什么是地理信息系統(tǒng)底層開(kāi)發(fā)

首先，我們需要定義什么是地理信息系統(tǒng)(GIS)。根據(jù)作者的理解，地理信息系統(tǒng)就是一個(gè)能夠處理、分析和應(yīng)用各類(lèi)空間數(shù)據(jù)的軟件系統(tǒng)。目前，工業(yè)界已經(jīng)有不少成熟的商業(yè)或非商業(yè)的地理信息系統(tǒng)軟件產(chǎn)品，比如ArcGIS。針對(duì)這些軟件的應(yīng)用通常可分為兩個(gè)層次，即應(yīng)用和開(kāi)發(fā)，前者即利用軟件的現(xiàn)有功能，通過(guò)非程序化的方式，達(dá)到應(yīng)用的目的； 而后者則是在這些軟件平臺(tái)提供的二次開(kāi)發(fā)工具的基礎(chǔ)之上，開(kāi)發(fā)一個(gè)新的軟件產(chǎn)品，這通常被稱(chēng)為基于某某軟件的地理信息系統(tǒng)二次開(kāi)發(fā)，比如ArcGIS的二次開(kāi)發(fā)工具ArcGIS Engine。對(duì)于一個(gè)非常成熟的地理信息系統(tǒng)軟件產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，作者建議二次開(kāi)發(fā)者閱讀或?qū)W習(xí)其官方用戶(hù)手冊(cè)或開(kāi)發(fā)教程，通常更加完備且準(zhǔn)確。

本書(shū)要講授的內(nèi)容不是二次開(kāi)發(fā)，而是底層開(kāi)發(fā)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，我們的底層開(kāi)發(fā)不是基于ArcGIS Engine開(kāi)發(fā)一個(gè)軟件，而是希望開(kāi)發(fā)一個(gè)類(lèi)似ArcGIS或ArcGIS Engine的軟件。當(dāng)然，我們說(shuō)的底層開(kāi)發(fā)也是有底的，或者說(shuō)是相對(duì)的，它不是從機(jī)器語(yǔ)言或匯編語(yǔ)言開(kāi)始，而是基于高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的，在本書(shū)中選擇的是Windows平臺(tái)下的C#編程語(yǔ)言，同時(shí)也建議讀者能夠基于本書(shū)的思想，嘗試?yán)�用其他語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)底層開(kāi)發(fā)，在本書(shū)之前的讀者群中，就曾經(jīng)有過(guò)讀者利用Java或Python語(yǔ)言在不同的操作系統(tǒng)下完成了本書(shū)的大部分學(xué)習(xí)內(nèi)容，而且看起來(lái)非常棒！

為什么要學(xué)習(xí)地理信息系統(tǒng)底層開(kāi)發(fā)

作者認(rèn)為有如下三個(gè)理由。

第一，在開(kāi)源共享的大環(huán)境下，越來(lái)越多的地理信息系統(tǒng)相關(guān)研發(fā)人員覺(jué)得底層開(kāi)發(fā)是沒(méi)有必要的，因?yàn)槲覀兺ǔ？梢院芸斓貜木W(wǎng)上找到別人做好的東西，快速整合到自己的系統(tǒng)中。作者非常贊同這樣的做法，站在別人的肩膀上，讓步伐更快些。同時(shí)，作者也在深深地思考，提供資源的人總是有限和少數(shù)的，如果每個(gè)人都只做成果的使用者或集成者，那么誰(shuí)去創(chuàng)造成果？從這個(gè)意義上講，作者不期待本書(shū)有多大的銷(xiāo)量，但作者相信本書(shū)的讀者將有可能成為社會(huì)的關(guān)鍵少數(shù)。

第二，持懷疑態(tài)度的批評(píng)者可能會(huì)認(rèn)為，本書(shū)介紹的內(nèi)容過(guò)于基礎(chǔ)，其中絕大多數(shù)內(nèi)容都是現(xiàn)有商業(yè)軟件已經(jīng)完全實(shí)現(xiàn)了的，讀者即便學(xué)會(huì)了，也似乎沒(méi)有用武之地。關(guān)于這一點(diǎn)，作者的觀點(diǎn)是，如果希望超越，首先需要學(xué)會(huì)跟跑。不曾踏過(guò)前人經(jīng)歷的坑坑洼洼，就必將會(huì)跌入未來(lái)某一個(gè)大坑里。當(dāng)然，如果只希望跟跑，那應(yīng)該問(wèn)題不大，總會(huì)有強(qiáng)者把你從坑里拉出來(lái)。但是，針對(duì)承擔(dān)著原始創(chuàng)新重任的關(guān)鍵少數(shù)來(lái)說(shuō)，要學(xué)會(huì)自己站起來(lái)才行。這就好比，蘋(píng)果手機(jī)已經(jīng)很不錯(cuò)了，我們?yōu)槭裁催�需要華為。所以，這也是寫(xiě)作本書(shū)的重要目的之一，提高讀者的原始創(chuàng)新能力。

第三，從讀者個(gè)人來(lái)講，如果希望成為一個(gè)在未來(lái)工作中有能力、有擔(dān)當(dāng)?shù)年P(guān)鍵少數(shù)，需要有強(qiáng)大的分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。本書(shū)并不是一本專(zhuān)門(mén)講授如何提高這些能力的心靈雞湯，但確實(shí)希望在攻克一個(gè)個(gè)底層開(kāi)發(fā)堡壘的過(guò)程中，鍛煉讀者抽絲剝繭的能力，提高讀者的獲得感，增強(qiáng)讀者的自信心。顯然，并不是每一位讀者今后都會(huì)去從事底層開(kāi)發(fā)工作，去創(chuàng)造一個(gè)屬于自己的ArcGIS、SuperMap等。而且，閱讀完本書(shū)，也不能保證讀者就已經(jīng)可以開(kāi)發(fā)一套GIS軟件了，如果真如此，那只能說(shuō)是江湖騙術(shù)。更多的實(shí)際情況是，讀者可能加入某個(gè)GIS相關(guān)的行業(yè)，因?yàn)榱私獾讓拥拿孛�，而成為關(guān)鍵少數(shù)的中流砥柱。畢竟，僅僅了解GIS成熟軟件二次開(kāi)發(fā)的門(mén)檻太低了。因此，從這個(gè)意義上講，寫(xiě)作本書(shū)的另一個(gè)重要目的就是提高讀者的行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力。

閱讀本書(shū)會(huì)得到什么

通過(guò)前一小節(jié)的說(shuō)明，我們希望讀者經(jīng)由閱讀此書(shū)，提高兩個(gè)能力：

■原始創(chuàng)新能力。

■行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力。

在知識(shí)點(diǎn)方面，我們會(huì)介紹如何利用程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)GIS的三大功能，包括：

■空間數(shù)據(jù)管理。

■空間數(shù)據(jù)分析。

■空間數(shù)據(jù)可視化。

除了書(shū)本身，我們還提供：

■對(duì)每一位認(rèn)真的讀者來(lái)說(shuō)都很需要的程序源碼。

■一些示例空間數(shù)據(jù)及相關(guān)參考文檔。

■作為教材講授時(shí)所需要的教學(xué)課件。

上述資料可通過(guò)以下方式獲得：

■搜索并關(guān)注微信公眾號(hào)大數(shù)據(jù)攻城獅，輸入XGIS，獲得下載地址。

閱讀本書(shū)前的準(zhǔn)備

本書(shū)在Windows操作系統(tǒng)下，以C#語(yǔ)言為開(kāi)發(fā)語(yǔ)言進(jìn)行講解。在閱讀本書(shū)之前，讀者需要對(duì)GIS的基本概念及C#語(yǔ)言有一定了解。此外，面向?qū)ο缶幊趟枷胍苍诒緯?shū)有較好的應(yīng)用，因?yàn)檫@是編寫(xiě)一個(gè)較為復(fù)雜的軟件平臺(tái)所必需的，讀者可事先尋找相關(guān)資料，對(duì)這一思想加以學(xué)習(xí)和領(lǐng)會(huì)。相信通過(guò)閱讀本書(shū)，會(huì)進(jìn)一步加深讀者對(duì)C#語(yǔ)言及面向?qū)ο缶幊趟枷氲睦斫狻?/p>

學(xué)習(xí)本書(shū)內(nèi)容，讀者唯一需要特別安裝的軟件就是Visual Studio集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(IDE)，該軟件是Microsoft公司的一個(gè)產(chǎn)品，如果是出于學(xué)習(xí)的目的，讀者可以從該公司網(wǎng)站上免費(fèi)下載并安裝這個(gè)產(chǎn)品，在試用一段時(shí)間后，通過(guò)電子郵件注冊(cè)的方式，讀者就可以永久使用這一開(kāi)發(fā)工具。本書(shū)就是利用這一開(kāi)發(fā)工具編寫(xiě)代碼的。Visual Studio是一個(gè)存在已久的軟件產(chǎn)品，已經(jīng)發(fā)布了多個(gè)版本，而本書(shū)內(nèi)容并不針對(duì)其中的特定版本，讀者可以按照以下步驟下載并安裝最新的Visual Studio軟件。

1． 在網(wǎng)絡(luò)瀏覽器中輸入或者通過(guò)網(wǎng)絡(luò)搜索引擎，搜索關(guān)鍵字Visual Studio IDE，通常在搜索結(jié)果中的第一項(xiàng)就是上述網(wǎng)址。

2． 在打開(kāi)的網(wǎng)頁(yè)中，找到當(dāng)前適用于讀者Windows操作系統(tǒng)的最新版本，根據(jù)網(wǎng)頁(yè)提示完成下載和安裝。

在編寫(xiě)本書(shū)時(shí)，我們選擇的版本是Visual Studio Community 2019。當(dāng)安裝結(jié)束后，在所有程序中，讀者會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)新的程序，名為Visual Studio 2019，單擊它，就可以開(kāi)始學(xué)習(xí)本書(shū)的第1章了； 否則，請(qǐng)重新安裝上述軟件工具。在本書(shū)中，我們將Visual Studio Community 2019簡(jiǎn)稱(chēng)為VS。

關(guān)于書(shū)中的程序源碼

本書(shū)附帶的程序源碼可以直接在VS中打開(kāi)閱讀。本書(shū)附錄包含所有類(lèi)及新定義數(shù)據(jù)類(lèi)型的屬性成員和函數(shù)的定義及說(shuō)明。此外，文中所有源碼都會(huì)被清楚地標(biāo)明其所屬的文件或類(lèi)，例如，如下信息表示所列出的代碼屬于代碼文件BasicClasses．cs，它定義了一個(gè)類(lèi)，叫作XVertex。

BasicClasses.cs

public class XVertex

{

public double X;

public double Y;

public XVertex(double _X, double _Y)

{

X = _X;

Y = _Y;

}

public double Distance(XVertex _AnotherVertex)

{

return Math.Sqrt((X - _AnotherVertex.X) * (X - _AnotherVertex.X)

(Y - _AnotherVertex.Y) * (Y - _AnotherVertex.Y));

}

public void CopyFrom(XVertex _V)

{

X = _V.X;

Y = _V.Y;

}

}

而如下信息表明為代碼文件BasicClasses．cs中的類(lèi)XTools定義了一個(gè)函數(shù)CalculateLength。

BasicClasses.cs/XTools

public static double CalculateLength(ListXVertex _Vertexes)

{

double length = 0;

for (int i = 0; i _Vertexes.Count - 1; i )

length = _Vertexes［i］.Distance(_Vertexes［i 1］);

return length;

}

同時(shí)，基于本書(shū)講解的內(nèi)容開(kāi)發(fā)的多個(gè)實(shí)用工具可以通過(guò)微信公眾號(hào)大數(shù)據(jù)攻城獅獲得，歡迎讀者關(guān)注。

至此，我們已經(jīng)完成了準(zhǔn)備工作，現(xiàn)在開(kāi)始正式的學(xué)習(xí)內(nèi)容。