地理信息系统开发关键技术研究

贾佳

（河南测绘职业学院，郑州 451464）

1 引言

地理信息系统开发属于软件工程的开发范畴。地理信息系统的空间信息管理属性及其应用模式，增加了地理信息系统的开发难度和复杂程度。在我国科学信息技术不断发展的背景下，地理信息系统得到了优化与升级，形成了高效的空间信息系统，具有强大的信息处理能力和数据分析能力，应用水平也得到了不断提高。

2 地理信息系统的概念和优势

2.1 地理信息系统的概念

地理信息系统（Geographical Information System，GIS）作为一种现代科学技术发展的产物，它可以有效满足设计需要，是一门包括地理学、测绘学、计算机和数学等多门学科的综合性技术[1]。针对地理研究和社会服务，GIS 可以基于相关数据建立计算机系统，确保各项工作任务能够顺利进行。另外，GIS是一种技术手段，通过此技术能够综合性分析空间数据信息。利用GIS 技术处理空间数据，能够获取更加准确、实效性的信息数据。空间数据库作为GIS 的应用基础，在GIS 具体运行时，能够通过高效的计算机技术采集、整合空间系统运行过程中的数据信息，并对其进行详细的分析与处理等，满足地理信息的获取标准与要求，实现动态化管理。在此基础上，可以不断提升地理信息数据的真实性、可靠性以及有效性[2]。与以往传统技术生产地图相比，利用GIS 技术绘制的地图具有较强的实效性与科学性，能够有效符合我国各个领域应用的发展需求。

2.2 地理信息系统的优势

地理信息系统具有以下优势：（1）可以有效提升测绘系统设计的直接性。在开展测绘系统设计时，只有设计工作更加直观明了，才能有效提升测绘系统设计的准确性和合理性，同时还可以在很大程度上避免异常情况的发生，影响工作的完整性和时效性。（2）有助于保障数据的高效性和准确性。在开展测绘系统设计工作的过程中，最为显著的一个特点就是数据具有依赖性，所以，在测绘系统的设计过程中，要确保数据管理的可靠性。GIS 技术在实际应用的过程中可以确保测绘工作的质量，从而实现自身的真正价值[3]。

3 地理信息系统开发关键技术

3.1 图文一体化技术

图文一体化系统在具体设计过程中所包含的内容较为广泛，如实体的属性数据、声音、视频、数据以及图形数据等不同多媒体数据。此技术主要是为了对多种数据集成管理中存在的问题进行有效的解决。从技术发展趋势的角度进行分析，可对GIS 数据管理模型进行划分，呈现出4 种不同关系，分别为：对象关系型、纯对象型、权关系型以及文件关系性。该技术着重分析基于文件关系数据库的数据管理、对象关系数据库的数据管理[4]。

3.1.1 基于文件关系数据库的数据管理

文件关系型管理模式中，利用文件系统管理对图形数据库进行储存，利用关系型数据库对属性数据和多媒体数据进行储存。数据关联方式的重要核心为属性数据，应用多媒体数据通过二进制的方法在数据库中存储信息数据，同时将与关键字段相关的数据增加至属性数据库中，将属性数据作为连接点对两者进行关联，可促进与空间数据库之间的连接。

文件关系型的管理方式是通过采用更关键字段所呈现出的特点有效整合不同数据后进行集成管理，利用公共标识项的作用有效联系与其相关的图片与文字记录，能够在动态化的状态下使图文数据实现连接。在对数据进行一致维护的过程中，应以图元优先的原则为基础，优先考虑图形对象，然后考虑其他信息数据。修改时，首先，需要对地图对象进行修改，之后再将设定好的属性信息提交到指定位置；删除时，需要先将其他附属性信息数据删除，最后将图形信息进行删除。这种管理模式在实际操作过程中虽然能使系统运行速度得到一定程度的提高，但是在地理信息数据安全性、开放性和互操性特征的提高上存在很大的局限性，在这一方面需要加大研究力度和深度。

3.1.2 基于对象关系数据库的数据管理

在面向对象关系数据库技术的快速发展下，各个商用数据库都能对大二进制对象类型提供有力的支持，例如，Oracle、SQLSever，能更好地符合空间数据对动态增长的非结构化特征进行有效的记录，从而提高空间数据在关系数据库中存放的可能性。当前，空间数据通过将对象关系数据库作为基础载体，在后台大型关系数据库中融入地理空间数据与属性数据，将两种数据进行混合同时进行管理，并辅以具备特殊结构的空间信息数据文件，作为主流形式存在于管理GIS 数据中。对象关系的数据库管理为不同数据提供了一致的访问接口，不仅能共享数据信息，还能将空间信息与多种信息进行连接，包括属性、多媒体信息，从而实现统一管理与维护，形成图文并茂的良好效果。

3.2 三维可视化技术

空间体数据的可视化才是真正意义上的三维，能够透视空间坐标的各个数值及空间属性，可以直接利用空间三维体取代数据的作用，完成相应的表达。例如，工作人员在建立某地区的地震波数据三维模型的过程中，通过对图中内容进行观察发现因为地下介质分层的原因，存在不同类型的波速层，借助三维可视化技术可以直接将空间数据清晰地展示出来，还可以直接用具体的灰度值表示。空间数据具有规律性的特征，技术人员可以直接利用不同的数值绘出等值面或者等值线，利用二者可以仔细观察空间数据的实时变化情况[5]。技术人员利用三维可视化技术建立符合具体空间数值的空间体模型，模型建立后，利用模型切片获取实际应用过程中需要的不同类型的数据，切片主要是指根据某个空间方向的空间数据进行投影，这样能够充分表达出同一空间内不同的信息数据，进一步提高空间内部可视化的效果[6]。另外，切片数据还可以采用直方图的方式体现数据的具体分布情况。三维可视化技术是多种技术整合的过程，在地理信息深度调查中提供强有力的数据支持，在应用过程中，如何保证三维可视化技术与当前技术平台进行自动化、智能化的处理，建立保真度高的三维模型，是实现今后三维可视化技术深入应用的重要方向，需要相关工作人员进行进一步的研究。

3.3 ArcGIS 技术

采用Microsoft Visual Studio.NET 系列开发工具，选用具有高效、容易维护和管理的SQL Server2000 作为基础信息及电子地图数据可存储的数据库。GIS 平台主要选择目前应用较为广泛的一种主流平台软件ArcGIS，Arc GIS 技术是全世界唯一可以对全系列操作系统的GIS 厂商ESRI 公司产品的产品起到高效支撑效果的技术[7]。通过采用先进的空间数据库引擎可以实现对空间数据的存储和管理，还可以实现重要数据信息的检索。ArcView 桌面地理信息系统、MapObject 嵌入式地理信息系统、ArcSDE 空间数据库引擎则是ESRI 公司ArcGIS 系统平台主要使用的产品。

3.4 组件技术

组件技术主要是面向对象技术后续发展起来的一种新型软件工程技术，也可以说是面向对象技术的一种延伸和创新，基于组件技术系统仍然是面向对象的主要结构。但是，系统中所包括的对象均是按照规范标准所设计的模块类型，这些软件在模块系统中能够共存，可以相互应用。组件化思想观念主要是指将复杂化的GIS 功能按照不同层次进行分解，分解成可以相互操作、自我管理的不同组件。组件具有面向对象、语言中立、位置透明等特性，这些优秀的特性成为GIS 基本功能模块可以独立存在于各种开发语言中，对于加快开发速度，提高开发效率及降低开发过程中的难度系数和成本具有极大的促进作用[8]。组件式开发降低了开发难度和成本，组件式GIS可以把GIS 的各大功能模块划分成多功能需求的多个控件，每个GIS 控件之间、GIS 控件与其他非GIS 空间之间都可以利用可视化软件开发技术进行集成处理，从而形成最终高效化的GIS 应用[9,10]。控件类似于同一堆多种多样的积木，可以分别实现不同的功能，包括GIS 功能和非GIS 功能，根据实际需求可以将实现各种功能的积木有效地搭建在一起，便于构成具有实际应用价值的系统[11]。组件式系统可以有效实现功能的开放性和系统的扩充性，在地理信息系统中已经被广泛应用，并且取得了显著成绩，组件技术不仅可以为具有开放功能、能缩短系统生命周期的应用型地理信息系统提供良好的依据，还可以对应用型地理信息系统的应用需求实现频繁性的更新奠定良好的基础。

3.5 OLE 技术

采用可视化开发语言作为开发工具，通OLE Automation启动MapInfo 后台，可以实现对地图对象与系统的集成。这种方法能够采用可视化技术制作具有商业化的界面，能够真正地实现MapBasic 所不擅长的功能，达到优化功能的目的。基于OLE 自动化技术在二次开发的过程中的操作是非常烦琐的，需要反复向后台MapInfo 发送Map Basic 命令，所以，对于开发的应用程序，运行速度比较慢，而且对硬件的需求也提出了更高的要求。OLE 自身存在的不足导致所开发的GIS 系统只适用于本地，无法实现网络资源共享。但这种方法开发出的软件具有非常好的用户界面、强大的数据库功能和数据处理功能，具有较强的可靠性，而且容易移植，便于后期工作人员进行维护，可以真正实现100%的MapInfo 功能。

4 结语

综上所述，在我国社会经济和科学技术迅速发展的背景下，地理信息系统也在逐渐完善与升级，有效提高了数据处理的效率，确保了数据的真实性。本文通过对地理信息系统开发关键技术进行分析，突出地理信息系统的应用优势，相信随着未来信息技术的迅速发展，会有很多的理信息系统技术被不断挖掘和使用，可以在很大程度上提高相关行业的应用价值，带动当地社会经济的发展。