校园地理信息系统的设计及其实现.docx

校园地理信息系统设计和实现

1 引言
1.1编写目标
伴随Internet 技术不停发展和大家对GIS需求, 利用Internet 在Web上公布和出版空间数据, 为用户提供空间数据浏览、查询和分析功效, 已经成为GIS 发展肯定趋势。把WebGIS 技术应用于校园信息系统建设, 将会极大地完善传统校园信息系统功效。经过它能够实现校园信息实时共享, 给广大用户提供愈加全方面服务, 同时也能够为学校管理部门进行校园发展估计、计划决议和科学管理提供依据。同时，基于WebGIS技术建立校园电子地图，能将多个校园信息服务以可视化方法展现，能够快速、正确对校园各类信息进行查询和定位，有利于校园信息有序化管理，将校园内外生活、学习、商业信息和空间信息相结合。为管理和设计计划提供正确而周详数据，极大方便了师生学习和生活。
1.2 选题背景说明：
A. 任务提出者：老师
B. 软件开发者：2个人
C. 产品使用者：GIS初级用户
D. 文档编写者：GIS项目策划小组
E. 预期产品使用者：GIS学习早期用户
1.3 专业名称定义
GIS：地理信息系统（Geographic Information System或 Geo－Information system，GIS）有时又称为“地学信息系统”或“资源和环境信息系统”。它是一个特定十分关键空间信息系统。它是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包含大气层）空间中相关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述技术系统。
Web：web本意是网意思。现广泛译作网络、互联网等技术领域。表现为三种形式，即超文本（hypertext）、超媒体（hypermedia）、超文本传输协议（HTTP）等。
WebGIS：WebGIS俗称万维网地理信息系统，又有些人称它为IntenetGIS，是一个基于Internet技术标准和通信协议网络化地理信息系统。大量应用正由传统Client/Server(用户机/服务器)方法向Brower/Server(浏览器/服务器)方法转移，GIS技术也是如此。GIS技术和Intemet技术融合，正逐步形成一个新技术，我们称之为WebGIS。
XML：XML(Extensible Markup Language)即可扩展标识语言,它和HTML一样,全部是SGML(Standard Generalized Markup Language,标准通用标识语言)。
数据字典：数据字典 data dictionary 软件系统中使用全部数据项名字及和这些数据项相关特征（比如，数据项长度、表示等）集合。
数据流图：数据流图（data flow chart）系统一个图形表示，其中表示出数据源、数据汇、存放和以结点形式对数据实施处理，和结点间作为连接部分逻辑数据流。
1.4 参考资料
列出用得着参考资料，如：
1、 GB8567-88 《计算机软件产品文件编制规范》
2、 GB/T11457-1995 《软件工程术语》
3、 GB 1526—89 信息处理--数据步骤图、程序步骤图、系统步骤图、程序网络图和系统资源图文件编制符号及约定
4、 GB8566-88 《软件开发规范》
5、市各类相关文件、报表等格式和说明
6、毕硕本,王桥,徐秀华. 地理信息系统软件工程原理和方法. 北京：科学出版社，
2 GIS项目概述
2.1 GIS项目目标
用图形、图像数字信息来表现校园多种空间信息和非空间信息, 通Internet 为用户提供多种校园信息查询和检索服务；利用GIS 强大空间分析功效,为广大用户提供线路查询、叠加分析、缓冲区分析、邻近地物查询等服务；依据用户不一样需求能够输出对应专题图。经过它能够实现校园信息实时共享, 给广大用户提供愈加全方面服务，同时也能够为学校管理部门进行校园发展估计、计划决议和科学管理提供依据。
2.2 GIS运行环境
2.2.1 系统开发软件环境
系统开发需要一系列软件环境支持, 本系统开发选择关键软件环境为: （1）操作系统：Windows 7 旗舰版；
（2）数据库选择： SQL Server ；
（3）开发编译环境：Microsoft Visual Studio；
（4）WebGIS开发平台： Super Map IS.NET 5。
2.2.2 系统硬件环境
整个校园地理信息系统需要处理大量空间数据和非空间数据, 同时考虑到要同时为多个不一样用户服务, 为了使其有很好运行性能和处理速度, 本系统硬件环境配置以下：
（1）局域网：10 M/100 M交换式以太网；
（2）中心服务器：惠普服务器1～2 台；
（3）外设：扫描仪、打印机；
（4）用户机： 系统对用户机硬件配置没有特殊要求, 常规配置即可。
2.3条件和限制

3 GIS数据描述
3.1 GIS数据
系统按专题分层方法进行空间数据存放和管理, 具体分层情况如表1 所表示

3.2 GIS数据流图

3.3 GIS数据采集
系统数据库设计包含空间数据库和属性数据库设计, 所以数据采集包含图形数据和属性数据两方面内容。图形数据采集利用数字化仪和在R2V 软件中手工数字化相结合方法, 对已经有图件矢量化来完成。利用基础地图有陕西师范大学雁塔校区1∶500 地形图、校园总体计划图、建筑物分布平面图、建筑物内部结构图、综合管线图等。属性数据采集以现场测量调查为主, 和学校近期多种统计信息相结合。属性数据库包含建筑物资料信息、教职员信息、学生信息、教学课程安排、科研项目信息、基础设施信息等。

3.4 GIS数据库设计
3.4.1 图形数据库设计
在设计图形数据库时, 按专题分层方法划分了13 层。数据在各层表现形式有点、线、面三种。(图2)

3.4.2 属性数据库设计
属性数据库包含两类属性表: 对应于地图实体属性表和一般属性表。前者用于存放地图实体属性, 关键包含教学区属性表、家眷区属性表、宿舍区属性表、管线属性表、绿化区属性表等。后者不包含地理信息, 是常规数据库文件, 关键包含教职员信息表、学生信表、教学课程安排表、多媒体文件索引表等, 存放在SQL Server 数据库中。采取地理关系数据模型可把空间数据库和属性数据库由要素ID 码相互关联, 完成空间数据和属性数据统一管理、双向查询和更新维护。
4 GIS功效需求
4.1 功效划分
系统整体功效结构图3 所表示, 依据系统设计目标和需求分析, 其关键功效包含以下多个部分:
图3 系统整体功效结构图

4.2 功效描述
4.2.1系统管理。
系统管理部分面向系统管理员, 系统管理员拥有最高管理权限, 能够在当地或远程进行系统基础设置, 添加和删除系统服务项目等, 极大方便了系统实时维护和更新。
4.2.2 空间分析功效。
（1）缓冲区分析: 缓冲区分析是围绕某地物要素画出定宽地域, 用以建立“影响地带”。比如, 学校管理决议部门假如想拓宽校园现有道路, 而且 要估计道路拓宽以后对道路周围设施( 道路绿化带等) 影响, 这时就能够利用系统缓冲区分析功效, 它能够依据设定范围绘制出缓冲区轮廓,并将缓冲区地物空间信息和属性信息及相关统计信息显示出来。管理决议部门可据此确定所需扩建道路宽度和道路两边需要美化面积。
（2）最好路径分析: 伴随校园规模不停扩大, 校园内道路纵横, 两点之间道路往往不止一条, 借助于最好路径分析功效能够确定两点之间最短路径, 也能够作为计划人员参考。
4.2.3 地图浏览功效。
该模块关键包含GIS 常见多种功效, 系统采取分层管理模式, 对建筑物、道路、校园水系、通信线路等不一样种类地图要素分别进行管理。地图能够进行放大、缩小、漫游、全幅显示, 同时系统提供了地图打印、鹰眼和距离量测等功效。采取分层管理, 能够突出关键, 分层浏览和查询。比如, 能够将绿化区和办公教学楼进行叠加分析, 来分析校园绿化率。
4.2.4 数据管理功效。
该模块关键面向管理员, 管理员能够在自己权限内管理和维护地图分类和对应属性数据, 添加和验证对应数据。
4.2.5 查询功效。
信息查询和检索是系统最关键功效, 本系统提供了灵活多样化空间查询功效。用户能够依据需要选择合适方法查询地物空间信息、属性信息或其它多媒体信息。系统提供查询方法关键有:
（1）简单直观交互方法( 点选、框选、多边形和圆形选择查询) 。在不一样图层上选择地物或依据用户指定范围查询选中地物属性信息;
（2）条件查询和模糊查询。系统可依据用户指定条件进行综合查询,并把结果在地图上定位和显示;
（3）高级查询。缓冲半径查询可根据用户指定地点和搜索半径等条件, 经过GIS 空间分析功效, 自动探测搜索点周围信息;
（4）图形数据和属性数据双向查询。双向互查是GIS 一个突出特点, 即经过属性数据能够查询图形数据, 反之, 经过选定地图要素能够取得其属性数据。如输入教学楼名称就可查询其在地图中空间位置, 在地图上选中某栋教学楼就能够取得其相关属性数据。
5 GIS性能需求
5.1 时间特征
a． 响应时间：0.01ms；
b． 更新处理时间：0.01ms；
c． 数据转换和传送时间：0.01ms；
d． 解题时间：0.1ms
5.2 适应性
a． 操作方法上改变：关键是采取点击菜单模式，
b． 运行环境改变：在Windows 7旗舰版和家庭一般版操作系统上运行。
c． 同其它软件接口改变：在尽可能确保接口不出现变动情况下，许可接口重载和再定义，但接口命名规则是统一。
d． 精度和有效时限改变：工作时间安排会存在肯定浮动，这部分要协同分词工具包课题设计组其它组员一同来进行约定，前期计划能够稍微有些变动，后期安排尽可能根据计划实施。
e． 计划改变或改善：工作时间安排会存在肯定浮动，这部分要协同分词工具包课题设计组其它组员一同来进行约定，前期计划能够稍微有些变动，后期安排尽可能根据计划实施。
6 GIS运行需求
6.1 用户界面

6.2 软件接口
用户和主程序调用接口。这个接口采取封装API形式和函数调用形式，分别以外部调用和内部调用方法为不一样用户提供使用本机械分词工具入口。
6.3 故障处理
a． 软件压力：数据库压力超出想象。
b． 内存不足：不停存放数据，不停读取数据。
7 质量确保

8 其它需求
a． 预期扩展：数据库扩展。
b． OS更换：在Windows 7旗舰版和家庭一般版能够兼容，期望在Linux、xp和vista能够使用，不过数据库在linux上又是另一回事情。
9 结束语
　将WebGIS 技术应用到高校校园这一特殊人文社会环境，开发含有实用价值校园管理信息系统，是高校管理自动化、科学化、网络化和智能化一个趋势。伴随校园网络硬件环境完善，将校园管理信息系统搭乘校园网建设快车是必需，也是完全可行。到时校园网不一样用户在不一样权限约束下，直接从校园管理信息系统中取得多种所需信息，充足了解学校情况，为学校管理提供极大方便。同时将地理查询、部门介绍等功效对外开放，还能够提升高校对外著名度，为学校发明客观社会效应。