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地理信息系统的设计与开发第一章第一章 地理信息系地理信息系统设计与开与开发概述概述一、GIS设计的含义遵循一般遵循一般软软件工程的原理和方法件工程的原理和方法符合符合GISGIS开开发发的特点、特殊的特点、特殊规规律和要求律和要求对对GISGIS软软件从系件从系统统定定义义、系、系统总统总体体设计设计、系、系统详细统详细设计设计、空、空间间数据数据库库和地理模型和地理模型库设计库设计、GISGIS实实施、施、GISGIS软软件件测试测试与与评评价、直到价、直到GISGIS维护维护的各个的各个阶阶段段进进行工程化行工程化规规范范第一节第一节 GIS设计与开发的基本方法 GISGIS设计设计是在是在GISGIS开开发发整体整体过过程程进进行工程化行工程化规规范的方法体系范的方法体系与一般信息系统设计的区别GIS设计设计一般信息系统设计一般信息系统设计设计设计重心重心处理的是海量空间数据，数据库设计在GIS设计中尤其重要软件功能实现是其设计重心数据库数据库建建 设设不仅要进行属性数据库的设计，更要进行空间数据库的设计，包括空间数据结构、存储方式、管理机制等只需要建立属性数据库设计设计方法方法以业务需求为导向、以空间数据为驱动进行系统设计以业务需求为导向，以功能为驱动进行系统设计第一节第一节 GIS设计与开发的基本方法 工具型地理信息系工具型地理信息系工具型地理信息系工具型地理信息系统统应应用型地理信息系用型地理信息系用型地理信息系用型地理信息系统统1 12 2二，地理信息系统的类型第一节第一节 GIS设计与开发的基本方法 1.1.1.1.工具型地理信息系工具型地理信息系工具型地理信息系工具型地理信息系统统 工具型地理信息系工具型地理信息系工具型地理信息系工具型地理信息系统统是一种通用型是一种通用型是一种通用型是一种通用型GISGISGISGIS，它具有，它具有，它具有，它具有GISGISGISGIS的一般功能和特点，的一般功能和特点，的一般功能和特点，的一般功能和特点，向用向用向用向用户户提供了一个通用的提供了一个通用的提供了一个通用的提供了一个通用的GISGISGISGIS操作平台或开操作平台或开操作平台或开操作平台或开发发工具。工具。工具。工具。uu技技术术含量高含量高uu一般在很大的程度上一般在很大的程度上满满足用足用户户的的应应用需求用需求uu面向面向GISGIS理理论论与技与技术术uu对对用用户户的的专业问题针对专业问题针对性不性不强强第一节第一节 GIS设计与开发的基本方法 n n示例示例：CompanyCompanySoftwareSoftwareCompanyCompanySoftwareSoftwareESRIESRIArcViewArcViewArcGISArcGIS北京超图（中科院）北京超图（中科院）北京超图（中科院）北京超图（中科院）SuperMapSuperMapMapInfoMapInfoMapInfo MapInfo ProfessionalProfessional武汉吉奥（武大）武汉吉奥（武大）武汉吉奥（武大）武汉吉奥（武大）GeoStarGeoStarGeographyGeographyMGEMGE武汉中地（中国地大）武汉中地（中国地大）武汉中地（中国地大）武汉中地（中国地大）MapGISMapGISGeoMediaGeoMedia北大天创（北大）北大天创（北大）北大天创（北大）北大天创（北大）CityStarCityStar1.1.1.1.工具型地理信息系工具型地理信息系工具型地理信息系工具型地理信息系统统第一节第一节 GIS设计与开发的基本方法 应应用型用型用型用型GISGISGISGIS是在比是在比是在比是在比较较成熟的工具型成熟的工具型成熟的工具型成熟的工具型GISGISGISGIS基基基基础础上，根据用上，根据用上，根据用上，根据用户户的需求的需求的需求的需求和目的而和目的而和目的而和目的而设计设计的一种解决一的一种解决一的一种解决一的一种解决一类类或多或多或多或多类实际问题类实际问题的地理信息系的地理信息系的地理信息系的地理信息系统统，它具有特定的用它具有特定的用它具有特定的用它具有特定的用户户和和和和应应用目的用目的用目的用目的,具有具有具有具有为满为满足足足足专门专门用用用用户专门户专门需求而需求而需求而需求而开开开开发发的地理空的地理空的地理空的地理空间实间实体数据体数据体数据体数据库库和和和和应应用模型用模型用模型用模型,它它它它继继承工具型地理信息承工具型地理信息承工具型地理信息承工具型地理信息系系系系统统开开开开发发平台提供的大部分功能和平台提供的大部分功能和平台提供的大部分功能和平台提供的大部分功能和软软件件件件,以及具有以及具有以及具有以及具有专门专门开开开开发发的用的用的用的用户应户应用界面。用界面。用界面。用界面。2.2.2.2.应应用型地理信息系用型地理信息系用型地理信息系用型地理信息系统统第一节第一节 GIS设计与开发的基本方法 1 1 1 1）应应用型用型用型用型GISGISGISGIS设计设计的目的的目的的目的的目的 应应用型地理信息系用型地理信息系用型地理信息系用型地理信息系统设计统设计的目的是的目的是的目的是的目的是为为了建立了建立了建立了建立业务业务化化化化的运行系的运行系的运行系的运行系统统，以，以，以，以实现业务实现业务操作的手工模式向信息化模式的操作的手工模式向信息化模式的操作的手工模式向信息化模式的操作的手工模式向信息化模式的根本根本根本根本转变转变，实现实现管理和决策的高效率和科学化。管理和决策的高效率和科学化。管理和决策的高效率和科学化。管理和决策的高效率和科学化。2.2.2.2.应应用型地理信息系用型地理信息系用型地理信息系用型地理信息系统统第一节第一节 GIS设计与开发的基本方法 2 2 2 2）应应用型用型用型用型GISGISGISGIS的特点的特点的特点的特点 l l区域性区域性区域性区域性：浙江省浙江省标标准准农农田管理系田管理系统统；义乌义乌市基市基础础地理信息地理信息管理平台；塔里木河水管理平台；塔里木河水资资源管理系源管理系统统l l应应用目的性用目的性用目的性用目的性：土地管理；水土地管理；水资资源管理；源管理；l l核心核心核心核心应应用模型用模型用模型用模型：邻邻域分析、域分析、缓缓冲区分析、最短路径分析、冲区分析、最短路径分析、泰森多泰森多变变性分析、地形分析、空性分析、地形分析、空间间叠加分析叠加分析l l专业专业的用的用的用的用户户界面界面界面界面2.2.2.2.应应用型地理信息系用型地理信息系用型地理信息系用型地理信息系统统第一节第一节 GIS设计与开发的基本方法 1 1 1 1、空、空、空、空间间事事事事务处务处理系理系理系理系统统（STPSSTPSSTPSSTPS）2 2 2 2、空、空、空、空间间管理信息系管理信息系管理信息系管理信息系统统（SMISSMISSMISSMIS）3 3 3 3、空、空、空、空间间决策支持系决策支持系决策支持系决策支持系统统（SDSSSDSSSDSSSDSS）2.2.2.2.应应用型地理信息系用型地理信息系用型地理信息系用型地理信息系统统3 3 3 3）应应用型用型用型用型GISGISGISGIS设计设计的分的分的分的分类类 第一节第一节 GIS设计与开发的基本方法 三、地理信息系三、地理信息系三、地理信息系三、地理信息系统设计统设计与开与开与开与开发发的基本方法的基本方法的基本方法的基本方法 1 1，结结构化生命周期法构化生命周期法 2 2，原型化方法，原型化方法 3 3，面向面向对对象方法象方法第一节第一节 GIS设计与开发的基本方法 1、结构化生命周期法：这这儿所儿所谓谓“结结构化构化”就是有就是有组织组织、有、有计计划和有划和有规规律的一种律的一种安排。而安排。而结结构化系构化系统统分析方法就是利用系分析方法就是利用系统统工程分析和有工程分析和有关概念，采用自上而下划分模关概念，采用自上而下划分模块块，逐步求精的基本方法。，逐步求精的基本方法。这这一方法最大缺点是用一方法最大缺点是用户对户对即将建立的新系即将建立的新系统统没有直没有直观观的的预预见见性。性。三、地理信息系三、地理信息系三、地理信息系三、地理信息系统设计统设计与开与开与开与开发发的基本方法的基本方法的基本方法的基本方法第一节第一节 GIS设计与开发的基本方法 结构化生命周期法的特点：uu1 1）预预先明确用先明确用户户要求要求uu2 2）自）自顶顶向下向下设计设计系系统统uu3 3）严严格按格按阶阶段段进进行开行开发发uu4 4）工作文档要求）工作文档要求标标准化和准化和规规范化范化uu5 5）运用系）运用系统统分解和分解和协调协调技技术术，使复，使复杂杂系系统简统简化化uu6 6）强调阶强调阶段成果的段成果的评审评审和和检验检验三、地理信息系三、地理信息系三、地理信息系三、地理信息系统设计统设计与开与开与开与开发发的基本方法的基本方法的基本方法的基本方法1、结构化生命周期法：构化生命周期法：第一节第一节 GIS设计与开发的基本方法 阶段的划分1）调查研究及可行性分析阶段2）系统分析阶段3）系统设计阶段4）系统实施阶段5）维护和评价阶段1、结构化生命周期法：构化生命周期法：三、地理信息系三、地理信息系三、地理信息系三、地理信息系统设计统设计与开与开与开与开发发的基本方法的基本方法的基本方法的基本方法第一节第一节 GIS设计与开发的基本方法 结构化设计方法一般设计方法设计工具数据流图，模块结构图，图表工具系统流程图设计思想自顶向下，逐层分解自底向上，统一组装设计重心强调软件总体结构，其次才考虑软件模块的内部处理逻辑(程序结构)采用系统流程图描述源程序的处理逻辑，强调的是系统实现设计过程分为总体设计和详细设计没有明确的阶段划分性 能系统具有较好灵活性和可维护性，系统整体性好，易于把握用户需求目标系统结构性差，缺乏灵活性和可维护性，并且可靠性和效率不高结构化设计方法与一般设计方法的比较结构化设计方法与一般设计方法的比较1 1、结构化生命周期法：、结构化生命周期法：三、地理信息系统设计与开发的基本方法三、地理信息系统设计与开发的基本方法三、地理信息系统设计与开发的基本方法三、地理信息系统设计与开发的基本方法第一节第一节 GIS设计与开发的基本方法 所所谓谓“原型原型”是一个系是一个系统统的工作模型，此模型的工作模型，此模型强调强调系系统统的某的某些特定方面。此方法主要特点是：开些特定方面。此方法主要特点是：开发发人只在初步了解用人只在初步了解用户户需求基需求基础础上构造一个上构造一个应应用模型系用模型系统统，即原型。用，即原型。用户户和开和开发发人人员员在此基在此基础础上共同反复探上共同反复探讨讨和完善原型，直到用和完善原型，直到用户满户满意。意。此方法自始至此方法自始至终终，强调强调用用户户直接参加，不断直接参加，不断进进行行评评价原型，价原型，提出要求。因此可以尽早提出要求。因此可以尽早获获得更完整、更确切的需求和得更完整、更确切的需求和设设计计。但是。但是这这一方法必一方法必须须要有要有“原型原型”。2、快速原型方法快速原型方法：三、地理信息系三、地理信息系三、地理信息系三、地理信息系统设计统设计与开与开与开与开发发的基本方法的基本方法的基本方法的基本方法第一节第一节 GIS设计与开发的基本方法 原型化方法的生命周期1 1）确定用）确定用户户的基本需求的基本需求2 2）开）开发发初始原型初始原型3 3）利用原型来提）利用原型来提炼炼用用户户需求需求4 4）修正和改）修正和改进进原型原型5 5）反复直到用）反复直到用户满户满意意2、快速原型方法快速原型方法：三、地理信息系三、地理信息系三、地理信息系三、地理信息系统设计统设计与开与开与开与开发发的基本方法的基本方法的基本方法的基本方法第一节第一节 GIS设计与开发的基本方法 优优点点点点开开开开发发周期短、周期短、周期短、周期短、费费用少用少用少用少易得用易得用易得用易得用户对户对系系系系统统的信心的信心的信心的信心对对用用用用户户的培的培的培的培训费训费用少用少用少用少缺点缺点缺点缺点uu大、复大、复大、复大、复杂杂系系系系统统，原型法，原型法，原型法，原型法难难以使用以使用以使用以使用uu开开开开发过发过程困程困程困程困难难，开，开，开，开发进发进度度度度难难以控制以控制以控制以控制这这一方法是随着一方法是随着“面向面向对对象的程序象的程序设计设计(OOP)”(OOP)”而而发发展起来展起来的。面向的。面向对对象建模技象建模技术术采用采用对对象模型、象模型、动态动态模型和功能模模型和功能模型来描述一个系型来描述一个系统统。3，面向，面向对象的象的软件开件开发方法方法三、地理信息系三、地理信息系三、地理信息系三、地理信息系统设计统设计与开与开与开与开发发的基本方法的基本方法的基本方法的基本方法第一节第一节 GIS设计与开发的基本方法 基本原则基本原则具体内容标准化标准化符合GIS的基本要求和标准；符合现有的国家标准和行业规范先进性先进性硬件设备的先进性；软件设计的先进性；技术方法的先进性；管理手段的先进性兼容性兼容性数据具有可交换性，选择标准的数据格式和实现数据格式转换功能，实现与不同数据库之间的数据共享高效性高效性具有高效率的数据采集工艺方法和图形处理能力、存取能力、管理能力等等可靠性可靠性保证系统正常运行以及系统运行结果的正确性通用性通用性系统数据组织灵活，可以满足不同应用分析的需求四，GIS设计的基本原则第一节第一节 GIS设计与开发的基本方法 第二节第二节 GISGIS设计的基本内容和流程设计的基本内容和流程总总体体体体设计设计用用用用户户需求需求需求需求系系系系统统目目目目标标总总体体体体结结构构构构系系系系统统配置配置配置配置数据数据数据数据库设计库设计系系系系统统功能功能功能功能经费经费和管理和管理和管理和管理 系统设计系统设计系统设计系统设计详细设计详细设计子系子系子系子系统设计统设计数据数据数据数据库设计库设计功能模功能模功能模功能模块设计块设计用用用用户户界面界面界面界面设计设计 一，一，一，一，GISGISGISGIS设计设计的主要内容的主要内容的主要内容的主要内容(1)(1)(1)(1)系系系系统总统总体体体体设计设计：(2)(2)(2)(2)数据模型数据模型数据模型数据模型设计设计：第二节第二节 GISGIS设计的基本内容和流程设计的基本内容和流程(3)(3)(3)(3)数据数据数据数据库设计库设计：(4)(4)(4)(4)系系系系统统功能功能功能功能设计设计(5)(5)(5)(5)应应用模型和方法用模型和方法用模型和方法用模型和方法设计设计(6)(6)(6)(6)输输入入入入输输出以及出以及出以及出以及产产品品品品输输出形式出形式出形式出形式设计设计等等等等(7)(7)(7)(7)人机人机人机人机对话对话及用及用及用及用户户界面界面界面界面设计设计第二节第二节 GISGIS设计的基本内容和流程设计的基本内容和流程2，人机对话设计及系统用户界面设计人机对话是应用型人机对话是应用型GISGIS在运行中的基本特征，也是应用型在运行中的基本特征，也是应用型GISGIS的基本要求。的基本要求。友好的用户界面，是应用型友好的用户界面，是应用型GISGIS成功的条件之一。成功的条件之一。人机对话方式：键盘人机对话方式：键盘-屏幕；键盘屏幕；键盘-打字机；光笔打字机；光笔-屏幕；鼠屏幕；鼠标标-屏幕。屏幕。第二节第二节 GISGIS设计的基本内容和流程设计的基本内容和流程1.人机对话设计的原则2.人机对话方法3.图形用户界面设计第二节第二节 GISGIS设计的基本内容和流程设计的基本内容和流程（1）人机对话设计的原则采用面向用户的思想，汉字菜单提示，操作简便实用；采用面向用户的思想，汉字菜单提示，操作简便实用；采用采用WindowsWindows风格，设计各种类型的对话框及图标，实现高度交风格，设计各种类型的对话框及图标，实现高度交互性；互性；图形界面友好新颖，增强用户兴趣；图形界面友好新颖，增强用户兴趣；把技术藏在后面，提高对无效信息的屏蔽；把技术藏在后面，提高对无效信息的屏蔽；各菜单标准统一，便于用户记忆和使用；各菜单标准统一，便于用户记忆和使用；提供运行指导和联机帮助功能；提供运行指导和联机帮助功能；对话要清楚、简单，用词要符号用户观点和习惯，易于学习使用；对话要清楚、简单，用词要符号用户观点和习惯，易于学习使用；对话要适应不同操作水平的用户，便于维护和修改；对话要适应不同操作水平的用户，便于维护和修改；错误信息设计要有建设性；错误信息设计要有建设性；关键操作要有强调和警告关键操作要有强调和警告。第二节第二节 GISGIS设计的基本内容和流程设计的基本内容和流程（2）人机对话方法菜单式填表式回答式选择式提问法第二节第二节 GISGIS设计的基本内容和流程设计的基本内容和流程菜菜菜菜单单式式式式优点：优点：易于学习掌握，使用简单，层次清晰，无需大易于学习掌握，使用简单，层次清晰，无需大量记忆，利于探索式学习，方便；量记忆，利于探索式学习，方便；缺点：缺点：死板，只能层层深入，且无法进行批处理作业。死板，只能层层深入，且无法进行批处理作业。第二节第二节 GISGIS设计的基本内容和流程设计的基本内容和流程选择选择式式式式第二节第二节 GISGIS设计的基本内容和流程设计的基本内容和流程回答回答回答回答式式式式第二节第二节 GISGIS设计的基本内容和流程设计的基本内容和流程填表填表填表填表式式式式第二节第二节 GISGIS设计的基本内容和流程设计的基本内容和流程提提提提问问法法法法第二节第二节 GISGIS设计的基本内容和流程设计的基本内容和流程图形用户界面设计时应注意的原则：保持相同或相似的外观；保持相同或相似的外观；用户界面使用的词汇、图示、颜色、选取方式、交流顺序，其用户界面使用的词汇、图示、颜色、选取方式、交流顺序，其意义与效果应前后一致；意义与效果应前后一致；要正确使用图形的表达能力；要正确使用图形的表达能力；由于图形对象占用系统资源较多，处理速度啊慢，因此在时间由于图形对象占用系统资源较多，处理速度啊慢，因此在时间响应要求高，而硬件资源档次低的环境中，不宜采用图形界面。响应要求高，而硬件资源档次低的环境中，不宜采用图形界面。第二节第二节 GISGIS设计的基本内容和流程设计的基本内容和流程二，二，GISGISGISGIS设计设计的流程的流程的流程的流程 主要主要主要主要阶阶段段段段地理信息系地理信息系地理信息系地理信息系统统的的的的设计设计系系系系统统运行和运行和运行和运行和维护维护系系系系统实统实施施施施系系系系统设计统设计系系系系统统分分分分析析析析第二节第二节 GISGIS设计的基本内容和流程设计的基本内容和流程系系系系统统分析：立分析：立分析：立分析：立项项、调调研、可行性分析、用研、可行性分析、用研、可行性分析、用研、可行性分析、用户户需求；需求；需求；需求；系系系系统设计统设计：总总体体体体设计设计、详细设计详细设计、数据、数据、数据、数据库设计库设计；系系系系统实统实施：施：施：施：软软件开件开件开件开发发、建、建、建、建库库、组组装、装、装、装、试试运行、运行、运行、运行、诊诊断；断；断；断；系系系系统统运行与运行与运行与运行与维护维护：系：系：系：系统统交互使用和更新。交互使用和更新。交互使用和更新。交互使用和更新。二，二，GISGISGISGIS设计设计的流程的流程的流程的流程 第二节第二节 GISGIS设计的基本流程和内容设计的基本流程和内容WhatWhatWhoWhoQualityQualityWhereWhereWhyWhy系统分析系统分析系统分析系统分析第二节第二节 GISGIS设计的基本流程和内容设计的基本流程和内容总总体体体体设计设计用用用用户户需求需求需求需求系系系系统统目目目目标标总总体体体体结结构构构构系系系系统统配置配置配置配置数据数据数据数据库设计库设计系系系系统统功能功能功能功能经费经费和管理和管理和管理和管理 系统设计系统设计系统设计系统设计详细设计详细设计子系子系子系子系统设计统设计数据数据数据数据库设计库设计功能模功能模功能模功能模块设计块设计用用用用户户界面界面界面界面设计设计 第二节第二节 GISGIS设计的基本流程和内容设计的基本流程和内容 系统硬件和软件的引进和调试系统硬件和软件的引进和调试系统硬件和软件的引进和调试系统硬件和软件的引进和调试1 1系统数据库的建立和数据质量控系统数据库的建立和数据质量控系统数据库的建立和数据质量控系统数据库的建立和数据质量控制制制制2 2 应用模块开发和建立用户应用界面应用模块开发和建立用户应用界面应用模块开发和建立用户应用界面应用模块开发和建立用户应用界面3 3 应用系统联调、测试和编写系统测试报告应用系统联调、测试和编写系统测试报告应用系统联调、测试和编写系统测试报告应用系统联调、测试和编写系统测试报告4 4 按计划任务书进行系统的验收及技术鉴定按计划任务书进行系统的验收及技术鉴定按计划任务书进行系统的验收及技术鉴定按计划任务书进行系统的验收及技术鉴定5 5系系统实施施第二节第二节 GISGIS设计的基本流程和内容设计的基本流程和内容第二节第二节 地理信息系统设计地理信息系统设计数据的数据的数据的数据的维护维护软软件的件的件的件的维维护护硬件的硬件的硬件的硬件的维护维护系统的运行系统的运行系统的维护系统的维护系统的维护系统的维护