第三章 应用型GIS总体设计

第三章应用型GIS总体设计目的：回答“系统应如何实现”的问题；任务：划分出组成各物理元素的构成、联系及其定义描述，并且根据系统确定的应用目标，配置适当模型和适当数据的软硬件，确定计算机的运行环境；根据应用模型和应用目的设计数据模型；根据系统的数据模型、应用和分析模型、数据处理模型等对数据的标准和质量要求等做出相应的定义和规定。主要内容1.系统目标的确定2.系统总体设计基本原则3.模块或子系统设计4.系统组网方案5.硬件配置6.软件设计7.代码设计8.人机对话设计1.系统目标的确定确定目标的原则具体目标确定1.1确定目标的原则针对性；实用性；预见性；先进性。1.2具体目标确定近期目标：以土地信息的规范化管理为基础，以信息的存储、处理、查询与分析为基本功能，为各级土地管理部门服务的计算机网络系统，实现土地信息的手工作业管理向计算机管理的转换。（土地信息管理的标准化和规范化；建立各级土地管理的共享数据库；建立各行业的专业分析模型；联网形成分布式土地信息系统；实现对土地利用现状变化的动态监测。）中远期目标：信息采集，对土地信息资源进行深度利用，为土地规划、计划和决策支持服务。（完善土地信息系统的网络化；建立和完善基础数据库和专题数据库、方法库和模型库；建立面向土地全程管理的决策支持业务系统。）2.系统总体设计的原则完备性：系统功能的齐全、完备。标准化：符合GIS的基本要求和标准；国家标准。系统性：各子系统应有机结合在一起。兼容性：数据的交换和共享。通用性：系统可在不同范围内推广使用。可靠性：运行的安全性；数据精度的可靠性和完整性；容错能力。实用性：满足不同应用分析的需求。可扩充性：采用模块化结构设计，便于系统改进扩充。高效率和先进性3.模块或子系统设计把系统划分为一些模块，其中每个模块的功能简单明确，内容简明易懂，任务清楚明确，以便易于修改；每个模块比较小，每项任务限制在尽可能少的模块中完成，最好是一个模块来完成；系统分成模块的工作按层次进行；每个模块应尽可能独立，模块之间的联系及互相影响尽可能少，尽可能减少模块间的调用关系和数据交换关系；模块间的关系要阐明；模块所包含的各过程间内在联系应尽可能强；模块的划分应便于总的系统设计阶段实现。城市地理信息系统用户界面城市基础信息子系统规划管理子系统用地管理子系统道路管理子系统综合管线管理子系统人口管理子系统经济管理子系统数据库管理系统应用图文显示空间查询空间分析统计分析制图输出4.系统组网方案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。评价指标B/S模式C/S模式混合模式交互性较弱强较强安全性低高较高网络流量大小较小通信速度慢快较快开发难度较大小大可扩展性好差较好ATM6509交换机楼内用户安全服务器硬件防火墙ATM6509交换机SnifferServermonitoring/analysis加密机楼层交换机2948G-L3房地局2948G-L3劳动保障局10/100MGEGE10/100M电信光纤专用网市公务网应用服务器数据库服务器WEBGIS服务器5.硬件配置硬件包括计算机、存储设备、数字化仪、绘图仪、打印机及其他外部设备。硬件设备选择常用的低档微机和操作系统。硬件设备的选择还要根据软件的要求和软件的类型购置。MapGIS基本硬件配置：主机：586或兼容机，内存56M以上；硬盘：40G以上，带单软盘或双软盘驱动器；高分辨率彩色监视器及相应的图形适配器；一个以上串行通信接口和一个并行通信接口；数字化仪；绘图仪；彩色或黑白点阵打印机。6.软件设计选择系统开发的语言工具，必须考虑以下因素：对内存的要求，是否对内存的使用有苛刻的要求；软件的运行速度；CPU资源的利用率；是否经常需要对机器多种资源进行直接控制；程序可维持性的可读性和可移植性；软件生产率与开发周期。C、C++、VC++、VB等高级语言编程效率高，可读性和可移植性好，出错率低，可缩短开发周期，也便于用户进一步开发。但存在缺点：对内存要求高、运行速度慢、CPU资源利用率低；很难对具体资源和基础功能进行控制；许多GIS功能难以实现。JAVA语言：网络开发语言，与C++相似但更简练，而且独立软件平台。数据库开发语言：可编程式命令语言。选择软件的基本原则：性能能满足建立系统的需要；具有较好的开放性和兼容性；有良好的扩充性能；有良好的用户界面和汉化条件；性能价格比良好。选择软件的方法步骤：广泛调查；选择重点；功能分析；实际操作；性能测试；拟写调查报告和建议。选择软件的注意事项：技术人员应当研究国际、国内GIS软件的发展现状和软件应用方面的动态，对现有软件市场有一个较清楚了解；掌握厂家对软件性能测试的研究报告和对厂家提供的性能指标的研究；根据经济承受能力选择合适的软件。7.代码设计代码是给予被处理对象（事物、概念）的符号，是用来代表事物某种属性的一组有序的字母，即代码可用来代替某一个名词、术语，甚至某一个特殊的描述短语。代码是人机的共同语言，是进行信息分类、校对、统计和检索的关键。代码设计是如何合理的把被处理对象数字化、字符化的过程。代码的作用代码的种类代码的类型代码设计原则代码设计的步骤代码校验方法7.1代码的作用代码是用来表征客观事物的一个或一组有序的符号，应易于计算机和人识别与处理。编码就是用数字或字母代表事物。代码的功能：鉴别功能；分类；排序；专用含义。7.2代码的种类顺序码矩阵码自检码系列顺序码层次码助记码特征组合码混合码顺序码顺序码主要由按顺序排列的数字组成，有时也由按顺序排列的字母组成。顺序码只代表对象名称，代表描述对象属性在整个属性系列中的顺序，而不提供对象的任何其他信息。顺序码要求长度统一，因此编码时应事先估计可能出现的最大长度，然后确定代码的位数。顺序码的优点是代码简短，使用方便，易于管理，易添加，对分类对象无任何特殊规定。缺点是代码本身没有给出对象的任何其他信息。矩阵码、自检码矩阵码是一种逻辑码。所谓逻辑码是指按照一定的逻辑规则或者程序算法编写的代码。矩阵码就是建立在两维空间坐标（X,Y）基础上的代码，代码的值通过坐标（x,y）的数值构成。自检码由原来的代码（本体部分）和一个附加码组成。附加码用来检查代码的录入和转录过程中是否有差错。附加码和代码本体部分有某种惟一的关系，是通过一定的数学算法得到的。系列顺序码系列顺序码是一种特殊的顺序码。将顺序码分为若干段并与分类对象的分段一一对应，给每段分类对象赋予一定的顺序代码。《国务院各部、委、局及其他机构名称代码》（GB4657－84）用3位数字表示一个机构。第一位数字表示类别标识，第二和第三位数字表示该机构在此类别中的数字代码。层次码层次码是以分类对象的从属层次关系为排列顺序的一种代码。代码分为若干层，并与对象的分类层次对应。代码左端为高位层次代码，右端为低位层次代码。每层次代码可采用顺序码或系列顺序码。××××××大类码小类码一级代码二级代码识别位大类码、小类码、一级代码和二级代码分别用数字顺序排列。识别位由用户自行定义，以便于扩充。1.测量控制点11.平面控制点12.高程控制点13.其他控制点1101.三角点1102.导线点11011.一等11012.二等11013.三等11014.四等国土基础信息数据分类与代码举例代码类目名称代码类目名称7境界714020未定自治州、地区、盟、地级市界700000注记715010县、自治县、旗、县级市界711000国界715020未定县、自治县、旗、县级市界711100国界的界桩、界碑716010乡、镇、国营农、林、牧场界712000未定国界716020未定乡、镇、国营农、林、牧场界713010省、自治区、直辖市界717000村界7130120未定省、自治区、直辖市界721000特别行政区界714010自治州、地区、盟、地级市界722000自然保护区界GB14804－93《1：5001：10001：2000地形要素分类与代码》境界分类编码助记码助记码是把编码对象的原始表示（如名称、规格等）作为代码的一部分而构成的代码，比较容易记。采用描述对象属性的汉字拼音或外文单词的首位字母来组成。PC-586：个人计算机586。TV-C21：21寸彩色电视机。容量有限，很容易发生重码、乱码现象。特征组合码特征混合码由代表描述对象各种属性特征的几位字母或数字排列组合而成。通常是一个字母或数字代表描述的一种属性特征。岩石和矿物的颜色可用3位数表示：第一位代表色调的深浅：0不清楚、1浅色、2正常色、3深色；第二位代表配色：0不清楚、1红色、2黄色、3褐色、4绿、5蓝、6紫、7灰、8白、9黑；第三位代表主色：0不清楚、1红色、2黄色、3褐色、4绿、5蓝、6紫、7灰、8白、9黑。优点是简单明了，易记易用；缺点是位数太少时容量有限，易发生重码，而位数多时又不易掌握，易产生混淆。7.3代码的类型数字型：一个或多个数字表示的代码。结构简单、使用方便、易于在国内外推广；对对象特征的描述不直观。字母型：一个或多个字母表示的代码。便于记忆、有使用习惯；不便于机器处理。数字字母混合型：由数字、字母、专业符号组成的代码。组成形式复杂、计算机输入不便、录入效率低、错误率高。7.4代码设计的原则惟一性合理性可扩充性简单性适用性规范性系统性7.5代码设计的步骤确定代码对象；考查是否已有标准代码；根据代码的使用范围、使用时间，根据实际情况选择代码的种类与类型；考虑检错功能；编写代码表。8.人机对话设计人机对话是应用型GIS在运行中的基本特征，也是应用型GIS的基本要求。友好的用户界面，是应用型GIS成功的条件之一。人机对话方式：键盘-屏幕；键盘-打字机；光笔-屏幕；鼠标-屏幕。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8.1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Windows风格，设计各种类型的对话框及图标，实现高度交互性；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；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；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；错误信息设计要有建设性；关键操作要有强调和警告。8.2人机对话方法菜单式填表式回答式选择式提问法菜单式优点：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；缺点：死板，只能层层深入，且无法进行批处理作业。选择式回答式填表式提问法图形用户界面：GUI-GraphicsUserInterface优点：容易学习使用，使用选单而不必记忆指令，减少错误；具有高度的图形功能，直观生动；多个视窗并用，同时显示多种信息。缺点：不能表达复杂的复合指令；指令数目太大时，不容易在屏幕上安排选单；对于熟练的使用者而言，键盘输入的速度要快于鼠标。8.3图形用户界面设计图形用户界面设计时应注意的原则：用户界面的各个画面设计在整体上应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，其意义与效果应前后一致；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。补充：系统总体设计应把握的基本原则坚持系统工程学的设计思想和设计方法，始终掌握系统的总目标；重大问题予以定性考虑，着重强调原则；避免过早的陷入细节问题。