GIS工程设计与实现第一讲
GIS设计与实现 1-概述
1.1 GIS系统开发方式
二次开发有扩展式和集成式两种方式 扩展式二次开发
指完全借助于GIS平台软件提供的开发语言进行应用系统开发。 GIS软件大多提供了可供用户进行二次开发的宏语言。如ESRI ArcView提供了Avenue语言，ESRI ArcInfo提供了AML语言， MapInfo Professional提供了MapBasic语言等等。 优点：这种方式省时省心，可以快速达到使用者的目的，不需要使用 者具有很专业的GIS二次开发能力，也大大缩短了开发周期、减少精 力与财力的投入。 缺点：宏语言，作为编程语言功能相对很弱，用它们来开发应用程序 无论从界面到功能上都仍然不尽如人意。 适用范围：一般的应用型GIS也很少采用这种开发方式，它主要应用 于简单的功能扩展。当用户购买GIS软件后，如发现某些功能不能完 全满足自己的需要，可以利用该GIS软件提供的宏语言来扩展功能。 一个例子
多个服务器
工作站
工作站
便携电脑
1.2 系统的体系结构
浏览器\服务器(Browser\Server, B\S)
业务逻辑可以在服务器或本地计算机中进行分布。 服务器的功能可划分为多层(tier)并由多个服务器完成：数据库服务器、 Web服务器、应用服务器等。 当功能全部放在服务器上时，本地计算机只需要显示结果，否则，为实 现特定功能如地图显示，浏览器就需要加载额外的插件，如Java Applet、ActiveX控件等。 根据传输到本地计算机中地图数据的类型(矢量/栅格)，WebGIS可划分 为胖客户端和瘦客户端两类。
小
弱
局限
中
中
广
1.2 系统的体系结构
All this results in a globalization of the information and processes LAN 1980 LAN Web 1990 WAN XML WS 2000 Web 2010
《GIS设计与实现》复习资料 优质文档 新
《GIS设计与实现》复习资料第一章引论1、何谓GIS？GIS主要研究的内容是什么？GIS是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，采集、储存、显示、处理、分析、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。
研究内容：数据采集、数据存储、数据处理和分析、数据输出。
2、GIS逐步走向成熟的今天，其发展呈现出哪些趋势？①GIS趋于综合性发展②GIS数据模型研究③GIS数据共享和互操作促进GIS社会化发展④GIS产业化发展⑤GIS软件向组件式GIS发展3、从发展历程角度来看，GIS软件经历了哪几个阶段，各阶段的主要特点是什么？①集成式GIS：在一个系统中集成了GIS的各项功能；②模块式GIS：系统分成许多相对独立的功能模块；③核心式GIS：从底层提供GIS功能，通过API访问；④组件式GIS：通过标准通信接口实现模块间通信及GIS与其它系统集成；⑤万维网GIS：结合Internet，实现GIS的共享和互操作。
第二章GIS设计思想和方法1、GIS设计与一般信息系统设计相比较，有什么差异？3、GIS作为一个特殊的软件领域，其设计过程有哪些区别于其他软件设计的独有特点？1）GIS处理的是空间数据，具有数据量庞大、实体种类繁多、实体间的关联复杂等特点。
2）GIS设计以空间数据为驱动。
3）GIS工程投资大、周期长、风险大、涉及部门繁多。
4、什么是UML？数据质量？结构化生命周期法、原型法、编码、继承、对象？1）UML（Unified Modeling Language）又称统一建模语言或标准建模语言。
它是一种定义良好、易于表达、功能强大且普遍适用的建模语言。
其支持模型化和软件系统开发的图形化语言,为软件开发的所有阶段提供模型化和可视化支持，包括由需求分析到规格，到构造和配置。
UML是一个通用的标准建模语言，可以对任何具有静态结构和动态。
GIS设计与实现ppt课件
4
➢ GIS特点 • GIS的处理对象是地理数据 • GIS提供了地理数据采集、存储、显示、操作、分析、 建模、输出等一系列工具 • GIS实现了地图实体与其属性数据库的关联
5
➢ GIS与其他学科的关系 • GIS与地图学 • GIS与计算机制图 • GIS与地理学 • GIS与计算机辅助设计（CAD）
• 对GIS软件进行开发、维护和升级 • 对GIS数据进行搜集、入库和管理 • 应用GIS进行生产生活实践，实现GIS的价值
返2回2
三、GIS用户和产品模式
（一） GIS用户 （二） GIS产品模式
返2回3
GIS用户
➢ GIS最终用户 • 他们可能不是GIS专家，不一定需要了解系统的运行机 制或是技术内涵，而只需对系统进行简单的操作 • 交付最终用户使用的GIS软件必须操作简单、界面友好 • 需要对最终用户进行简单的软件使用培训
8
模块式GIS
研究人员着眼于系统整体结构，按功能的关联度，将 GIS划分为不同的功能模块。模块化GIS不同于集成式 GIS从下而上的开发思路，采用从上往下的方法进行开 发，功能模块内聚性更强、划分更为合理
9
核心式GIS
集成式GIS和模块式GIS都没有解决与其它系统的集成 问题，核心式GIS正是基于该背景提出来的,它将GIS功 能封装成动态链接库（DLL），通过应用程序接口 （API）访问，以此来实现与其它系统的集成。
结合 Internet， 实现GIS的 共享和互操
作
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
gis设计与实现知识点
gis设计与实现知识点GIS（Geographical Information System，地理信息系统）是一种集地理空间数据采集、管理、分析、处理、展示于一体的信息系统。
在现代社会中，GIS已经得到广泛应用，无论是在城市规划、土地管理、环境保护、交通规划还是灾害应对等领域，GIS技术都起到了重要作用。
本文将介绍GIS设计与实现过程中的一些关键知识点。
一、数据收集与处理GIS设计与实现的第一步是数据收集与处理。
在GIS中，地理空间数据主要来源于卫星遥感、航空遥感、GPS定位、地图数据等。
数据的收集不仅要考虑数据的准确性和完整性，还要注意数据的格式与标准。
在数据处理过程中，需要对数据进行清理、整理、转换和存储，以满足后续的分析和展示需求。
二、地图制作与可视化地图是GIS的核心内容之一，地图的制作需要考虑数据的呈现方式和展示效果。
在地图制作过程中，需要选择合适的地图投影方式，设置地图的比例尺和起始坐标等参数。
同时，还需要根据地理实际情况选择合适的地理符号、颜色和标注文字，让地图更加美观和易于理解。
地图可视化是指将地理空间数据以图形、图表、动画等形式展示出来，以便更直观地理解地理信息。
三、空间数据分析与挖掘GIS最大的优势之一就是能够进行空间数据分析与挖掘。
通过GIS技术，我们可以进行空间查询、空间统计、空间缓冲等空间分析操作。
空间查询可以快速查询某一区域的地理要素及其属性信息，空间统计可以对地理数据进行统计和分析，而空间缓冲可以帮助我们分析地理要素之间的关系和空间距离。
这些空间数据分析方法有助于我们从地理角度解决问题和发现规律。
四、网络GIS与移动GIS随着互联网和移动设备的普及，网络GIS和移动GIS的应用也越来越广泛。
网络GIS是指将GIS应用与Internet相结合，通过网络实现地理数据的发布、共享和交流。
用户可以通过浏览器访问地图服务，并进行地图浏览、查询等操作。
移动GIS是指利用移动设备（如智能手机、平板电脑）进行GIS应用的开发与使用。
第一讲GIS概论
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GIS可以做什么
管理海量数据
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唆瞎藻赂陶除祷湍吓委笨多圃芯贫添捶扫群嗓疑起夯疙糖渔里访瞳堂债宋第一讲GIS概论第一讲GIS概论程效益、服务效益 2、间接效益： 科学决策效益、快速决策效益
藏玉助啄熬醛舱皱甚作拦霄召枯蔑则贾拽晴及轿蘸某郧言浑造淀旋悦坡园第一讲GIS概论第一讲GIS概论
GIS的相关学科
地理学
GIS
遥感技术
摄影测量学
数学和统计学
制图技术
计算机科学
专家系统
计算机图形学
计算机辅助设计
数据库技术
《GIS设计与实现》复习资料教学内容
《G I S设计与实现》复习资料《GIS设计与实现》复习资料第一章引论1、何谓GIS？GIS主要研究的内容是什么？GIS是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，采集、储存、显示、处理、分析、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。
研究内容：数据采集、数据存储、数据处理和分析、数据输出。
2、GIS逐步走向成熟的今天，其发展呈现出哪些趋势？①GIS趋于综合性发展②GIS数据模型研究③GIS数据共享和互操作促进GIS社会化发展④GIS产业化发展⑤GIS软件向组件式GIS发展3、从发展历程角度来看，GIS软件经历了哪几个阶段，各阶段的主要特点是什么？①集成式GIS：在一个系统中集成了GIS的各项功能；②模块式GIS：系统分成许多相对独立的功能模块；③核心式GIS：从底层提供GIS功能，通过API访问；④组件式GIS：通过标准通信接口实现模块间通信及GIS与其它系统集成；⑤万维网GIS：结合Internet，实现GIS的共享和互操作。
第二章 GIS设计思想和方法1、GIS设计与一般信息系统设计相比较，有什么差异？3、GIS作为一个特殊的软件领域，其设计过程有哪些区别于其他软件设计的独有特点？1）GIS处理的是空间数据，具有数据量庞大、实体种类繁多、实体间的关联复杂等特点。
2）GIS设计以空间数据为驱动。
3）GIS工程投资大、周期长、风险大、涉及部门繁多。
4、什么是UML？数据质量？结构化生命周期法、原型法、编码、继承、对象？1）UML（Unified Modeling Language）又称统一建模语言或标准建模语言。
它是一种定义良好、易于表达、功能强大且普遍适用的建模语言。
其支持模型化和软件系统开发的图形化语言,为软件开发的所有阶段提供模型化和可视化支持，包括由需求分析到规格，到构造和配置。
UML是一个通用的标准建模语言，可以对任何具有静态结构和动态行为的系统进行建模，而且，UML 适用于系统开发过程中从需求规格描述到系统完成后测试的不同阶段。
GIS设计与实现
GIS设计与实现GIS构成由4个基本要素构成：硬件、软件、数据、人员一硬件计算机硬件环境包括从GIS数据采集到数据处理乃至数据输出所涉及到的所有硬件设备➢数据采集、输入设备•采集设备包括测绘仪器和遥感设备•输入设备包括数字化仪、扫描仪以及计算机的输入设备➢数据存储和处理设备•存储设备包括磁盘、磁带机等磁存储介质以及一些光存储介质•处理设备包括计算机、图像处理器、网络设备等➢输出设备•输出设备通常是标准的计算机外围设备，如打印机、绘图仪•还可以通过计算机显示器或是外接的高分辨率显示装置（如投影仪等）进行输出二软件➢GIS软件可以分为工具型软件和应用型软件➢➢矢量数据结构➢不规则三角网（TIN）•属性数据是表征空间实体属性信息的数据，一般用关系型数据库进行管理四人员➢人员是GIS的重要构成因素➢人员在GIS中•对GIS软件进行开发、维护和升级•对GIS数据进行搜集、入库和管理•应用GIS进行生产生活实践，实现GIS的价值GIS用户：GIS最终用户、GIS专业人士、GIS开发商/系统集成商GIS设计特点➢GIS处理的是空间数据，具有数据量庞大、实体种类繁多、实体间的关联复杂等特点➢GIS设计以空间数据位驱动➢GIS工程投资大、周期长、风险大、涉及部门繁多。
GIS工程学体系主要由任务、基础理论和方法论三方面组成➢任务•运用系统论的理论和方法，实现GIS工程的最优设计、最优管理和最优运行，以求得系统总体最优化➢基础理论•系统学•地理信息科学•系统工程学•……➢方法论•根据理论形成的一系列程序化的基本操作技术与方法地理信息科学➢地理信息科学•1992年GoodChild首次提出•研究地理信息的本质特征与运动规律•被划分为三个层次➢地理信息科学被划分为三个层次•理论地理信息科学•技术地理信息科学•应用地理信息科学信息资源共享要实现地理信息资源共享，必须具备三个基本条件：➢数据资源的储备➢要有技术支撑系统的保障➢共享规则的制订、被广泛采纳和遵循，主要包含标准、规范、政策和相关法律。
GIS设计与实现
地理信息系统:在计算机软件、硬件及网络支持下，对有关空间数据进行预处理、输入、存储、查询检索、处理、分析、显示、更新和提供应用以及在不同用户、不同系统、不同地点之间传输地理数据的计算机信息系统。
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内聚跟耦合：内聚纸模块内部各部分之间的联系，耦合是指模块之间的联系内聚度跟耦合度相互联系此消彼长。
地理建模主要是运用数学语言、地理知识和程序设计工具，对地理信息（如地理现象、地理数据等）加以翻译和归纳。
地理坐标系：也可称为真实世界的坐标系，是用于确定地物在地球上位置的坐标系。
一个特定的地理坐标系是由一个特定的椭球体和一种特定的地图投影构成，其中椭球体是一种对地球形状的数学描述，而地图投影是将球面坐标转换成平面坐标的数学方法。
空间元数据：指描述空间数据的数据，它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它特征。
是空间数据交换的基础，也是空间数据标准化与规范化的保证，在一定程度上为空间数据的质量提供了保障。
地理编码：是为识别点、线、面的位置和属性而设置的编码，它将全部实体按照预先拟定的分类系统，选择最适宜的量化方法，按实体的属性特征和几何坐标的数据结构记录在计算机的存储设备上。
组件：是一个在整个分布式系统中可以即插即用的独立对象，在完成其功能的过程中，它可以跨越网络、应用、语言、工具和操作系统。
1、结构化的概念最早是由E.W于1965年提出来的，GIS工程学体系的三维结构是由A.D.Hall 提出的，地理信息科学是由Good Child于1992年提出的，Grady Booch是面向对象发最早的倡导者之一；Jacobson提出了OOSE方法；Y ourdon提出了进行GIS总体的结构图；基本E-R模型由Peter Chen于1976年提出的。
GIS设计与实现——李满春教材电子版
目录第一章引论 (1)一、什么是GIS (1)（一） GIS概述 (1)1. GIS研究内容 (1)2. GIS特点 (2)3. GIS与其它学科的关系 (3)（二） GIS发展 (4)（三） GIS应用 (5)二、GIS构成 (7)（一）硬件 (7)（二）软件 (8)（三）数据 (9)（四）人员 (9)三、GIS用户和产品模式 (10)（一） GIS用户 (10)1. 最终用户 (10)2. GIS专业人士 (10)3. GIS开发商/系统集成商 (10)（二） GIS产品模式 (11)1. 数字地图 (11)2. 桌面制图 (12)3. 桌面GIS (12)4. 专业化GIS (12)四、GIS前瞻 (13)第二章 GIS设计思想、内容和标准 (16)一、GIS设计目标及其特点 (16)（一） GIS设计目标 (16)（二） GIS设计特点 (17)二、GIS设计的理论基础——GIS工程学思想 (18)（一） GIS工程学特点 (18)（二） GIS工程学体系 (19)（三） GIS工程学的基础理论 (20)1. 系统学思想 (20)2. 系统工程学 (21)3. 地理信息科学 (22)三、GIS设计的内容 (23)1. 软件设计 (24)2. 数据库设计 (25)四、GIS的规范化与标准化 (27)（一） GIS规范化和标准化的作用 (27)（二） GIS规范化和标准化的内容 (28)1. 地理信息标准 (28)2. 数据标准 (30)3. 信息技术标准 (33)4. 应用标准 (34)5. GIS的设计标准和系统评价标准 (34)第三章 GIS设计方法 (36)一、结构化生命周期法 (36)（一）概述 (36)（二）结构化生命周期法的类型划分 (38)二、原型法 (39)（一）概述 (39)（二）原型的种类及构造方法 (41)三、面向对象设计方法 (42)（一）概述 (43)1. 面向对象的概念和术语 (43)2. 面向对象分析与设计方法的特点 (43)（二）面向对象设计方法 (44)1. OMT (44)2. UML (45)（三）面向对象方法在系统设计开发中的应用 (47)四、GIS基本设计方法比较与选择 (48)（一）基本设计方法比较 (48)（二） GIS设计方法的选择 (48)第四章系统定义 (51)一、系统需求调查和分析 (51)（一）系统目标分析 (52)（二）系统功能与性能分析 (53)1. GIS结构化分析方法 (53)2. GIS面向对象分析方法 (53)3. GIS快速原型化分析方法 (53)二、系统可行性研究 (55)1. 数据源调查与评估 (55)2. 技术可行性评估 (55)3. 经济和社会效益分析 (55)4. 系统的支持状况 (56)三、系统分析工具 (56)（一） GIS数据流模型 (57)1. 数据流图的基本成分 (57)2. 分层的GIS数据流图 (58)3. 如何绘制GIS数据流图 (59)（二） GIS数据字典 (59)（三）加工逻辑说明 (60)1. 结构化英语 (61)2. 判定表 (61)3. 判定树 (62)四、软件需求规格说明 (62)第五章系统总体设计 (65)一、总体设计的任务、方法和准则 (65)（一）总体设计的任务和方法 (65)（二）总体设计的准则 (66)1. 模块化 (67)2. 抽象和信息隐蔽 (67)3. 模块独立性 (67)二、系统总体设计工具 (68)（一）层次图 (68)（二） HIPO图 (69)（三）结构图 (70)三、GIS应用分析模型设计 (71)（一） GIS空间处理与分析设计 (71)（二） GIS地理建模 (71)1. 地理建模过程 (72)2. GIS应用模型库的设计 (73)3. GIS模型库管理 (76)四、GIS接口设计 (77)（一）系统与标准数据的接口 (77)（二）互操作接口 (78)1. 异质环境下的GIS互操作设计 (78)2. GIS子系统之间以及子系统各模块之间的接口设计 (78)（三）空间数据与属性数据的接口 (79)（四） GIS与系统开发环境的接口 (80)五、GIS用户界面设计 (81)（一）以用户为中心的人机界面 (82)1. GIS的用户分析 (82)2. 人机交互方式 (82)3. GIS用户界面的设计原则 (82)（二） GIS用户界面设计与开发 (84)1. GIS输入设计 (85)2. GIS输出设计 (86)六、系统总体设计报告 (87)第六章系统详细设计 (90)一、详细设计的基本原则 (90)二、详细设计的内容和具体任务 (91)三、详细设计的表达工具 (91)（一）程序流程图 (92)（二） N-S盒式图 (93)（三）问题分析图 (94)（四）类程序设计语言 (95)四、数据结构和数据库详细设计 (97)（一）数据结构规范化 (97)1. 第一范式 (98)2. 第二范式 (98)3. 第三范式 (98)（二）关系数据库建库 (99)1. 建立基表 (99)2. 基表关联的建立 (99)3. 数据安全性管理 (100)五、详细设计规格说明书 (100)（一）详细设计规格说明书内容体系 (100)（二）模块开发卷宗中模块说明表 (101)（三）详细设计评审报告审议项目列表 (102)第七章空间数据库系统的设计与实现 (104)一、空间数据 (104)（一）空间数据的特征 (104)1. 比例尺 (104)2. 坐标系 (104)3. 投影 (105)（二）空间数据的规范与标准 (106)1. 分类 (106)2. 编码 (106)3. 空间元数据 (107)二、空间数据的逻辑预处理 (108)1. 分幅 (108)2. 分层 (110)3. 分专题要素 (111)三、空间数据库的概念设计 (111)（一）空间数据需求分析 (111)（二） E-R模型 (112)1. 基本E-R方法 (112)2. 扩展E-R方法 (113)3. 空间E-R方法 (114)（三）空间数据库的概念模型设计 (117)四、空间数据库的逻辑设计 (119)（一）传统数据模型 (119)1. 层次模型 (119)2. 网络模型 (120)3. 关系模型 (120)（二）面向对象数据模型 (121)（三）空间数据模型 (123)1. 混合数据模型 (123)2. 全关系型空间数据模型 (124)3. 对象-关系型空间数据模型 (125)4. 面向对象空间数据模型 (125)五、空间数据库的功能设计 (126)（一）空间数据输入设计 (126)（二）空间数据检索设计 (127)（三）空间数据输出设计 (128)（四）空间数据更新设计 (129)（五）空间数据共享设计 (130)六、空间数据采集建库 (130)（一）建库前期准备工作 (130)1．数据源的选择 (130)2．数据采集存储原则 (131)3．建库的数据准备 (131)4. 数据库入库的组织管理 (132)（二）数字化方案的制定 (133)（三）空间数据库建库流程 (134)（四）地理编码 (135)1. 地理编码定义及分类 (135)2. 拟定分类体系 (136)第八章分布式GIS (139)一、分布式GIS概述 (139)（一）分布式GIS定义 (139)（二）分布式GIS的技术基础 (140)1. 分布式操作系统 (140)2. 分布式数据库 (141)3. 分布对象计算 (142)（三）分布式GIS的产生和发展 (143)二、分布式GIS的基本开发模式 (145)（一）基于数据共享的分布式GIS (145)1. 交换数据格式 (145)2. 空间数据引擎 (146)3. 开放式GIS (147)（二）基于分布式计算的WebGIS (148)（三）基于CORBA的分布式GIS (149)三、分布式GIS设计内容和步骤 (152)（一）分布式GIS的网络设计 (153)1. 结构化综合布线系统 (153)2. 网络操作系统及服务器的选择 (154)3. 网络拓扑结构及智能管理 (155)（二）分布式GIS的模型设计 (156)四、分布式GIS开发的解决方案 (158)1. 小规模分布式GIS软件开发 (159)2. 中等规模分布式GIS软件开发 (159)3. 大规模分布式GIS应用软件开发 (160)第九章系统实施 (162)一、系统设计的评价 (162)二、系统实施计划的制订 (163)三、程序编写工作的组织管理 (163)（一）系统实施人员构成 (163)（二）程序编写的组织管理 (164)四、程序代码的编写 (165)（一）程序语言的选择 (166)（二）程序设计的风格 (166)（三）系统代码文档的编写 (168)五、程序的调试与安装 (168)六、文档 (169)（一）系统说明书 (170)（二）用户手册 (170)第十章 GIS测试与评价 (172)一、GIS软件测试 (172)（一） GIS软件测试方法 (172)（二） GIS软件测试内容 (172)1. 系统运行环境 (173)2. 系统体系结构 (174)3. 系统功能指标 (176)4. 系统的综合性能指标 (179)二、GIS软件评价 (179)第十一章 GIS维护 (181)一、GIS维护内容及组织保障 (181)（一） GIS维护内容 (181)1. 数据维护与更新 (181)2. 应用系统维护与更新 (181)3. 网络维护与安全管理 (182)（二） GIS维护的组织保障 (182)二、微机系统维护规程及GIS日常维护管理 (186)（一）微机系统维护规程 (186)（二） GIS日常维护管理 (188)1. 微机资源管理 (188)2. 机房管理 (188)3. 一般安全管理 (188)三、GIS安全与保密 (189)1. 数据存贮加密 (189)2. 数据存取控制 (190)3. 数据传输加密 (191)4. 加密算法和加密方式 (191)5. 安全与保密管理 (191)四、地理信息的维护 (192)第十二章 GIS设计项目管理与质量保证 (196)一、GIS项目估算 (197)二、GIS项目进度安排 (198)（一） GIS项目进度安排考虑因素 (198)（二） GIS项目进度安排表制定方法 (199)1. 里程碑表示法（Milestone Chart Method） (199)2. 直方图法（Histogram method） (199)3. 关键路径法（CPM法——Critical Path Method） (200)4. 墙纸法（Wall Paper Method） (201)三、GIS软件度量 (201)四、GIS项目风险分析 (202)（一）风险识别与估计 (202)1. 风险识别 (202)2. 风险估计 (203)（二）风险驾驭与监控 (203)五、GIS项目追踪与控制 (204)六、GIS软件质量保证 (204)（一） GIS软件质量特性 (204)（二） GIS软件质量保证体系 (207)（三）实现质量保证的方法 (209)第十三章县（市）级土地利用规划管理信息系统设计与实现 (211)一、系统建设背景 (211)二、系统设计方法的选择 (212)三、系统定义 (212)（一）系统定义的目标与方法 (212)（二）现状调查分析 (213)1. 业务调查与分析 (213)2. 相关信息和数据 (214)（三）功能和性能要求 (215)1. 功能要求 (215)2. 性能要求 (215)（四）系统模型设计 (216)四、系统总体设计 (217)1. 软件结构体系设计 (218)2. 系统软硬件配置方案 (218)3. 系统模块设计 (219)4. 数据结构设计 (221)五、系统详细设计 (226)（一）系统功能模块 (226)（二）系统数据库 (228)六、系统的实现 (229)（一）系统设计的评价 (229)（二）代码编写工作的组织和管理 (230)（三）数据库建库 (230)（四）功能实现 (230)（五）系统的调试安装 (232)参考文献 (234)第一章引论一、什么是GIS随着计算机的出现和发展，以计算机技术为核心的信息处理技术作为当代科技革命的主要标志之一，已广泛地渗入生产和生活的方方面面，影响和决定着社会经济的发展，并成为衡量一个国家科技发展水平的重要标准之一。
GIS设计与实现——课程设计
目录设计背景与目标.............................................................................................................. 1．设计背景：............................................................................................................ 2．设计目标................................................................................................................ 设计原则与设计方法...................................................................................................... 1．设计原则：............................................................................................................ 设计方法......................................................................................................................三、需求分析（系统定义）.......................................................................................... 1．系统设计的方法.................................................................................................... 2．系统定义：............................................................................................................四、系统设计（系统结构体系、模块设计）.............................................................. 结构体系设计：.......................................................................................................... 2．系统模块设计：....................................................................................................五、数据库设计............................................................................................................ 1．概述........................................................................................................................ 2．需求分析.............................................................................................................. 3．概念设计.............................................................................................................. 4．逻辑模型................................................................................................................ 5．物理设计................................................................................................................ 6．数据字典设计........................................................................................................六、系统实施计划..........................................................................................................七、总结........................................................................................................................ 设计背景与目标1．设计背景：随着现代社会的发展，大学校园的规模日益扩展，传统的管理方法显得力不从心，为了提高效率，节省物力人力资源，大学校园的管理也将逐步实现现代信息化管理。
GIS设计与实现(完整版)
第一章1.GIS 研究内容：数据采集、数据存储、数据处理和分析、数据输出2.GIS 设计含义：遵循软件工程的原理和方法，结合GIS 开发的特点要求，对GIS软件从定义、设计、地理模型库设计、GIS 实施、GIS 测试维护各个阶段进行工程化规范的体系。
3.GIS 设计目标：通过改进设计方法，做好项目组织管理，增强实用性，降低成本，延长系统生命周期。
4.GIS 设计的基本原则：标准化、先进性、兼容性、高效性、可靠性、通用性。
5.GIS 设计的内容：（1）软件设计：首先，进行系统的工程管理，保证了系统建设的进度和软件质量；其次，针对GIS 软件设计特点，采用最适合的软件生存周期模型，确保了系统的用户接受度和系统功能设置的合理性；最后，对系统技术实现方案进行设计，确保软件开发风格的同意和功能模块之间的有机联系。
（2）数据库设计：取决于设计者的开发经验，工程组织和数据源准备等方面。
同时，数据库设计与整个系统设计的相关环节是紧密结合的，有必要将软件工程的方法和工具应用于数据库设计中。
6.GIS 设计的特点：（1）GIS 处理的是空间数据，具有数据量庞大，实体种类繁多，实体间的关联复杂等特点。
（2）GIS 设计以空间数据为驱动。
（3）GIS 工程投资大，周期长，风险大，涉及部门繁多。
第二章1.GIS 工程学结构体系：GIS工程学结构体系主要由任务，基础理论和方法论三方面组成。
GIS2.系统定义：由相互作用、相互依赖的若干组成部分构成的具有一定功能的有机整体。
3.系统工程学特点：①研究的对象是一个表现为普遍联系、相互影响、规模和层次都极其复杂的大工程。
②知识结构复杂，是自然科学和社会科学交叉的边缘学科。
③工程学是方法学，是泛化系统的研究方法。
④是目的性很强的应用科学。
4.结构法生命周期法：它要求设计过程必须严格的按阶段进行，只有前一阶段完成之后，才能开始下一阶段的工作，同时，它要求在系统建立之前就必须严格地定义和描述用户的需求。
GIS系统设计与实现01第一章引论资料
《GIS设计与实
教程
现》
第一章引论
教学提纲
第一节什么是GIS
第二节GIS的规范化与标准化
第三节关于GIS设计
第一节什么是GIS
第一节什么是GIS
GIS概述
GIS构成
GIS发展
GIS应用
第一节什么是GIS
一、GIS概述
1.GIS定义
2.GIS研究内容
3.GIS特点
4.GIS与其他学科的关系
地理信息系统(Geographic Information System,简称GIS) 作为信息处理技术的一种，是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，集釆集、存储、显示、处理、分析、输出地理信息于一体的计算机系统。
GIS
•用来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。
•由计算机硬件、软件、地理数据和人员组成的有机体。
•高效地釆集、存储、更新、处理、分析和显示各种类型的地理信息。
•为规划、管理和决策提供信息来源和技术支持。
、GIS概述I GIS研究内容
Si
＞数据釆集
•纸质地图的数字化是GIS常用的数据釆集方法。
•遥感数据已经成为GIS的重要数据来源。
•全球定位系统可以准确、快速地定位地球表面的任何地点。
＞数据存储
•地理数据存储是GIS中最底层和最基本的技术。
• GIS数据存储包括空间数据的存储和属性数据的存储。
GIS基础讲稿第1章
第一章地理信息系统导论地理信息系统（Geographic Information System）简称“GIS”，涉及地理学、测绘学、遥感科学、信息科学、系统科学、空间科学、环境科学、城市科学、决策科学、计算机科学与技术等学科，是管理和分析空间数据的综合性技术。
它的基础是地理、测绘、系统工程与人工智能，它的支撑是计算机技术，它的应用领域最初是地理、规划、地图与管理等行业，现在已涉及到所有领域与部门。
地理信息系统、遥感系统（RS）、全球定位系统(GPS)与通信技术的结合，丰富与完善了地理信息系统的科学体系。
地理信息系统的出现与应用揭开了地理学科的新篇章，其影响之深刻是难以估量的。
如果说，用地图记载地理现象，以坐标确定空间位置是地理学的巨大进步，信息论、控制论、系统论与耗散结构、突变论、协同论的引用给地理学注入了新鲜血液，计算机技术、遥感技术的应用使地理学充满了勃勃生机，则地理信息系统的出现是地理学发展史上的革命性变革，代表了地理学发展的一个重要方向。
1.1 基本概念1.1.1 数据、信息与信息系统今天，人们都深刻地认识到，信息如同矿物资源、水资源、能源一样，是重要的与社会经济发展不可分割的特殊资源，是人与客观世界之间的媒介，对管理和决策起着直接的决定性的影响。
人们从认识客观世界中的事物到表示信息的数据，一般经历了客观世界、数据世界与信息世界三个过程。
客观世界的研究对象是实体及其有关内容，用数据世界来表达，用信息世界来反映。
数据是客观实体的表达形式，是信息的载体。
信息是数据载体所包含的实际意义。
建立信息系统的过程是将客观世界与数据世界用计算机进行密切结合的过程。
信息从客观世界经过人为的选择、加工、组织进入数据世界，最后又回到客观世界之中。
我们面临的世界是一个人文、经济、自然、社会组成的复杂巨系统，是物质、能量和信息的统一体。
地理信息系统主要的研究对象就是系统中运动的实体及其性质，对这些描述客观世界的概念是本章首先要搞清楚的概念。
第一节GIS设计概述第二节GIS设计实施与维护第三节GIS
立项调研
• • • • • • • • • • • • • 1、立项原因 2、立项基础 3、国内外研究现状 4、工程意义与目标 5、用户调查 6、投资条件 7、投资周期 8、技术力量与基础 9、软件硬件价格与性能 10、数据源状况 11、应用前景 12、效益评估 13、可运行性评价
可行性研究
1、目的 2、任务 3、具体步骤
2.2.1总体设计
•总体设计具体内容如下： （1）用户需求：用户构成、系统功能； （2 ）系统目标：如属于演示系统还是运行系 统。单机或分布式。 （3）总体结构： （4）系统配置： （5）数据库设计； （6）系统功能： （7）经费和管理
2.2.1GIS总体设计
• 1)系统设计在软件开发中的位置 • 2)总体设计过程中需要完成的工作
•软件结构设计
• 采用某种设计方法，将一个复杂的系统按功 能划分成模块的层次结构； • 确定每个模块的功能，建立与已确定的软件 需求的对应关系； • 确定模块间的调用关系； • 确定模块间的接口，即模块间传递的信息。 设计接口的信息结构； • 评估模块划分的质量及导出模块结构的规划。
•数据库设计
第八章gis的设计与评价第一节gis设计概述11系统设计目的11系统设计目的11系统设计目的12系统设计的模式13系统设计流程立项111立项调研112可行性研究113成本效益分析114工程项目开发计划立项调研1立项现状调查2立项调查的内容3调查内容的组织与分析1立项现状调查1面谈2电话访谈3参观4索取有关的资料5问卷6gis专题报告2立项调查的内容1机构组织2日常操作3数据4专业人员5系统软件6系统硬件3调查内容的组织与分析1机构运作的逻辑数据流程2gis功能加入后的各种产品3硬件资源表4软件资源表5专业人员清单6专业人员清单7数据来源清单8部门功能清单立项调研1立项原因2立项基础3国内外研究现状4工程意义与目标5用户调查6投资条件7投资周期8技术力量与基础9软件硬件价格与性能10数据源状况11应用前景12效益评估13可运行性评价可行性研究1目的2任务3具体步骤可行性研究的目的可行性研究的目的就是用最小的代价在尽可能短的时间内确定该软件项目是否能够开发是否值得去开发
附录
第三节
系统总体设计
第三节
系统总体设计
一、系统架构设计 二、系统软硬件配置方案
三、功能模块设计
四、数据库总体设计
一、系统架构设计
LUPMIS编程环境
Visual Studio 2005 C#.NET
ArcEngine 9.3
ArcGIS Server 9.3
LUPMIS系统架构
C/S和B/S混合架构 国土部门通过C/S架构在局域网的客户端上运行系统，公众可通过
三、功能和性能要求|功能要求
LUPMIS功能要求
满足数据共享要求
数据库结构设计应参照《县级土地利用规划数据库标准（试行稿）》和有关的
信息系统建设标准和行业规范。
留有数据接口
土地利用规划成果是建设用地管理、土地监察等部门的基础数据，同时与地籍
数据存在着诸多联系。因此在系统设计时应留有数据接口，以便调用地籍数据 ，也能为相关部门提供常用格式的数据。
否
是否农用地
是
“建设项目用地报批”业务流程图
二、现状调查与分析整理
绘制数据流图
步骤
根据系统的业务处理流程图，用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。
示例： LUPMIS数据流图
空间数据库 业务数据库
规划科室人员 用地监察科室 窗口接件人员 土地利用科室人员 公众
界面风格应符合土地办公业务习惯和操作人员心理等特点，按业务类型和工作
环节来进行系统界面布局。
系统稳定
系统具有一定的容错和纠错功能。
系统效率
系统具有较高的运行效率。
第一讲 什么是GIS
参考网站
/(地理信息系统论坛) / (3S视讯传媒) /(GIS帝国) /(ESRI公司) /(美国国家地理数据中心) /（地理信息及分析中心） /（国家基础地理信息中心） （中国地球系统科学数据共 享网）
掌握地理信息系统的基本技术和方法：
具有应用相关软件从事空间数据的采集、存储与管理、处理、分 析和图形创建的基本技能；
初步具有应用GIS技术开展地学研究的能力：
包括地学应用模型的构建，应用型GIS的设计，主要GIS软件系统 的使用和评价等。
二、怎样去学“地理信息系统”这门课？
拟采取的教学方法：
1.1信息、数据、地理信息与地理数据
1）客观性：任何信息都是与客观事实相联系的，这是信 息的正确性和精确度的保证；
2）适用性：问题不同，影响因素不同，需要的信息 种类是不同的。信息系统将地理空间的巨大数据流 收集，组织和管理起来，经过处理、转换和分析变 为对生产、管理和决策具有重要意义的有用信息， 这是由建立信息系统的明确目的性所决定的； 3）传输性：信息可在信息发送者和接受者之间进行 传输,信息的传输网络，被形象地称为“信息高速公 路”。 4）共享性：信息与实物不同，信息可传输给多个用 户，为用户共享，而其本身并无损失，这为信息的 并发应用提供可能性。
作业区块管理
地震测线布置
地震测线布置
远程数据可视化
Source
Reservoir
Seal
Crap
Migration
Preservation
The final risk analysis
采油井的三维表达
Google Earth
两个实例分析
按照实验步骤采集数据
1.大学物理实验
数据处理及分析
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决策提供信息来源和技术支持。
GIS研究内容
数据采集 数据存储
数据处理和分析
数据输出
GIS的特点
GIS的处理对象是地理数据
GIS提供了地理数据采集、存储、显示、
操作、分析、建模、输出等一系列工具
实现了地图实体与其属性数据的关联
空间特性和属性特征的统一
GIS与其他学科的关系
部分GIS软件开发商及其主要 产品情况表（国内）
公司 武汉大学吉奥信息中心 中国地质大学中地信息 中心 中科院地理所超图公司 主要GIS软件产品 GeoStar MapGIS
SuperMAP2000 51ditu
北京灵图软件技术有限 公司
开源GIS
） PostgreSQL/PostGIS
GRASS（综合
集成式GIS和模块式GIS都没有解决与其它系 统的集成问题，核心式GIS正是基于该背景提 出来的,它将GIS功能封装成动态链接库 （DLL），通过应用程序接口（API）访问， 以此来实现与其它系统的集成。
核心式GIS开发难度大，不易被开发人员掌 握，不利ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱGIS社会化和大众化的发展
组件式GIS
综合了模块式GIS、核心式GIS的优点，将GIS 功能划分为不同的功能模块这些模块之间以及 与其它系统之间通过标准的通信接口实现交互， 不仅解决了异构系统的交互问题，而且开发成 本低、易于掌握。
SuperMap
ArcGIS产品家族
三、GIS的应用及前瞻
资源管理
农业和林业领域，解决农业和林业领域各种资源 (如土地、森林、草场) 分布、分级、统计、制图 等问题。
资源配置
各种公用设施、救灾减灾中物资的分配、
全国范围内能源保障、粮食供应等机构 在各地的配置等都是资源配置问题。
生态、环境管理与模拟
区域生态规划
环境现状评价
环境影响评价
污染物削减分配的决策支持
环境与区域可持续发展的决策支持
环保设施的管理、环境规划等
GIS前瞻
从组织来看
许多国家都成立有关的组织和机构 涌现大批从事GIS生产研究的公司企业 数据结构趋于完备 空间分析操作功能日益完善 GIS应用技术趋于成熟
《地理信息系统设计与实践》教程
第一讲 引论
赵前胜
武汉大学 测绘学院
教学提纲
一、什么是GIS
二、GIS用户和产品 三、GIS的应用及前瞻
一、什么是GIS
（一） GIS概述 （二） GIS发展 （三） GIS构成
（一）GIS概述
GIS是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，采集、 存储、显示、处理、分析、输出地理 信息的计算机系统，为规划、管理和
GIS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
在一个系统中 系统分成许 从底层提供 集成了GIS的各 多相对独立 GIS功能， 项功能 的功能模块 通过API访 问 满足了GIS综合 用户根据需 易于集成其 应用的需要 求选择功能 它系统 模块
特点
方法、人员
方法
方法指系统需要采用何种技术路线，采用何 种解决方案来实现系统目标
GIS系统的能动部分
人员
二、GIS用户和产品
GIS用户
最终用户
GIS平台软件用户 GIS应用软件用户
GIS专业人员 GIS开发商/系统集成商
部分GIS软件开发商及其主要 产品情况表（国外）
几何学 数学 地理学 测绘学 地图学 遥感 运筹学 拓扑学 哲学 其他应用科学
GIS
计算机科学
（二）GIS的发展
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（Social GIS）的出现
公司 ESRI Inc. Intergraph Autodesk ERDAS（Leica） MapInfo Inc. Google Micro Soft Bentley Inc 主要GIS软件产品 ArcGIS系列 GeoMedia系列 Autodesk MapGuide等 Imagine系列等 MapInfo系列 Google Earth Virtual Earth 3D Microstation
（三）GIS的构成
硬件
软件
数据
人员 方法
硬件
数据采集、输入设备 数据存储和处理设备 输出设备
软件
操作系统软件
数据库管理软件
系统开发软件
GIS软件
工具型软件 应用型软件
数据
地理数据是以地球表面空间位置为参照，描述 自然、社会和人文景观的数据，主要包括数字、 文字、图形、图像和表格等。
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GIS
计 算 机 技 术
集成式GIS
在GIS发展早期，为满足某些特定需求， 产生了许多的GIS功能模块。随着需求不 断升级，研究人员开始将这些分散的功能 模块集成为具有多种功能的综合性GIS。 该时期即GIS发展的集成化阶段。
GIS的数据来源
普通地图 地面测量数据 影像 其它图形软件的结果数据或相关的数据资料 遥感数据
数据
应该选择何种（或哪些）比例尺的数据？
已有数据现势性如何？
数据精度是否能满足要求？
数据格式是否能被已有的GIS软件集成？
应采用何种方法进行处理和集成？
采用何种方法进行数据的更新和维护？
结构过于复杂、成本较高。
模块式GIS
研究人员着眼于系统整体结构，按功能的关 联度，将GIS划分为不同的功能模块。模块化 GIS不同于集成式GIS从下而上的开发思路， 采用从上往下的方法进行开发，功能模块内 聚性更强、划分更为合理。地图显示
图层的控制 地图的操作
可视化 控制
符号处理
放大 缩小
漫游
…
核心式GIS
万维网GIS
Internet技术的发展使得网络化成为GIS发展 的必然趋势，因此WebGIS应运而生WebGIS 的发展使得Internet用户可以通过万维网浏览 空间数据、制作专题图以及进行各种空间检 索和空间分析。
空间数据发布 空间查询检索和联机处理 空间数据可视化 空间模型分析服务 Web资源的共享
从技术来看
从体系来看
GIS已经发展成为一门学科，有其自身的理论基础、技术规 范、应用领域、组织结构等，体系上趋于完整。
GIS的发展态势
GIS趋于综合性发展
GIS数据模型研究
GIS数据共享和互操作促进GIS社会化发展 GIS产业化发展
GIS软件向服务式GIS发展
网络化方向发展
空间数据库 GIS中间件
GeoTools Map
Server Wind
Web Map Server
三维
World
产品比较
ArcGIS
是目前功能最为完善、性能最为稳定的专业地理信 息系统软件平台之一，也是最庞大的GIS软件。 具有完全自主知识产权的大型地理信息系统软件平 台。包括组件式GIS开发平台（SuperMap Objects）、服务式GIS开发平台（SuperMap IS ， SuperMap iServer ）、嵌入式GIS开发平台、桌面 GIS平台（SuperMap Viewer、SuperMap Express、 SuperMap Deskpro）、导航应用开发平台以及相 关的空间数据生产、加工和管理工具。
城市规划和管理
在大规模城市基础设施建设中如何保证绿地的比 例和合理分布、如何保证学校、 公共设施、运动 场所、服务设施等能够有最大的服务面(城市资源 配置问题)等。
土地信息系统和地籍管理
土地和地籍管理涉及土地使用性质变化、
地块轮廓变化、地籍权属关系变化等许 多内容，借助GIS技术可以高效、高质量 地完成这些工作。
通过标准通 结合Internet， 信接口实现 实现GIS的共 模块间通信 享和互操作 及GIS与其它 系统集成
功能
开发成本低、 社会化的GIS， 难度小，可 可扩展性好， 以在通用语 跨平台 言环境中实 现GIS功能 目前还不成 熟
存在 问题
系统过于复杂， 难于与其它 开发难度高， 有待于进一 软件成本高； 系统集成 不能进行可 步发展 难与其它系统 视化程序设 集成 计