天地圖·廣西應用開發框架研究與設計

張俊雄 朱明

摘 要：在分析天地圖·廣西應用開發現狀的基礎上，從電子政務與公眾應用需求出發，根據天地圖·廣西平臺的數據與系統現狀，設計了天地圖·廣西的應用開發框架，并探討了框架體系結構與主要功能，闡述了設計原則，為下一步天地圖·廣西的應用開發框架的具體實現奠定基礎。

關鍵詞：開發框架 天地圖 API 功能集 服務

中圖分類號：P208 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）04（a）-0086-02

天地圖·廣西是面向公眾與政務用戶，提供廣西權威基礎地理信息數據的在線服務與共享平臺，該平臺能夠促進地理信息資源共享和高效利用，提高測繪地理信息公共服務能力和水平，改進測繪地理信息成果的服務方式，更好地滿足區內信息化建設的需要，為廣大公眾用戶提供了權威、準確、免費的基礎地理信息數據。

隨著信息化技術的不斷發展以及電子政務應用的不斷深入，公眾及政務用戶對地圖應用提出了更高需求，越來越多的用戶開發了各種基于天地圖·廣西的應用系統，在行業應用中取得了很好成效。但用戶在應用開發中，特別是非GIS行業的開發用戶，普遍面臨地理信息基礎知識匱乏，缺乏GIS通用服務接口的開發與使用經驗，系統功能及界面設計不夠友好以及行業數據與地圖結合困難等諸多問題。因此，有必要設計一套天地圖·廣西應用開發框架，為基于天地圖·廣西的應用開發提供便利。

1 應用開發框架簡述

軟件工程學認為框架就是一組可重用系統功能的集合，表現為一組抽象構件及構件實例間交互的方法，這些抽象構件來源于軟件開發中的各種需求，這些需求經過抽象與提煉后形成了抽象構件。以框架為核心的開發方式，規定了應用的體系結構，闡明了各個構件之間的依賴與協同關系、數據的接入與處理方法，形成在特定領域基于體系結構的可重用設計[1，2]。

基于上述定義，天地圖·廣西應用開發框架是一組可重用地理信息系統構件的集合，該構件集合包含GIS常用功能，提供不同構件間的通信方法，可以快速地接入符合天地圖及OGC標準的數據服務與接口，這些構件經過封裝后以API、數據接口及功能集的方式提供給開發用戶，形成能夠用于快速構建表現力好、應用功能強與使用便捷應用程序的開發體系，并確保開發完成的應用具備良好的交互性與可擴展性，能夠實現跨平臺與瀏覽器運行，從而滿足開發用戶的常用開發需要。

2 應用開發框架設計原則

應用開發框架應當遵循如下設計原則。

2.1 標準性原則

應用開發框架采用的地理信息分類編碼、網絡通信協議和數據接口標準必須嚴格執行國家有關標準和行業標準，采用主流技術和標準協議，具有良好的互操作性。

2.2 通用性原則

開發框架設計應面向全區政務信息化建設與公眾應用中各群體對地理空間信息的共性需求，滿足大部分政府及其部門信息化、企事業單位信息化和基于位置社會化服務的一般性GIS應用開發需要。

2.3 安全性原則

框架在設計過程中必須注重信息傳輸和平臺系統的安全和保密問題，保障利用框架開發的應用的數據與系統安全。

2.4 復用性原則

框架提供構件可由開發人員改寫，并用于開發新的應用程序，框架的復用能大幅度地提高后繼開發人員的效率，同時還能夠改善軟件的質量、性能和可靠性。

3 應用開發框架主要模塊

應用開發框架主要模塊由API庫、功能集與數據接口構成，可用于開發功能復雜的Web應用，其體系結構設計如圖1所示。

3.1 天地圖·廣西API庫

天地圖·廣西API是一套由JavaScript語言編寫的應用程序接口，它能夠幫助開發人員開發各種類型、行業的地圖Web GIS應用。

天地圖·廣西Web API的設計必須具有良好的交互性，開發過程簡單，具有良好的可擴展性與兼容性，支持目前各類主流瀏覽器；能夠方便可靠地實現客戶端與天地圖服務器端的異步通信；程序運行環境僅依賴于瀏覽器，無需安裝額外的插件或軟件。

天地圖·廣西Web API的構成主要包含核心類、控件類、地圖工具類、疊加物類、右鍵菜單類、實體類、數據服務類與事件類共8大類。通過以上核心類，輔助開發人員將天地圖嵌入Web應用系統中，快速搭建Web GIS系統并實現地圖瀏覽、圖層切換、為地圖添加標注、路徑及其他圖層覆蓋物，響應用戶的點擊動作，顯示包含內容信息在內的氣泡提示窗口等GIS功能。

3.2 多源數據的接入

數據是GIS系統的基礎，通常在GIS系統的開發過程中，數據的種類與豐富程度決定了GIS系統的功能與表現能力。

在常規的基于天地圖·廣西的應用系統中，其行業專題數據一般來源于行業部門自身的信息系統，地理信息一般來源于天地圖·廣西平臺，但也存在部分強GIS部門自身也擁有大量地理信息數據，需要與天地圖·廣西平臺數據融合使用，因此，開發框架中必須支持多源數據接入。

天地圖·廣西應用開發框架支持常見符合標準的地理信息服務接口，如，OGC標準的WMS、WFS、WMTS、WCS等服務，同時也支持ArcGIS Server發布的REST服務。此外，為了便于完成與行業應用系統的專題數據交互，還支持Web服務的接入。

上述數據的接入都通過代碼封裝為若干類，簡化開發人員數據接入的工作量，通過天地圖·廣西應用開發框架，開發人員無需逐一分析各個數據源的調用方式，可以快速地獲取與使用天地圖·廣西的基礎地理信息數據，并可以在此基礎上疊加使用自身擁有的業務數據，而且數據接入后在使用上沒有任何流量、瀏覽量的限制，使開發人員擺脫了數據管理，地圖編輯，地圖數據通信等工作，專注于核心業務功能的開發與實現，實現多源數據的分布式存儲與邏輯上的統一應用。

3.3 功能集

開發框架的應用功能集包括地圖應用功能集、分析統計功能集，功能集是常用功能的組合，應用功能集直接以控件的形式提供，用戶直接調取后即可獲得包括在線地圖、數據展示、名址查詢、路徑分析、地圖標繪等功能。

統計分析功能集主要包括數據統計模塊與數據分析模塊，其中數據統計模塊包括了常用的分類統計與分地區統計等常用統計方式。

數據分析是從空間數據集中提取事先未知卻潛在有用的一般規則的過程，從大量原始空間數據中，析取人們可信的、事先未知的、潛在有用的和最終可被識別利用的知識，揭示蘊含在數據背后的客觀世界的本質規律、內在聯系和發展趨勢，實現深層次信息的自動獲取[3-5]。

數據分析功能主要由天地圖·廣西平臺提供支撐，開發框架中內置了調用接口，開發完成的應用系統將待分析數據或數據源接口發送到天地圖·廣西平臺，平臺根據選定的分析模型，綜合平臺中已有的各類數據，對待分析數據進行幾何、空間分布規律、空間關聯、空間分類與空間演化等分析，提取出其中潛在的信息，最后將分析結果返回應用系統并以可視化的形式提供給用戶。

4 結語

該文從實際應用需求出發，設計了天地圖·廣西應用開發框架，力求實現開發成本低廉、數據加載迅捷、使用簡便、易于與現有平臺集成等目標。目前天地圖·廣西應用開發框架正處于設計完善階段，未來將進一步細化設計并轉入系統開發階段。

參考文獻

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[2]李圣文，龔君芳，吳信才.基于SOA的GIS應用框架[J].地球科學（中國地質大學學報），2010，35（3）：480-484.

[3]李德仁，張良培，夏桂松.遙感大數據自動分析與數據挖掘[J].測繪學報，2014，43（12）：1211-1216.

[4]李德仁，王樹良，李德毅.空間數據挖掘理論與應用[M].2版.北京：科學出版社，2013.

[5]張曉祥.大數據時代的空間分析[J].武漢大學學報：信息科學版，2014，39（6）：655-659.