什么是地理信息系統(tǒng)底層開發(fā)

首先，我們需要定義什么是地理信息系統(tǒng)(GIS)。根據作者的理解，地理信息系統(tǒng)就是一個能夠處理、分析和應用各類空間數(shù)據的軟件系統(tǒng)。目前，工業(yè)界已經有不少成熟的商業(yè)或非商業(yè)的地理信息系統(tǒng)軟件產品，比如ArcGIS。針對這些軟件的應用通�？煞譃閮蓚�層次，即應用和開發(fā)，前者即利用軟件的現(xiàn)有功能，通過非程序化的方式，達到應用的目的； 而后者則是在這些軟件平臺提供的二次開發(fā)工具的基礎之上，開發(fā)一個新的軟件產品，這通常被稱為基于某某軟件的地理信息系統(tǒng)二次開發(fā)，比如ArcGIS的二次開發(fā)工具ArcGIS Engine。對于一個非常成熟的地理信息系統(tǒng)軟件產品來說，作者建議二次開發(fā)者閱讀或學習其官方用戶手冊或開發(fā)教程，通常更加完備且準確。

本書要講授的內容不是二次開發(fā)，而是底層開發(fā)。簡單來說，我們的底層開發(fā)不是基于ArcGIS Engine開發(fā)一個軟件，而是希望開發(fā)一個類似ArcGIS或ArcGIS Engine的軟件。當然，我們說的底層開發(fā)也是有底的，或者說是相對的，它不是從機器語言或匯編語言開始，而是基于高級程序設計語言的，在本書中選擇的是Windows平臺下的C#編程語言，同時也建議讀者能夠基于本書的思想，嘗試利用其他語言實現(xiàn)底層開發(fā)，在本書之前的讀者群中，就曾經有過讀者利用Java或Python語言在不同的操作系統(tǒng)下完成了本書的大部分學習內容，而且看起來非常棒！

為什么要學習地理信息系統(tǒng)底層開發(fā)

作者認為有如下三個理由。

第一，在開源共享的大環(huán)境下，越來越多的地理信息系統(tǒng)相關研發(fā)人員覺得底層開發(fā)是沒有必要的，因為我們通常可以很快地從網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，作者也在深深地思考，提供資源的人總是有限和少數(shù)的，如果每個人都只做成果的使用者或集成者，那么誰去創(chuàng)造成果？從這個意義上講，作者不期待本書有多大的銷量，但作者相信本書的讀者將有可能成為社會的關鍵少數(shù)。

第二，持懷疑態(tài)度的批評者可能會認為，本書介紹的內容過于基礎，其中絕大多數(shù)內容都是現(xiàn)有商業(yè)軟件已經完全實現(xiàn)了的，讀者即便學會了，也似乎沒有用武之地。關于這一點，作者的觀點是，如果希望超越，首先需要學會跟跑。不曾踏過前人經歷的坑坑洼洼，就必將會跌入未來某一個大坑里。當然，如果只希望跟跑，那應該問題不大，總會有強者把你從坑里拉出來。但是，針對承擔著原始創(chuàng)新重任的關鍵少數(shù)來說，要學會自己站起來才行。這就好比，蘋果手機已經很不錯了，我們?yōu)槭裁催�需要華為。所以，這也是寫作本書的重要目的之一，提高讀者的原始創(chuàng)新能力。

第三，從讀者個人來講，如果希望成為一個在未來工作中有能力、有擔當?shù)年P鍵少數(shù)，需要有強大的分析問題、解決問題的能力。本書并不是一本專門講授如何提高這些能力的心靈雞湯，但確實希望在攻克一個個底層開發(fā)堡壘的過程中，鍛煉讀者抽絲剝繭的能力，提高讀者的獲得感，增強讀者的自信心。顯然，并不是每一位讀者今后都會去從事底層開發(fā)工作，去創(chuàng)造一個屬于自己的ArcGIS、SuperMap等。而且，閱讀完本書，也不能保證讀者就已經可以開發(fā)一套GIS軟件了，如果真如此，那只能說是江湖騙術。更多的實際情況是，讀者可能加入某個GIS相關的行業(yè)，因為了解底層的秘密，而成為關鍵少數(shù)的中流砥柱。畢竟，僅僅了解GIS成熟軟件二次開發(fā)的門檻太低了。因此，從這個意義上講，寫作本書的另一個重要目的就是提高讀者的行業(yè)競爭能力。

閱讀本書會得到什么

通過前一小節(jié)的說明，我們希望讀者經由閱讀此書，提高兩個能力：

■原始創(chuàng)新能力。

■行業(yè)競爭能力。

在知識點方面，我們會介紹如何利用程序設計語言實現(xiàn)GIS的三大功能，包括：

■空間數(shù)據管理。

■空間數(shù)據分析。

■空間數(shù)據可視化。

除了書本身，我們還提供：

■對每一位認真的讀者來說都很需要的程序源碼。

■一些示例空間數(shù)據及相關參考文檔。

■作為教材講授時所需要的教學課件。

上述資料可通過以下方式獲得：

■搜索并關注微信公眾號大數(shù)據攻城獅，輸入XGIS，獲得下載地址。

閱讀本書前的準備

本書在Windows操作系統(tǒng)下，以C#語言為開發(fā)語言進行講解。在閱讀本書之前，讀者需要對GIS的基本概念及C#語言有一定了解。此外，面向對象編程思想也在本書有較好的應用，因為這是編寫一個較為復雜的軟件平臺所必需的，讀者可事先尋找相關資料，對這一思想加以學習和領會。相信通過閱讀本書，會進一步加深讀者對C#語言及面向對象編程思想的理解。

學習本書內容，讀者唯一需要特別安裝的軟件就是Visual Studio集成開發(fā)環(huán)境(IDE)，該軟件是Microsoft公司的一個產品，如果是出于學習的目的，讀者可以從該公司網站上免費下載并安裝這個產品，在試用一段時間后，通過電子郵件注冊的方式，讀者就可以永久使用這一開發(fā)工具。本書就是利用這一開發(fā)工具編寫代碼的。Visual Studio是一個存在已久的軟件產品，已經發(fā)布了多個版本，而本書內容并不針對其中的特定版本，讀者可以按照以下步驟下載并安裝最新的Visual Studio軟件。

1． 在網絡瀏覽器中輸入或者通過網絡搜索引擎，搜索關鍵字Visual Studio IDE，通常在搜索結果中的第一項就是上述網址。

2． 在打開的網頁中，找到當前適用于讀者Windows操作系統(tǒng)的最新版本，根據網頁提示完成下載和安裝。

在編寫本書時，我們選擇的版本是Visual Studio Community 2019。當安裝結束后，在所有程序中，讀者會發(fā)現(xiàn)一個新的程序，名為Visual Studio 2019，單擊它，就可以開始學習本書的第1章了； 否則，請重新安裝上述軟件工具。在本書中，我們將Visual Studio Community 2019簡稱為VS。

關于書中的程序源碼

本書附帶的程序源碼可以直接在VS中打開閱讀。本書附錄包含所有類及新定義數(shù)據類型的屬性成員和函數(shù)的定義及說明。此外，文中所有源碼都會被清楚地標明其所屬的文件或類，例如，如下信息表示所列出的代碼屬于代碼文件BasicClasses．cs，它定義了一個類，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XTools定義了一個函數(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，基于本書講解的內容開發(fā)的多個實用工具可以通過微信公眾號大數(shù)據攻城獅獲得，歡迎讀者關注。

至此，我們已經完成了準備工作，現(xiàn)在開始正式的學習內容。