桌面版GIS App開發(fā)能力課程體系構(gòu)建概述

尹濤 楊延珍 何必 李世祥 于文龍

摘 要 GIS已經(jīng)進(jìn)入云時(shí)代，桌面操作系統(tǒng)普遍升級(jí)到Windows 10，桌面應(yīng)用也已出現(xiàn)UWP類型。在此背景下，桌面版GIS應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)依然是地理信息科學(xué)專業(yè)應(yīng)該掌握的必備基本能力，本文基于對(duì)GIS當(dāng)前技術(shù)分析，提出了培養(yǎng)地理信息科學(xué)專業(yè)桌面版GIS App開發(fā)能力的課程體系。

關(guān)鍵詞 地理信息科學(xué);課程體系;UWP;ArcGIS Runtime SDK for .NET

1GIS App后端云GIS平臺(tái)的選擇

各GIS軟件公司推出各自的云GIS平臺(tái)，如ESRI和超圖公司。其中，ESRI公司提供了ArcGIS系列的公有云GIS和私有云GIS技術(shù)。

ArcGIS公有云產(chǎn)品為ArcGIS Online，它是基于亞馬孫云建立的，是一個(gè)完整的協(xié)作式內(nèi)容管理系統(tǒng)，用戶可隨時(shí)使用在線GIS服務(wù)。網(wǎng)址為www.arcgis.com。ArcGIS Online為初學(xué)用戶提供了30天的免費(fèi)試用期[1]。

ArcGIS Online中國，是采用ArcGIS Enterprise構(gòu)建的ArcGIS Online的國內(nèi)版公有云平臺(tái)，基本服務(wù)是免費(fèi)的。初學(xué)用戶可以申請(qǐng)免費(fèi)賬戶。網(wǎng)址為www.arcgisonline.cn。

2桌面版GIS應(yīng)用系統(tǒng)

GIS應(yīng)用系統(tǒng)按運(yùn)行平臺(tái)分為以下基本類型：桌面版（Desktop Apps）、Web版（Web Apps）、移動(dòng)版（Mobile Apps）。

桌面版GIS應(yīng)用系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境為桌面版操著系統(tǒng)，因其與計(jì)算機(jī)硬件密切結(jié)合具有用戶交互能力強(qiáng)、本地部署、本地處理數(shù)據(jù)能力、操作界面順暢和樣式美觀等強(qiáng)大功能，在Web和移動(dòng)時(shí)代其依然擁有廣泛用戶，并沒有過時(shí)和淘汰。

桌面版GIS應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)依然是地理信息科學(xué)專業(yè)學(xué)習(xí)的一門重要專業(yè)課程，而且往往是GIS應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)類的第一門課程，也是Web GIS、移動(dòng)GIS、3D GIS應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)課程的前導(dǎo)課程[2]。

3GIS組件平臺(tái)的選擇

桌面版GIS應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)方式有多種，比較成熟開方式是借助于GIS組件平臺(tái)。多家公司提供了各自的GIS組件平臺(tái)，采用某一GIS組件平臺(tái)及計(jì)算機(jī)開發(fā)工具開發(fā)桌面版GIS應(yīng)用系統(tǒng)為經(jīng)典開發(fā)方式。

提供GIS組件平臺(tái)的有ESRI、SuperMap等多家廠商，許多院校同時(shí)采用ESRI、SuperMap等多家單位產(chǎn)品授課，一般先選擇一家廠家的產(chǎn)品為主。ESRI產(chǎn)品歷史較長、技術(shù)影響較大，擁有國內(nèi)外大量客戶群體，許多院校授課時(shí)選擇ArcGIS為主。下面選擇ESRI的ArcGIS產(chǎn)品展開論述[3]。

4ArcGIS Runtime SDK的選擇

ArcGIS Runtime SDKs不是一個(gè)軟件，而是包含五套SDK的軟件套件，每個(gè)SDK可采用不同開發(fā)工具、開發(fā)運(yùn)行于不同操作系統(tǒng)的GIS App。各個(gè)SDK開發(fā)的App可運(yùn)行的操作系統(tǒng)和主要開發(fā)工具如下表1所示。

上表中，可用于開發(fā)桌面版GIS App的SDK為ArcGIS Runtime SDK for .NET、ArcGIS Runtime SDK for Java、ArcGIS Runtime SDK for Qt

從跨平臺(tái)性看，應(yīng)選擇ArcGIS Runtime SDK for Qt，用該SDK開發(fā)的GIS App可以運(yùn)行在目前所有主流平臺(tái)，包括桌面和移動(dòng)操縱系統(tǒng)。與ArcGIS Runtime SDK for Qt配套的開發(fā)工具為Qt QML或Qt C++，要求學(xué)生掌握C++語言，C++學(xué)習(xí)難度較大[4]。

5Windows桌面應(yīng)用平臺(tái)選擇

Windows桌面應(yīng)用系統(tǒng)類型共有以下四類平臺(tái)：Win32、WinForm（Windows Form）、WPF和UWP。ArcGIS Runtime SDK for .NET不提供對(duì)Win32、WinForm支持，只支持WPF、UWP平臺(tái)。

ArcGIS Runtime SDK for .NET支持開發(fā)WPF、UWP、Android、iOS、Forms五種類型的GIS應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)。

ArcGIS Runtime SDK for .NET（Forms），在Xamarin.Forms技術(shù)的支持下，使用C#語言同時(shí)創(chuàng)建原生的Windows（UWP）、iOS和Android GIS應(yīng)用，在這三種不同平臺(tái)的應(yīng)用可以共享絕大部分的UI代碼和邏輯代碼。初學(xué)階段，認(rèn)為不適合采用ArcGIS Runtime SDK for .NET（Forms）作為學(xué)習(xí)對(duì)象，因?yàn)檫@涉及較多的平臺(tái)和技術(shù)，ArcGIS Runtime SDK for .NET（Forms）作為單位開發(fā)工具適合。

對(duì)于ArcGIS Runtime SDK for .NET開發(fā)桌面版應(yīng)用系統(tǒng)，要確定是選擇WPF還是UWP。

WPF是微軟2006推出的，UWP是微軟2015年推出新的前沿應(yīng)用程序平臺(tái)，UWP即Windows 10中的Universal Windows Platform簡稱。UWP 不僅用于Windows 10創(chuàng)建桌面應(yīng)用程序，同時(shí)也是 Xbox、HoloLens和Surface Hub應(yīng)用程序的唯一支持平臺(tái)。UWP 只支持 Windows 10 應(yīng)用程序平臺(tái)，不支持Win7 、XP。

本科教學(xué)應(yīng)該采用先進(jìn)、成熟的技術(shù)體系，適當(dāng)具有一定的提前量，大二開始學(xué)習(xí)的技術(shù)，三年后不應(yīng)當(dāng)太過時(shí)[5]。

6課程體系構(gòu)建

基于以上對(duì)GIS組件平臺(tái)的分析，構(gòu)建了培養(yǎng)GIS桌面版應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)能力的課程體系。

開發(fā)能力課程體系有兩條課程主線組成，一條是GIS基礎(chǔ)知識(shí)線，一條是計(jì)算機(jī)開發(fā)知識(shí)線。

GIS基礎(chǔ)知識(shí)主線包含的課程為地理信息科學(xué)導(dǎo)論、地球科學(xué)概論、自然地理學(xué)、人文地理學(xué)、地圖學(xué)、空間數(shù)據(jù)采集與管理、地理信息系統(tǒng)原理。通過這條主線，給同學(xué)建立了GIS的基本概念和空間數(shù)據(jù)采集概念與技能。

GIS應(yīng)用開發(fā)課程是GIS基礎(chǔ)知識(shí)和計(jì)算機(jī)開發(fā)知識(shí)這兩條主線的匯合。該門課程把GIS專業(yè)知識(shí)和計(jì)算機(jī)開發(fā)知識(shí)結(jié)合在一起，通過本課程，培養(yǎng)地理信息科學(xué)專業(yè)的學(xué)生開發(fā)GIS應(yīng)用系統(tǒng)的能力。

7結(jié)束語

在云GIS時(shí)代，GIS App的設(shè)計(jì)分為后端和前端設(shè)計(jì)，后端保存矢量數(shù)據(jù)和地圖、場(chǎng)景，并以Restful風(fēng)格Web服務(wù)方式提供地圖、場(chǎng)景空間分析等服務(wù)，前端調(diào)用后端的地圖、場(chǎng)景、空間分析等服務(wù)，并在前端展示地圖、場(chǎng)景，操作后端地圖、場(chǎng)景，使用后端空間分析等。采用UWP+ ArcGIS Runtime SDK for .NET（UWP）作為技術(shù)核心內(nèi)容，構(gòu)建了培養(yǎng)桌面版GIS App開發(fā)能力課程體系，經(jīng)過多年實(shí)踐，取得了良好的效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊延珍.大數(shù)據(jù)背景下地理建模課堂教學(xué)模式改革研究[J].甘肅科技，2019（3）：51-53.

[2] 王曉紅.基于項(xiàng)目創(chuàng)新的GIS人才培養(yǎng)模式研究[J].科教導(dǎo)刊， 2018（10）：25-26.

[3] 孟祥銳.地理信息科學(xué)專業(yè)開發(fā)類課程體系建立與優(yōu)化研究[J].電子測(cè)試，2015，334（22）：146-147.

[4] 黃遠(yuǎn)林.基于項(xiàng)目教學(xué)的應(yīng)用型人才培養(yǎng)體系構(gòu)建與實(shí)踐[J].教育教學(xué)論壇，2019（5）：167-169.

[5] 劉正綱.以人才需求為導(dǎo)向的GIS專業(yè)課程體系構(gòu)建[J].測(cè)繪工程，2018（6）：77-80.