8地理信息系统的设计与评价

8地理信息系统的设计与评价§1GIS设计概述§2地理信息系统的设计§3地理信息系统的标准化§4地理信息系统的评价教学要求1、了解GIS设计的目的、模式2、了解地理信息的标准化、地理信息系统的评价2、掌握地理信息系统的设计§1GIS设计概述1．1系统设计的目的1．2系统设计的模式1．3系统设计的流程1．1系统设计的目的一、地理信息系统，分为工具型地理信息系统和应用型地理信息系统。二、应用型地理信息系统，是指在工具型或基础型地理信息系统的基础上，经过二次开发，建成满足专门用户解决一类或多类实际问题的地理信息系统。三、应用型地理信息系统的主要特点：它具有特定的用户和应用目的，具有为满足用户专门需求而开发的地理空间实体数据库和应用模型，它继承工具型地理信息系统开发平台提供的大部分功能和软件，以及具有专门开发的用户应用界面等。四、应用型地理信息系统的分类：空间事务处理系统(STPS)、空间管理信息系统(SMIS)和空间决策支持系统(SDSS)。STPS实现由传统的事务处理向计算机处理的转换，例如在房产、地籍等部门有着广泛的应用。SMIS实现空间信息管理的高效率、模型开发和空间数据的动态更新，其功能不但表现为数据的查询和统计，还具有专业模型的分析应用等功能，它在城市规划、土地利用、道路交通管理、管网规划管理等领域具有广泛的应用。SDSS在宏观决策、行业发展规划等领域具有广泛的应用需求。1．2系统设计的模式一、地理信息系统最早的设计模式，是Calkins在1972年，由国际地理学会地理数据收集和处理委员会主持召开的地理数据处理学术会议上提出来的，后来又经过了几次修改和补充。——结构化系统涉及模式1、调查用户的需求和数据源，确定系统的目的、要求和规定2、描述和评价与系统设计过程有关的资源和限定因素3、说明和评价所拟定的不同系统4、对拟定的系统作最后的评价，从中选择一个运行系统该模式的主要特点是强调对用户的调查和系统功能需求的分析。在系统设计的各个阶段都要写成有关的文件，以便进行评价，以及用户要参与系统的设计，以免系统设计的失误。二、修改后的地理信息系统设计模式。其主要的设计思想，是强调对现有的各个组成部分，包括硬件、软件和数据库，进行深人、认真的评价，以研究其满足系统功能的程度，保证所设计系统的实用可靠，及有效地处理数据和使用周期长等要求。(1)目的与任务(2)概念的定义(3)功能的要求(4)性能测定1．3系统设计的流程一、生命周期设计法：系统设计按阶段（四个主要阶段，即系统分析、系统设计、系统实施、系统运行与维护）进行，预先规定每一阶段的开发目标和任务，然后按照一定的准则顺序开发实施。优缺点：便于开发工作的组织管理，但是也存在许多缺陷，例如系统开发过程比较长，新系统实际效果的可见性差，来自最终用户的反馈比较迟，不容易把握用户需求的变化等。二、原型化设计法：根据用户提出的需求，由用户与开发人员共同商定其中重要和基本的开发目标，然后选择一个试验区，设计出初步方案，在较短时间内开发出一个能满足用户基本需求的初步原型或系统雏形，交用户试用，经过一段时间的运行后，根据用户意见对原型加以修改或扩充，产生一个新的原型版本，如此反复和迭代，最后形成一个比较完善和质量较高的应用型地理信息系统。优缺点：原型法能使用户更积极地参与新系统的设计和实现，能使开发人员及时获得用户的反馈意见，能更快地看到系统的实际效果，能使系统开发的风险降到最低限度。§2地理信息系统的设计2．1系统分析一、系统分析(systemanalysis)一词源自美国的兰德公司(RAND：ResearchAndDevelopment)，从系统观点出发，通过对事物进行分析与综合，找出各种可行的方案，为系统设计提供依据。任务是对系统用户进行需求调查和可行性分析，最后提出新系统的目标和结构方案。WHO：谁使用该系统WHAT：新系统是做什么用的，功能WHY：为什么需要具备这些功能和条件WHERE：所需资源从哪里来QUALITY：具体的技术指标、性能要求和可靠性要求2．2系统设计一、总体设计又称为逻辑设计，根据系统研制的目标来规划系统的规模和确定系统的各个组成部分，说明它们在整个系统中的作用与相互关系，以及确定系统的软硬件配置，规定系统采用的技术规范，并作出经费预算和时间安排，以保证系统总体目标的实现。最后撰写系统总体设计方案，作为重要的技术文件提供论证和审批。1、用户需求：用户构成、不同用户对系统的要求、系统应具备的功能2、系统目标：应用目标，属于演示系统或运行系统、单机运行系统或分布式运行系统、事务处理系统或信息管理系统3、总体结构：子系统或功能模块4、系统配置：运行的设备环境，包括软硬件5、数据库设计：空间数据与属性数据的管理模式，集中式或分布式的建库方案，采用的数据结构类型和数据库管理系统以及数据分类等6、系统功能：基本功能与特定功能7、经费和管理总体结构系统配置二、详细设计又称为实际设计，其任务是根据总体设计方案确定的目标和阶段开发计划，紧密结合特定的硬件、基础软件和规范标准，进行子系统和数据库的详细设计，用于具体指导系统的开发。1、子系统设计：逻辑结构设计、数据库设计、功能模块设计、用户界面设计等。2、数据库设计：数据源的分析与选择、数据分类与分层的确定、数据获取方案的确定、数据编码设计、实体属性表与属性关系的设计、属性数据类型的建立、数据质量标准的规定、地理定位控制的确定及其他有关的问题的规定等。3、功能模块设计：各功能模块的内容、实现的技术和算法、输入输出的数据项和格式。4、用户界面设计：以人为本的原则，友好、美观，随时提供帮助信息，易懂、易学、易掌握2．3系统实施定义：在系统设计的原则指导下，按照详细设计方案确定的目标、内容和方法，分阶段、分步骤完成系统开发的过程。1、系统硬件和软件的引进及调试2、系统数据库建立：数据源的选择、数据源的现势更新和处理、数据格式的定义和转换、数据采集方法的确定、数据编辑处理、数据质量控制、建立数据库实体等3、应用管理系统的开发：利用地理信息系统基础软件提供的开发语言进行编程、以各种菜单形式建立用户应用界面、应用模块的开发、建立图形符号库、编写用户操作手册。4、系统测试和联调：利用人工或自动的方法测试和评价各个模块，验证模块是否满足规定的要求，检查设计指标与实际结果是否一致，做到及时发现问题，及时改正，直至符合设计要求，并编写系统测试报告5、系统验收和鉴定：包括文档、软件、数据库等。文档的齐全与规范？软件功能和性能？数据库完整、安全和现势性？对系统开发的技术水平、质量和特点作出恰如其分的技术鉴定。2．4系统运行和维护系统运行是指系统经过调试和验收以后，交付用户使用。系统维护是为保证系统正常工作而采取的一切措施和实际步骤，例如数据的维护，使系统数据始终处于相对最新的状态；软件的维护，使软件能适应运行环境和用户需求的不断变化；硬件的维护，使硬件能经常保持完好和正常运行的状态等。§3地理信息的标准化3．1地理信息标准化的内容统一的名词术语内涵统一的数据采集原则统一的空间定位框架统一的数据分类标准统一的数据编码系统统一的数据组织结构统一的数据记录格式统一的数据质量含义3.2地理信息标准化的制定目前正在制定标准和规范的重要单位：1、ISO/TC211:国际标准化组织TC211专题组2、FGDC：美国联邦地理数据委员会3、CEN/TC287：欧洲标准化委员会4、OGC：美国openGIS协会5、MEGRIN：欧洲地图事务组织6、CGSD：加拿大标准委员会§4地理信息系统的评价定义：指从技术和经济两个大的方面对所设计的地理信息系统进行评定。1、系统效率：各种职能指标、技术指标、经济指标2、系统可靠性：稳定性3、可扩展性：可在现行系统上增加功能模块4、可移植性：可在其他型号设备上使用5、系统的效益：经济效益和社会效益