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1、GIS内核 Geotools Geotools是一套基于Java平台的开源GIS API中间件，实现了完整的GIS底层功能。
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2、空间数据导入/转换地理数据的获取 地理数据来自文件、数据库和WMS/WFS服务器。
文件方式：支持读取的地理数据文件：ESRI Shape、Mapinfo Tab/Mif、Geomedia Access等，建议使用Shape文件格式，Oracle和PostgreSQL提供Shape文件导入数据库的程序。
WMS/WFS服务器：Internet上有很多开放的GIS应用服务器，例如NASA、InterGraph、TerraServer等，通过它们获取各种免费地图资源。
Google Map资源：Google Map没有采用标准的WMS/WFS协议，可以通过调用开放的Google Map API，附加自定义的WMS/WFS图层，实现应用目的。例如：通过Google Map可以免费获取高分辨的Google Map卫星地图。
3、空间数据引擎
开源：PostgreSQL（PostGIS）、MySQL（4.1以上）
商业：Oracle、DB2、ArcSDE
开源商业空间数据库推荐使用PostgreSQL。
使用商业空间数据库引擎，例如Oracle Spatial、ArcSDE，可以非常方便的处理地理数据，更好的处理海量数据，以及与现有商业软件共享数据。
4、应用服务器 Geoserver Geoserver是一个基于J2EE的开放的GIS应用服务器，实现了OGC(Open Geospatial Consortium)制定的WMS和WFS（WFS-T）规范，Geoserver是整个GIS应用系统的中枢部分，承担大部分业务处理任务。（新版本（1.3.3）增加了对Google Earth KML/KMZ的支持。）
需要注意的是，Geoserver不只是WebGIS服务器，它可以为桌面应用程序（Udig、Mapinfo）或移动设备（支持J2ME的PDA、手机）提供地图支持。
5、桌面应用程序（C/S） Udig、GVSig
Udig 是一个使用Eclipse RCP和GeoTools构建的桌面地理信息系统，采用Eclipse SWT图形组件，具有更快的运行速度。Udig可以直接读取Shape文件，访问DB2或Oracle空间数据库，访问OGC WMS/WFS服务器。 Udig提供浏览、查询、编辑、测量等基本的GIS操作功能。
6、Web应用程序（B/S） Mapbuilder Mapbuilder是一个采用AJAX(Asynchronous JavaScript and XML)技术开发的WebGIS客户端，它的内部结构基于MVC(Model-View-Controller)，具有良好的可读性和可扩展性，兼容 Firefox 1.0+, Internet Explorer 6.0+, Mozilla 1.3+, Navigator 6+等浏览器。
二维的主流的是GMAP，主要是一些二维地图的开发，如果是简单的需求，像百度，google的二次开发也很不错的，可以试试
三维主流的是WorldWind 是美国NASA研发的，源码公开的，全球可以下载，后期被大家完善了很多插件，功能还不错，不过对编程功底要求比较高
1，HTML5一个显著的新增功能就是浏览器支持GPU加速，在这个点上会解决很多GIS在当前HTML4下不能解决而只能靠C/S做的功能，比如很热的GIS的3D应用，可以做一些中小场景的3D应用，另外Canvas会加速图形的绘制速度，开发人员更加容易绘制复杂图形及提升绘制数量。
2，Geolocation因素的加入可以通过浏览器进行定位，加快了GIS向大众化领域扩展的步伐，有了位置信息，GIS的一些思想会很快在互联网领域扩展。
3.HTML5对在线协同的支持，GIS在应急中的一些应用需要多方进行协同操作，HTML5的WebSocket支持HTTP协议的双向传输，或许这个也是一个应用点。
4,HTML5对file api的支持，这个可以把一些简单的空间分析搬到客户端。
5，对离线存储的支持，通过离线存储把图片下载到客户端，一方面加快速度，一方面可以离线访问。
以上是我对应用点的一些思路，可能有的还不成熟，必经还没有实际的应用DEMO。