GIS的開源夢想

“3S”技術是目前IT領域的熱門話題,而地理信息系統(GIS)隨着電子地圖的流行被越來越多被人所熟悉,然而GIS流行的背後,確有着衆多優秀的開源GIS項目在支撐,這些開源GIS項目的存在,爲GIS系統的流行貢獻了力量。

國際地理空間開源基金會(Open Source Geospatial Foundation)成立於2006年2月。OSGeo基金會的使命是支持開源地理信息軟件的開發以及推動其更廣泛的使用,並對其支持的項目提供組織、法律和財政上的支持,不斷促進OSGeo基金會基於地理信息開放標準軟件及其互操作技術的開發、推廣和普及。OSGeo基金會支持的軟件項目包括MapServer、GRASS、GDAL等,已迅速在國際開源地理信息領域得到普及,包括Autodesk、ERMapper等著名公司都曾給予過資助。

經過一年的發展,OSGeo已經囊括了12個重要的地理空間軟件項目,產品包括了桌面端軟件、服務器端軟件,衆多的空間數據中間件等。另外,OSGeo還有計劃開放一部分空間數據,同時支持書籍撰寫等。

此外,FOOS4G(OSGeo Free and OpenSource Software)大會是國際自由和開源地理空間軟件開發者和用戶的盛世,將包括大量的討論組和個人講演,許多著名的項目都會有案例發佈,同時各大項目的負責人將會就這一年來各個項目的發展和未來的展望做詳細的介紹,該大會前身是GRASS用戶大會,隨着時間的延續,諸多的地理空間開源項目加入其中,最終成就了FOSS 4G的成功。

 

GIS開源桌面

按照目前商業地理信息系統軟件公司的產品架構體現,我們把若干的開源地理空間項目做了簡要的分類,包括開源桌面GIS項目,開源服務器端GIS項目,開源空間數據訪問項目和開源空間數據庫項目等。其中最爲繁多和豐富的是開源桌面GIS項目,包括GRASSS、UDIG、QGIS等目前最爲著名的項目。

GRASS是最具有傳奇色彩的大型GIS系統,最早由美國軍方建築工程研究實驗室構建維護,後來貢獻給開源社區,目前GRASS已經覆蓋了大多數GIS系統的操作函數,超過300個經典算法,是開源版的ArcGIS。它是Uniux平臺的第一個GIS軟件,同其他Unix軟件一樣,吸引了多家聯邦機構、大學和公司的參與研發。

1988年時,GRASS 3.0軟件包的發行達1000餘個。GRASS軟件曾經三次獲得美國聯邦政府的有關獎項。目前廣泛的在全球的政府,科研以及大學部門使用。最新的6.3.1版本的GRASS增加Sqlit數據庫驅動,修改了包括r.flow等40個左右的算法包,修正了若干的Bug,對最新的OGC WMS規範也有了很良好的支持。

另外一個重要的UDIG產品,在2007年改動不大,重點是更新了編輯和新建工具,爲用戶提供了更加良好的用戶體驗,用戶可以在數分鐘內完成數據的處理工作,在其他方面也做了很多的細微的改進和提高。

QGIS也是一個用戶界面友好的地理信息系統,它目前能夠很好得支持PostGIS空間數據庫,最新0.8版本的QGIS開始增加對WMS的支持,同時改進了矢量數據和屬性數據的編輯,增加了屬性信息的搜索。

最爲重要的是其重構了QGIS的API庫,方便用戶可以進行二次開發,修改了矢量圖層的透明和反鋸齒,增強了矢量數據編輯,這包括複製、剪切、黏貼和節點捕捉等。在去年的版本中QGIS可以很好的支持GRASS的算法接口,成爲了GRASS的一個重要的前端表現工具,爲GRASS的發揚起到了很好的推動作用。

由於QGIS基於QT跨平臺類庫開發,因此QGIS目前支持最爲廣泛的操作系統Linux、Unix、Mac OSX和Windows等,這一點是其他很多桌面地理信息系統軟件所不可企及的。

 

GIS開源組件

MapWinGIS在國內聲音一直不多,但是其作爲開源組件GIS項目的地位是不可撼動的。1998年猶他州州立大學Daniel博士在撰寫其博士論文《基於貝葉斯評價網絡的流域管理》論文的時發現當時ESRI公司的商業GIS組件產品MapObjects LT在很多時候不能滿足其工作需求,於是其基於微軟的COM技術倡導並研發了MapWinGIS組件,其願景是期望可以作爲開源地理空間軟件界一個可以替代MO的產品服務與科研人員。目前,已經發展7年的MapWinGIS作爲一個ActiveX控件可以非常快捷的VB工作環境中顯示,查詢,操作等基本空間數據操作。

 

GIS開源服務器端

MapGuide OpenSource(以下簡稱 MapGuide OS)是Autodesk在以MapGuide6.5爲藍本的基礎上,在參考最新IT技術的基礎上重新研發的大型網絡空間信息平臺,Autodesk目前已將包括FDO等技術的MapGuide源代碼都貢獻給了開源社區,在充分利用開源技術優勢的同時,也促進了該項技術在全球範圍內的廣泛使用。

其商業版本Autodesk MapGuide Enterprise正是基於MapGuide OpenSource基礎上開發的。在充分利用開源社區創新能力的同時,該產品的願景是期望成爲基礎設施市場上智能解決方案的領先平臺,可以基於此搭建適合在網絡運行的地理空間門戶網站或應用系統。

MapGuide OS採用了標準的C++撰寫內核,在高效的內核外,項目的開發人員又增加了對PHP、.NET、Java三種不同語言的開發包,以適應不同類型程序員的需求。這非常符合當前混元IT架構的狀況,MapGuide OS可以在保證增加一個API的基礎上,對三套不同的開發類庫均適用。

2006年年底Bob Bray先生被任命爲Autodesk地理空間信息總架構師,同時他也擔任OSGeo推動委員會的主席。Bob Bray先生多次宣稱在今年的MapGuide OS的開發過程中,重點仍然放在產品的性能和質量上,產品的功能將會更多的考慮市場對企業級功能需求,進而將對企業級的支持部分納入到整個服務器端的地理空間架構中來。同時他還多次講到Enterprise和OpenSource版本的MapGuide將繼續共享同一套源代碼庫。

另外一個好消息是今年7月24日,MapGuide OS項目宣稱著名的DM解決方案團隊將其特有的“Fusion”技術貢獻給MapGuide開源項目。“Fusion”是一套加速Web地圖應用系統開發的開發包,包含了大量的工具和模板的。DM此舉也是爲了更好的吸引客戶端應用系統的蓬勃發展。

 

GIS開源空間數據類庫

2006年初,Autodesk公司推出了類似於ODBC技術的——FDO(Feature Data Object)技術。基於該技術,前端的地理信息系統平臺可以快捷的訪問大型關係型數據庫,基於使用強大的關係型數據庫管理系統,不僅可以支持數百人甚至數千人創建、編輯並管理同一份數據,還提供了更靈活的擴展性、更高的安全性,並能創建更完善的數據模型。

目前採納FDO技術的產品包括Autodesk Map 3D和MapGuide Open Source系列,最新的FDO 3.2版本支持包括ArcSDE、MySQL、ODBC、SDF、SHP、WFS、WMS、GDAL等在內的多個數據源。這樣,各類用戶就能充分利用關係型數據庫管理系統所帶來的種種優勢。毫無疑問“MapGuide+FDO+MySQL”是一個很好的開源空間信息解決方案。

GDAL/OGR類庫目前是兩個不同的組成模塊,GDAL提供了一整套讀寫不同柵格數據格式功能的抽象類庫,而OGR則是一個讀寫諸多矢量數據格式功能的抽象類庫。目前GDAL支持達50多種柵格數據格式,幾乎覆蓋了所有的商業應用軟件的格式,OGR已經支持包括著名的ESRI Shapefiles、ArcSDE及MapInfo、Oracle Spatial在內的諸多商業公司的矢量格式。數據是一切軟件的血液,空間信息產業更是如此,海量數據在空間信息軟件行業體現的最爲明顯,沒有一套高效率的數據轉換模型和類庫很難完成異構數據的集成和融合,正是有了GDAL/OGR,構建在其之上的各類空間信息軟件項目纔有了生命力。

目前GDAL提供Perl、VB6、RUBY、Java、Python、C#、.NET、R語言的支持,每種語言均可提供對GDAL庫的支持,用戶可以基於多個平臺完成對GDAL類庫的調用。

其中最爲引人矚目的是:1.4.0版本的GDAL之後,GDAL提供了對Windows CE平臺的支持,目前包括了Windows CE 3.x、Windows CE 4.x、Windows CE 5.x,支持如下幾種適合於嵌入式平臺運行的柵格格式,這包括:AIGrid、DTED、GeoTIFF,矢量格式則包括CSV MITAB和ESRI Shapefile等。

我們習慣在比較中分析問題,因此筆者在將開源地理空間軟件與北京超圖公司的SuperMap系列軟件進行大致對比中可以發現,目前開源軟件在功能上可以完成商業軟件類似的功能。

用戶的要求非常高,用戶往往需要要求專家級的GIS基礎概念,需要對多操作系統,多數據庫,多少格式有所掌握,才能真正將開源地理空間軟件使用起來。短時間來看,目前國內使用開源地理空間軟件的用戶主要仍然是大學和科研院所。

對於行業用戶而言,也許更關心是軟件產品的可擴展性,良好的一致性以及穩定性等,從這點意義上講,目前地理空間技術發展迅猛,越來越多的行業和專家加入到研究和學習地理空間技術的行列中來,相信開源地理空間軟件會有更大更好的發展 

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