GIS设计与实现复习资料

1.GIS发展阶段的组成：模拟地理信息系统阶段地图（包括地形图和专题图）学术探索阶段50年代（CGIS）飞速发展和推广应用阶段70年代以后（ArcGIS）地理信息产业的形成和社会化地理信息系统（SocialGIS）的出现90年代后（WebGIS）GIS软件发展：集成式GIS模块式GIS核心式GIS组件式GIS万维网GISGIS软件发展的各阶段特点：集成式GIS模块式GIS核心式GIS组件式GIS万维网GIS特点在一个系统中集成了GIS的各项功能系统分成许多相对独立的功能模块从底层提供GIS功能，通过API访问通过标准通信接口实现模块间通信及GIS与其它系统集成结合Internet，实现GIS的共享和互操作功能满足了GIS综合应用的需要用户根据需求选择功能模块易于集成其它系统开发成本低、难度小，可以在通用语言环境中实现GIS功能社会化的GIS，可扩展性好，跨平台存在问题系统过于复杂，软件成本高；难与其它系统集成难于与其它系统集成开发难度高，不能进行可视化程序设计有待于进一步发展目前还不成熟2.GIS的发展趋势：跨平台全球的数据大众位置服务移动的地图OpenSource开放、集成、标准和互操作3.GIS软件工程具有如下特点：1）系统复杂度大2）数据在系统中具有特别地位3）系统表达方式复杂计算机技术4）系统更新速度更快5）系统维护工作量大6）易操作性要求高4.GIS工程技术定义：GIS工程设计与实现的方法学问题，指导地理信息系统工程软件开发和维护的工程学科，实现地理信息系统的具体过程。5.GIS软件的主要特点：（1）在存储技术上，传统的GIS采用两库结构，即空间数据库和属性数据库的分离。（2）在数据组织与处理模式上，传统的GIS仍然沿袭地图处理的模式。在实现上，将空间数据组织成物理实体（点、线、面等）、图层、地图和图库几个层次。（3）在网络和分布式环境下系统组成方面，传统的GIS支持树型的系统结构和主－从工作模式，上下级数据交换基本上以图层为单位进行。（4）在空间数据管理范围方面，目前的GIS可以比较有效地处理二维空间数据，并能较好地处理DEM数据、实现三维实体的表面显示。（5）在数据共享和功能共享方面，虽然目前开始注意元数据问题，已经解决了不同格式空间数据之间转换问题，可以实现有缝的数据共享。但是GIS功能共享和互操作问题尚未得到解决。以系统为中心的问题没有得到根本克服。因此，传统的GIS软件的特点可以简要地归纳为：以系统为中心，以地图为基础，二维处理，静态管理，尺度割裂，数据集中。6.GIS软件开发过程中的问题（1）经费预算经常突破，完成时间一再拖延。（2）开发的软件不能满足用户的要求。（3）开发的软件可维护性差。（4）开发的软件可靠性差。（5）数据工程量特别大，特别是数据采集工作量十分大。（6）软件需求与软件生产的矛盾日益加剧，突出表现在软件生产率低。（7）软件可重用性差。7.GIS软件开发存在问题的原因分析：※（1）软件的规模越来越大，结构越来越复杂。（2）软件开发的管理困难。（3）软件开发费用不断增加。（4）软件开发技术落后。（5）生产方式落后。（6）开发工具落后，生产率提高缓慢。（7）通用GIS软件处在快速上升分化发展过程中，更新变化很快，不可避免存在不少发展过程中的衔接问题。8.GIS软件危机软件危机如何开发软件，以满足对软件日益增长的需要如何维护数量不断膨胀的已有软件主要内容：阶段主要内容开发软件对软件开发成本和进度的估计不准确软件质量不高用户接受度不高软件产品开发效率低相关的技术文档资料不完备软件可维护性、重用性和可扩展性不高维护软件数据不能得到及时的更新系统需求变所更要求的系统升级不能得到实施网络安全维护得不到贯彻执行9.为什么要进行GIS工程设计（GIS设计目标）GIS设计目标就是通过改进系统设计方法、严格执行开发的阶段划分、进行各阶段质量把关以及做好项目建设的组织管理工作，从而达到增强系统的实用性、降低系统开发和应用的成本、延长系统生命周期的目的。10.软件工程的定义：软件工程是用科学知识和技术原理来定义、开发、维护软件的一门学科。其主要思想是在软件生产中用工程化的方法代替传统手工方法。11.GIS软件工程定义：※GIS软件工程就是在GIS软件的开发整个过程中，遵循一般软件开发的工程化原理和方法，并照顾到GIS软件开发的特殊规律和要求，对GIS软件从可行性研究、需求分析、总体设计、详细设计、软件编制、软件测试，直到软件维护的各个阶段进行工程化规范的一门技术。12.软件工程的目标：※付出较低的开发成本；达到要求的软件功能；取得较好的软件性能；开发的软件易于移植；需要较低的维护费用；能按时完成开发任务，及时交付使用；开发的软件可靠性高。13.软件工程包括三个要素：方法、工具和过程。※14.软件工程开发阶段：GIS软件工程的内容按照软件开发过程的先后顺序，包括系统分析、系统设计、系统实施和运行评价等几个阶段，每个阶段都以工程化原理作指导，以工程化方法做手段，并以质量控制、工程标准和工程管理作为保障，确保GIS软件的开发成功。15.GIS设计与一般信息系统设计的区别：GIS设计一般信息系统设计设计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建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16.GIS设计基本方法（1）结构化生命周期法瀑布模型是将软件生存周期各活动规定为依线性顺序联接的若干阶段的模型。它包括可行性分析、项目开发计划、需求分析、总体设计、详细设计、编码、测试和维护。它规定了由前至后、相互衔接的固定次序，如同瀑布流水，逐级下落。瀑布模型：（1）瀑布模型是以文档形式驱动的；（2）瀑布模型是一种整体开发模型；（3）瀑布模型适合于功能和性能明确、完整、无重大变化的软件开发。局限性：不适用于应用软件项目特点：瀑布模型严格按照生存周期各个阶段的目标、任务、文档和要求来进行开发。它强调了每一个阶段的严格性，尤其是开发前期的良好需求说明，这样就能解决在开发阶段后期修正不完善的需求说明将花费巨大的费用问题。在这种严格定义的模型中，开发人员试图在每一活动过程结束后，通过严格的阶段性复审与确认，得到该阶段结束的标志，保持不变，作为下一阶段活动的唯一基础，从而形成一个理想的线性开发序列，以每一步的正确性和完整性来保证最终系统的质量。特点：阶段的顺序性和依赖性推迟实现不灵活，返工代价高（2）原型化设计方法：原型是指模拟某种产品的原始模型。在软件开发过程中，原型是软件的一个早期可运行的版本，它反映最终系统的部分主要特性。如果在获得一组基本GIS需求说明后，通过快速分析构造出一个小型GIS，满足用户的基本要求，使用户可在试用原形系统的过程中得到亲身感受和启发，做出反应和评价，然后开发者根据用户的意见对原型加以改进。随着不断试验、纠错、使用、评价和修改，获得新的原型版本，如此周而复始，逐步减少分析和通信中的误解，弥补不足之处，进一步确定各种需求细节，适应需求的变更，从而提高最终GIS产品的质量。原型法几个阶段：确定用户的基本需求开发初始原型利用原型来提炼用户需求修正和改进原型原型法评价：特点：先有原型，然后开发快速开发工具可低风险开发缺点：耗时、周期长（3）面向对象设计方法：面向对象(Object-Oriented)的概念起源于程序设计语言。对象是客观世界实体的抽象描述，由信息(数据)和对数据的操作组合而成。类是多个相似对象共同特性的描述。消息是对象之间通信的手段，是对象之间相互请求或相互协作的途径，它用来指示对象的操作。方法是对象接收到消息后应采取的动作序列的描述。实例是由一特定类描述的具体对象。在系统构成上，类形成了一个具有特定功能的模块和一种代码共享的手段，类和实例之间的关系是抽象和具体的关系。实例是类的具体事物，类是多个实例的综合抽象。（4）方法选择：小型GIS软件设计常采用原型法进行开发；而大型GIS软件设计多采用结构化生命周期法或是面向对象方法进行开发，考虑到GIS设计需求不确定性特点，通常也在需求分析阶段应用原型法来确认用户需求。17.系统分析的目标和任务：主要任务：总体目标、可行性必须的功能、资源、成本、工程进度需求分析报告18.需求分析的步骤：1）确定对系统的综合要求系统功能要求系统性能要运行环境要求将来可能提出的要求2）分析系统的数据要求3）导出系统的逻辑模型4）修正系统开发计划5）开发原型系统19.GIS结构化系统分析方法：GIS结构化分析方法的要点是将GIS系统开发的全过程划分为若干阶段，而后分别确定它们的任务，同时把系统的逻辑和物理模型，即系统“做什么”和“怎么做”分开，以保证其在各阶段任务明确、实施有效。相对广泛、也较为成熟和完善的系统分析方法。20.GIS结构化系统分析工具：（1）数据流程图：从数据传递和加工角度，以图形方式来表达系统的逻辑功能、数据在系统内部的逻辑流向和逻辑变换过程，是结构化系统分析方法的主要表达工具及用于表示软件模型的一种图示方法。数据流图（DataFlowDiagram，DFD）是描述系统中数据流程的图形工具，它标识了一个系统的逻辑输入和逻辑输出，以及把逻辑输入转换为逻辑输出所需的加工处理。（2）数据字典：数据字典是各类数据描述的集合。对数据库设计来讲，数据字典是进行详细的数据收集和数据分析所获得的主要结果，因此在数据库设计中占有很重要的地位。一个好的数据字典是一个数据标准规范，可以使数据库的开发者依此来实施数据库的建设、维护和更新，从而减低数据库的冗余度并增强整个数据库的完整性。数据字典（DataDictionary，简称DD）是关于数据信息的集合。它是数据流图中所有要素严格定义的场所，这些要素包括数据流、数据流的组成、文件、加工小说明及其它应进入字典的一切数据，其中，每个要素对应数据字典中的一个条目。（3）加工逻辑说明的表达方式：结构化英语、判定表、判定树21.可行性分析：可行性分析的目的就是用最小的代价在尽可能短的时间内确定问题是否能够解决，可行性研究的目的不是解决问题，而是确定问题是否值得去解。22.系统总体设计工具：层次图（HierarchicalChart）：描绘软件的层次结构，适合于在自顶而下设计软件的过程中使用HIPO图（层次＋输入／处理／输出图）：H图和IPO图两部分。H图是在层次图的基础上对每个方框进行编号，使其具有可跟踪性。编号规则如下：最顶层方框不编号，第一层中各模块的编号依次为1.0，2.0，3.0，……；如果模块2.0还有下层模块，那么下层模块的编号依次为2.1，2.2，2.3，……；如果模块2.2又有下层模块，则下一层各模块的编号根据上面的规律依次为2.2.1，2.2.2，2.2.3，……，依次类推。IPO图和H图中每个方框相对应，用于描述这个方框所代表的模块的信息处理过程。使用简洁的方框来方便地描述数据输入、数据处理和数据输出三部分之间的关系。结构图（StructuredChart）：Yourdon提出的结构图（Structuredchart）是进行软件结构化设计的另一种有力的工具。结构图和层次图类似，也是用来描述软件结构的，但其描述能力比层次图更强。23.软件体系结构概念：是指软件的整体结构和这种结构为系统提供概念上的完整方式。C/S：系统维护要求高、操作复杂；对网络要求高。B/S：胖服务器、瘦客户端。（表示层、应用层、数据层）目前一般都采用以B/S为主，C/S为辅的网络结构模式。C/S结构：C/S结构模式下数据被集中存放于中心服务器，用户通过客户机上的客户程序存取服务器内的数据，大部分运算集中在服务器上，因而系统对服务器的要求比较高，这种操作模式被广泛应用于网络环境，在GIS领域，大型应用也都采用C/S操作模式，保证GIS对空间图形数据操作和传输的快速响应。B/S结构：Brow