地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System，GIS)軟件依賴于覆蓋整個(gè)地球的數(shù)據(jù)集。為處理大量的 GIS 數(shù)據(jù)及其格式，編程人員創(chuàng)建了若干開源庫和 GIS 套件。GIS軟件以前僅限于地理學(xué)者和地質(zhì)工作者使用，自從網(wǎng)上提供全球地圖服務(wù)和移動(dòng)電話公司開始提供全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System，GPS)服務(wù)以來，GIS 軟件已變得非常普及了。GIS 系統(tǒng)可獲得并處理描述地球表面的空間數(shù)據(jù)。談到GIS軟件，鑒于商業(yè)軟件的昂貴，我們希望有開源的GIS軟件。

　　No.1 QGIS (原稱Quantum GIS)

　　

 

　　QGIS(原稱Quantum GIS)是一個(gè)跨平臺的桌面GIS軟件。它提供數(shù)據(jù)的顯示、編輯和分析功能，可以自動(dòng)生成地圖，并且能夠處理地理空間數(shù)據(jù)，最后形成你期待的地圖數(shù)據(jù)。它于2004年成為開源地理空間基金會(huì)的一個(gè)孵化項(xiàng)目。穩(wěn)定版本是2.14.0 (Essen)。

　　QGIS是以C++、Python, Qt為編程語言的跨平臺應(yīng)用，可以在多種操作系統(tǒng)上運(yùn)行，包括Mac OS X、Linux、UNIX和Microsoft Windows。對于Mac用戶，QGIS相對于GRASS GIS的優(yōu)勢在于它不需要X11窗口系統(tǒng)，而且界面更簡潔、快速。它也可以作為GRASS的圖形用戶界面使用。

　　QGIS的最大特點(diǎn)在于界面很友好，熟悉ARCGIS的人都能很快的掌握QGIS的操作，支持WMS并無縫集成POSTGIS(對象-關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng))，幾乎完全照搬了GRASS的分析功能，因此其分析功能也很強(qiáng)大。相較于商業(yè)GIS，QGIS的文件體積更小，需要的內(nèi)存和處理能力也更小，因此它可以在舊的硬件上或CPU運(yùn)算能力被限制的環(huán)境下運(yùn)行。

　　目前，QGIS被志愿者開發(fā)團(tuán)體持續(xù)維護(hù)，已被翻譯為31種語言，廣泛使用在全世界的學(xué)術(shù)和專業(yè)環(huán)境中。

　　網(wǎng)址是：http://qgis.org/

　　No. 2 gvSIG

 

　　gvSIG也是一個(gè)跨平臺的桌面GIS軟件,于2004年在西班牙成為了開源GIS軟件。穩(wěn)定版本是2.0。

　　該系統(tǒng)適用于Windows、Linux、OS X操作系統(tǒng);不僅能夠訪問本地的矢量數(shù)據(jù)或者柵格數(shù)據(jù)，而且也能夠通過支持開放地理空間信息聯(lián)盟(OGC)規(guī)范的遠(yuǎn)程服務(wù)器訪問該類數(shù)據(jù)。

　　支持網(wǎng)絡(luò)地圖服務(wù)(WMS)、網(wǎng)絡(luò)要素服務(wù)(WFS)、網(wǎng)絡(luò)覆蓋服務(wù)(WCS)、目錄服務(wù)以及地名辭典服務(wù)等一系列地理信息網(wǎng)絡(luò)服務(wù)規(guī)范，這是gvSIG與其它地理信息系統(tǒng)的特大區(qū)別。此外，它也能夠訪問ESRI公司的ArcIMS服務(wù)提供的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)。

　　gvSIG CAD可以跟蹤的幾何圖形，然后編輯頂點(diǎn)分裂線和多邊形;gvSIG移動(dòng)帶來了手機(jī)GIS，適合是現(xiàn)場工作。gvSIG 能夠支持以下數(shù)據(jù)格式：矢量格式(Shapefile、DXF、DGN、DWG)、柵格格式(ECW、MrSID、JPEG、jp2、TIFF、geoTIFF、PNG、GIF)和基于XML的格式(KML、GML)。

　　網(wǎng)址是：http://www.gvsig.org

　　No. 3 Whitebox GAT

　　

 

　　Whitebox GAT是一個(gè)地理空間分析工具箱的桌面GIS軟件。它主要是將桌面GIS和遙感軟件包綜合來進(jìn)行地理空間分析和數(shù)據(jù)可視化應(yīng)用。

　　它被認(rèn)為是替代的地形分析系統(tǒng)(TAS)，旨在提供先進(jìn)的地理空間數(shù)據(jù)分析，在環(huán)境研究和地理信息行業(yè)進(jìn)行應(yīng)用，也能夠進(jìn)行地理信息教育工具。

　　實(shí)際上取代了地形分析系統(tǒng)——hydro-geomorphic應(yīng)用程序的工具。通過激光雷達(dá)的數(shù)據(jù)，可以進(jìn)行轉(zhuǎn)換、分析、管理、緩沖和提取地理空間信息。這個(gè)神奇的免費(fèi)GIS軟件在GIS行業(yè)幾乎是聞所未聞的。

　　網(wǎng)址是：https://whiteboxgeospatial.wordpress.com/

　　No. 4 SAGA GIS

　　

 

　　SAGA GIS是一個(gè)經(jīng)典的免費(fèi)系統(tǒng)自動(dòng)分析的GIS軟件。它主要進(jìn)行地形分析、流域提取和可見性分析，尤其地形分析上是其最霸氣的應(yīng)用;它也在環(huán)境建模和形態(tài)測量方面可以進(jìn)行地形濕度指數(shù)和地形位置分類等應(yīng)用。

　　SAGA與一個(gè)特殊的應(yīng)用程序編程接口(API的)地理數(shù)據(jù)處理。這個(gè)API可以很容易實(shí)施的新算法。它的API支持網(wǎng)格數(shù)據(jù)，矢量數(shù)據(jù)，并表。

　　SAGA GIS的強(qiáng)大還在于它使多個(gè)窗口列出你所有的分析(地圖、直方圖、散點(diǎn)圖、屬性等)，提供了一個(gè)友好的GUI和API。

　　總之，快速、可靠和準(zhǔn)確是它的魅力。

　　網(wǎng)址是：https://sourceforge.net/projects/saga-gis/

　　No. 5 GRASS GIS

　　

 

　　GRASS GIS (Geographic Resources Analysis Support System)是開源代碼的地理資源分析支持系統(tǒng)，可用于處理柵格、拓?fù)涫噶?、影像和圖表數(shù)據(jù);優(yōu)勢尤其在于選擇分析、圖像處理、數(shù)字地形操作和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

　　GRASS 最早是由美國陸軍工程兵團(tuán)作為土地管理和環(huán)境規(guī)劃的工具。在GPL下發(fā)布，可以在多個(gè)平臺上運(yùn)行，包括Mac OS X、Windows和Linux。用戶可以通過圖形用戶界面使用該軟件功能;也可以通過改進(jìn)直接使用它的模塊。

　　當(dāng)前的 GRASS 6 版本采用新的拓?fù)?2D/3D 矢量引擎并支持矢量網(wǎng)絡(luò)分析。該系統(tǒng)可以勝任3D矢量圖形數(shù)據(jù)和立體像素的可視化，也支持線性參考系統(tǒng)。

　　GRASS 是開源地理空間基金會(huì)最初的八個(gè)軟件項(xiàng)目之一。由于它的直觀和可靠性，它已經(jīng)廣泛用于不同的領(lǐng)域(學(xué)術(shù)界、環(huán)境咨詢公司和政府機(jī)構(gòu))，例NASA、美國國家海洋和大氣管理局、美國農(nóng)業(yè)部和美國地質(zhì)調(diào)查局等。

　　GRASS GIS網(wǎng)站中國鏡像網(wǎng)站： http://grass.osgeo.cn

　　GRASS 中文教程： http://lab.osgeo.cn/docs/grass/

　　No. 6 MapWindow

　　

 

　　MapWindow是一個(gè)基于標(biāo)準(zhǔn)的桌面GIS軟件，它的90%的用戶關(guān)注其地圖查看器、識別特性、處理工具和打印等特性。

　　MapWindow GIS項(xiàng)目包含了兼容微軟視窗的桌面應(yīng)用，能夠查看shapefile和多種柵格數(shù)據(jù)格式。它可以通過“GIS工具”插件重生成數(shù)據(jù)、剪輯、合并，及執(zhí)行其它地處理。開發(fā)用戶可以使用任何.NET框架語言書寫插件擴(kuò)展此應(yīng)用，或使用MapWinGUS ActiveX控制書寫GIS軟件。其TauDEM功能更是自動(dòng)描述分水嶺。

　　網(wǎng)址是：http://www.mapwindow.org/

　　No. 7 ILWIS

　　

 

　　ILWIS是一個(gè)土地和水資源綜合信息管理的開源GIS軟件。

　　它主要被生物學(xué)家、水資源管理者和地理空間管理者廣泛使用。ILWIS擅長數(shù)字化、編輯、顯示地理數(shù)據(jù)和生成地圖;也用于遙感圖像分類、增強(qiáng)和光譜波段操作。

　　ILWIS最初是在荷蘭的供其研究人員和學(xué)生使用。自2007年7月1日，它結(jié)合集成的矢量和柵格軟件程序，已作為免費(fèi)軟件被許多學(xué)生、教師和研究人員使用。ILWIS有非常強(qiáng)大的柵格分析模塊、高精密和靈活的向量和點(diǎn)數(shù)字化模塊，集合多種非常實(shí)用的工具。在許多方面與GRASS GIS類似，ILWIS目前只能在微軟的Windows下使用。

　　網(wǎng)址是：52north.org/downloads/ilwis

　　No. 8 GeoDa

　　

 

　　GeoDa是跨平臺的開源版本，主要進(jìn)行空間數(shù)據(jù)分析。其主要功能是地質(zhì)統(tǒng)計(jì)和空間建模。開源的GeoDa可以在Windows(包括XP，Vista中和7)、Mac OS和Linux上運(yùn)行。它是哈佛大學(xué),麻省理工大學(xué)和康奈爾大學(xué)的重要分析工具。

　　GeoDa具有強(qiáng)大的功能來執(zhí)行空間分析，多元探索性數(shù)據(jù)分析，以及全球和當(dāng)?shù)氐目臻g數(shù)據(jù)。它還執(zhí)行基本的線性回歸、空間模型，也可用于一系列經(jīng)濟(jì)發(fā)展健康和房地產(chǎn)等領(lǐng)域。

　　網(wǎng)址是：https://spatial.uchicago.edu/software

　　No. 9 uDig

　　

 

　　uDig是由加拿大的咨詢公司研制，基于對Eclipse平臺和功能分層，關(guān)注社會(huì)生產(chǎn)的地理信息研究。它具有簡單易用和Mac OS功能的優(yōu)勢。

　　從字面含義上，也可以領(lǐng)會(huì)到其應(yīng)用的含義：u代表友好的用戶界面，D代表桌面(Windows、Mac或Linux)，i代表面向互聯(lián)網(wǎng)的消費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)(WMS,WFS或WPS),G代表GIS-ready復(fù)雜的分析功能。

　　uDig可以使用GRASS復(fù)雜的矢量運(yùn)算，并嵌入JGRASS和專門的水文工具。uDig通常用作用于構(gòu)建其他GIS平臺和應(yīng)用提供框架，也包括DIVA GIS和海嘯遠(yuǎn)程預(yù)警系統(tǒng)的應(yīng)用。

　　網(wǎng)址是：http://udig.refractions.net/download/

　　No. 10 OpenJump

　　

 

　　OpenJUMP可以很好地處理大型數(shù)據(jù)集，并呈現(xiàn)大量的數(shù)據(jù)圖(如餅圖、繪制等值線圖等)。

　　基于JAVA平臺可以讀取柵格和可視化框架計(jì)算機(jī)程序。它可以在Windows，Linux和Mac平臺上工作，尤其是在運(yùn)行Java 1.5或更高版本的操作系統(tǒng)上運(yùn)行。

　　OpenJUMP的插件增強(qiáng)了其功能，有(繪圖和幾何)編輯、光柵、印刷、web處理、空間分析、GPS、屬性查詢、可縮放矢量圖形(SVG)格式的影像輸出和數(shù)據(jù)庫等應(yīng)用。它不只是一個(gè)免費(fèi)的演示瀏覽器，也可以編輯，保存，分析等。它為地理信息系統(tǒng)的API提供了靈活插件結(jié)構(gòu)，從而使新的功能能比較容易進(jìn)行。

　　網(wǎng)址是：http://www.openjump.org/

　　No. 11 Diva GIS

　　

 

　　DIVA GIS是用于制圖和地理數(shù)據(jù)分析的GIS軟件。它專門從事生物的豐富性和多樣性的數(shù)據(jù)分析;它可以提取氣候和土地的所有位置數(shù)據(jù)、進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和建模;此外，它可以定位國家的界限，河流，衛(wèi)星圖像，并在觀察到動(dòng)物物種的位置，從而為生物學(xué)的研究提供了小面積范圍的地圖。

　　網(wǎng)址是：http://www.diva-gis.org/download

　　No. 12 FalconView

　　

 

　　FalconView主要有便攜式飛行計(jì)劃軟件(PFPS)的功能，這使得它可以用于戰(zhàn)斗飛行計(jì)劃，所以它的大部分用戶來自美國國防部和其他國家地理空間情報(bào)機(jī)構(gòu)。它支持各種類型的顯示數(shù)據(jù)，如衛(wèi)星、激光雷達(dá)、頻率和MrSID。在SkyView模式中，甚至可以使用MXD文件。

　　它可以參考各種類型的地圖和地理信息，最重要的是在航圖、衛(wèi)星圖像和高程圖方面。目前用戶以軍事任務(wù)執(zhí)行人員、飛行員、航空技術(shù)支持人員為主。

　　目前的FalconView的一部分XPlan，主要用于美國國防部的任務(wù)規(guī)劃系統(tǒng)和佐治亞技術(shù)研究所的計(jì)劃活動(dòng)配套方案中。 它可用于Windows系列操作系統(tǒng);而Linux和移動(dòng)操作系統(tǒng)的版本正在開發(fā)中。

　　網(wǎng)址是：www.falconview.org

　　No. 13 OrbisGIS

　　

 

　　OrbisGIS是一個(gè)半成品的開源GIS軟件。它提供了新的方法和技術(shù)進(jìn)行建模，它可以處理和共享空間數(shù)據(jù)，以便于監(jiān)測地理領(lǐng)土和管理。

　　OrbisGIS能夠處理矢量和柵格數(shù)據(jù)模型。在執(zhí)行如噪聲地圖、水文過程等定位應(yīng)用上，它可以沒有任何插件，只是有時(shí)間周期限制。

　　它可以在生態(tài)、環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的相關(guān)性上，使用系統(tǒng)化的方法，進(jìn)而評估公共政策。但是，這種做法必須考慮到相關(guān)的環(huán)境、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)因素，以促進(jìn)其有效的決策和規(guī)劃。作為包含分析工具，它可以在不同的時(shí)間和空間尺度下，計(jì)算各項(xiàng)指標(biāo)，生成綜合性的建模;這些都將使OrbisGIS成為不可或缺的工具。

　　一般情況下，在空間處理軟件對地理數(shù)據(jù)進(jìn)行格式化、處理和顯示后，這些數(shù)據(jù)就轉(zhuǎn)換為地理信息。聲納、雷達(dá)、照相機(jī)和其他觀測平臺便可以獲得這些數(shù)據(jù)。

　　本文內(nèi)容部分來源于一份羅列了關(guān)于GIS軟件應(yīng)用的文章，筆者將其編譯整合。開源項(xiàng)目將底層的接口進(jìn)行整合，實(shí)現(xiàn)了基本的數(shù)據(jù)管理、地圖顯示和基本的分析功能。

　　許多(若非全部)數(shù)據(jù)格式都遵守開放標(biāo)準(zhǔn)，GIS 的開放和創(chuàng)新空間更加值得期待。(文|整理編譯 王雙陽)