GIS领域的体系结构和构件¶

按照应用目的，地理信息系统可以分为区域地理信息系统、专题地理信息系统以及地理信息系统工具，它们共同组成了GIS领域（Domain）。所谓领域，是指共享某种功能性(Functionality)的系统或应用程序的集合，换言之，领域表现了一组应用系统共性的方面。对于地理信息系统而言，其共享的功能就是对空间数据输入、管理、分析和表现，而这恰好是地理信息系统工具所提供的功能（图16-6）。

图16-6：GIS领域

与具体应用领域相对应，对于领域，可以实施领域工程，得到领域模型，并建立领域特定的软件体系结构（DSSA, Domain-Specific Software Architecture）。DSSA是能够适应领域中多个系统的需求的一个高层次的设计，在开发具体应用系统时，可以利用DSSA将领域构件（Component）连接和组织起来，以支持软件复用，提高软件开发的效率和质量。

对于地理信息系统，实施领域工程，得到DSSA，不仅可以指导具体应用系统的开发，而且DSSA可以直接作为地理信息系统工具的软件体系结构。

地理信息系统的核心功能包括空间数据的输入、管理、分析以及表现，并且这些功能形成了一个比较完全的数据处理流程，此外考虑到与遥感以及全球定位系统的结合，形成如下的系统结构（图16-7）。该视图更多地体现了地理信息系统的业务逻辑，为了适用于具体的应用系统，该结构可以被特化——类似于面向对象中，从父类派生一个子类——形成更加具体的体系结构。

依赖于DSSA，可以将构件组装起来，形成具体的应用系统，基于构件的技术已经成为软件开发技术的主流，它从面向对象技术发展而来，是开发高效、低成本程序的重要实现途径。

为了能够通过组装以构造系统，构件必须能够互相合作，即具有互操作性，这是通过定义构件的接口规范来实现的。对于构件而言，除了互操作性之外，还要支持分布式的网络计算，即构件的互操作可以是基于异种平台的，其实现需要分布计算平台（DCP-Distributed Computing Paltform）的支持。

图16-7：GIS领域体系结构：一个工作流视图

目前存在着多种构件技术标准，其中OMG（对象管理组织）的CORBA（公共请求对象代理体系结构-Common object request broker architecture）和Microsoft的OLE/COM/DCOM技术是其中两个主要的、被广泛采用的标准。

COBRA定义了一个带有开放软总线的分布式结构，在这一结构中，来自不同厂商、运行于不同操作系统上的对象，能够进行互操作。CORBA对象的互相通信通过对象请求代理（ORB，Object Request Broker）为中介，可以在多种流行网络通信协议上实现。接口描述语言（IDL，Interface Description Language）用于描述对象接口，它与语言无关，使得所有CORBA对象以一致的方式被描述。

Microsoft的DCOM（分布式对象构件模型，Distributed Component Object Model）技术是对原有的COM技术的扩展，以支持在网络上不同计算机的对象之间的通信。COM定义了接口的二进制标准，包括接口交互、管理对象及其资源等等。而DCOM通过增加网络协议的支持，使得对象可以通过网络互操作。DCOM技术很好的支持复用，位置独立，可扩展等，并且其执行性能较好，目前被基于Windows平台的软件开发商所广泛支持。

图16-8：基于DCP的GIS体系结构和构件：一个实现视图[OpenGIS Consortium]

对于GIS软件开发，构件技术带来的除了实现复用、支持分布的互操作外，还具有以下两个方面的优势 [4]_：

1）数据是GIS中最为重要的部分，目前各个软件数据格式不同，不便于共享和保护用户已有投资，构件技术通过互操作的支持可以实现数据共享；

2）地理信息系统功能的涵盖范围非常广泛，包括图形操作、图像处理、地图制图、数据库管理、投影变换等等，它们涉及不同的专业领域。利用构件技术，可以将不同专业领域的具体功能实现为构件，组装形成软件系统，避免了需要同时学习多个专业领域的状况。

图16-8给出了一个GIS体系结构以及构件的概念模型，在该模型中，体系结构具有多个“插槽”，而构件是“可插入(Plugable)”的，这种类似于计算机主板的结构，通过DCP的支持，依照图16-7中所描述的工作流结构，可以很容易的实现跨平台的地理信息系统软件。