《GIS设计与应用》重点.docx
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《GIS设计与应用》重点.docx
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《GIS设计与应用》重点
《GIS设计》复习重点
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还有些PPT里红色字这里没有,是因为老师没划,要不要复习自己看着办。
第1讲绪论
1、GIS:
以计算机技术为依托,以具有空间内涵的地理数据为处理对象,运用系统工程和信息科学的理论和方法,采集、存储、显示、处理、分析和输出地理信息的计算机系统,为规划、管理和决策提供信息来源和技术支持。
研究如何利用计算机技术来管理和应用地球表面的空间信息。
2、人在GIS中的作用
(1)对GIS软件进行开发和运行维护
(2)对GIS数据进行搜集、入库和管理
(3)应用GIS进行生产生活实践,实现GIS的价值
3、GIS应用分类
(1)按用户群体划分:
政府部门、企业、学术机构、公众等
(2)按应用领域分:
城市、土地、规划、交通、水利、防灾减灾、军事、通信、银行、银行、保险等
(3)按应用功能分:
数据管理、制图、分析、决策等
(4)按地理尺度划分:
全球、国家、区域、城市、县域、村镇、社区等
(5)按投资规模划分:
小(几万元)、中、大(千万元)
4、GIS软件如何转化为业务应用
GIS技术本身不会自动转化为应用,要在一定的组织环境中,通过严谨的需求分析、软件系统开发和有效的项目管理,才能把GIS技术成功地应用到组织的业务处理、日常管理和战略决策中。
要靠GIS技术!
更要靠开发和管理!
GIS技术潜力经过分析、设计、项目管理到GIS成功应用。
5、GIS设计目标
(1)增强系统的实用性;
(2)降低系统开发和应用的成本;(3)延长系统的生命周期;(4)改进系统设计方法;(5)严格执行开发的阶段划分;(6)进行各阶段质量把关;(7)做好项目建设的组织管理工作。
6、软件危机的表现形式
⑴开发阶段:
①对软件开发成本和进度的估计不准确;②软件质量不高;③用户接受度不高;④软件产品开发效率低;⑤相关的技术文档资料不完备;⑥软件可维护性、重用性和可扩展性不高
⑵维护阶段:
①数据不能得到及时更新;②需求变更要求的系统升级不能得到实施;③网络安全维护得不到贯彻执行。
随着GIS软件数量和规模的增长,GIS软件危机日益严重。
7、GIS设计的基本原则
⑴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
⑵先进性:
硬件设备、软件设计、技术方法、管理手段
⑶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
⑷高效率:
数据采集工艺方法和图形处理能力、存取能力、管理能力等
⑸可靠性:
保证系统正常运行以及系统运行结果的正确性
⑹通用性:
系统数据组织灵活,可以满足不同的应用需求
8、GIS设计
GIS设计的设计重心是数据库设计和软件功能;数据库建设包括属性数据库和空间数据库;设计方法有以业务需求为导向和以空间数据为驱动。
GIS设计包括软件设计和数据库设计。
软件设计时从总体出发,统领全局;数据库设计的核心是数据模型设计。
9、软件过程模型有:
瀑布模型、增量模型、螺旋模型、快速原型模型等。
(选择)
10、瀑布模型的缺陷:
缺乏灵活性;软件模块重用性差;开发周期长;修改困难;维护困难(选择)
11、数据库系统和数据库
数据库系统是存储、管理、处理和维护数据的软件系统,包括数据库、数据库管理员及相关软件;
数据库是长期存储在计算机系统中有组织的、大量的、可共享的数据集合。
数据库的核心是数据模型。
12、数据模型
一种形式化描述数据、数据联系以及语义约束的方法数据库系统用它来提供信息表示和操作的形式化框架。
数据模型包括能够精确描述系统的静态结构(数据结构)、动态结构(操作集合)和完整性约束三部分
分类:
一是独立于计算机实现的数据模型,强调语义,便于用户理解,常用于数据库设计中由现实世界到信息世界的第一次抽象;二是直接面向数据库中数据的逻辑结构的数据模型,用于在计算机上实现。
该类数据模型需要一套完整严格的形式化定义,以及一组严格定义语法和语义的语言,可用它来定义、操纵数据库中的数据。
第2讲GIS与组织管理
1、GIS与组织管理的关系的作用
⑴帮助理解GIS的作用;;⑵准确进行GIS项目定位;⑶在组织环境中进行投资决策;⑷保证系统开发、应用顺利进行,产生实际效益;
2、信息技术、信息系统与组织管理的关系(填空)
组织管理与信息系统相互影响,信息技术是信息系统的支撑。
组织管理的本质是信息处理,组织需要大量信息和知识;信息系统是现代的信息处理、保存、共享和传播方式;信息技术的支撑信息系统的构造和运行
3、组织采用信息技术的四个水平
⑴信息获取:
组织获取必要的信息,主要问题:
信息的数量、质量、实效等
⑵信息加工:
加工利用已获得的信息,并在组织内部共享,主要问题:
组织内部能力不足,不愿意共享信息
⑶技术获取:
已经掌握开发信息系统的能力
⑷技术利用:
组织能够充分利用信息技术,解决组织面临的重大问题
4、GIS的两种思维模式(记住例子,不一定考)
5、GIS开发与管理的常见问题
⑴重硬件、轻软件;⑵重开发、轻应用;⑶重系统、轻数据;⑷“一把手”工程;⑸GIS项目规划目标往往过高;⑹可行性研究与系统鉴定形式化;⑺项目管理知识缺乏
第4讲系统定义
1、软件过程的时期划分:
软件分析;软件设计;软件维护
2、系统设计的目标与任务
系统定义阶段的关键问题:
系统要解决的问题是什么,即明确系统建设的目标和任务
基本任务包括:
⑴功能需求:
明确软件必须具备什么样的功能;⑵性能需求:
明确软件的技术性能指标;⑶环境需求:
明确软件运行时所需要的软、硬件要求;⑷数据需求:
在空间数据库设计中详细叙述
3、数据流图
⑴基本成分
具体例子参考“Lecture04补充_如何绘制数据流程图”
4、数据字典
是关于数据信息的集合,是数据流图中所有要素严格定义的场所;具体要素有:
数据流、数据流的组成、文件、加工小说明、其它应进入数据字典的一切数据
作用:
⑴建立严格一致的定义,有助于增进分析员和用户间的交流,避免误解的发生;
⑵增进不同开发人员或开发小组间的交流
⑶数据字典和数据流图一起构成信息系统的逻辑模型
⑷没有数据字典,数据流图就不严格;没有数据流图,数据字典也没有作用
5、用例图:
⑴概念:
由参与者、用例以及它们之间的关系构成的用于描述系统功能的动态视图
⑵作用:
用于系统的功能需求建模,从外部用户的角度观察描述系统应该完成哪些功能;有利于开发人员以一种可视化的方式理解系统功能需求
⑶组成要素:
参与者、用例、系统边界、关联
6、系统可行性研究包括:
数据源调查与评估;技术可行性评估;经济和社会效益分析;系统开发和运行环境评价。
可行性分析报告包括:
1引言;2管理;3方案选择;4系统描述;5数据源评估;6技术风险评估;7成本-效益分析;8系统开发与运行环境评价;9有关法律问题;10其他
第5讲系统总体设计
1、GIS总体设计的目标:
将系统需求转换为数据结构和软件体系结构,即数据设计和体系结构设计。
数据库设计是把系统分析阶段建立的信息域模型变换成软件实现中所需的数据结构;
体系结构设计是把系统的功能需求分配给软件结构,形成软件的模块结构图,并设计模块之间的接口关系。
在总体设计阶段,各模块处于黑盒状态,模块通过外部特征标识符进行输入和输出。
使用黑盒概念,设计人员可以站在较高的层次上进行思考,从而避免过早地陷入具体的条件逻辑、算法和过程步骤等实现细节,以便更好地确定模块和模块间的结构。
2、GIS总体设计的任务:
⑴确定系统总体架构与软、硬配置;⑵划分系统功能模块;⑶建立模块的层次结构和调用关系;⑷确定模块间的接口和人机界面;⑸设计数据库总体结构
3、系统总体设计工具包括:
层次图、HIPO图、结构图、类图
4、层次图是用来描绘软件的层次结构,适合于在自顶向下设计软件的过程中使用。
方框代表模块;方框间的连线表示模块的调用关系。
5、GIS软件体系结构的类型:
单机结构、客户机/服务器体系结构(C/S)、浏览器/服务器体系结构(B/S)、面向地理信息服务的WebGIS。
6、GIS硬件选择的原则
⑴优先选择符合国际开放性系统兼容的产品,充分利用国际标准化成果;
⑵速度及容量能满足系统及用户的要求;
⑶设备具有足够的扩充、升级灵活性,新增设备要保证与系统原有设备连接和协同工作;
⑷采用适用和实用技术好、性价比高、可维护性好、可靠、安全保密性能好的设备;
⑸设备后援支持有保证;
⑹软件丰富,便于实用;
⑺有强大的联网能力,适应用户数的扩展、异种机和异种局域网的连接;
⑻有较好的图形显示和处理功能。
7、GIS软件选择的原则
⑴符合开放式系统的要求;
⑵有必要和足够的软件工具平台;
⑶较高的功能和效率;
⑷采用新技术的支持和扩充能力较好;
⑸较高的可靠性及性价比等常规选择标准。
8、系统功能设计的原则
⑴功能结构的合理性:
系统功能模块划分要以系统论的设计思想为指导,合理地进行集成和区分,功能特点清楚、逻辑清晰、设计合理;
⑵功能结构的完备性:
根据系统应用目的要求,功能齐全,适合应用目的和范围;
⑶系统各功能的独立性:
各功能模块应相互独立,各自具备一套完整的处理功能,且功能相对独立,重复度最小;
⑷功能模块的可靠性:
模块的稳定性好,操作可靠,数据处理方法科学、实用;
⑸功能模块操作的简便性:
各子功能模块应操作方便、简单明了,易于掌握。
9、GIS功能模块划分
在功能模块设计过程中,根据系统定义的成果——分层数据流图,对系统的模块进行逐步细分,将该系统划分为若干个相互独立而又相互有联系的业务子系统,每个子系统按照其内部功能的相对独立性又划分为若干个模块,每个模块执行一系列相互关联的具体功能。
10、GIS用户界面:
GIS用户与GIS系统之间传递、交换信息的媒介,是用户使用系统的综合操作环境与系统交互的唯一通道。
对GIS用户而言,用户界面就是系统。
用户通过与计算机的交互来实现其所需要的GIS功能;用户界面的设计决定用户如何开展工作。
用户界面应致力于隐藏系统内部细节,使用户更加专心处理自己的任务。
11、GIS用户界面设计原则:
一致性原则,合适的功能,封装性,灵活性,合理、高效利用屏幕,用户界面的效率,提供反馈、帮助信息以及出错处理机制,与应用程序设计分离
12、地图输出的要求
⑴地图内容的可靠性。
是产品质量的保证,包括输入数据的正确性,所采用分析方法的合理性,以及分析结果的适用性。
⑵表示方法的适用性。
包括空间信息转化为地图符号的合理性,空间内容的科学分类和分级,符号配置定位精度。
同时,还要具备图名、图例和比例尺,使产品符合一定的质量规格等
第7讲空间数据库设计
1、空间数据的特征:
空间特征、时间特征、属性特征。
空间特征是空间数据独有的,是指空间对象的位置、形状、大小等几何特征以及与相邻地物之间的拓扑关系;时间特征和属性特征是一般信息系统系统中的数据都具有的,空间数据库建库过程中需要考虑空间数据的时效性,尽量采用现势性强的数据
空间特征包括比例尺、坐标系和投影类型等,是空间数据库的宏观定义,建立空间数据库时必须着重考虑。
比例尺是指空间数据库入库前原始图件的比例尺,数字化后的地图可在一定范围内按任意比例尺显示。
2、编码原则:
代码一般由数字、字符或数字字符混合组成。
⑴编码按国家的规范和标准执行;⑵杜绝多义性;⑶码位不宜过长,以较少的代码提供丰富的信息。
大类码:
专业代码.基础地理为10,土地为20
小类码:
业务代码.土地利用为01,基本农田为05
一至四级类码:
要素分类代码,空位以0补齐
基础地理要素的一级类、二级类、三级类和四级类要素码引用GB/T13923-2006中基础地理要素代码结构与代码。
3、空间元数据:
是指描述空间数据的数据,描述空间数据集的内容、质量、表示方式、空间参考、管理方式以及数据集的其他信息,是空间数据正确使用的基础,是空间数据标准化和规范化的保证,在一定程度上为空间数据的质量提供保障。
包括管理元数据和用户元数据。
4、分幅方式:
按矩形;按行政区划;按城市管理分幅:
按管辖范围进行分幅。
5、分层处理注意事项
⑴按要素类型分层,性质相同或相近的要素应放在同一层;
⑵考虑数据与数据之间的关系;
⑶基础信息数据的分层较细,各种专题信息数据一般放在单独的一层或较少的几层中;
⑷考虑用户视图的多样性;
⑸考虑数据与功能的关系;
⑹考虑更新问题,将变更频繁的数据分离出来;
⑺数据量的大小,各层数据的数据量最好比较均衡;
⑻尽量减少冗余数据。
分层一般宜细不宜粗,层与层之间的关联尽量少一些。
一个层就相当于一个模块,模块的不同组合就可得到不同的空间数据,这对GIS空间数据的表达很有利。
6、E-R模型
⑴概念:
实体-关系数据模型(entity-relationdatamodel,E-R模型)由实体类(简称实体)、关系类(简称关系)和属性3个抽象概念组成,是构建信息系统或数据库概念模型的一种有效工具或方法。
⑵特点:
强调实体间的关系,而非实体的属性
⑶目的:
①试图建立统一的数据模型,以概括层次、网状和关系3个传统数据模型;②作为3种传统数据模型相互转换的中间数据模型;③以比较自然的方式描述现实世界
7、传统数据模型:
层次模型;网络模型;关系模型。
基于关系模型的逻辑模型设计就是将概念模型中的实体和实体间的关系按照一定的规则转换为关系表的过程。
8、逻辑设计:
逻辑设计就是将E-R模型转化为逻辑模型的过程;E-R模型可以按规则转换为多种类型的逻辑数据模型;关系模型是当前使用最为广泛的逻辑数据模型;大多数商业数据库系统都是关系型的。
9、E-R模型向关系模型的映射方法。
⑴将每个实体映射成一个单独的关系。
实体的属性映射成关系的属性;
⑵对于基数为1:
1的联系,将任一实体的码属性作为其他关系的一个主码;
⑶如果联系的基数是M:
1,把1侧的关系的主码作为M侧关系的外码;
⑷对基数为M:
N的联系,映射成一个新关系。
关系的名称就是联系的名称,关系的主码由参与实体的主码对组成。
如果联系有属性,则成为新关系的属性;
⑸对于多值属性,创建一个具有两个列的新的关系:
一列对应该多值属性,另一列对应拥有多值属性实体的码。
10、数据源的选择:
GIS的数据源,一是要求可靠,二是具备更新能力;GIS和空间数据库的建立,首先应考虑数据源的科学基础及更新的技术保证;在设计系统数据源的时候要根据应用要求保证数据的精度和获取途径。
11、分类体系应遵循原则:
⑴标准化和通用性;⑵唯一确定性;⑶拟定分类体系;⑷编码系统结构清晰,编码有明确的分类体系;⑸代码系统具有可扩充性和稳定性;⑹便于计算机处理与信息交换;⑺易于识别和记忆;⑻适度的代码长度
第8讲ArcGISEngine开发基础
1、地理信息系统按功能、内容和作用分工具型地理信息系统和应用型地理信息系统。
工具型地理信息系统也称为GIS开发平台或外壳,具有GIS的基本功能,可供其他系统调用或用户开发,被看作GIS工具软件包,具有GIS的通用功能和特点,如:
地理数据输入、存储、处理、分析和输出等功能,提供满足地理信息处理、管理和应用的GIS操作平台
应用型GIS是在一定的工具型GIS基础上,经过二次开发而得到的适合于一定应用目的的GIS系统,继承了工具型GIS所提供的基本功能。
应用GIS的功能设计重点并不在于对基本功能的设计和编程,而是根据需求分析的结果,对解决特定应用目的而进行的功能分析,选择合适的工具型GIS功能并对其具体化,以满足用户的需要
2、应用型GIS开发的实现方式:
独立开发、宿主开发(单纯二次开发)、集成二次开发。
3、组件式GIS的特点:
易于系统集成;开发语言具有通用性;可扩展性;开发灵活、价格便宜;更加大众化。
4、ArcObjects是ArcMap、ArcCatalog、ArcScene等桌面应用程序的开发平台,是一种集成的、面向对象的地理信息系统软件组件库,提供了ArcGIS中全部的功能接口,是开发GIS应用程序的基础。
5、ArcGISEngine是ESRI推出ArcGIS9.0时推出的基于COM技术的GIS控件,ArcGISEngine是一组完备的并将ArcObjects打包的嵌入式GIS组件库和工具库,是开发人员用于建立自定义应用程序的嵌入式GIS组件的一个完整类库,可用来创建新的或扩展已有的桌面应用程序。
6、ArcGISEngine组成:
ArcGISEngineDevelopkit、ArcGISEngineRuntime。
ArcGISEngineDevelopment是组件、API和工具的集合,是创建自定义的GIS和制图应用的工具包;
ArcGISEngineRuntime是为了运行自定义的Engine应用的可分发的ArcObjects。
7、几个例子:
天气预告查询系统、青岛市环境污染实时检测与动态模拟系统、油田生态安全卫士系统、芜湖市智能交通系统、土地利用动态监测与评价技术支持软件包、黄河三花间能量平衡与水平衡遥感监测系统。
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