桌面版GIS App开发能力课程体系构建概述

尹涛 杨延珍 何必 李世祥 于文龙

摘 要 GIS已经进入云时代，桌面操作系统普遍升级到Windows 10，桌面应用也已出现UWP类型。在此背景下，桌面版GIS应用系统的开发依然是地理信息科学专业应该掌握的必备基本能力，本文基于对GIS当前技术分析，提出了培养地理信息科学专业桌面版GIS App开发能力的课程体系。

关键词 地理信息科学;课程体系;UWP;ArcGIS Runtime SDK for .NET

1GIS App后端云GIS平台的选择

各GIS软件公司推出各自的云GIS平台，如ESRI和超图公司。其中，ESRI公司提供了ArcGIS系列的公有云GIS和私有云GIS技术。

ArcGIS公有云产品为ArcGIS Online，它是基于亚马孙云建立的，是一个完整的协作式内容管理系统，用户可随时使用在线GIS服务。网址为www.arcgis.com。ArcGIS Online为初学用户提供了30天的免费试用期[1]。

ArcGIS Online中国，是采用ArcGIS Enterprise构建的ArcGIS Online的国内版公有云平台，基本服务是免费的。初学用户可以申请免费账户。网址为www.arcgisonline.cn。

2桌面版GIS应用系统

GIS应用系统按运行平台分为以下基本类型：桌面版（Desktop Apps）、Web版（Web Apps）、移动版（Mobile Apps）。

桌面版GIS应用系统运行环境为桌面版操着系统，因其与计算机硬件密切结合具有用户交互能力强、本地部署、本地处理数据能力、操作界面顺畅和样式美观等强大功能，在Web和移动时代其依然拥有广泛用户，并没有过时和淘汰。

桌面版GIS应用系统的开发依然是地理信息科学专业学习的一门重要专业课程，而且往往是GIS应用系统开发类的第一门课程，也是Web GIS、移动GIS、3D GIS应用系统开发课程的前导课程[2]。

3GIS组件平台的选择

桌面版GIS应用系统的开发方式有多种，比较成熟开方式是借助于GIS组件平台。多家公司提供了各自的GIS组件平台，采用某一GIS组件平台及计算机开发工具开发桌面版GIS应用系统为经典开发方式。

提供GIS组件平台的有ESRI、SuperMap等多家厂商，许多院校同时采用ESRI、SuperMap等多家单位产品授课，一般先选择一家厂家的产品为主。ESRI产品历史较长、技术影响较大，拥有国内外大量客户群体，许多院校授课时选择ArcGIS为主。下面选择ESRI的ArcGIS产品展开论述[3]。

4ArcGIS Runtime SDK的选择

ArcGIS Runtime SDKs不是一个软件，而是包含五套SDK的软件套件，每个SDK可采用不同开发工具、开发运行于不同操作系统的GIS App。各个SDK开发的App可运行的操作系统和主要开发工具如下表1所示。

上表中，可用于开发桌面版GIS App的SDK为ArcGIS Runtime SDK for .NET、ArcGIS Runtime SDK for Java、ArcGIS Runtime SDK for Qt

从跨平台性看，应选择ArcGIS Runtime SDK for Qt，用该SDK开发的GIS App可以运行在目前所有主流平台，包括桌面和移动操纵系统。与ArcGIS Runtime SDK for Qt配套的开发工具为Qt QML或Qt C++，要求学生掌握C++语言，C++学习难度较大[4]。

5Windows桌面应用平台选择

Windows桌面应用系统类型共有以下四类平台：Win32、WinForm（Windows Form）、WPF和UWP。ArcGIS Runtime SDK for .NET不提供对Win32、WinForm支持，只支持WPF、UWP平台。

ArcGIS Runtime SDK for .NET支持开发WPF、UWP、Android、iOS、Forms五种类型的GIS应用系统开发。

ArcGIS Runtime SDK for .NET（Forms），在Xamarin.Forms技术的支持下，使用C#语言同时创建原生的Windows（UWP）、iOS和Android GIS应用，在这三种不同平台的应用可以共享绝大部分的UI代码和逻辑代码。初学阶段，认为不适合采用ArcGIS Runtime SDK for .NET（Forms）作为学习对象，因为这涉及较多的平台和技术，ArcGIS Runtime SDK for .NET（Forms）作为单位开发工具适合。

对于ArcGIS Runtime SDK for .NET开发桌面版应用系统，要确定是选择WPF还是UWP。

WPF是微软2006推出的，UWP是微软2015年推出新的前沿应用程序平台，UWP即Windows 10中的Universal Windows Platform简称。UWP 不仅用于Windows 10创建桌面应用程序，同时也是 Xbox、HoloLens和Surface Hub应用程序的唯一支持平台。UWP 只支持 Windows 10 应用程序平台，不支持Win7 、XP。

本科教学应该采用先进、成熟的技术体系，适当具有一定的提前量，大二开始学习的技术，三年后不应当太过时[5]。

6课程体系构建

基于以上对GIS组件平台的分析，构建了培养GIS桌面版应用系统开发能力的课程体系。

开发能力课程体系有两条课程主线组成，一条是GIS基础知识线，一条是计算机开发知识线。

GIS基础知识主线包含的课程为地理信息科学导论、地球科学概论、自然地理学、人文地理学、地图学、空间数据采集与管理、地理信息系统原理。通过这条主线，给同学建立了GIS的基本概念和空间数据采集概念与技能。

GIS应用开发课程是GIS基础知识和计算机开发知识这两条主线的汇合。该门课程把GIS专业知识和计算机开发知识结合在一起，通过本课程，培养地理信息科学专业的学生开发GIS应用系统的能力。

7结束语

在云GIS时代，GIS App的设计分为后端和前端设计，后端保存矢量数据和地图、场景，并以Restful风格Web服务方式提供地图、场景空间分析等服务，前端调用后端的地图、场景、空间分析等服务，并在前端展示地图、场景，操作后端地图、场景，使用后端空间分析等。采用UWP+ ArcGIS Runtime SDK for .NET（UWP）作为技术核心内容，构建了培养桌面版GIS App开发能力课程体系，经过多年实践，取得了良好的效果。

参考文獻

[1] 杨延珍.大数据背景下地理建模课堂教学模式改革研究[J].甘肃科技，2019（3）：51-53.

[2] 王晓红.基于项目创新的GIS人才培养模式研究[J].科教导刊， 2018（10）：25-26.

[3] 孟祥锐.地理信息科学专业开发类课程体系建立与优化研究[J].电子测试，2015，334（22）：146-147.

[4] 黄远林.基于项目教学的应用型人才培养体系构建与实践[J].教育教学论坛，2019（5）：167-169.

[5] 刘正纲.以人才需求为导向的GIS专业课程体系构建[J].测绘工程，2018（6）：77-80.