OpenGIS介绍.docVIP

值此FOSS4G大会即将召开之日，最近我会在Blog上依次介绍一些OpenGIS标准、架构及用于 实现的软件。一方面给初涉此行的朋友一个快速入门的概览，另一方面也是对我接触OpenGIS近一年 来的总结。 OpenGIS定义了一组基于数据的服务，而数据的基础是要素（Feature）。所谓要素简单地说就是一个独立的对象，在地图中可能表现为一个多边形建筑物，在数据库中即一个独立的条目。要素具有两个必要的组成部分，几何信息和属性信息。OpenGIS将几何信息分为点、边缘、面和几何集合四种：其中我们熟悉的线（Linestring）属于边缘的一个子类，而多边形（Polygon）是面的一个子类。也就是说OpenGIS定义的几何类型并不仅仅是我们常见的点、线、多边形三种，它提供了更复杂更详细的定义，增强了未来的可扩展性。另外，几何类型的设计中采用了组合模式（Composite），将几何集合（GeometryCollection）也 定义为一种几何类型，类似地，要素集合（FeatureCollection）也是一种要素。属性信息没有做太大的限制，可以在实际应用中结合具体的实现进行设置。 相同的几何类型、属性类型的组合成为要素类型（FeatureType），要素类型相同的要素可以被存放在一个数据源中。而一个数据源只能拥有一个要素类型。因此，可以用要素类型来描述一组属性相似的要素。在面向对象的模型中，完全可以把要素类型理解为一个类，而要素则是类的实例。 通过GIS中间件可以从数据源中取出数据，供WMS服务器和WFS服务器使用。WMS服务器接收请求，根据请求内容的不同，可以返回不同格式的最终数据。例如，WMS可以返回常用图片格式的地图片段供最终用户阅读（类似Google Maps），其中地图是根据一个样式文件（SLD）生成的，它描述了地图的线划粗细，色彩等；WMS也可以返回GeoRSS和KML用来和其它地图服务互通。WFS服务器也可以接收请求，但WFS将返回GML 格式的地理信息数据。GML是一种基于XML的数据格式，它可以完整的再现数据，也是 OpenGIS数据源的重要形式。也就是说，WFS返回的GML可以继续作为数据源。在WFS请求中，OpenGIS定义了一个Filter标准，用来实现对数据的筛选，使WFS更加灵活。另一方面，WFS还支持通过WFS-t提交客户端对???据的修改。通俗地说，WMS是“只读”的，而WFS则是可以读写的。 草草说完，发现自己的理解也十分有限，如有谬误，还望读者不吝指正。另外还有WCS方面不曾涉及，要获得更进一步的了解，请下载OpenGIS的标准进行阅读。 今天来说OpenGIS架构的软件、类库实现情况。OpenGIS是一个开放标准，不过它已经不仅仅在开源世界发挥作用，许多商业软件也支持了OpenGIS的标准。当然，这里所提到的软件全部都是开源软件。 几何基础类库 代表： JTS（Java）， GEOS（C++）， Shapely（Python） 这类几何基础类库主要实现的是OpenGIS的Simple Feature Access标准，简单地说他们就是对几何类型（Geometry）进行了一定程度的封装。以JTS为例，它按照OpenGIS对于Geometry的描述实现了基于Java的接口和继承关系，制作好了可以使用的类似Point、LineString这样的类。另外这些类库还普遍实现了OpenGIS的 DE-9IM空间位置关系判断和一些常用的计算几何方法（如缓冲（buffer））。 此类软件是所有GIS类库的基础，正如几何是GIS的基础之一一样。 数据源实现 代表：PostGIS（PostgreSQL），MySQL Spatial 数据源的实现主要是开源数据库的空间扩展。数据库的空间扩展不仅仅在数据表中支持几何类型的存储，而且更提供了SQL级别的集合关系判断，例如，可以直接利用SQL查询在某个多边形内的点。 中间件 代表：GeoTools（Java） 中间件在系统中扮演连接数据和服务的角色。GeoTools承担了从各种数据源（如PostGIS，GML，Shapefile，WFS）读取数据并将数据标准化的工作。Feature接口就定义在GeoTools中，不同数据源的数据读出后被统一成包含一个Geometry成员（定义在JTS中）的 Feature接口的实现。这样，进一步的操作只需面向Feature即可，省去了高层软件对于不同数据源的解读过程。另外，GeoTools还是 OpenGIS标准的全面实现，其中包括Filter、坐标转换、GML。 WMS/WFS服务器 代表： GeoServer（Java），MapServer（PHP） 地图服