2007年2月16日星期五
平衡GIS与非平衡GIS
在GIS软件的发展历史上,出现过G和IS严重不协调、不平衡的发展过程。一些GIS软件严重“偏科”,要么过于注重其中的Geospatial能力而忽视IT能力,要么重IT轻Geospatial。
一种是重Geospatial而轻IT的“Gis”,大写的“G”,小写的“is”。“Gis”软件可以被称为专家型GIS,功能强大,但难于使用,难于掌握。这样的GIS是阳春白雪,只有少数地学领域的专家才会使用,这也是GIS长期以来脱不下专业外衣的原因,严重阻碍了GIS的应用推广。
较早从事GIS工作的同业大概有这样的感觉:早期的高端GIS软件都很难使用,学习代价甚高。十几年前,即使在中国GIS发祥地之一的中科院研究所里,能熟练使用某国外GIS软件的人,也为数不多。在那个时代,掌握一个GIS软件操作的人,就可能成为行业有名的学术专家。
甚至到了今天,还有一些GIS软件的Geospatial能力还被过度设计,而在IT能力方面相对不足,软件的学习代价继续保持较高水平。更有甚者,在IT架构方面屡屡发生失误,不仅误导消费者,GIS软件研发单位也不断因为出现偏差的软件架构付出多余的研发代价。
另一种是重IT而轻Geospatial的“gIS”,小写的“g”,大写的“IS”。 与前者不同,“gIS”软件往往操作简便,即使没有专业的地学功底,也容易学习和使用。但由于地学能力不足,不能满足大型应用项目和高端应用的需求,是入门级的低端GIS软件。
在中国GIS应用的相当长一段时间内,“gIS”软件因易学易用而很受欢迎,不仅成为许多学校早期的GIS教学软件,而且在很多行业中大规模应用,为GIS的普及推广做出了卓越贡献。但随着各行业应用水平的提高,很多单位发现入门级的“gIS”软件不能满足更高的应用需求。
GIS软件能力发展不平衡,导致GIS软件曾一度两极分化严重,不少应用单位在GIS软件选型时曾面临这样的尴尬:“gIS”软件易学易用,但功能不足,“Gis”功能强大,但学习成本和维护成本太高,很难找到称心如意的GIS软件。
遭遇过“非平衡GIS”的尴尬,我们呼唤平衡的“GIS”,大写的“G”和大写的“IS”。木桶原理告诉我们,一只桶能装多少水,取决于最短那块板的高度。发现并弥补GIS软件中的短板,协调、平衡地发展GIS中的Geospatial能力和IT能力,才能更加有效地推动GIS技术快速健康地发展。
2007年2月15日星期四
GIS软件发展趋势之--操作系统多元化
在服务器端,GIS软件的运行环境变得复杂多样。尽管从2005年开始,Windows已经超过Unix成为第一大服务器端操作系统,但Unix的份额还是非常巨大(如图1);Linux的销售收入尽管只占11.7%的份额,但Linux价格低廉,若换算成装机数量,Linux所占的份额会大幅度提高。因此,服务器端操作系统基本上处于Windows, Unix和Linux三足鼎立的局面。
自九十年代中以来,国际上主流的GIS厂商把新的主流产品线转移到Windows上来,如ArcGIS 8 、GeoMedia等新一代GIS产品线系列都基于Windows构建。但显然他们在二十一世纪初看到了服务器端操作系统多样化的趋势,近年来出现了向 Unix/Linux回流的趋势。比如,2005年,ESRI实现了主流产品ArcEngine、ArcGIS Server对Unix/Linux的支持,而在此之前,他们仅支持Windows操作系统。Intergraph目前还没有发布同时支持多种操作系统的新GeoMedia平台,但真正关注服务器端市场的GIS厂商都不能忽视服务器端操作系统多元化的状况。
“十五”前期,我国的GIS软件平台主要基于Windows操作系统开发。但也有一些跨平台产品,如吉奥的WebGIS平台—GeoSurf和中遥地网的WebGIS平台—GeoBeans支持多种操作系统,超图的空间数据库平台—SuperMap SDX+ 也支持多种服务器端操作系统。但总体上,还是缺少同时支持Windows、Unix和Linux操作系统的完整的国产GIS产品线。
我国专家已经注意到了服务器端GIS市场,“十五”期间科技部启动了863项目--“面向网络海量空间信息大型GIS”,最终支持了两个GIS通用平台厂商(超图和中地)和一个电力GIS专业平台厂商(雅都)研发基于Unix操作系统的大型GIS。
超图公司在2005年9月发布了支持多种操作系统、多种开发语言、多种组件模型的共相式GIS(Universal GIS)架构,并推出了基于该架构的共相式GIS内核—SuperMap UGC,随后陆续推出了组件式GIS—SuperMap Objects Java和SuperMap Objects .NET,Internet GIS—SuperMap IS Java和SuperMap IS .NET,与SuperMap SDX+一起,形成了支持Windows, Unix和Linux等多种操作系统的完整产品线。但相信不久的将来,其他等厂商也会逐步建立跨平台的全系列服务端GIS产品线。
2007年2月12日星期一
GIS软件发展趋势之--服务器GIS
然而,早期的Web GIS功能较弱,主要用于电子地图的发布和简单的空间分析与数据编辑,难以实现较为复杂的图形交互应用(如GIS数据的修改和编辑、制图)和复杂的空间分析,还无法取代传统的C/S结构的GIS应用,出现了B/S结构与C/S结构并存的局面,而C/S结构涉及客户端与服务端之间大量数据转输,无法在Internet网络下实现复杂的、大规模的地理信息服务。
随着电子政务和企业信息化(含电子商务)的发展,构建由多个地理信息系统构成的信息系统体系(System of Geographical Information Systems),跨越传统单个的地理信息系统边界,实现多个地理信息系统之间的资源(包括数据、软件、硬件和网络)共享、互操作和协同计算,构建空间信息网格(Spatial Information Grid),成为GIS应用发展需要解决的关键技术问题。这要求将GIS的数据分析与处理的功能移到服务器端,通过多种类型的客户端(如PC、移动终端)上Web Browser或桌面软件调用服务器端的功能,来实现传统C/S结构GIS所具有的功能,最终.使B/S结构取代C/S结构的应用,通过GIS Application Server之间的互操作和协同计算,构建SIG。
GIS应用由C/S结构发展为B/S结构,B/S结构应用已经由Browser/Web Server/Data Server三层架构阶段进入到Browser/Web Server/Application Server/Data Server四层架构阶段。在新的四层架构中,Web Server和Application Server分离,并且其间还可以插入二次开发和扩展功能,其中的Application Server一般为支持远程调用的组件式GIS平台,或由组件式GIS平台封装而成。将GIS复杂数据分析与处理功能(编辑、拓扑关系的构建、对象关系的自动维护、制图)移到GIS Application Server上,使客户端与服务端的数据传输减少到最少的程度,为在Internet上实现复杂、大规模的地理信息服务提供了可能。这一架构带来的巨大优势是,服务器端具有极强的扩展性,因此作为应用服务器的组件式GIS所具备的功能,都可以通过B/S结构实现,WebGIS不再是只能满足地图浏览和查询的简单软件了,而是一个体系先进,功能强大的服务器端GIS(Server GIS)。
2001年,超图发布了四层架构的SuperMap IS软件。2004年,ESRI和MapInfo公司先后发布了四层架构的Internet GIS产品,即ESRI的ArcGIS Server、MapInfo的MapXtreme 2004(.NET),同年,超图又发布了基于.NET开发的全新四层架构产品SuperMap IS .NET。2005年超图还发布了同样四层架构的SuperMap IS Java。新的服务器GIS将是未来应用的发展的主流。
2007年2月10日星期六
GIS大时代来临
过去,地理信息技术在信息产业中属于小众群体,应用仅局限于数字地图的绘制、处理、分析。如今,GIS已经逐步融入信息技术(IT)的主流,形成了一个巨大的产业,蕴藏着广阔的市场空间。测绘、国土、房产、规划、统计、卫生、公安等政府应用,设施管理、物流管理、客户服务、商业智能等企业应用,以及各类军事应用和面向个人的导航和位置服务等等,都成为GIS的应用领域。
事实上,我们不难看出,GIS的发展空间甚至远远大于CAD。CAD是设计世界的工具(Designing the World),而GIS是模拟世界的工具(Modeling the World)、管理世界的工具(Managing the World),也是辅助人们生活的工具(Servicing the People)。尽管GIS当前的应用程度还不如CAD成熟,但GIS却拥有比CAD广泛得多的用户群体,有着更加广阔的发展空间。可以预见,在不久的将来,GIS将会得到越来越广泛的应用,GIS技术将与数据库技术一样无处不见,成为新IT时代必不可少的重要元素!属于GIS的“大时代”正在来临。
2006年11月11日星期六
SuperMap蓝海战略与GIS 技术创新回顾
钱.金提出“蓝海战略”仅一年半时间后,现在却几乎已经成了创新的代名词。红海指的是已知的市场空间,竞争激烈,利润率低;蓝海则指亟待开发的市场空间,几乎没有竞争,利润率高。寻找蓝海是一个创新的过程,因此蓝海战略实则是一种创新的战略。SuperMap的发展历程,始终贯穿着蓝海战略的创新思想,并籍此建立了独特的客户价值曲线。
2. 1996:找到开发平台的蓝海
超图公司开始起步,发展方向定位于开发工具的蓝海市场。当时数据的采集、编辑、计算机制图软件等非常成熟且竞争激烈,而开发平台却是一个新的巨大的发展空间。因此,超图的发展方向首先定位在GIS的开发平台上。而在开发平台的实现方式上,超图选择了大型全组件式GIS开发平台的战略定位。提供一组可自由裁减和重组的GIS开发组件,并可脱离桌面GIS软件运行,成为为行业GIS应用软件开发商的优选方案。
3. 2000:空间数据库架构创新
传统的空间数据库引擎采用三层结构,而SuperMap SDX+则采用两层架构,降低了开发成本低和用户部署成本,并具有访问速度快、服务器端安装简单等优势。
4. 2000:开放式数据集成创新
超图提出了多源空间数据无缝集成体系架构,提供了SuperMap直接访问其他软件数据格式的能力,避免了大量数据转换的工作量和信息损失。而且该技术框架还允许开发商自行扩展空间数据引擎。
5. 2001:WebGIS平台架构创新
在其他WebGIS软件采用“Browser/WebGIS Server/Database Server”的三层架构的情况下,SuperMap IS软件一开始就采用了四层架构,即“Browser/WebGIS Server/GIS Application Server/Databse Server”。四层架构提供了服务器端强大的二次开发能力,使SuperMap IS成为真正的WebGIS开发平台,而不仅仅是WebMap发布软件。
6. 2003:开放的几何对象模型框架
SuperMap在封装了大量GIS和CAD的几何对象类型之外,还提供了一种独特的自定义几何对象。允许开发商根据自己的需要扩展特殊的几何对象,创造了独一无二的客户价值。
7. 2004:基于.NET的Internet GIS革命
基于.NET和Web Services技术,重新构架了新一代Internet GIS软件,推出了SuperMap IS .NET,支持OpenGIS 互操作标准,全新的Web Control技术简化了Web应用系统方式,大幅度提高开发效率。
8. 2005:共相式GIS创新
信息技术的高速发展为地理空间信息技术提出了新的挑战,GIS软件技术总是在追逐IT但总落后于IT。为解决这一难题,历经四年的潜心研发,超图建立了下一代共相式GIS(Universal GIS)技术体系。基于统一高效的技术内核,实现了支持多种硬件设备、多种操作系统、多种组件平台和多种开发语言,并逐步推出一系列全新的软件产品——SuperMap GIS Universal。
9. 2006:基于AJAX的高并发Internet GIS平台技术
年初发布的SuperMap IS .NET企业版在两个方面解决了此前Internet GIS的两大技术难题:创新的IC&C技术提高了服务器端的多用户并发能力近两个数量级;引进AJAX技术提高客户端的动态效果和相应灵敏度,并创建了“桌面风格(Desktop Like)“的可用性。SuperMap IS .NET 5.2企业版是最早嵌入Ajax技术的企业级 Internet GIS开发平台。
10. 结语
只有创造顾客价值的创新,才是有意义的创新。创造新的顾客价值曲线,也是蓝海战略的核心目标。正是这种创新精神,让超图从中科院一个课题组,发展成为亚洲GIS软件的旗舰企业。
蓝海确实是一个非常有诱惑的领域,但是蓝海里也有鲨鱼,充满危险。在竞争最激烈的时代,如果看不见蓝海的危险,失败会成为必然,成功只会是偶然的。创新的风险比我们想象的要大,只有1%的创新尝试能达到目的。但是,在创新的道路上,只要能坚持走下去,一定会达到胜利的彼岸。
2006年8月9日星期三
[转贴]宋关福做客赛迪网访谈实录
2006年8月9日,北京超图地理信息有限公司总裁宋关福先生做客赛迪网,与网友们就地理信息技术自主创新与产业实践等话题进行了交流和互动。以下为访谈实录:
程鸿:说到地理信息技术,我们都知道简称是GIS,还有GPS和遥感,最近这几个词非常热,GPS已经进入了我们的生活。最典型的就是炒的沸沸扬扬的Google地图。
程鸿:超图公司作为国产软件在这方面的领导者,在这方面有非常长的时间,而且取得了非常不错的成绩。在上个月,北京市有一个区县国产化地理信息系统项目,超图公司、红旗Linux和人大金仓数据库拿到了这个项目。首先请宋总介绍一下超图公司的概况。因为咱们并不是在媒体和报道中露面特别多?
宋关福:大家好!超图公司之所以不太熟悉,因为它是一个很专业的公司,是一个专业的地理信息系统平台软件制造商。公司成立于1997年,经过9年的发展也取得了一点成绩。刚成立的时候我们在科学院的学生宿舍里开张,现在已经有近400人的队伍,而且在北京、东京、香港、浙江等都有公司。我们的产品在日本、韩国、东南亚、欧洲、北美和中亚等地也取得了一定的成绩。
程鸿:能不能讲一下咱们的整体方面的发展战略呢?
宋关福:超图的核心战略总结起来是四个英文字母:“FOCI”。“F”就是Focus,即专注,前面提到过,超图专注于开发GIS平台软件。一个企业的战略,很重要的一点就是选择做什么和不做什么?有的时候决定不做什么比决定做什么还要难,超图对这点很明确,我们一直坚持这样的方向,所以我们在核心平台方面发展的非常快。
宋关福:“O”是Open,即开放。“C”是Cooperation,即合作。“开放合作”是超图长期以来坚持的共赢理念,我们是跟合作伙伴以及最终用户共同推动整个产业发展的。
宋关福:“I”是Internationalization ,即国际化。这是超图很重要的战略,超图的产品2000年年底才发布,但我们在当年7月份就成立了日本公司,这是很大胆的举措,当时有人在网上说超图连“中餐吃不好还要去吃西餐”,对此表示质疑,这么多年下来我们一直在坚持做,小有成绩。
程鸿:我了解了一下咱们比较典型的用户,比如说卫生部统计信息中心,还有中国疾病预防控制中心、建设部、广播电视总局的信息网以及国土资源部这样的单位。从典型用户来看,我感觉仿佛在各行各业GIS都有相应的应用范围,包括此前讲的比较多的制约中国物流企业发展的一些瓶颈,其中很重要的一点也提到GIS和GPS技术相对滞后,特别是对于中小企业来说基本上应用等于是零。您能不能跟我们大概讲讲各行各业,特别是以超图自己的客户实力讲讲GIS主要应用在哪些领域,能够起什么样的作用呢?
宋关福:GIS应用面是非常广的。我们可以大体的分成几个类。第一类用的最多的量最大的是政府,二十多个行业部门都用GIS。最早使用GIS的部门包括测绘、国土和规划等。现在越来越多的部门,包括卫生部门乃至计生委都用。我们也做了一些案例,但更多的案例是支持合作伙伴开发的。
宋关福:第二大类是企业信息化。比如说电信、网通、电力、自来水等设施管理,还有物流运输车辆监控。此外,还有企业开始把GIS用于客户服务。最近我们为海尔开发客户服务系统。这个系统有什么用呢?比如海尔在北京有很多服务网点,夏天到了,空调需要维修,客户打电话,通过系统就查到客户的位置,以及哪一个服务网点距离顾客最近,就派单到这个网点。企业咨询服务也是GIS的重要应用领域之一,比如连锁店开在北京什么位置最合适、最省钱、经济效益最好。这种咨询在中国内地还处于培育阶段,在香港、北美、欧洲比较成熟。所以GIS在企业信息化领域的应用,其发展速度可能比在电子政务中还要快。
宋关福:第三类是军事领域的应用,这包括从战略指挥决策到数字单兵系统,也包括海陆空二炮多个军种,这里有非常大的发展空间。
宋关福:第四块是面向公众(或个人)的服务。目前这块应用的产业规模是最小的,但是成长速度却是最快的,未来有极大的发展空间。所以有多公司专门从事这个领域,我们也为这个领域提供一些核心技术,一些合作伙伴基于SuperMap平台从事面向公众的位置服务业务。比如,NEC中国研究院基于SuperMap开发了面向公众的智能化电子地图网站;东莞博路开发了小灵通手机用个人位置服务系统;中兴通讯为电信和网通开发号码百事通业务系统。基于号码百事通,打114不仅可以查询某单位的电话号码,还可以查询怎么到达,以及该单位附近有什么餐馆、酒店等信息。这些企业为大众提供服务,超图则在背后作一些为他们服务的工作。
程鸿:讲到地理信息产业也是这两年才开始热起来的?
宋关福:它起步比较早,但是早期主要面向一些专业的老领域,比如在一些科研机构和少数政府部门应用。最近十年以来才开始比较大规模的应用,应用领域扩展到越来越多的行业。最近两年,面向公众和个人的应用多起来了。
程鸿:有一种说法说GIS一直落后于IT的发展,近两年GIS才开始得到大规模的应用,进入企业应用的范畴,您能不能说说这点呢?
宋关福:地理信息系统是计算机学和地学的交叉学科,IT技术本身的发展变化会很严重的影响GIS技术,很长时间以来GIS软件技术落后于IT很多。我们估计大概落后3到5年,比如说90年代中期,微软的COM组件技术已经成熟,但真正大型的组件式GIS平台软件到2000年左右才比较成熟,相差五年;再比如说微软的.NET从2001年以来就开始得到应用,但直到现在,国际上还缺乏真正基于.NET组件技术构建的组件式GIS平台,我们去年发布了SuperMap Objects .NET,差不多又是5年。这种差距也是GIS发展所面临挑战。当然, IT技术不断的变化,也是机遇,尤其是对我们起步较晚的中国企业,更是很大的机会。
宋关福:如果没有技术变革,以前领先的国际同行永远控制着市场,可能没有中国品牌的机会。现在技术变化很快,所以我们国内企业要抓住这个变革所带来的机会。因此机遇和挑战并存。
程鸿:国外2000年左右GIS市场产值就非常大了,国内我们都讲市场很大,但是具体大到什么样子是一个比较模糊的概念。很快有国际厂商进入中国市场,他们也并不是有很大的声音,但是不像在国际市场那么大,您怎么看现在这块市场面临的机遇和挑战呢?
宋关福:现在地理信息系统产业规模比以前大很多了。当然现在还缺少一个官方的统计数据,赛迪顾问倒是可以做一些调研。据估计,现在中国做GIS相关的公司有几千家,从产业规模来看,仅软件和服务相关的应该有几十个亿人民币,而且还在比较快的成长,成长速度比全球快不少。这是国内GIS产业界很大的机会。
宋关福:但是这里也有很多挑战,因为国际同行很早就进入这个领域,而且取得了比较好的市场占有率。我们国内的企业还要更加努力,一起来把市场做的更大,同时扩大市场占有率。
网友:在与国内外流行的GIS软件PK中,国产GIS软件目前战况如何?
宋关福:在很多领域竞争得非常激烈,这也是正常的。目前来看,中国的GIS市场国产核心软件按销售收入所占的份额还是比较可观的,应该超过30%。这比国产操作系统等市场份额大得多。
程鸿:是不是因为做信息采集的时候比国外的企业有得天独厚的优势呢?
宋关福:从做数据来讲国内企业绝对是有优势的,而且国家也有相关的政策。包括做一些行业的应用系统国内的企业也非常有优势。但是做平台层面来讲这种优势不是特别明显,还得靠技术实力,包括服务的能力整体的提升。
程鸿:您认为GIS产业目前发展中面对的问题有哪些?
宋关福:一个是面临IT技术的变化,随着技术的变化怎么样能让我们自己的技术快速的跟上去,这是国内厂商需要关注的。另外整个中国的GIS产业界面临的还有一个挑战就是怎么样把GIS这个产业做大、做强。现在有一个奇怪的现象,大家觉得GIS应用空间很大,但是GIS领域没有大的公司,这是比较大的挑战。一方面可能是因为这个行业很专业,专业门槛很高,大的软件公司很难进入。大公司进不来,小公司似乎有了这种保护伞,这并不一定是好事。
宋关福:国内GIS公司要发展壮大,需要考虑怎么样突破管理的瓶颈。如果说队伍扩大了,业务扩大了,管理跟不上也是不行的,大了反而容易出问题。在管理上突破的话,更多的成功就可以复制。不过现在我们看到一个很好的现象,国内很多GIS企业已经很关注管理的问题。企业发展不同的阶段需要不同的东西,企业发展第一阶段是需要胆识,有胆量做一些探索可能就赢了。
宋关福:第二阶段要靠智慧,主要是企业创始人和高管层少数人的智慧。这个时候规模可能做不大,真正做大的时候不能只靠少数人的智慧了,这个时候要靠规范和管理来发挥更多人的智慧。在一个规范的企业体系中,少数人的智慧可以得到复制,更多人的智慧可以得到发挥。
程鸿:我找的资料说明一个是数据共享没有建立,造成大量的低水平数据的重复制作。还有就是标准规范不齐全,产业政策不配套等等这样的情况。前段时间国家对电子地图提出了一个新的规范性的要求,这也许会有所帮助。
宋关福:这是产业环境的问题。这并不妨碍企业做大,企业还是要找自身的原因。现在就环境来讲是越来越好了,比如数据共享这个问题比以前进步多了,而且现在国家测绘局也开始计划在未来几年中提供民用的电子地图,这样对企业信息化有很大的促进。包括标准和产业政策都会更好,这应该是一个机会,既然我们以前不好的情况下都成长了几千家公司,以后会越来越好。
程鸿:目前我们有这样的行业协会吗?
宋关福:GIS、卫星导航和遥感都有相应的协会,遥感也有。协会还是蛮多的,协会也做了大量的推动产业的促进工作。
程鸿:其实很多人问这样的问题,他们很担心的是作为国产软件企业会不会受到国际巨头的冲击?他们都想问咱们超图的核心竞争力是什么?
宋关福:对于核心竞争力的理解每个人都不一样,对超图来讲有几个方面。一个是我们的技术创新能力;因为超图从事的是GIS平台软件,这是技术含量很高的业务,技术创新研发能力非常重要。超图经过几年的发展,建立了很好的创新氛围,创新的团队是我们的核心竞争力之一。
宋关福:核心竞争力的第二方面是我们钟耳顺董事长一直倡导的“开放合作,共同发展”的理念,以共赢的方式跟大家共同开拓市场。包括跟行业应用开发商,跟系统集成商以及最终用户形成一个整体,使大家都能在这个产业里得到发展。第三方面是超图的文化。这种文化有点学院的背景,我们也结合企业的发展创建了学习、执行和创新型的企业文化。
程鸿:这也是非常有特色的,跟咱们整个背景是连在一起的。
宋关福:对。这个行业确实有它的专业门槛,地学的背景非常重要,同时要有IT的技术,是一个交叉的学科。
网友:超图公司目前有不少二次开发商,同时有应用事业部和分公司,怎么协调产业化和二次开发商之间的关系?
宋关福:超图现在确实有几个事业部做部分应用领域,但我们核心的业务是发展平台业务。我们只是适当介入少数应用领域,而且也一直控制这方面业务的范围。超图只涉足非常有限的3到4个这样的应用领域,从这点来讲跟广大的开发商之间的冲突并不大。另外,我们现在做应用领域的几个事业部有一个重要的战略思想,就是要产品化、平台化。比如数字房产,我们就做成一个应用平台,基于这个应用平台,还可以做一些二次开发和定制,给合作伙伴留出空间。这点跟超图一直坚持的平台战略是不矛盾的,而且我想能够推动这几个领域比较快的发展。
程鸿:您刚才讲的比较多的就是自主创新和开放合作的态度。能不能就上个月我们和人大金仓和红旗Linux共同拿下北京几个区县这个项目做一个介绍呢?
宋关福:这是北京科委的全国产化项目,就是操作系统、数据库、GIS和中间件都是国产化的,怀柔是一个试点。这个试点是去年开始选择厂商,选择GIS软件的时候邀请了国内的一些厂商参加测评,最后选择了超图跟人大金仓、红旗这样的企业合作。经过几个月的努力,成绩不错,系统运行得很好。
宋关福:这里不光要解决应用单位的行业应用,首先要解决国产软件之间技术的接口问题。因为以前我们没有做过实质性的应用合作,这也是一个挑战。不过几方公司大家配合非常默契,大家一起努力,最后能很好的结合在一起提供应用。前段时间北京市召开了一个验收会,大家反馈非常好。因为以前大家对国产软件有这样那样的顾虑,现在北京市做了一个全国产化的案例,这对国产软件也是一种鼓励,也给了用户单位更多的信心。
程鸿:目前我们在国际化市场发展的情况怎么样呢?
宋关福:我们是迈出了一步,尽管大家评价超图在国产GIS国际化方面做的最成功,但从我们发展战略上来讲只是迈出了第一步,这一步就是在日本取得了比较规模化的应用。为什么国际化的第一站选择日本呢?一方面因为日本离我们很近,另外一个最核心的原因是,日本的用户我们觉得是全世界挑剔的用户。大家以前认为国产软件品质不好,不稳定,我们希望利用这样最挑剔的用户检验这样的一个产品,提升产品品质。
宋关福:经过2000年成立公司到现在,6年多发展下来,在日本也取得了比较好的成绩。04年的时候有一个英国调查公司调查出日本的五大GIS品牌,超图的SuperMap榜上有名,而且是其中唯一一个亚洲产品。在日本,像NEC、NTT等大型IT企业都在采用SuperMap产品,至于日本的政府部门,很多省(也就是我国的部委)都在使用SuperMap。甚至今年年初日本有两个政府招标项目,直接在招标书中指定采用中国的SuperMap产品。得到日本客户的认可,这让我们对在其他国家地方推广很有信心。
宋关福:目前在法国、意大利、东南亚、北美还是有一些用户,但是来自这些国家用户还没有形成规模。前段时间哈萨克斯坦一个全国唯一有导航资质的公司,最后选择了基于我们的软件平台做他们的导航产品。在这些国家的市场,我们还没有真正走出去做,以前的方式有点像守株待兔,是被动地做的。
宋关福:即便这样的情况下也有很多用户主动的找上门来。所以我们对进一步国际化很有信心,这也是我们今年6月份在香港成立公司的原因,分公司叫超图国际有限公司,是以香港为基点辐射包括东南亚、南亚和澳洲国家和地区,下一步国际化的道路还很长,我们也很有信心,请广大的朋友一起来关注、支持。
网友:我们在香港有分公司,在日本是分公司还是合作伙伴呢?
宋关福:日本是我们成立的合资公司。
网友:咱们是不是准备上市呢?有没有这方面的计划?
宋关福:一个企业是不是上市,什么时候融资,融多少钱?这是根据业务的发展需要决定的。在需要的情况下我们会去做这些需要做的事情。
网友:政府单位现在还是GIS的第一大用户,但是很多用户还是政绩工程,没有用起来?
宋关福:早期是有这样的情况,现在我们感觉在电子政务里面的应用,越来越多的用户他们是真的需要,而且建好了之后是真的在运行。刚才提到的怀柔电子政务系统,我还没有到现场看过,但很多国土部门的系统我去现场看过,像柳州和吉林等国土局,他们每天就是在这样的系统上办理业务。跟电子政务的办公流程结合在一起,运用的非常好,他们真正是需要这样一个系统。早期可能有这样的情况,但是GIS技术创新,产品做出来了若最后得不到应用,创新也没有价值。创新最终是能够提升用户的应用价值,才是有意义的创新。
程鸿:可不可以说很多地方GIS平台已经成为电子政务的支撑?
宋关福:是这样的,但是现在还处于一个发展中的阶段。真正发展到成熟阶段,电子政务系统不会刻意去提GIS,什么时候GIS词在项目名称里消失掉了,GIS应用就到比较成熟的阶段了。
程鸿:大家有没有看过报道?我记得当时是咱们科技部的廖小罕司长对这个予以了高度的评价,包括倪光南院士也有很高的评价,这是对国产软件的一个很大的鼓舞。
宋关福:是的。这样的合作为数据系统厂商、操作系统厂商和GIS厂商都创造了很好的机会。
程鸿:因为讲的是整个产业链的发展。
网友:真正自主技术的软件企业并不多见?超图哪些方面是真正掌握了自主核心技术?
程鸿:可能前段时间也是出了高科技方面的不太好的事情,大家对到底怎么样的程度是真正的自主创新心里有一个疑问。
宋关福:超图整个地理信息系统软件平台的开发都是百分之百自主创新的成果。具体包含的关键技术非常多,超图跟国内其他的软件公司一样,也承担了国家的一些科研项目,包括科技部的“863计划”项目,这样的支持对我们核心技术的开发也起了很大的促进作用。这里有很多关键技术不一一列举,没有这样的关键技术这样的,就不会有很好的产品。
程鸿:您刚才提到了我们比较典型的用户,现在起来以政府行业为主体的。讲到这种情况在电子政务GIS和OA的结合,还有多信息的整合,这个整合是不是比较大的难题呢?
宋关福:曾经是一个比较大的难题。但2000年以后,GIS玉OA整合的应用就比较普遍了,这也归功于GIS技术的发展。因为GIS早期是自成体系的独立的系统,很难跟其他IT技术集成,到2000年之后大规模的采用组件式GIS技术,这个技术产生之后给GIS应用带来了极大的飞跃。很容易把GIS特殊的功能和技术嵌入到IT其他的技术里去,形成一个整体,加强了集成的能力。这点非常重要,这也促进了GIS的应用变得更加广泛。
宋关福:早期的GIS应用就是独立的,GIS就是GIS,OA就是OA,现在GIS已经变得IT系统中的一部分。以后可能不提GIS了,绝大多数系统都能用到GIS。事实上现在很多应用系统,包括我们提到怀柔的系统都是跟OA结合在一起的。
宋关福:另外多种信息的集成,这曾经也是难题。因为GIS软件发展这么多年,不同单位用了不同的产品,他们积累的数据格式有很大的差别,很多软件消失了,但数据还在,怎么把这些信息无缝的、便捷的、低成本的整合起来。很多公司也做这方面的探索,超图开发了多源空间数据无缝集成技术。这个技术可以让GIS软件直接访问其他的数据格式,而不需要转换。
宋关福:这就大大加快了数据整合的速度,因为以前是要把格式转换过来才能用,现在我们采用这种技术可以直接访问不同的格式。我们早期有很多测绘部门用CAD软件采集数据,它的格式转到GIS非常麻烦,而我们的系统可以直接访问。这种集成能力是非常强的,我们叫无缝集成。
程鸿:是不是因为GIS系统没有相对统一的标准呢?
宋关福:标准一直都有,但是比较多。包括美国政府机构颁布的标准,我们国家也有自己的标准格式。除了政府颁布的标准外,GIS领域还有很多事实上的标准,哪个软件用的多,哪个软件的格式就成了事实上的标准。标准多了之后集成是一个难题,但是还是能解决的。
网友:5月25日国家测绘局宣布搞一个全国测绘项目,5年完成1:5万图形数据的更新,这是一个好事,这个事情要花很多钱,而且要花很长的时间。这个事情做完以后没准旧的信息又发生了变化。也有网友讨论,是不是可以引用Web2.0的新思路,由网络用户参与信息的添加和修改,您怎么看这种设想?
宋关福:这是一个很有创意的设想。从国家测绘局来讲主要解决1:5万地形图的测绘,网友来做是缺乏准确性的。而且很大一部分是解决无图区的数据,像西藏、新疆等地方人很难进去,这部分是他们要解决的重点,这部分难度很高,要付出很高的代价,甚至生命的代价,这个也不是网友能做到的,需要有专业的队伍。基础地形数据本身确实有一些变化,但大的地形框架一般变化不大。所以这种数据不会很快都过时的。
宋关福:真正变化的快的是道路和商业网点,这些数据可以用网友提出的方式解决。日本现在也在策划一种模式,让送快递的每人配个PDA,他们每天到处跑,某个店位置变化了,他能马上知道,就在PDA上修改,再拿回公司去更新服务器上的地图数据库。
程鸿:咱们有没有可能把不同的方法结合起来,让我们得到的空间地理信息更加准确和实效性都能得到呢?
宋关福:应该是可以的。GIS在公众领域里的应用,很多数据是要求快速更新的。
程鸿:我了解到美国副总统在大学演讲中曾经提出了“数字地球”的概念,后来我们又提“数字城市”、“数字区域”的概念,您能不能介绍一下国内目前城市GIS应用的现状和面临的挑战呢?
宋关福:城市应用在GIS里面是涉及比较早的。早期主要是政府部门建设这样的系统,现在这样的方式面临着一种变化,一种调整。我们现在也在推另外一种方式,就是面向区域的、跨部门的、分布式综合应用系统。在数据方面,我们有一套能够高效共享的技术。以前的政府应用系统,是按照部门分别建立的,各部门之间因缺乏统一规划而难于共享,出现大量重复建设,非常浪费。现在我们在广东茂名等地方建立了一种新的模式,就是把整个城市的政府地理信息系统应用作为一个整体来规划,首先建立一个基础空间数据库系统,然后在这个基础上,去扩展各委办局的行业应用系统。
宋关福:市长关注的可能是跨部门的问题,如果他在一个系统上就能看到所有部门的信息,工作效率将大大提高。除茂名以外,还有北京的怀柔、平谷区、大兴区、崇文、昌平等,都基于SuperMap建立了面向区域整体的、跨部门的综合地理信息系统。因此,这方面与其说是挑战,还不如说是一种机会。
程鸿:有人说GIS是从政府应用到社会应用的发展过程?
宋关福:现在 GIS在政府中应用相对最为成熟,企业应用比较成熟。现在社会应用还处于一个初级阶段,但未来发展空间非常大。我想最后这几个领域都会发展得非常好。
程鸿:我觉得纵向的就像一个个割裂的信息孤岛一样,怎么样打通,是一个很现实的问题。不光是政府系统,包括电力的管网、交通路线等等,这不光是政府的事情了。
宋关福:是的。
程鸿:很客观的情况就是我们在路上走的时候,就是经常能看到路被挖出一条条沟这样的情况,将来数字城市的时代可能会解决这样的问题。
宋关福:如果大家的数据都整合在一起,大家就知道我这里修一条路是不是首先就考虑好管网等问题,就有机会解决好部门之间的割裂问题。
程鸿:讲到城市GIS,后面有人提出了城市群GIS的概念?这方面您能不能介绍一下?
宋关福:城市群或者说更大范围的GIS应用,它关注的是更宏观的情况,比如有些省的发改委关注整个经济区的整体发展,相应地就会建立这样的跨城市的系统。GIS应用的层次会越来越多,最早是在城市一级用起来的,往上就是省级,乃至国家级;往下是区级、乡镇级的应用。我们有一个合作伙伴就给镇一级、村一级的做GIS应用系统,村长们在这个系统上,可以量量村里的某块地有多大的面积,非常好。应用的层次再往下,就是面向个人的应用了。
网友:超图在技术跟踪方面不是很强,这方面咱们的想法是怎么样的?
宋关福:关于技术跟踪方面,可能超图的宣传还不够。事实上很多新技术,我们还是比较快得到应用的。在超图,我们提倡“三只眼睛”作研发,第一只眼密切关注用户的需求,用户不需要的技术就是没有价值的东西,这是最根本的。第二只眼关注行业动态,同行有什么样的想法和动作,我们关心这样的动作不是说我们就要去拷贝人家的东西,我们会看他为什么这样做,背后隐藏着什么用户需求,是不是有更好的方满足成用户的需求。
宋关福:第三只眼关注IT发展趋势。超图一直非常强调关注技术发展的变化,IT技术一变化,跟GIS结合就可能产生新的技术。比如我们非常快就发布的支持Ajax的Internet GIS平台。
程鸿:超图是一个很典型的科研型企业,我也了解到您在中科院也是有长期的学习经历,很多员工也是来自中科院的背景。说到科研性企业创业会有一些常见的体制瓶颈,超图即是这样的企业同时设立了海外分公司,香港分公司和合作伙伴,您作为软件领军人物怎么看待这个瓶颈?
宋关福:学院科研出身的团队问题也是有的,不管面对哪类问题,出身于何种背景,第一解决要建立很强的团队的学习能力和学习型的文化,这样任何瓶颈多可以突破。如果我们把原来的所有工作习惯全部带到企业里,这是有风险的,不同的阶段我们需要不同的能力。在超图,学习型的文化是很重要的,这是我们企业文化的第一条。
宋关福:我们鼓励大家除了我们所熟知的技术领域我们还去学习管理、市场营销等其他的东西,现在看起来非常有成效。首先我们有一个比较远大的战略,有一个很好的愿景,就是做一个国际品牌的公司,同时要为达到这个目标而去学习并培养所需要的技能。
宋关福:超图现在在北京总部有将近300人,只有很少的比例是来自科学院的身份,它基本还是民营的体系架构,我们是完全按照企业的发展机制来运行的。科学院的文化有它很好的地方,比如说民主、平等、创新,这些也在超图得到体现,但作为企业,我们还有企业运行所需要的机制和文化,超图一直这样做,这几年的发展也证明这个模式还是很成功的。
程鸿:很多网友可能也有很多咱们的员工在进行讨论,我觉得这是一个很好的机会,很多时候不是有很多机会以一个相对不是下级的身份提出自己工作中遇到的困惑,我想不管是对经销商、学生、员工,这种机会就是给有这方面兴趣的网友一个公开讨论的氛围,如果说大家有更多的想法都可以提出来。我昨天也在GIS论坛里看了半天,在那儿讨论也是很好的方式,大家希望对超图了解更多也可以通过我们代为联系,这样让我们一起为地理信息技术,不管是技术、平台还是应用的前景都有一个更好的了解。
网友:此前国内有很多大型的GIS厂商,这些公司都热过一阵慢慢消失了,他们的背景也是学院背景的科研单位起家的,超图是怎么样通过引进先进的管理理念让自己的企业不断增长的?
宋关福:我想任何一个产业都会有这样的情况出现,这些公司里面大家提到很多都是科研出身的,可能GIS特殊的专业背景所以这样的企业比较多,但现在成功的同行中也也有不少这样科研背景的企业,因此不能说有学院背景的企业就不行。中国GIS企业要进一步发展,特别是软件企业要发展,一定要走出实验室,跟产业结合在一起,而且要胸怀国际市场,要有足够的信心和耐心去做这个产品,我想大家都会有发展的空间。
程鸿:咱们超图是不是有一个GIS的社区?
宋关福:有两个域名,一个是比较好记的gischina.com,一个是gisforum.net。很多从业者在这里交流问题,希望大家有机会可以到那儿交流。同时我们下个月5、6号在国际会议中心有一个上千人的大会,这个大会是科学院主办,地理所、遥感所、超图承办,大家有兴趣可以参与。很感谢这么多网友关注地理信息的发展。
2006年8月4日星期五
“FOCI”策略成就超图高速成长
稳定的核心团队,学习型的企业文化和强大的技术创新能力使超图得以持续发展。除此以外,远大而清晰的发展战略更是超图的快速发展的关键因素。战略对于企业而言至关重要,缺乏战略的企业,要么陷入漫无目的的“流浪汉现象”的陷阱,要么落入盲目追随业界老大的“追星族现象”的陷阱。在九年的发展历程中,超图总结出自己独特的发展策略,即“FOCI”策略主轴,并指引着超图继续前进。
在英文中,Foci是Focus的复数形式,在超图的战略中,“FOCI”则是四个词的缩写,即:Focus (专注)、Open(开放)、Cooperation(合作)和Internationalization(国际化),这四个策略相辅相成,既造就了超图今天,也将成就超图的未来。
1. 专注
超图的战略定位一直很明确,就是要专注于做GIS平台软件。所以超图只做少量有战略意义的行业应用项目,绝大多数的应用项目都是由合作伙伴来做。定位于做GIS平台软件需要耐的住寂寞,在刚开始几年,平台软件上处于研发阶段,没有产品销售收入,却要维持对核心技术研发得持续投入,发展非常艰难。同时,定位于平台软件更要经得起诱惑。在企业战略决策中,有时候决定不做什么比做什么还困难,也更重要。一旦决定了方向,就必然要放弃某些东西。经常会有很多应用项目机会摆在面前,能够坚持推荐合作伙伴去承接,是需要勇气的。超图的愿景是打造中国人自己的世界级GIS品牌,这就决定了超图必然要放弃更多的机会,专注于打造GIS核心平台软件,尤其是GIS开发平台软件。
2003年11月,Bentley公司一位副总裁访问超图,其间得知SuperMap GIS软件销售收入中,70%~80%来自GIS开发平台类产品时,感到非常惊讶。当时同行多以桌面套装软件为核心,开发包则附属于桌面软件,是为桌面软件的定制服务的 。超图则与同行反其道而行,独立特行地打造开发平台。
SuperMap软件产品的开发始于1996年,比最早从事GIS软件开发的国内同行晚起步10年。在当时,国内GIS软件如雨后春笋般蓬勃发展,一些国产GIS软件产品已经比较成熟,并形成了一定的品牌优势。国际同行起步更早,并且垄断着当时的中国GIS软件市场。此时才起步的超图,应该从何处入手,才能避免残酷的竞争而获得生存和发展的机会,这是摆在超图面前的重要课题。
在早期的GIS教科书中,对GIS的定义一般为“是用于输入、存储、查询、分析和显示地理空间数据的计算机系统”,这是一种面向数据的定义,是对90年代中期以前GIS应用方向的真实写照。当时的GIS软件主要应用于:采集和编辑数据并生产数字地图;基于数字地图浏览和查询;基于数字地图进行排版和地图绘制。因此,用于数字地图编辑和处理、分析、制图的桌面软件非常成熟。
在上述领域,同行的软件已经非常优秀,如果超图也按照这样的思路开发GIS软件,没有任何出路。超图认识到,花费巨大成本生产的数字地图绝不仅仅为了简单浏览和打印纸图,在单位用户中更大的应用空间则是面向管理,为业务管理提供服务,同时还看到了个人用户产品的巨大发展空间。不管面向管理的政府和企业应用系统,还是面向公众信息服务的产品,都需要GIS软件技术与其他信息技术如多媒体、办公自动化、通信等技术的无缝集成,因此需要一种独立于桌面平台之外的开发平台。只有基于这样的独立开发平台,行业应用开发商才能够为政府、企业和个人开发更符合应用需求的系统和产品。
正是面向这样的应用需求,超图提出把“GIS融入IT”的口号,并把GIS开发工具作为研发的重点。经过四年努力,最终于2000年10月发布了大型全组件式GIS平台—SuperMap 2000,2001年3月又在成都发布了大型Internet GIS开发平台—SuperMap IS,同年4月更推出嵌入式GIS开发平台—eSuperMap。到此时为止,超图发布的三个软件全部为开发平台,而SuperMap Deskpro和SuperMap Survey等面向数据处理的桌面型软件,直到2001年11月才推出。绝大多数GIS企业先发展桌面软件,在发展开发平台;超图则恰恰与之相反,这说明了超图对开发平台的高度重视,也实现了其专注于为行业开发上提供工具的战略意图。
2. 开放
一直以来,超图已开放的胸怀面对产业,面对技术,面对管理。SuperMap的技术体系是开放的,提供强大的开发能力,让行业应用开发商构建行业应用系统,甚至基于SuperMap开发有自主知识产权的软件产品。目前超图已经形成开放的系列产品。
开放的大型全组件式开发平台。SuperMap Objects是超图自2000年推出的基于COM技术的大型全组件式GIS平台,系统采用开放的体系架构,不绑定在任何桌面GIS软件上,允许开发商独立分发基于该平台开发的行业应用产品。在某国际厂商于2004年年底推出剥离了组件平台和桌面平台的产品前很长一段时间内,SuperMap Objects一直是国内国外唯一一套可独立分发的大型全组件式GIS。2005年年底,超图又率先发布了基于.NET技术的大型全组件式GIS平台——SuperMap Objects .NET,以及基于Java技术的大型全组件式GIS平台——SuperMap Objects .Java,为行业开发商提供了基于最新技术的组件式GIS开发平台,继续领导这一潮流。
开放的企业级GIS服务器软件平台。SuperMap IS .NET和SuperMap IS Java是超图的新一代企业级GIS服务器软件平台,不仅在功能上超越了传统WebGIS的限度,实现强大的后台GIS功能,而且提供了客户端智能图形编辑能力和创建桌面风格(Desktop Like)的智能客户端能力。SuperMap IS从2001年开始,就率先构架了支持服务器端扩展和开发的开放式四层结构。2004年以后陆续发布的SuperMap IS .NET和SuperMap IS Java,则把这种开放的架构发展到极致,为合作伙伴提供了一个开放式的企业级GIS服务器软件平台。
开放的数据集成技术。多源空间数据无缝集成技术(SIMS)是SuperMap软件的核心技术之一,使得SuperMap GIS系列软件在无需格式转换的情况下直接访问多种数据格式,并且提供了让开发商自行订制空间数据引擎的能力,建立了无缝空间数据集成的技术架构,为大规模分布式异构数据集成提供了可能。
除技术的开放以外,超图的管理模式也越来越开放。超图的用人理念是开放的,不论学历高低,不论关系亲疏,一律平等对待。不对员工评头论足,让员工在工作中成长,通过竞争选拔优秀人才。开放式办公也成了超图这个土生土长的中国企业的特色。自2005年5月开始,超图在全公司范围内取消单人办公室。包括董事长、总裁和副总裁在内的所有管理者,都跟所有其他同事一起在开放的办公环境里工作,这是超图的开放、创新精神在办公文化中的深刻体现。开放式办公有利于沟通,也体现了超图的平民文化和以人为本的管理精神。
3. 合作
合作是超图营销理念的核心内容之一。在超图的企业宗旨里,明确提出了“协助合作伙伴建立和保持竞争优势”,超图是通过协助合作伙伴取得成功来实现自己价值的。
GIS是IT产业的重要组成部分 ,GIS正在融入IT主流,GIS产业发展更加呼唤合作的营销模式。为了形成更大的SuperMap GIS产业链,在总结GIS技术产业发展模式的基础上,超图制定了一套合作的模式,通过技术、市场与服务乃至企业全方位的开放,与行业应用开发商、系统集成商和最终用户共同合作、共同发展,形成良好的内外部发展环境。
合作是超图公司的重要理念,也是发展GIS的重要战略。在市场化过程中,超图大力协助行业开发商,支持超过400个合作伙伴开发行业应用系统,既发展了技术,也拓展了市场。如北京凯普奇公司基于SuperMap开发有线电视设施管理系统,占领市场份额半壁江山;配合南京中兴软创拓展电信网络资源管理市场,帮助广州蓝图发展城市规划和自来水设施管理市场等等。同时我们还与众多的高等学校联合成立了GIS实验室,与北京大学软件学院联合建设GIS专业,招收GIS工程硕士研究生,大力培训GIS人才。除此之外,超图公司还与Microsoft、Oracle、Sybase、SUN和IBM等国际著名IT企业建立了战略合作关系,为SuperMap用户提供更广泛的服务。
为了形成更大的SuperMap GIS产业链,在总结GIS技术产业发展模式的基础上,超图制定了一套开放合作的模式,于2006年3月建立了超图合作伙伴网络(SuperMap Partner Network,简称SPN)),通过技术、市场与服务乃至企业全方位的开放,与开发商、系统集成商和最终用户共同合作、共同发展,形成良好的内外部发展环境。
4. 国际化
不管是否愿意国际化,即使在国内市场,国产GIS软件制造商也正在面临国际性竞争。与其被动参与国际竞争,还不如主动走出去。国际化从一开始就是超图重要的发展战略。
超图的产品2000年10月才首次公开发布,但超图于当年7月份就在东京成立合资公司日本超图株式会社,这是很大胆的举措,当时有人在网上说超图连“中餐吃不好还要去吃西餐”,对此表示质疑。
在随后的几年内,SuperMap在日本建立了大量成功应用案例,并得到用户广泛认同。2005年3月28日,北京超图钟耳顺董事长在人民大会堂领取“国家科技进步二等奖”,就在同一天,日本超图林秋博社长意外地收到了来自东日本铁路的感谢状。原来,日本超图于2004年为东日本铁路公司建成了铁路设施管理系统,这是一个大型GIS应用系统,数据量超过1TB(即1000GB)。2004年下半年,在一次强烈地震中,全球闻名的新干线首次出现脱轨事故,在其后的灾后修复过程中,建成的铁路设施管理系统发挥了重要作用。为感谢日本超图的贡献,JR送来了感谢状。
在日本,已有超过十个世界五百强企业采用SuperMap为企业和政府开发GIS应用系统,政府需要GIS的几乎所有部委,如国土交通省、总务省、环境省、农林水产省和经济产业省 等都在使用SuperMap。在2006年第一季度,日本国土交通省和内务省的两个政府项目招标中,在标书中指定采用SuperMap软件作为系统开发的平台。无独有偶,日本最大的电力公司东京电力在一个项目招标中也对开发商指定了SuperMap平台。其中国土交通省的招标项目的系统已经开始试运行,目前系统管理的数据量已超过4TB,系统全部建成后,数据量还会进一步增加。日立建筑机械公司还基于SuperMap建立了全球性的建筑机械监控系统,类似的大型应用案例在日本越来越多。
经过六年发展,SuperMap在日本已经拥有1400多家用户单位,销售了上万套软件,成为日本GIS市场的知名品牌。2004年底,在英国Business Advantage Group公司的市场调研报告中,SuperMap作为唯一来自亚太地区的产品跻身日本市场GIS平台五强。
日本用户向来以严谨著称,对产品功能和品质的要求非常苛刻。在日本的应用推广过程,对SuperMap产品品质而言,既是严格的考验,也是巨大的促进,同时也给予超图人在其他国家和地区进一步推进国际化进程更多的信心。
除在日本外,SuperMap还在香港、澳门、台湾、韩国、新加坡、法国、意大利、哈萨克斯坦、蒙古等国家和地区建立了成功案例,但在这些地区的应用还不成规模,需要进一步努力。2006年6月,超图在香港成立了超图国际有限公司,以香港作为基地,开拓东南亚、南亚等地的国际市场。日本只是第一站,超图的国际化还有很长的路要走。
“十一五”期间,也将是国产GIS大力开拓国内、海外市场的重要发展时期,也会有更多国产品牌走出国门。IT技术不断的变化,给我们起步较晚的中国GIS企业带来很大的迎头赶上并超越的机会,面对这样的机会,战略及管理水平的提高对我国GIS产业的发展、提高国内、国际市场占有率至关重要。超图愿与国内同行一起努力,把“中国智造”的GIS品牌推广到世界各地。
2006年4月15日星期六
超图的共相式地理信息系统探索
超图抓住了组件式GIS和Internet GIS这两个技术变革的重要机遇,于2000年迅速推出可裁减的大型全组件式GIS开发平台—SuperMap Objects 2000,并在几个月后推出Internet GIS平台—SuperMap IS,迅速以新一代开发平台的定位打入市场,为超图在随后几年内高速发展奠定了坚实的基础。2001年底,超图推出了嵌入式GIS平台—eSuperMap和桌面GIS软件—SuperMap Deskpro,从而形成了新一代GIS的全系列产品。四年后的今天,无论从年销售收入还是市场影响角度评价,SuperMap IS系列和SuperMap Objects系列都是亚太地区最成功的Internet GIS平台和组件式GIS平台。
在抓住全组件式GIS和Internet GIS两个蓝海机会得到迅速发展后,超图没有停息创新的步伐。超图深刻地认识到,若没有充分准备,下一轮技术变革的浪潮可能顷刻间把自己吞没。2001年年底,超图公司开始思考下一代GIS软件的研究与开发问题,寻找新的蓝海市场。
SuperMap Objects 2000是基于微软的COM技术开发的,超图首先看到了微软的新一代.NET组件技术的巨大魅力。刚开始,超图把下一代GIS的开发计划代号命名为“SuperMap .NET计划”,但随即发现Java的趋势也不可阻挡。下一代组件式GIS究竟何去何从?.NET还是Java?同时,操作系统也存在多元化的局面。超图发现,GIS正面临信息技术(IT)发展带来的严峻挑战。
1.组件技术新趋势,.NET?还是Java?
九十年代中,基于组件的开发(Components Based Development,CBD)成为IT的主流开发方式,这导致了GIS业界翻天覆地的技术革新。1999年到2000年间,国际国内有远见的GIS厂商纷纷推出大型组件式GIS软件:Intergraph发布了基于COM技术的GeoMedia、ESRI发布基于COM技术的ArcGIS 8,北京超图公司发布基于COM/ActiveX技术的SuperMap Objects 2000,GIS组件化的浪潮很快席卷全球。如今,组件式GIS与GIS组件化已经成为GIS软件开发技术的主流,成为不可抗拒的力量。在这种潮流影响下,更多的GIS软件加入到组件化的队伍中来。就在最近一两年,不断还有国内的GIS厂商推出基于COM的组件式GIS。
但是,在IT领域,“唯一不变的就是永远在变”,组件技术也在推陈出新。目前,基于COM的组件式GIS软件技术依然是应用系统采用的主流。但曾经带来GIS技术变革的COM技术仍然存在诸多不足,如因“动态库地狱(DLL Hell)”所导致的组件版本冲突,因对象无法继承而导致的二次开发扩展能力局限,甚至有人评价COM不是真正的面向对象技术,这都影响到基于COM的GIS技术的进一步发展。
为了与Java竞争,微软公司推出了.NET技术和.NET组件技术,.NET组件技术比COM更加完善,微软公司也计划逐步用.NET组件技术淘汰COM,并最终将形成.NET组件技术与Java组件技术并行发展的局面。
据地理信息系统论坛(http://www.gisforum.net)调查,2006年以后,选择.NET和Java语言开发GIS应用系统的单位将超过50%(图1),随着时间推移,这一比例还将继续攀升。这也预示着基于.NET和Java技术的组件式GIS将得到快速发展和应用,并将逐步取代基于COM的组件式GIS。然而,要同时开发支持.NET和Java这两种完全不同的组件平台,势必面临两条战线同时作战,成本太高!
2.操作系统多元化,GIS厂商何去何从?
纵观GIS软件的发展历程,操作系统对GIS的影响极为深远。从操作系统的角度看,GIS软件的技术发展可以划分为三个阶段:
Unix主宰阶段。GIS软件对CPU计算能力和图形处理能力的要求向来较高,而90年代中期以前,PC处理能力还处于较低水平。因此,早期的GIS软件主要基于各种Unix操作系统的高档计算机上开发,Unix是主要的GIS用户操作系统。
Windows主宰阶段。到二十世纪九十年代中后期,Windows成为PC主流操作平台,而且PC的CPU和图形处理能力得到了大踏步的发展,国际上主要的GIS厂商都开始把软件移植到Windows上,进入二十一世纪以来,Windows成为GIS应用的主流。那些来不及把产品移植到Windows的公司惨遭淘汰。
操作系统多元化阶段。在第一和第二阶段,GIS软件主要以单机版和C/S结构网络版为主,图形可视化、地图数据处理、各种分析功能主要在客户端进行,因此GIS主要受制于客户端的操作系统。但随着Internet GIS的逐步成熟和广泛应用推广,尤其是当Internet GIS从Browser/Web GIS Server/Database Server三层结构发展到Browser/Web GIS Server/GIS Application Server/Database Server四层结构以后,GIS软件技术及其应用的重心逐步从客户端向服务器端偏移。此时服务器端的操作系统对GIS的影响也越来越大。
直到目前为止,Windows仍然垄断着PC或客户端操作系统市场,但在服务器端,GIS软件的运行环境变得复杂多样。尽管从2005年开始,Windows已经超过Unix成为第一大服务器端操作系统,但Unix的份额还是非常巨大,市场份额仍近40%(如图2);Linux的销售收入尽管只占11.7%的份额,但Linux价格低廉,若换算成装机数量,Linux所占的份额会大幅度提高。因此,服务器端操作系统基本上处于Windows,Unix和Linux三足鼎立的局面。
面向移动终端的GIS发展也很快,在PDA和智能手机等移动设备上的操作系统则更令人扑朔迷离,早期是Palm占领垄断地位,到现在,Symbian处于领导地位,微软的Pocket PC和Windows CE排第二,Linux则紧随其后。
短短十余年时间,操作系统就折腾着GIS软件在Unix和Windows之间跑了个来回,如果再考虑移动终端的各种操作系统,GIS厂商就更加苦不堪言了。谁能说未来的技术发展,不会在操作系统方面给GIS厂商提出新的挑战?
3.GIS如何尽快跟上IT发展步伐?
除操作系统和开发语言的发展变化以外,IT很多其他方面的进步都对GIS软件产生重要影响。在不断变革和进步的IT面前,GIS厂商总是应接不暇,被迫不断投入重金开发新的GIS软件。尽管如此,GIS软件还是陷入了一个难以自拔的漩涡,GIS软件不断追逐IT,但GIS却始终落后于IT至少三到五年。
比如,微软的COM技术在上世纪九十年代中期就已经成熟,但真正的大型组件式GIS差不多在2000年才得以逐步成熟。再如,2001年微软就推出了.NET组件技术,但真正基于.NET组件技术的大型组件式GIS到2005年以后才上市。
随着GIS所依赖的技术环境越来越复杂,以及IT的不断进步,为了跟上技术变化,满足不同类型应用环境的需求,研发GIS平台软件的负担越来越重。因为跟不上IT变革,一些早期在国际和国内很有影响的GIS软件和企业被市场无情地淘汰了。
那么,能否探索出一种领先的软件架构,使得GIS软件能够以较小的代价,普遍适应当前和未来信息技术在硬件设备、操作系统、开发语言等方面的发展和进步呢?
4.哲学中“共相问题”的启示
柏拉图是古希腊著名的哲学家,怀特海认为柏拉图奠定了哲学的发展方向,自柏拉图以后的哲学家都在为柏拉图作脚注。他甚至还说“无论你赞成柏拉图还是反对柏拉图,你都是一个柏拉图主义者”。
那么,柏拉图究竟做了什么贡献,让他在哲学界有这么高的威望?罗素认为,柏拉图最大的贡献就是开创了“共相问题”的探讨,即哲学中的“共相”与“殊相”问题。
哲学中用“共相”和“殊相”来分别指代普遍性和个别性的概念与事物。比如方形的办公桌、圆形的餐桌或椭圆形的会议桌,其中任何一个都是殊相(Particular),而用以概括各种类型桌子的“桌子”这个概念则是共相(Universal)。同样,基于COM的组件式GIS软件是一个殊相,基于.NET的组件式GIS软件或基于Java的Internet GIS软件也都分别是殊相,而用以概括各种GIS软件的“GIS软件”则是共相。
对共相问题的探讨,确定了西方哲学甚至整个哲学的主要发展方向。哲学中的共相问题对突破当前GIS软件发展的困境也有着重要的启示。哲学家们认为,殊相是基于具体的时间而存在的,而共相则是对经验世界中的一切现象以及一切可能成为经验世界现象的最高抽象,可以独立于具体的时间之外永续存在下去。换言之,我们也可以说,众多的殊相被概括为共相之后,其生命得以延长。
那些作为殊相的GIS软件个体之所以不能长时间存在,主要原因在于,软件被设计为过多地依赖于具体的技术环境,如硬件设备、操作系统、开发语言、数据库和数据格式等,一旦其赖以依存的技术环境发生重大变化,则GIS软件可能因此而淘汰。正因为如此,GIS软件的研发者们不断地重复着“夸父逐日”式的追逐。在某一殊相GIS软件上投入的研发成本越大,在下一阶段的新产品开发中付出的代价也就越大。因此一旦IT相关技术出现新的发展,就面临被淘汰的危险。
尽管共相只是概念世界的东西,并非具体的事物,但不可否认,个体的殊相因为被抽象为普遍的共相之后,得以超越具体的时间而延续。这就启示我们,如果对GIS软件进行共相式的概括和抽象,提炼出那些独立于具体的技术环境之外的普遍性功能和技术架构,这个技术架构在IT发展变化中可以保持相对稳定,只需要投入较少代价对软件的外围部分进行扩展或调整,即可适应未来IT的变化,将在很大程度上延续GIS软件的生命周期,减少GIS平台开发单位因技术变革而带来的大量重复投入。
对于真实的软件而言,真正的“共相GIS”是不存在的,我们不妨称这样的GIS为“共相式GIS(Universal GIS)”。就当前技术环境而言,共相式GIS就是能够支持当前存在的任何计算设备(Any device)、任何操作系统(Any operation system)、任何组件模型(Any component mode)、任何开发语言 (Any programming language)、任何数据库(Any database)和任何数据格式(Any data format),并可以以很小代价来支持未来的计算设备、操作系统、开发语言、数据库和数据格式的GIS平台软件。
5.共相式GIS体系架构
共相式GIS的本质在于通过精心设计的软件架构,把GIS所特有的功能、分析处理算法和所依赖的信息技术进行有效的隔离,使得两者可以各自独立的发展而不会相互牵连制约,不会因为信息技术的发展变化而导致整个软件从头再来。因此,共相式GIS的核心思想,就是要建立一套具有普遍适应性的共相式GIS内核(Universal GIS Core, UGC),实现那些相对稳定的、远离易变的技术环境的GIS核心功能。并在UGC基础之上扩展那些与不断发展的技术环境关系紧密的外围功能模块和人机交互界面。一旦相关技术环境发展变化,仅仅需要重新实现或调整外部功能模块即可,这将大幅度降低技术升迁的代价。这种模式也可以简单地概括为“核-壳”分离。
归纳起来,可以总结出共相式GIS的研发步骤:
◇ 第一步,剥离GIS中严重依赖技术环境的部分。比如:依赖于操作系统的可视化引擎和软件界面,依赖于程序语言的二次开发接口,依赖于数据格式或数据库的数据引擎等。
◇ 第二步,提炼出具有普遍意义的GIS的核心功能、算法,形成共相式GIS内核(UGC)。
◇ 第三步,在UGC基础上,扩展那些严重依赖于具体技术环境的外围部分。比如第一步中提到的可视化引擎和软件界面、二次开发接口、数据引擎等。
◇ 第四步,封装适用于多种技术环境的各种类型的软件。如组件式GIS、Internet GIS、桌面GIS和嵌入式GIS等,以至于未来的其他GIS软件形态。
一旦有新的技术出现,UGC仅需要进行少量改动,主要重复第三步和第四步工作即可应对IT变化,大幅度缩减了适应技术变化的周期。
6.共相式GIS的内核
UGC除了要求保持相对稳定以外,还需满足三个条件:
◇ 首先,UGC必须支持多种操作系统;
◇ 其次,UGC必须能被多种程序开发语言调用,以封装各种语言版本的GIS软件产品;
◇ 最后,UGC必须有很高的运行效率,以满足复杂空间分析运算和大数据量处理的性能要求。
Java是一种在跨平台方面有很强优势的开发语言,实际上已经有一些企业基于Java编写了GIS软件,但Java在性能方面天生的不足影响了基于Java内核的GIS软件的进一步发展。与一般的信息管理系统不同,GIS应用系统不仅处理数据量大,而且分析算法复杂,对性能要求很高。此外,基于Java的组件在被包括.NET在内的其它开发语言调用方面也存在不足,因此Java不适合作为UGC的开发语言。
有的厂商试图基于COM组件来构造适应当前技术变化的GIS软件平台,他们在现有基于COM编写的组件式GIS平台上,用Java封装了Java组件的开发接口,用.NET封装了.NET组件的开发接口,从而实现对包括Java和.NET在内的多种二次开发语言的支持。但.NET语言和Java语言调用COM接口在开发平台的性能方面存在一定的风险。更为重要的是,COM技术本身存在诸多缺陷,而微软也将逐步采用.NET代替COM,把内核建立在这样一种技术基础上存在极大的风险,因此该方案的跨平台策略更令人担忧。
综合考虑多种因素,C语言或C++语言无疑是目前最佳的选择。几乎所有的操作系统都支持C/C++,如果说Java程序的特点是“编写一次,到处运行(Write once, run anywhere)”,用C/C++编写的程序则具有 “编写一次,到处编译 (Write once, compile anywhere)”的特点。C/C++不仅具有支持多种操作系统的特点,而且成熟、标准,还可以被其它多种开发语言调用,更重要的是C/C++程序的效率远高于Java。
基于以上原因,超图选择了标准C++作为UGC的开发语言。
7.SuperMap共相式GIS
经过4年的努力,超图基于标准C++开发了共相式GIS内核—SuperMap UGC,并在该内核基础上,开发了一系列“殊相”的GIS软件产品。每一个殊相GIS软件采用不同的开发工具和开发语言构建,并对应不同的应用领域:
SuperMap IS Java: 基于Java EE 的Internet GIS开发平台
SuperMap IS .NET: 基于.NET的Internet GIS开发平台
SuperMap Objects Java: 基于Java Beans的组件式GIS开发平台
SuperMap Objects .NET: 基于.NET的组件式GIS开发平台
如图6所示,诸多殊相软件构成了SuperMap GIS Universal的产品体系,如果以后有新的组件式软件技术,基于该框架还可以进一步扩展。
◇ 各种软件之间具有良好的功能一致性。SuperMap GIS Universal系列产品具有统一的技术内核,内核功能或性能升级后,全系列所有具有相关功能的软件产品都得到同步升级;
◇ 支持多种计算机设备,包括服务器、桌面计算设备和移动计算设备等;
◇ 支持多种操作系统,包括Windows、Unix和Linux等;
◇ 支持多种组件模型,包括.NET组件和Java Bean组件;
◇ 支持多种开发语言,包括.NET系列和Java家族;
◇ 支持多种数据库,包括Oracle、SQL Server、Sybase、DB2等国际流行的数据库,也支持华工达梦和人大金仓等国产数据库。
更为重要的是,SuperMap GIS Universal从纷繁复杂的GIS软件殊相中提炼概括出GIS核心,通过构建远离易变的技术环境的共相式GIS内核,并在该内核基础上开发各种形态的GIS软件,大幅度减少了GIS软件跟踪新的IT变革的代价,改变了GIS软件开发模式和生命周期。
从2005年年底开始,超图的SuperMap GIS Universal系列产品开始陆续上市,并取得了越来越多地应用。在北京市怀柔区和昌平区,超图以SuperMap IS Java平台与人大金仓Kingbase数据库、共创开源的桌面Linux和中科红旗服务器版Linux操作系统一起,共同打造了两个100%全国产化电子政务系统案例,树立了自主创新的应用典范。
2000年6月21日星期三
多源空间数据无缝集成研究
宋关福、钟耳顺、刘纪远、肖乐斌
[摘要] 随着地理信息系统的社会化发展,空间数据共享成为一种必然要求,然而要真正实现空间数据共享,多格式空间数据集成是一个亟待解决的问题。多源空间数据无缝集成(SIMS)技术实现了一种特殊的数据访问机制,不仅提供了直接存取多种数据格式的能力,而且使GIS软件具有跨数据源复合分析功能,是实现空间数据共享的有效的技术基础。本文阐述了SIMS技术体系结构,并探讨了SIMS技术在GIS软件开发中的应用。
[关键词] 地理信息系统,空间数据共享,多源空间数据无缝集成,虚拟空间数据引擎
1. 引言
如果说地理信息系统(GIS)应用在70年代处于起步阶段、80年代属于专家应用阶段、90年代实现了企业应用、那么21世纪初则进入一个全新的时代—社会化GIS时代(图1)。GIS社会化成为一个重要的趋势,GIS已经从纯粹地学的圈子跳出来,逐步走向社会,完全融入信息技术(IT)主流,并不断地改变着IT。
随着GIS的社会化进一步深入,随着网络(特别是Internet)的广泛应用,空间数据共享(Spatial Data Sharing)已经成为一种必然的要求,然而地理信息要真正实现共享,必须解决地理信息数据多格式集成这一瓶颈 。
2. 地理信息多格式集成的几种模式
随着地理信息系统(GIS)的广泛应用,产生了大量宝贵的空间数据,成为当今信息社会的一笔宝贵财富。几十年来,GIS软件层出不穷,导致空间数据格式多样性。如何充分利用这些数据资源,是GIS应用中亟待解决的问题。
2.1. 数据格式转换
对其他软件数据格式的包容性,是衡量一个GIS的软件是否成功的重要标准之一。数据格式转换,是集成多格式数据的一种通用方法。GIS软件通常都提供与多种格式交换数据的能力。数据交换一般通过文本的(非二进制的)交换格式进行,为了促进数据交换,美国国家空间数据协会(NSDI)制定了统一的空间数据格式规范SDTS(Spatial Data Transfer Standard);我国也制定了地球空间数据交换格式的国家标准CNSTDF(Chinese Spatial Data Transfer Format)。业界还流行着一些著名软件厂商制定的交换格式,如AutoDesk的DXF、ESRI的E00、MapInfo的MIF等,由于广为大众所接受,成为事实上的标准(Facto-standard)。
由于缺乏对空间对象统一的描述方法,不同格式用以描述空间数据的模型不尽相同。以至于数据格式转换总会导致或多或少的信息损失。DXF着重描述空间对象的图形表达(比如:颜色、线型等),而忽略了属性数据和空间对象之间的拓扑关系;E00侧重于描述空间对象的关系(如拓扑关系)及空间对象的属性信息。因此,CAD数据输出为E00格式将丢失颜色、线型等信息;而Arc/Info数据输出到DXF时则会损失拓扑关系和属性数据等有价值的信息。
另外,通过交换格式转换数据的过程较为复杂,需要首先软件A输出为某种交换格式,然后再使用软件B从该交换格式输入。一些单位同时运行着多个使用不同GIS软件建立的应用系统。如果数据需要不断更新,为保证不同系统之间数据的一致性,需要频繁进行数据格式转换。
2.2. 数据互操作
数据互操作模式是OpenGIS Consortium (OGC) 制定的数据共享规范。GIS互操作是指在异构数据库和分布计算的情况下,GIS用户在相互理解的基础上,能透明地获取所需的信息。OGC为数据互操作制定了统一的规范,从而使得一个系统同时支持不同的空间数据格式成为可能。根据OGC颁布的规范,可以把提供数据源的软件称为数据服务器(Data Servers),把使用数据的软件称为数据客户(Data Clients),数据客户使用某种数据的过程就是发出数据请求,由数据服务器提供服务的过程,其最终目的是使数据客户能读取任意数据服务器提供的空间数据。OGC规范基于OMG的CORBA、Microsoft的OLE/COM以及SQL等,为实现不同平台间服务器和客户端之间数据请求和服务提供了统一的协议。OGC规范正得到OMG和ISO/TC211的承认,从而逐渐成为一种国际标准,将被越来越多的GIS软件以及研究者所接受和采纳。目前,还没有商业化GIS软件完全支持这一规范。
数据互操作为多源数据集成提供了崭新的思路和规范。它将GIS带入了开放式的时代,从而为空间数据集中式管理和分布存储与共享提供了操作的依据。OGC标准将计算机软件领域的非空间数据处理标准成功地应用到空间数据上。但是OGC标准更多考虑到采用了OpenGIS协议的空间数据服务软件和空间数据客户软件,对于那些历史存在的大量非OpenGIS标准的空间数据格式的处理办法还缺乏标准的规范。而从目前来看,非OpenGIS标准的空间数据格式仍然占据已有数据的主体。
数据互操作规范为多源数据集成带来了新的模式,但这一模式在应用中仍存在一定局限性:为真正实现各种格式数据之间的互操作,需要每个每种格式的宿主软件都按照着统一的规范实现数据访问接口,在一定时期内还不现实。
为解决数据格式转换带来的种种问题,理想的方案是在一个软件中实现对多种数据格式的直接访问。多源空间数据无缝集成(Seamless Integration of Multi-source Spatial-data -- SIMS)就是这样一种技术。
3. SIMS的特点
多源空间数据无缝集成是一种无须数据格式转换,直接访问多种数据格式的高级空间数据集成技术,SIMS技术具有如下特点 :
多格式数据直接访问。这是SIMS技术的基本功能,由于避免了数据格式转换,为综合利用不同格式的数据资源带来了方便。
格式无关数据集成。GIS用户在使用数据时,可以不必关心数据存储于何种格式,真正实现格式无关数据集成。
位置无关数据集成。如果使用大型关系数据库(如Oracle和SQL Server)存储空间数据,这些数据可以存放在网络服务器、甚至Web服务器,如果使用文件存储空间数据,这些数据一般是本地的。通过SIMS技术访问数据,不仅不必关心数据的存储格式,也不必关心数据的存放位置。用户可以象操作本地数据一样去操作网络数据。
多源数据复合分析。SIMS技术还允许使用来自不同格式的数据直接进行复合空间分析。用户可以使用一个格式为Arc/Info Coverage的土地利用数据集和一个存储于SDE的行政区划数据集进行叠加分析,叠加结果可以存储到SuperMap的SDB。
SIMS技术的核心不是分析、破解和转换其他GIS软件的二进制文件格式,SIMS提出了一种内置于GIS软件中的特殊数据访问体系结构。它需要实现不同格式数据的管理、调度、缓存(Cache),并提供不同格式数据之间的互操作能力。
4. SIMS的体系结构
SIMS技术体系是一种紧凑三层结构,包括:数据消费者(Customer)、数据代理(Agency)和数据提供者(Provider)。每一层有明确分工:数据提供者直接访问数据文件或者数据库,并通过数据代理提供给其他模块使用;数据消费者消费和使用数据的模块,通常负责对数据的各种分析、处理和表现;数据代理是维系数据消费者和数据提供者之间的纽带,来自提供者的数据通过代理这个中介传递给消费者,完成一次数据访问(或者数据消费),一次数据消费行为可能产生新的数据(如:迭加分析产生的新图层、缓冲区分析产生的缓冲区多边形等),这些新的数据也是通过代理传递给提供者,由提供者完成存盘动作(图2)。
4.1. 数据消费者
数据消费者指GIS软件中使用或者消费数据的部分。它们包括:拓扑处理、地图显示、空间分析、三维表现、专题图制作、数据转换、制图输出等等模块。这些模块使用数据,是数据消费者。
数据消费者不直接与存储数据的文件或者数据库打交道,所有对数据的访问都通过数据代理完成。
4.2. 数据代理
数据代理是联系数据消费者和数据提供者的中介,代理负责把来自提供者的数据传递给消费者使用,并把消费者产生的新数据传递给提供者存储。
SIMS技术中的数据代理是一个虚拟空间数据引擎(Virtual Spatial-data Engine)。该引擎定义了数据访问的框架,但并不实现具体的数据访问功能,因此该引擎是“虚拟”的。
4.3. 数据提供者
数据提供者指直接访问数据文件或者数据库的模块,这些模块获取数据并通过代理提供给消费者使用,并且把传回来的数据存储到文件或数据库。
SIMS提供了访问多种格式数据的能力,对每一种数据格式的访问,最终通过空间数据引擎(Spatialdata Engine)实现。数据提供者由一组空间数据引擎组成,每个引擎负责访问一种数据格式。比如SQL Server引擎访问存储在SQL Server中的空间数据、Oracle引擎访问Oracle Spatial数据库、SDE引擎访问ESRI SDE支持的各种数据库、Arc/Info引擎存取Arc/Info Coverage等等。
为方便引擎的管理和调度,每个引擎具有统一的接口,封装成一个动态连接库—DLL(Dynamic Linking Library)。类似于一些软件的插件(Plug-in或Add-in)机制,引擎DLL存放在特定目录下,程序启动时自动搜索该目录,动态调入并注册。
一般而言,空间数据引擎只提供存储、读取、检索、管理数据和对数据的基本处理等功能,不负责进行空间分析和复杂处理。但是基于第三方API(如:Oracle Spatial和ESRI SDE)开发的引擎可以提供更多功能。
5. 结论
多源空间数据无缝集成(SIMS)技术具有多格式数据直接访问、格式无关数据集成、位置无关数据集成、多源数据复合分析等特点,有效地解决了不同格式数据资源的综合利用问题;SIMS技术拓展了GIS软件的数据集成能力,提供了多种数据存储方案,增强了单个GIS软件的应用范围。
参考文献
钟耳顺、王康弘、宋关福、吴秋华等,GIS多源数据集成模式评述,中国GIS年会(深圳)论文集,1999年8月 宋关福、钟耳顺等,多源空间数据无缝集成(SIMS)技术研究,中国GIS年会(深圳)论文集,1999年8月③On spatial database integration, Thomas Devogele ,Geographical Information Science, 1998,12(4)④ Towards integrated geographic information processing,DAVID J.ABEL, BENG CHIN COOI, KIAN-LEE TAN etc, Geographical Information Science, 1998,12(4)
1998年4月15日星期三
组件式地理信息系统研究与开发
(中国科学院地理信息产业发展中心,北京 100101)
[摘要] 组件式地理信息系统是适应软件组件化潮流的新一代地理信息系统。本文阐述了组件式地理信息系统的概念和技术基础,讨论了组件式地理信息系统的特点,及其与万维网地理信息系统之间的关系,进而探讨组件式地理信息系统的设计与开发。
[关键词] 地理信息系统、组件式软件、组件式对象模型、万维网
引言
经历三十多年的发展,地理信息系统(Geographic Information Systems,缩写为GIS)正在形成完整的技术系统并逐渐建立其理论体系。GIS应用也已形成一个多层次和不同尺度的应用格局,成为信息产业的重要组成部分[1]。然而,计算机技术和全球信息网络技术的飞速发展,对GIS产生了巨大的冲击,组件式GIS(Components GIS)和万维网GIS(WebGIS)等新兴技术应运而生。GIS正在进入一个崭新的发展阶段。
组件式软件技术已经成为当今软件技术的潮流之一[注1],为了适应这种技术潮流,“GIS软件象其他软件一样,已经或正在发生着革命性的变化,即由过去厂家提供了全部系统或者具有二次开发功能的软件,过渡到提供组件由用户自己再开发的方向上来”[注2]。无疑,组件式GIS技术将给整个GIS技术体系和应用模式带来巨大影响。
一、组件式GIS的概念
GIS技术的发展,在软件模式上经历了功能模块、包式软件、核心式软件,从而发展到组件式GIS和WebGIS的过程。传统GIS虽然在功能上已经比较成熟,但是由于这些系统多是基于十多年前的软件技术开发的,属于独立封闭的系统。同时,GIS软件变得日益庞大,用户难以掌握,费用昂贵,阻碍了GIS的普及和应用。组件式GIS的出现为传统GIS面临的多种问题提供了全新的解决思路。
组件式软件是新一代GIS的重要基础, 组件式GIS是面向对象技术和组件式软件在GIS软件开发中的应用。认识组件式GIS,首先需要了解所依赖的技术基础-组件式对象模型和ActiveX控件。
COM是组件式对象模型(Component Object Model)的英文缩写,是OLE(Object Linking & Embedding)和ActiveX共同的基础。COM不是一种面向对象的语言,而是一种二进制标准。COM所建立的是一个软件模块与另一个软件模块之间的链接,当这种链接建立之后,模块之间就可以通过称之为“接口”的机制来进行通信[2]。COM标准增加了保障系统和组件完整的安全机制,扩展到分布式环境。这种基于分布式环境下的COM被称作DCOM(Distribute COM)。DCOM实现了COM对象与远程计算机上的另一个对象之间直接进行交互。
ActiveX是一套基于COM的可以使软件组件在网络环境中进行互操作而不管该组件是用何种语言创建的技术。作为ActiveX技术的重要内容,ActiveX 控件是一种可编程、可重用的基于COM的对象。ActiveX控件通过属性、事件、方法等接口与应用程序进行交互。
一些软件公司专门生产各种用途的ActiveX控件,比如:数据库访问、数据监视、数据显示、图形显示、图像处理,甚至三维动画等等。几个著名的GIS软件公司把COM技术应用于GIS开发,纷纷推出由一系列ActiveX控件组成的组件式GIS软件,比如Intergraph公司的GeoMedia、ESRI的MapObjects、MapInfo公司的MapX等,国内的北京朝夕公司推出了MapEngine,我们也研制了自己的组件式GIS软件--ActiveMap,并在几个大型GIS应用项目中成功应用[3]。
组件式GIS的基本思想是把GIS的各大功能模块划分为几个控件,每个控件完成不同的功能。各个GIS控件之间,以及GIS控件与其它非GIS控件之间,可以方便地通过可视化的软件开发工具集成起来,形成最终的GIS应用。控件如同一堆各式各样的积木,他们分别实现不同的功能(包括GIS和非GIS功能),根据需要把实现各种功能的 “积木”搭建起来,就构成应用系统。
二、组件式GIS与WebGIS
国际互联网(Internet)的迅速崛起,并在全球范围内飞速发展,使万维网(World Wide Web简称WWW或者Web)成为高效的全球信息发布渠道。随着人们对GIS应用的需求,利用Internet技术在Web上发布和出版空间数据,以供用户浏览、查询并获取所需的空间数据和应用,是GIS发展的必然趋势,这就产生了WebGIS。从WWW的任意一个节点,Internet用户可以浏览WebGIS站点中的空间数据,以及制作专题图,进行各种空间检索和空间分析。
许多WebGIS软件包均采用HTML标准,活动内容采用Java applets(SUN 标准)或者 ActiveX(Microsoft 标准)进行传递[4]。新型的分布式面向对象WebGIS可以采用CORBA/Java或者DCOM/ActiveX技术进行开发[5]。
ActiveX控件不仅可以用于一般的ActiveX容器程序 (比如Visual Basic、Delphi等) ,而且能嵌入Web页面中。任何ActiveX控件都可以设计成Internet控件,作为Web页面的一部分,Web页面中的控件通过脚本(Script)互相通信。因此,组件式GIS是WebGIS的一种解决方案,而基于这一方案的WebGIS通常比基于Java的运行速度快[5]。
三、组件式GIS的特点
组件式GIS的发展符合当今软件技术的发展潮流,同时也极大地方便了应用和系统集成。同传统的GIS比较,这一技术具有以下几方面特点:
1. 高效无缝的系统集成
一个系统的建立往往需要对GIS数据、基本空间处理功能与各种应用模型进行集成。而系统集成方案在很大程度上决定了系统的适用性和效率,不同的应用领域、不同的应用开发者所采用的系统集成方案往往不同。归纳起来,基于传统的GIS基础软件的集成方案主要有四种模式(图1)。
模式一: 在GIS基础软件与应用分析模型之间,通过文件存取方式建立数据交换通道。在这种集成方式中,GIS与应用分析模型通过中间文件格式交换数据(图1-),不适合于大量而频繁地交换数据的情况,而且GIS基础软件与应用分析模型相互独立,系统整合性差。
模式二: 直接使用GIS软件提供的二次开发语言编制应用分析模型(图1-)。解决了模式一的缺陷,但是GIS所提供的二次开发语言大都不能与C、C++、FORTRAN等专业程序设计语言相比,难以开发复杂的应用模型。
模式三: 利用专业程序设计语言开发应用模型,并直接访问GIS软件的内部数据结构(图1-

模式四: 通过动态数据交换(DDE)建立GIS与应用模型之间的快速通信(图1-
不论采用以上何种系统集成模式,传统的GIS软件在系统集成上都存在缺陷。组件式GIS提供了解决以上问题的理想方案。组件式GIS不依赖于某一种开发语言,可以嵌入通用的开发环境(如:Visual Basic和Delphi)中实现GIS功能,专业模型则可以使用这些通用开发环境来实现,也可以插入其它的专业性模型分析控件。因此,使用组件式GIS可以实现高效、无缝的系统集成(图2)。

2. 无须专门GIS开发语言
传统GIS往往具有独立的二次开发语言,如Arc/Info的AML、MGE的MDL、MapInfo的MapBasic等。对GIS基础软件开发者而言,设计一套二次开发语言是不小的负担,同时二次开发语言对用户和应用开发者而言也存在学习上的负担。而且使用系统所提供的二次开发语言,开发往往受到限制,难以处理复杂问题。组件式GIS则不需要额外的GIS二次开发语言,只需实现GIS的基本功能函数,按照Microsoft的ActiveX控件标准开发接口。这有利于减轻GIS软件开发者的负担,而且增强了GIS软件的可扩展性。GIS应用开发者,不必掌握额外的GIS开发语言,只需熟悉基于Windows平台的通用集成开发环境,以及组件式GIS各个控件的属性、方法和事件,就可以完成应用系统的开发和集成。目前,可供选择的开发环境很多,如Visual C++、Visual Basic、Visual FoxPro、Borland C++、Delphi、C++ Builder以及Power Builder等等。
3.大众化的GIS
组件式技术已经成为业界标准,用户可以象使用其他ActiveX控件一样使用组件式GIS控件,使非专业的普通用户也能够开发和集成GIS应用系统,推动了GIS大众化进程。组件式GIS 的出现使GIS不仅是专家们的专业分析工具,同时也成为普通用户对地理相关数据进行管理的的可视化工具。
4.成本低
由于传统GIS结构的封闭性,往往使得软件本身变得越来越庞大,不同系统的交互性差,系统的开发难度大。组件式GIS提供实现空间数据的采集、存储、管理、分析和模拟等功能,至于其他非GIS功能(如关系数据库管理、统计图表制作等)则可以使用专业厂商提供的专门组件,有利于降低GIS软件开发成本。另一方面,组件式GIS本身又可以划分为多个控件,分别完成不同功能。用户可以根据实际需要选择所需控件,最大限度地降低了用户的经济负担。
四、组件式GIS的设计与开发
设计组件式GIS,需要根据功能划分为多个控件。划分控件需要根据不同的数据结构和系统模型进行具体分析,要考虑以下几个方面的问题:(1) 控件间差别最大、控件内差别最小;(2) 纯设计用模块与将随集成系统发布的模块分开,例如地图符号编辑、线型编辑器应与空间查询分析等模块分开;(3) 相同显示窗口的模块尽可能设计在同一个控件里;(4) 处理相同数据文件的模块尽可能设计在同一个控件里;(5) 剔除空间查询分析控件中不必要的内容,减少Internet下载的数据量。
考虑到以上因素, 组件式GIS可以划分为数据采集与编辑控件、图像处理控件、三维控件、数据转换控件、地图符号编辑/线性编辑控件、空间查询分析控件等。其中一些无须进行二次开发的模块不一定以组件方式提供,比如数据采集、数据转换、符号编辑/线型编辑等模块可以用独立运行程序方式提供,数据转换模块还可以编译成动态连接库。
传统GIS软件与用户或者二次开发者之间的交互,一般通过菜单或工具条按钮、命令以及二次开发语言进行。组件式GIS与用户和客户程序之间则主要通过属性、方法和事件交互[6](图3)。

属性(Properties) 指描述控件或对象性质(Attributes)的数据,如:BackColor (地图背景颜色)、GPSIcon (用于GPS动态目标跟踪显示的图标)等。可以通过重新指定这些属性的值来改变控件和对象性质。在控件内部,属性通常对应于变量(Variables)。
方法(Methods) 指对象的动作(Actions),如:Show(显示)、AddLayer(增加图层)、Open(打开)、Close(关闭)等。通过调用这些方法可以让控件执行诸如打开地图文件、显示地图之类的动作。在控件内部。方法通常对应于函数(Functions)。
事件(Events) 指对象的响应(Responses)。当对象进行某些动作时(可以是执行动作之前,也可以是动作进行过程中或者动作完成后),可能会激发一个事件,以便客户程序介入并响应这个事件。比如用鼠标在地图窗口内单击并选择了一个地图要素,控件产生选中事件(如ItemPicked)通知客户程序有地图要素被选中,并传回描述选中对象的个数、所属图层等等信息的参数。
属性、方法和事件是控件的通用标准接口,适用于任何可以作为ActiveX包容器的开发语言,具有很强的通用性。
支持ActiveX组件开发的程序设计语言都可以用来开发组件式GIS软件,比如目前比较流行的Visual C++、Borland C++、Visual Basic、Delphi等等,其中前两种效率高、功能强,较为常用。
组件式GIS开发要注意几个方面的问题:(1)优化的代码和高效的算法 尽管COM技术的二进制通信具有很高的效率,与独立运行程序比较,OCX控件在运行速度上仍有差距。不过我们的开发实践证明,采用高效的算法并精心优化代码可以使软件整体效率有较大改善。经过对比测试,我们研制的组件式GIS软件- ActiveMap,在图形显示上比目前Windows95/NT平台上大多数商业化GIS软件快,其中甚至包括非组件式的GIS软件。(2)紧凑、简练的数据结构 在能够充分表达地理信息并能有效进行各种处理、分析的前提下,软件数据结构要尽可能紧凑。这不仅可以加快数据存取速度,同时也为适应Internet传递的需要。(3)流行GIS数据文件的数据引擎 除提供与各种GIS数据文件格式的数据转换程序外,组件式GIS被设计为可以直接访问多种数据格式也是一大特色。Intergraph的GeoMedia可以直接访问MGE、Frame、ArcView、SDO等著名软件的数据格式。ActiveMap也可直接访问MGE等流行的数据格式,提高了数据共享方面的能力。
结语
组件式GIS是一种全新的GIS概念,在同MIS耦合、Internet应用、降低开发成本和使用复杂性等方面,具有明显优势。同时也打破了以往GIS基础软件由少数厂商垄断的局面,小的研究机构和厂商有机会以提供专业组件的方式打入GIS基础软件市场。我国GIS基础软件起步较晚,组件式GIS技术为我国GIS基础软件的开发提供了新的契机。
参考文献
[1] 钟耳顺,地理信息系统应用与社会背景分析 地理研究,1995年第二期;
[2] 蔡少华、王家耀、秦志远,面向对象技术与部件对象模型在GIS开发中的应用,《中国地理信息系统协会第三届年会论文集》,1997;
[3] 钟耳顺、宋关福、王尔琪、吴秋华,香港综合地理信息系统研制概要,图形图像学报,1997年第6期;
[4] Michelle Legault,Surfing the Net for GIS, GIS ASIAPACIFIC,Aug./Sept. 1997;
[5] 宋关福、钟耳顺、王尔琪,WebGIS--基于Internet的地理信息系统,图形图像学报,1998年第3期;
[6] Zhong Ershun, Song Guanfu, Wang Erqi, Development of a Components GIS based on Applications, Proceedings of IEAS '97 & IWGIS '97, Volume 1, August 18-22, 1997 Beijing China.
(原文发表于:《图形图像学报》1998年4月期)

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