地理信息系統開發關鍵技術研究

賈佳

（河南測繪職業學院，鄭州 451464）

1 引言

地理信息系統開發屬于軟件工程的開發范疇。地理信息系統的空間信息管理屬性及其應用模式，增加了地理信息系統的開發難度和復雜程度。在我國科學信息技術不斷發展的背景下，地理信息系統得到了優化與升級，形成了高效的空間信息系統，具有強大的信息處理能力和數據分析能力，應用水平也得到了不斷提高。

2 地理信息系統的概念和優勢

2.1 地理信息系統的概念

地理信息系統（Geographical Information System，GIS）作為一種現代科學技術發展的產物，它可以有效滿足設計需要，是一門包括地理學、測繪學、計算機和數學等多門學科的綜合性技術[1]。針對地理研究和社會服務，GIS 可以基于相關數據建立計算機系統，確保各項工作任務能夠順利進行。另外，GIS是一種技術手段，通過此技術能夠綜合性分析空間數據信息。利用GIS 技術處理空間數據，能夠獲取更加準確、實效性的信息數據?？臻g數據庫作為GIS 的應用基礎，在GIS 具體運行時，能夠通過高效的計算機技術采集、整合空間系統運行過程中的數據信息，并對其進行詳細的分析與處理等，滿足地理信息的獲取標準與要求，實現動態化管理。在此基礎上，可以不斷提升地理信息數據的真實性、可靠性以及有效性[2]。與以往傳統技術生產地圖相比，利用GIS 技術繪制的地圖具有較強的實效性與科學性，能夠有效符合我國各個領域應用的發展需求。

2.2 地理信息系統的優勢

地理信息系統具有以下優勢：（1）可以有效提升測繪系統設計的直接性。在開展測繪系統設計時，只有設計工作更加直觀明了，才能有效提升測繪系統設計的準確性和合理性，同時還可以在很大程度上避免異常情況的發生，影響工作的完整性和時效性。（2）有助于保障數據的高效性和準確性。在開展測繪系統設計工作的過程中，最為顯著的一個特點就是數據具有依賴性，所以，在測繪系統的設計過程中，要確保數據管理的可靠性。GIS 技術在實際應用的過程中可以確保測繪工作的質量，從而實現自身的真正價值[3]。

3 地理信息系統開發關鍵技術

3.1 圖文一體化技術

圖文一體化系統在具體設計過程中所包含的內容較為廣泛，如實體的屬性數據、聲音、視頻、數據以及圖形數據等不同多媒體數據。此技術主要是為了對多種數據集成管理中存在的問題進行有效的解決。從技術發展趨勢的角度進行分析，可對GIS 數據管理模型進行劃分，呈現出4 種不同關系，分別為：對象關系型、純對象型、權關系型以及文件關系性。該技術著重分析基于文件關系數據庫的數據管理、對象關系數據庫的數據管理[4]。

3.1.1 基于文件關系數據庫的數據管理

文件關系型管理模式中，利用文件系統管理對圖形數據庫進行儲存，利用關系型數據庫對屬性數據和多媒體數據進行儲存。數據關聯方式的重要核心為屬性數據，應用多媒體數據通過二進制的方法在數據庫中存儲信息數據，同時將與關鍵字段相關的數據增加至屬性數據庫中，將屬性數據作為連接點對兩者進行關聯，可促進與空間數據庫之間的連接。

文件關系型的管理方式是通過采用更關鍵字段所呈現出的特點有效整合不同數據后進行集成管理，利用公共標識項的作用有效聯系與其相關的圖片與文字記錄，能夠在動態化的狀態下使圖文數據實現連接。在對數據進行一致維護的過程中，應以圖元優先的原則為基礎，優先考慮圖形對象，然后考慮其他信息數據。修改時，首先，需要對地圖對象進行修改，之后再將設定好的屬性信息提交到指定位置；刪除時，需要先將其他附屬性信息數據刪除，最后將圖形信息進行刪除。這種管理模式在實際操作過程中雖然能使系統運行速度得到一定程度的提高，但是在地理信息數據安全性、開放性和互操性特征的提高上存在很大的局限性，在這一方面需要加大研究力度和深度。

3.1.2 基于對象關系數據庫的數據管理

在面向對象關系數據庫技術的快速發展下，各個商用數據庫都能對大二進制對象類型提供有力的支持，例如，Oracle、SQLSever，能更好地符合空間數據對動態增長的非結構化特征進行有效的記錄，從而提高空間數據在關系數據庫中存放的可能性。當前，空間數據通過將對象關系數據庫作為基礎載體，在后臺大型關系數據庫中融入地理空間數據與屬性數據，將兩種數據進行混合同時進行管理，并輔以具備特殊結構的空間信息數據文件，作為主流形式存在于管理GIS 數據中。對象關系的數據庫管理為不同數據提供了一致的訪問接口，不僅能共享數據信息，還能將空間信息與多種信息進行連接，包括屬性、多媒體信息，從而實現統一管理與維護，形成圖文并茂的良好效果。

3.2 三維可視化技術

空間體數據的可視化才是真正意義上的三維，能夠透視空間坐標的各個數值及空間屬性，可以直接利用空間三維體取代數據的作用，完成相應的表達。例如，工作人員在建立某地區的地震波數據三維模型的過程中，通過對圖中內容進行觀察發現因為地下介質分層的原因，存在不同類型的波速層，借助三維可視化技術可以直接將空間數據清晰地展示出來，還可以直接用具體的灰度值表示?？臻g數據具有規律性的特征，技術人員可以直接利用不同的數值繪出等值面或者等值線，利用二者可以仔細觀察空間數據的實時變化情況[5]。技術人員利用三維可視化技術建立符合具體空間數值的空間體模型，模型建立后，利用模型切片獲取實際應用過程中需要的不同類型的數據，切片主要是指根據某個空間方向的空間數據進行投影，這樣能夠充分表達出同一空間內不同的信息數據，進一步提高空間內部可視化的效果[6]。另外，切片數據還可以采用直方圖的方式體現數據的具體分布情況。三維可視化技術是多種技術整合的過程，在地理信息深度調查中提供強有力的數據支持，在應用過程中，如何保證三維可視化技術與當前技術平臺進行自動化、智能化的處理，建立保真度高的三維模型，是實現今后三維可視化技術深入應用的重要方向，需要相關工作人員進行進一步的研究。

3.3 ArcGIS 技術

采用Microsoft Visual Studio.NET 系列開發工具，選用具有高效、容易維護和管理的SQL Server2000 作為基礎信息及電子地圖數據可存儲的數據庫。GIS 平臺主要選擇目前應用較為廣泛的一種主流平臺軟件ArcGIS，Arc GIS 技術是全世界唯一可以對全系列操作系統的GIS 廠商ESRI 公司產品的產品起到高效支撐效果的技術[7]。通過采用先進的空間數據庫引擎可以實現對空間數據的存儲和管理，還可以實現重要數據信息的檢索。ArcView 桌面地理信息系統、MapObject 嵌入式地理信息系統、ArcSDE 空間數據庫引擎則是ESRI 公司ArcGIS 系統平臺主要使用的產品。

3.4 組件技術

組件技術主要是面向對象技術后續發展起來的一種新型軟件工程技術，也可以說是面向對象技術的一種延伸和創新，基于組件技術系統仍然是面向對象的主要結構。但是，系統中所包括的對象均是按照規范標準所設計的模塊類型，這些軟件在模塊系統中能夠共存，可以相互應用。組件化思想觀念主要是指將復雜化的GIS 功能按照不同層次進行分解，分解成可以相互操作、自我管理的不同組件。組件具有面向對象、語言中立、位置透明等特性，這些優秀的特性成為GIS 基本功能模塊可以獨立存在于各種開發語言中，對于加快開發速度，提高開發效率及降低開發過程中的難度系數和成本具有極大的促進作用[8]。組件式開發降低了開發難度和成本，組件式GIS可以把GIS 的各大功能模塊劃分成多功能需求的多個控件，每個GIS 控件之間、GIS 控件與其他非GIS 空間之間都可以利用可視化軟件開發技術進行集成處理，從而形成最終高效化的GIS 應用[9,10]?？丶愃朴谕欢讯喾N多樣的積木，可以分別實現不同的功能，包括GIS 功能和非GIS 功能，根據實際需求可以將實現各種功能的積木有效地搭建在一起，便于構成具有實際應用價值的系統[11]。組件式系統可以有效實現功能的開放性和系統的擴充性，在地理信息系統中已經被廣泛應用，并且取得了顯著成績，組件技術不僅可以為具有開放功能、能縮短系統生命周期的應用型地理信息系統提供良好的依據，還可以對應用型地理信息系統的應用需求實現頻繁性的更新奠定良好的基礎。

3.5 OLE 技術

采用可視化開發語言作為開發工具，通OLE Automation啟動MapInfo 后臺，可以實現對地圖對象與系統的集成。這種方法能夠采用可視化技術制作具有商業化的界面，能夠真正地實現MapBasic 所不擅長的功能，達到優化功能的目的?；贠LE 自動化技術在二次開發的過程中的操作是非常煩瑣的，需要反復向后臺MapInfo 發送Map Basic 命令，所以，對于開發的應用程序，運行速度比較慢，而且對硬件的需求也提出了更高的要求。OLE 自身存在的不足導致所開發的GIS 系統只適用于本地，無法實現網絡資源共享。但這種方法開發出的軟件具有非常好的用戶界面、強大的數據庫功能和數據處理功能，具有較強的可靠性，而且容易移植，便于后期工作人員進行維護，可以真正實現100%的MapInfo 功能。

4 結語

綜上所述，在我國社會經濟和科學技術迅速發展的背景下，地理信息系統也在逐漸完善與升級，有效提高了數據處理的效率，確保了數據的真實性。本文通過對地理信息系統開發關鍵技術進行分析，突出地理信息系統的應用優勢，相信隨著未來信息技術的迅速發展，會有很多的理信息系統技術被不斷挖掘和使用，可以在很大程度上提高相關行業的應用價值，帶動當地社會經濟的發展。