地理信息系统设计与实现复习笔记由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“空间设计复习笔记”。
概论
一、基本概念
数据：是指对某一目标定性、定量描述的原始数据。包括数值，字符，图像，图形，视频等，在计算机中数据按符号进行存储和处理。
信息：狭义的信息指两次不定性之差，即人们在获取信息前后对事物认识的差别；广义的信息是指主体与客体之间相互联系的一种形式，是主体和客体之间的一切有用的信息或知识，是表征事物性质、特征和状态的一种普遍形式。
信息和数据不可分离。信息是数据的内涵，而数据是信息的一种表达方式，数据是客观对象的表示，数据在得到解释后才能成为信息。
系统：相互联系的若干要素构成的具有特定功能的整体。系统不仅指计算机信息系统，而且还包括其他系统，比如一个学校就是一个系统。
信息系统：是指具有处理、管理和分析数据能力，能够为决策提供有用信息的系统，信息系统不一定是计算机信息系统。
GIS显示，并采用地理模型分析方法，适时提供多种空间和动态的地理信息，为地理研究和地理决策而建立起来的计算机技术系统。
地理信息系统的类型：工具型(GIS开发平台，供其它系统调用或二次开发)、应用型(专题GIS和区域GIS)、大众型GIS.GIS的设计方法原型化（优：需求表示清楚，用户满意度较高；降低开始风险和开发成本；缺：不适合开发大型的信息系统；系统难于维护；带有一定盲目性）、面向对象（优：加强了对问题域和系统责任的理解；改进了与分析有关的各类人员的交流；对需求的变化具有较强的适应性；贯穿软件生命周期全过程的一致性、实用性；有利于用户参与。缺：需要一定的软件支持环境；不太适应大型的mis开发）、结构化程序设计（优：组成清晰，层次分明，便于调试和修改，是系统研制较为理想的工具；缺：结构化分析不适合需求经常改变的系统，因此结构化分析的前提是：面临静态需求）
GIS二次开发模式自、委、联，开发方式：独、宿、集。
GIS设计内容系统总体设计、数据模型设计、数据库设计、系统功能设计、应用模型设计、输入/输出设计
GIS设计过程系统分析｛需求分析（需求调查[用户情况、数据源、数据评价，方式：面谈、电话访谈、现场参加、调查问卷、索取资料、GIS专题报告等]、需求分析、需求文档编写[包括表和清单]）、可行性分析（经济因素[效益分析、经费问题]、技术因素[技术水平]、社会因素[有关部门和用户的支持程度]）、进度预测｝、系统设计、系统实施、运行维护
第二章 GIS系统分析
需求分析的过程实际上是一个继承与发展的过程。
系统分析工具数据流程图、数据字典
数据字典的内容：数据元素、数据结构、数据流、数据存储、处理过程、外部实体。
功能：①给管理者和用户提供关于可利用数据的线索；②为系统分析人员提供数据是否存在的信息；③为编程工作提供数据格式及数据位置。
第三章 应用型GIS总体设计
系统设计过程中确定目标的原则：针对性；实用性；预见性；先进性。
系统总体设计的原则:完备性、标准化、系统性、兼容性、通用性、可靠性、实用性、可扩充性。系统组网方案：B/S模式(浏览器/服务器)、C/S（客户/服务器）模式、混合模式。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。
地理编码：在地理数据分类基础上，以易于计算机和人识别的代码来唯一地标识地理实体的类型，这种代码是表征客观事物的一个或一组有序的符号。编码就是用数字或字母代表事物。
编码的功能（作用）：鉴别功能；分类；排序；专用含义。
编码类型：数字型、字母型、数字字母型。
编码的种类：顺序码、层次码、矩阵码、自检码、系列顺序码、助记码、特征组合码、混合码 编码的原则：唯一性、合理性、可扩充性、简单性、适用性、规范性、系统性
层次码：以分类对象的从属层次关系为排列顺序的一种编码
•编码分若干层，与对象的分类层次对应，左端为高位层次编码，右端为低位层次编码 •每层编码可采用顺序码或系列顺序码
•大类码*小类码*一级编码***二级编码*识别位*
•前4类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
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。
•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，不提供对象其他信息。•顺序码要求长度统一，编码时应事先估计可能出现的最大长度，然后确定编码的位数 •优点：易添加，编码简短，使用方便，易于管理；缺点：没有给出对象的其他信息。用户界面设计原则：
1.在同一用户界面中，所有的菜单选择、命令输入、数据显示和其他功能应保持分割的一致性；
2.对所有可能造成损害的动作，坚持要求用户确认。对用户出错采取宽容的态度；
3.人机界面应该能对用户的决定做出及时的响应，最大可能减少击键次数、缩短鼠标移动距离；
4.人机界面应提供上下文敏感的求助系统；
5.合理划分并高效使用显示屏；
6.保证信息的显示方式和数据输入方式的协调一致。
用户界面只要考虑因素：标准化程度、运用性和协调性、应用条件、性价比
友好界面特征：操作简单、易学，易掌握，界面美观，快速反应，响应合理，用词语义一致。GIS应用模型根据具体的应用目标和问题，借助于GIS自身的技术优势，使观念世界中形成的概念模型，具体化为信息世界中可操作的机理和过程。
GIS应用模型设计
第四章 应用型GIS详细设计
功能设计的主要任务：根据系统研制的目的来规划系统的规模和确定系统的各个组成部分，并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硬件配置，规定系统采用的技术规范，保证系统总体目标的实现。
功能设计的原则：功能结构的合理性；功能结构的完备性；系统各功能的独立性；功能模块的可靠性；功能模块操作的简便性。
一个优化的应用型GIS必须具有运行效率高、控制性能好和可变性强等特点，故目前较有效的方法是采用模块化的结构设计方法。
GIS功能模块数据输入、数据管理、数据处理、数据分析、数据输出五大功能模块。空间数据库：包括图形数据库（功能有：图形输入，输出、图形转换，操作，编辑，处理、空间分析8个）和属性数据库（数据结构操作，属性数据输入，数据库操作，属性查询，输出方式）。
第五章 数据库设计
数据库设计是把现实世界一定范围内存在的应用处理和数据抽象成一个数据库的具体机构的过程。数据库设计目标满足用户要求，良好的数据库性能，对现实世界模拟的精确程度，能被某个数据库管理系统接受。
数据库设计原则
1.组织有序、层次分明：系统对空间数据的存取访问及空间分析模型的建立，均要求对系统设计的基础地理空间数据制定合理的组织、管理方法。
2.最小冗余度原则：数据尽可能不要重复，减少数据存储的冗余量，节约存储空间。
3.具有足够的数据吞吐量：GIS处理的问题复杂，不仅数据源丰富多样，而且数据量大，因此要求设计者应能有效的掌握计算机内存的实用技术、节约内存，最大限度地扩展数据存
储空间。
4.数据独立性原则：数据应尽可能的独立于应用程序，独立性分为物理独立性和逻辑独立性，逻辑独立性是指用户数据对立与数据结构，物理独立性是指用户数据对立与物理设备。
5.标准化、规范化原则：要合理规定数据库的名称，提供稳定的空间数据结构，对实体进行正确的分类和编码。
6.可扩展原则：数据库的建设不是一劳永逸的工作，是分期分批建设的，因此需要考虑与未来的接口问题。
7.数据可靠性、安全性与完整性原则：数据的安全性是指：系统对数据的保护能力，防止非法使用造成数据破坏；数据的完整性是指：数据的正确性、有效性和相容性。
数据库设计过程需求分析、概念设计、逻辑设计、物理设计、数据库实施
第六章 GIS实施与维护
系统实施阶段的任务：系统实施的主要内容是程序编制与调试、数据准备于数据库建立、运行环境的建立于调试，此外还包括人员技术培训等。
① 硬件准备：包括计算机、输入／输出设备、存储设备、辅助设备 通信设备等 辅助设备、通信设备等。
② 软件准备：软件包括操作系统、数据库管理系统、编译系统以及应用程序
③ 人员培训：主要指用户的培训，用户包括主管人员和业务人员
④ 数据准备：数据的收集、整理、录入是一项烦琐且劳动量大的工作。
⑤ 系统安装与调试：主要包括系统软、硬件的综合调试
程序编写工作的实施程序编写工作是为各个模块编写程序，它是系统实施阶段的核心工作
1.程序语言的选择原则（程序语言的选择应考虑的几点）：考虑编程的效率及代码的可读性；考虑编码和维护成本；系统的兼容性、移植性等；考虑要符合详细设计的思想；程序设计语言应是一种通用语言；可以针对特定的模块采用混合编程；根据系统开发的不同规模，选择合适的高级语言；根据不同的开发平台和使用平台，选择不同的语言
2.编程风格：应层次清晰、结构分明、易读好懂，要求程序员遵循一定的编程规则，即编程的风格 公认的良好编程风格：在适当的位置应该加入必要的注释，即程序内部的文档；（具体：注释必须与程序保持一致；注释应提供从程序本身难以得到的信息；注释应对程序段作注释，而不是对每个语句做注释）；数据说明应以方便阅读、理解、查找和维护为目的；语句书写应有层次感，便于理解；程序组织应具有固定的层次；数据输入应进行完整性检查，格式力求统一、简单；对输出的结果应采用良好的格式，并加以必要的说明。
3.编程需顾及的其他因素
运算速度；对硬、软件环境的依赖程度，对计算机内存的要求；算法的复杂程度；程序的可靠性和适用性；程序调试代价低；程序便于修改和维护
空间数据库建库
一般要经过数据准备和预处理、数据采集、数据处理与数据库建立等步骤。
1.数据准备
① 数据源的选择：一个应用型GIS系统的开发，其数据库开发的造价占到整个系统造价的70% ~ 80%。应用型GIS的数据源，一是要求可靠，二是要求具备更新能力。
② 数据采集存储原则：一般只采集存储基本的原始数据，不存储派生的数据，根据应用的频率，实现最少的冗余度。分类分级应采用或参照国际标准或国家主管权威部门的划分。数据采集的工作内容：
数据采集工作的主要任务是将现有的地图、外业观测成果、航空相片、遥感影像数据、文本资料等转换成GIS可以识别和处理的数字化形式。
空间数据获取通常有4中种途径：
利用扫描数字化地图进行空间数据自动或半自动采集；利用遥感影像提取空间数据来建立数据；利用卫星定位系统和测量仪器进行外业数据采集；利用空间数据编辑处理功能以人机交
互方式采集空间数据；
空间数据的编辑：数据采集、录入完成后，对其进行必要的编辑处理，以保证数据符合建库技术要求。
a.数据检查与编辑：分幅数字化完成后，对完成的图幅进行检查，及时编辑改正图形要素和注记中发现的错误。
b.误差校正：空间实体都具有唯一的空间位置，但在图件数字化输入的过程中，通常由于操作误差、数字化精度、图纸变形等因素，输入的图形与实际图形所在的位置之间往往有偏差，即存在误差。
c.投影变换：需要进行地图投影变换，将不同坐标系的数据转换到同一坐标系下同一比例尺的数据，即将所有图幅统一到系统所采用的某种地图投影。
d.拓扑关系生成：矢量化后的各图层，可以利用GIS软件提供的功能建立拓扑关系，在建拓扑关系时会发现图形数据错误，这时要进行编辑、修改，再重新建立拓扑关系。
e.图幅拼接：如果工作区由多幅图构成，还要对各相邻图幅分层进行拼接；图幅拼接的目的是保持图面数据的连续性。
f.图面整饰：在每一图幅数字化完成后，或工作区各图幅分层拼接之后，要将图面标注内容添加到图面上；要按有关图例符号标准和用色标准，对相应点、线、面图元的线型、符号、颜色进行设置和定义，在对图名、图例、比例尺及其图面内容进行整饰后，才可输出图件成果。程序的调试概述：1.可以保证新系统运行的正确性和有效性；2.将一切有可能发生的问题和错误尽量消灭在运行之前；3.系统调试实现应拟定一份方案；4.确定调试步骤，可提高效率，缩短周期，降低费用。
系统调试主要内容：（即错误的诊断和改正错误）
¾ 选取足够的测试数据对程序进行试验，记录发生的错误
¾ 定位程序中错误的位置，即确定是哪个模块内部发生了错误或模块间调用的错误 ¾ 通过研究程序源代码，找出故障原因并改正错误
系统维护：为了应对系统环境和其他因素的各种变化，保证系统正常工作采取的一切修改。系统维护的内容：
①程序的维护（在系统维护阶段，会有一部分程序需要改动；或者环境发生变化，部分程序需要修改。）②数据文件的维护（业务发生了变化，需要建立新的数据文件，或者要对现有数据文件的结构、内容进行修改。）
③ 代码的维护（随着环境的变化，旧的代码不能适应新的要求，必须进行改造，制定新的代码或修改旧的代码的体系。）
④ 机器、设备的维护（主要包括机器 设备的日常维护与管理）
系统维护的类型
① 改正性维护：改进性维护是指由于发现系统中的错误而引起的维护改造，其工作内容主要包括诊断问题与修正错误。（17%-20%）
② 适应性维护：适应性维护是指为了适应外界环境的变化而增加或修改系统部分功能的维护工作。（18%-25%）
③ 完善性维护：完善性维护是指为了改善系统功能或应用户的需要而增加新的功能的维护工作（重要工作，50%-66%）
④ 预防性维护：这是主动性的预防措施。目前尚能正常运行，但可能要发生变化的部分进行维护，以适应将来的修改或调整（4%）
第七章 GIS测试与评价
GIS软件测试原则
1.所有的测试都应追溯到GIS用户的需求
2.在需求分析阶段又应该制定测试计划
3.充分注意测试中的群集现象
4.应从“小规模”开始，逐步转向“大规模”
5.测试之前应当根据测试的要求选择在测试过程中使用的测试用例
6.牢记群举测试是不可能
7.应该有独立的第三方进行测试
8.测试用例应包括：输入数据和预期的输出结果
9.不仅要选用合理的暑热数据作为测试用例，而且应该用不合逻辑的输入数据作为测试用例
10.既要检查程序是否完成它应做工作，又要检查他是否做了不应该做的11.测试用例应长期保留，直至这个程序被抛弃
GIS软件测试任务1.预防软件发生错误；2.发现改正程序错误；3.提供错误诊断
GIS测试方法1.单元测试（涉及模块接口、局部数据结构、重要的执行路径、错误处理、边界（驱动模块(模拟被测模块的上级调用模块)和桩模块(代替被测模块所调用的模块)）等）；
2.集成测试（联合测试）（重点在于检查模块之间接口的有关问题。）；3.确认测试（验收测试）；4系统测试
GIS软件测试策略白盒测试—基于程序的结构测试（用来检测软件产品内部动作是否按照规格说明规定正常进行，每种内部在操作是否符合设计规格要求）和黑盒测试—基于规范的功能测试（主要关注被测软件功能实现而不是内部逻辑）
软件测试工具白盒测试、功能测试、负载压力测试工具、测试管理工具（贯穿整个生命周期）GIS软件评价是指对所建立系统的性能进行考察、分析和评判，判断其是否达到系统设计所预定的效果。评价指标包括：性能指标、经济指标和管理指标等各个方面，最后还应就评价结构形成系统评价报告。
第八章 GIS质量管理和项目工程
GIS项目进度安排表的制定办法：甘特图法、里程碑表示法、直方图法、关键路径法、计算评审技术、墙纸法。
GIS质量管理指标1.可用性，包括目的性、操作性及性能；2正确性，包括可靠性、准确性、保密性和可恢复性；3适用性：包括可维护性、扩展性、兼容性、可移植性及连接线。ISO 9000 质量体系标准内容：
ISO 9000 质量管理和质量保证标准：选择和使用规定的导则；
ISO 9001 质量体系：设计/开发、生产、安装和服务中的质量保证模式；
ISO 9002质量体系：生产和安装中的质量保证模式；
ISO 9003质量体系：最终检验和测试中的质量保证模式；
ISO 9004质量管理和质量体系要素：导则
CMM：CMM是指“能力成熟度模型”，是对软件组织定义、实施、度量、控制和改善其软件过程的实践中各个发展阶段的描述。CMM分为五个等级：一级为初始级，二级为可重复级，三级为已定义级，四级为已管理级，五级为优化级。
第九章 GIS标准化
GIS标准化的作用促进空间数据的使用及交换
数据质量、数据库设计要求标准化、数据档案、数据格式、数据的可视化、数据产品的测评 2 促进地理信息共享
面向地理系统过程语义的数据共享的概念模型、地理数据的技术标准、数据安全技术、数据互操作性（数据的互操作性体现在两个方面：在不同GIS数据库之间数据的自由传输；以及不同用户可以自由操作使用同一数据集并不会发生错误。）
OGC:开放地理空间信息联盟，非营利性国际组织。
CEN/TC 287： 欧洲标准化委员会/地理信息技术委员会
FGDC：美国联邦地理数据委员会
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