的、潜在有用的和最终可被识别利用的知识，揭示蕴含在数据背后的客观世界的本质规律、内在联系和发展趋势，实现深层次信息的自动获取[3-5]。

数据分析功能主要由天地图·广西平台提供支撑，开发框架中内置了调用接口，开发完成的应用系统将待分析数据或数据源接口发送到天地图·广西平台，平台根据选定的分析模型，综合平台中已有的各类数据，对待分析数据进行几何、空间分布规律、空间关联、空间分类与空间演化等分析，提取出其中潜在的信息，最后将分析结果返回应用系统并以可视化的形式提供给用户。

4 结语

该文从实际应用需求出发，设计了天地图·广西应用开发框架，力求实现开发成本低廉、数据加载迅捷、使用简便、易于与现有平台集成等目标。目前天地图·广西应用开发框架正处于设计完善阶段，未来将进一步细化设计并转入系统开发阶段。

参考文献

[1]林国，李伟超.基于AJAX的富互联网应用框架研究[J].实验室研究与探索，2012，31（7）：92-97.

[2]李圣文，龚君芳，吴信才.基于SOA的GIS应用框架[J].地球科学（中国地质大学学报），2010，35（3）：480-484.

[3]李德仁，张良培，夏桂松.遥感大数据自动分析与数据挖掘[J].测绘学报，2014，43（12）：1211-1216.

[4]李德仁，王树良，李德毅.空间数据挖掘理论与应用[M].2版.北京：科学出版社，2013.

[5]张晓祥.大数据时代的空间分析[J].武汉大学学报：信息科学版，2014，39（6）：655-659.