黃翔濤，劉義海，吳學(xué)饒

（1.江西理工大學(xué) 建筑與測(cè)繪工程學(xué)院,江西 贛州 341000）

國(guó)土資源管理信息系統(tǒng)作為“數(shù)字城市”的一個(gè)重要分支，有著廣闊的發(fā)展空間及應(yīng)用前景。根據(jù)系統(tǒng)總體功能的要求，國(guó)土資源管理信息系統(tǒng)主要由城鄉(xiāng)一體化地籍管理子系統(tǒng)、土地儲(chǔ)備管理子系統(tǒng)、礦產(chǎn)資源管理子系統(tǒng)、地質(zhì)災(zāi)害管理子系統(tǒng)、土地利用規(guī)劃管理子系統(tǒng)、地籍?dāng)?shù)據(jù)處理子系統(tǒng)、系統(tǒng)維護(hù)管理子系統(tǒng)組成。這些子系統(tǒng)的共同特點(diǎn)是都需要具備基本的GIS功能。如果采用當(dāng)前流行的組件開發(fā)方式，存在以下問題：①各子系統(tǒng)相同的功能模塊，需要重復(fù)開發(fā)，采用復(fù)制粘貼方式進(jìn)行開發(fā)，效率低；②系統(tǒng)耦合性強(qiáng)，系統(tǒng)的后期擴(kuò)展及更新困難；③靈活性不強(qiáng)，界面風(fēng)格不統(tǒng)一，不能很好地滿足國(guó)土資源局各部門間的需求[1]?；谝陨蠁栴}，本文提出了基于插件式的應(yīng)用框架技術(shù)，并在.NET開發(fā)環(huán)境下，采用C#語(yǔ)言結(jié)合ArcEngine 10.0組件開發(fā)包，把各子系統(tǒng)都具有的功能模塊以插件的形式封裝成一個(gè)更高級(jí)別的組件，應(yīng)用到各子系統(tǒng)中，從而避免重復(fù)開發(fā)。

1 插件技術(shù)

插件技術(shù)是在軟件的設(shè)計(jì)與開發(fā)過(guò)程中，應(yīng)用程序主要由宿主程序和插件對(duì)象2部分組成[2]，二者之間可以通過(guò)一定的通信協(xié)議（即接口）進(jìn)行交互，宿主程序可以對(duì)實(shí)現(xiàn)了自身接口的插件對(duì)象進(jìn)行調(diào)用，插件對(duì)象同樣也可以在遵守宿主程序通信協(xié)議的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)自己的邏輯，并添加到宿主程序。二者之間既相互依賴，又相互獨(dú)立，宿主程序可以獨(dú)立于插件對(duì)象而存在，插件對(duì)象的實(shí)現(xiàn)需要依賴于宿主程序。因此，開發(fā)過(guò)程中，系統(tǒng)的更新及維護(hù)可以在避免修改宿主程序的情況下，通過(guò)對(duì)插件對(duì)象的調(diào)整或增加達(dá)到目的，從而降低了系統(tǒng)的耦合性。

1.1 插件技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案

當(dāng)前插件技術(shù)的實(shí)現(xiàn)主要有基于動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)DLL技術(shù)、基于組件對(duì)象模型COM技術(shù)以及基于.NET反射技術(shù)等3種技術(shù)方案[3]。本文采用基于.NET反射技術(shù)，其實(shí)現(xiàn)的方式是通過(guò).NET的反射機(jī)制和接口技術(shù)，程序在反射機(jī)制下獲取動(dòng)態(tài)加載的插件中的類型信息，并借助于接口技術(shù)來(lái)判斷所獲取的類型信息是否滿足宿主程序的要求，如果滿足，宿主程序?qū)⑹褂脤?duì)象動(dòng)態(tài)技術(shù)在內(nèi)存中生成一個(gè)插件對(duì)象并添加到插件池中。

1.2 插件技術(shù)原理

插件技術(shù)的本質(zhì)是在不修改宿主程序的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)插件對(duì)象的修改或增加對(duì)軟件進(jìn)行更新與維護(hù)，開發(fā)人員便可以在遵循插件接口標(biāo)準(zhǔn)的情況下進(jìn)行開發(fā)。插件式應(yīng)用框架中各個(gè)模塊是以插件的形式相互獨(dú)立存在的，主要由3個(gè)部分組成[4]，如圖1所示。

圖1 插件式框架結(jié)構(gòu)圖

1）宿主程序，即系統(tǒng)的主體部分，是各個(gè)插件依附的對(duì)象，主要負(fù)責(zé)加載與卸載插件對(duì)象、UI的生成及動(dòng)作交互、協(xié)調(diào)各插件間的協(xié)同工作。宿主程序主要由系統(tǒng)主界面、插件引擎、通信協(xié)議3部分組成。系統(tǒng)主界面主要以可執(zhí)行文件的形式存在，負(fù)責(zé)對(duì)插件對(duì)象的解析并生成各種UI，并將生成的UI對(duì)象進(jìn)行委托事件的關(guān)聯(lián)；插件引擎主要負(fù)責(zé)為宿主程序解析插件對(duì)象，并將這些解析的對(duì)象放到插件容器里供系統(tǒng)主界面進(jìn)行調(diào)用；通信協(xié)議即宿主程序與插件對(duì)象之間的一種通信標(biāo)準(zhǔn)，它規(guī)定只有實(shí)現(xiàn)該通信協(xié)議接口的插件對(duì)象才能被宿主程序所調(diào)用，并與宿主程序進(jìn)行交互。

2）框架插件，主要起到系統(tǒng)功能的承載作用。

3）附加的組件庫(kù)，在整個(gè)系統(tǒng)起到輔助的作用，如提供一些公共的函數(shù)方法、圖層的遍歷、打開或創(chuàng)建工作空間等。

2 基于插件式的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境和平臺(tái)選擇

1）GIS平臺(tái)：ArcSDE 10.0、ArcEngine 10.0；

2）數(shù)據(jù)庫(kù)：Oracle11g；

3）開發(fā)工具：VS2010；

4）其他軟件：DotNetBar 9.2。

2.2 通信協(xié)議的接口設(shè)計(jì)

在通信協(xié)議的接口設(shè)計(jì)中，主要定義了3個(gè)接口：宿主程序接口IApplication、插件對(duì)象接口IPlugin、插件框架接口IPluginService（圖2）。

圖2 通信協(xié)議接口設(shè)計(jì)圖

1）宿主程序接口IApplication，定義一個(gè)類Application實(shí)現(xiàn)該接口，Application對(duì)象是插件系統(tǒng)中的核心對(duì)象，代表應(yīng)用程序本身，插件對(duì)象可以通過(guò)這個(gè)對(duì)象訪問到其定義的一些成員變量，如系統(tǒng)主界面菜單RibbonControlMain、主地圖控件MapControlMain、制圖控件PageLayoutControl、圖層控件TOCControlLayers、狀態(tài)欄BarStatus等，是宿主程序與插件對(duì)象進(jìn)行交互的關(guān)鍵。

2）插件接口IPlugin，所有實(shí)現(xiàn)了該接口的插件都可以加載到宿主程序，主要定義了插件對(duì)象的基本信息，如定義了全局對(duì)象Applicaiont，用于與宿主程序進(jìn)行交互，以及描述Description、名稱Name、類型Type以及插件加載方法Load和卸載方法Unload。

3）插件框架接口IPluginService，是所有插件對(duì)象的容器，主要定義了解析并獲取插件對(duì)象的方法，如加載插件到宿主程序的方法LoadPlugin、從宿主程序卸載插件的方法RemovePlugin等。

2.3 基于插件的系統(tǒng)功能框架設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)主要采用組件式開發(fā)模式，該模式的基本思想是，將大而復(fù)雜或有相同功能模塊的軟件應(yīng)用分成一系列可先行實(shí)現(xiàn)、易于開發(fā)、理解和調(diào)整的單元組件[5]。以GIS二次開發(fā)平臺(tái)ArcEngine開發(fā)組件為例，其提供了地圖顯示控件AxMapControl、制圖控件AxPageLayoutControl、圖層控件AxTOCControl以及工具欄控件AxToolbarContrl等各類通用的控件。正是使用了組件式開發(fā)技術(shù)，使得在GIS系統(tǒng)開發(fā)的過(guò)程中，通過(guò)直接把這些控件拖放到窗體上就可以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的GIS功能[6]。基于此，本文把國(guó)土資源管理信息系統(tǒng)中各個(gè)子系統(tǒng)的公共功能（如地圖的瀏覽、查詢、制圖、空間分析等）提取出來(lái)以插件的形式封裝在一起，相當(dāng)于一個(gè)更高級(jí)別的組件。在各個(gè)子系統(tǒng)需要這些功能模塊時(shí)，只要把相應(yīng)的插件生成的DLL放到指定的文件夾里就可以實(shí)現(xiàn)目的，從而避免了不必要的重復(fù)開發(fā)工作，提高了開發(fā)效率。

3 國(guó)土資源管理系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例

3.1 實(shí)例概述

本系統(tǒng)以土地權(quán)屬、土地利用規(guī)劃、礦產(chǎn)資源分布等數(shù)據(jù)為例，構(gòu)建了某市國(guó)土資源管理信息系統(tǒng)的功能框架（圖3），并通過(guò)上述3個(gè)通信協(xié)議接口實(shí)例化插件，構(gòu)建插件集。在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，宿主程序從指定位置讀取并解析所有的插件對(duì)象后存放到插件集合PluginCollection中，通過(guò).NET的反射技術(shù)，把解析出來(lái)的插件對(duì)象以UI(主要是按鈕或右鍵菜單)的形式加載到系統(tǒng)主界面的相應(yīng)位置，并注冊(cè)相應(yīng)的按鈕或右鍵菜單事件。在用戶管理窗口中，管理員可以選擇指定的用戶，并在權(quán)限列表中勾選功能模塊，啟動(dòng)時(shí)系統(tǒng)會(huì)根據(jù)所勾選的功能模塊加載插件（圖4），以滿足國(guó)土資源局各個(gè)部門所需要的功能需求，而不必針對(duì)不同部門的功能需求開發(fā)相應(yīng)的系統(tǒng)。

圖3 系統(tǒng)功能框架圖

圖4 各子系統(tǒng)主界面圖

3.2 功能舉例

基于前面的分析，下面選擇地圖瀏覽模塊進(jìn)行插件的開發(fā)。

1）新建一個(gè)類庫(kù)MapBrowse，并定義一個(gè)類ClsPluginMapBrowse，繼承通信協(xié)議接口IPlugin。

2）在ClsPluginMapBrowse重寫IPlugin中的Load方法，在該方法中主要是做2個(gè)工作：①實(shí)例化按鈕或右鍵菜單并添加到宿主程序的主界面，并注冊(cè)相應(yīng)的事件；②通過(guò)全局對(duì)象Application獲取系統(tǒng)主窗體、地圖、圖層等對(duì)象，以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的操作。部分代碼如圖5所示。

4 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)插件的方式把國(guó)土資源管理信息系統(tǒng)各子系統(tǒng)中公共功能提取出來(lái)，使得各子系統(tǒng)可以方便地獲取這些插件，很好地滿足了國(guó)土各部門間的功能需求。實(shí)踐表明，采用插件式技術(shù)開發(fā)大型的GIS系統(tǒng)有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：避免了相同功能的重復(fù)開發(fā)，提高了工作效率；在系統(tǒng)后期的更新與維護(hù)中，只需要增加或更新插件就可以達(dá)到目的；在系統(tǒng)的開發(fā)過(guò)程中，開發(fā)人員之間的開發(fā)工作相互獨(dú)立，方便項(xiàng)目的管理。

圖5 代碼截圖

[1]盧學(xué)鶴,余光輝,溫小榮,等.基于插件技術(shù)的森林資源GIS的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2009,33(1):127-130

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[8]蔣波濤.插件式GIS應(yīng)用框架的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2008

[9]蘭小機(jī),劉德兒,魏瑞娟.基于ArcObjects與C#.NET的GIS應(yīng)用開發(fā)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2011