第十六章地理信息系统软件工程技术-
地理信息系统(名词解释)
1、地理信息系统（geographic information system ， 即gis ）——一门集计算机科学、 信息学、地理学等多门科学为一体的新兴学科， 它是在计算机软件和硬件支持下， 运用系 统工程和信息科学的理论，科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据，以提供对规划 、管理、决策和研究所需信息的空间信息系统。
2．栅格——栅格结构是最简单最直接的空间数据结构， 是指将地球表面划分为大小均匀 紧密相邻的网格阵列， 每个网格作为一个象元或象素由行、列定义， 并包含一个代码表示 该象素的属性类型或量值， 或仅仅包括指向其属性记录的指针。
因此， 栅格结构是以规则 的阵列来表示空间地物或现象分布的数据组织，组织中的每个数据表示地物或现象的非几何属性特征。
特点：属性明显， 定位隐含， 即数据直接记录属性本身， 而所在的位置则根据行列号转换为相应的坐标，即定位是根据数据在数据集中的位置得到的，在栅格结构中，点用一个栅格单元表示；线状地物用沿线走向的一组相邻栅格单元表示，每个栅格单元最 多只有两个相邻单元在线上；面或区域用记有区域属性的相邻栅格单元的集合表示，每个 栅格单元可有多于两个的相邻单元同属一个区域。
3.矢量——它假定地理空间是连续， 通过记录坐标的方式尽可能精确地表示点、线、 多边形等地理实体， 坐标空间设为连续， 允许任意位置、长度和面积的精确定义。
对于点实体， 矢量结构中只记录其在特定坐标系下的坐标和属性代码；对于线实体， 用一系列坐标对的连线表示；多边形是指边界完全闭合的空间区域，用一系列坐标对的连线表示。
4. “拓扑”（topology）一词来源于希腊文，它的原意是 “形状的研究”。
拓扑学是 几何学的一个分支，它研究在拓扑变换下能够保持不变的几何属性——拓扑属性（拓扑属 性：一个点在一个弧段的端点， 一个点在一个区域的边界上；非拓扑属性：两点之间的距离， 弧段的长度， 区域的周长、面积） 。
《地理信息系统教程》课件
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地理信息系统的应用
城市规划：用于城市规划、交通规划等 自然资源管理：用于土地资源、水资源、森林资源等管理 环境监测：用于大气污染、水污染、土壤污染等监测 灾害预警：用于地震、洪水、台风等灾害预警和应急响应
02
地理信息系统的技 术基础
地理信息技术的发展历程
添加标题
1960年代：地理信息系统的萌芽阶段，主要应用于军事和资源管பைடு நூலகம்领域
04
地理信息系统应用 实例
城市规划中的应用
城市规划：利用GIS进行城 市规划设计，包括土地利用、 交通规划、环境保护等方面
城市交通：利用GIS进行城 市交通规划，包括道路网络、 公共交通、交通流量等方面
城市环境：利用GIS进行城 市环境规划，包括空气质量、 水质量、噪音污染等方面
城市安全：利用GIS进行 城市安全规划，包括消 防、防洪、防震等方面
地理信息系统的功能
数据采集： 收集、整理、 存储地理信 息数据
数据处理： 对地理信息 数据进行处 理、分析和 计算
数据可视化： 将地理信息 数据以图形、 图表等形式 展示
空间分析： 对地理信息 数据进行空 间分析，如 距离、方向、 面积等
地理决策支 持：为地理 决策提供支 持，如城市 规划、资源 管理、灾害 预警等
05
地理信息系统的发 展趋势与展望
地理信息系统的发展趋势
空间数据共享：实现不同部门、不同地 区的空间数据共享，提高数据利用率
智能化：利用人工智能、大数据等技 术，实现地理信息系统的智能化，提 高数据处理和分析能力
移动化：随着移动互联网的发展，地理 信息系统将更加注重移动化，方便用户 随时随地获取地理信息
应用领域： GRASS GIS广 泛应用于地理 科学研究、自 然资源管理、 城市规划等领
《地理信息系统》课件
20世纪70年代，GIS开始广泛应用于资源调查和环境 监测等领域。
成熟阶段
20世纪80年代至今，GIS技术不断成熟，应用领域不 断扩大，成为多学科交叉的重要领域。
02
GIS的组成与功能
GIS的硬件设备
计算机主机
用于处理GIS数据和执行GIS应用程序。
输入设备
如鼠标、键盘、触摸屏等，用于输入数据和 指令。
显示器
显示GIS地图和相关信息给用户。
输出设备
如打印机、绘图仪等，用于输出地图和报告 。
GIS的软件系统
GIS软件
用于创建、编辑、分析和显示地理信息。
数据库软件
用于存储、管理和查询地理数据。
办公软件
用于编辑和展示GIS相关的文档和报告。
编程软件
用于开发GIS应用程序和插件。
GIS的数据
地图数据
包括地形图、交通图、水系图等基础 地图数据。
原型化
快速构建GIS的原型，通过迭代方式完善系 统功能。
模块化
将GIS划分为多个模块，独立进行设计和开 发。
敏捷开发
采用敏捷开发方法，快速响应需求变化，提 高开发效率。
GIS的开发流程与工具
1 2
开发流程
需求分析、设计、编码、测试、部署、维护
需求分析
深入了解用户需求，明确系统的功能和性能要求 。
3
可扩展性
确保系统能够适应未来需求的变化和发展。
GIS的设计原则与方法
易用性
提供直观的用户界面和操作 方式，降低用户的学习成本 。
数据安全性
采取有效的数据加密和备份 措施，确保数据的安全与完 整性。
设计方法
面向对象、原型化、模块化 、敏捷开发
【地理信息系统基础】课程标准
《地理信息系统基础》课程标准1、课程概述1.1课程标识课程代码：63116015课程名称：地理信息系统基础课程性质：必修课程类别：职业技术基础课程开课学期：第一学期。
授课学时：总学时：32。
其中理论学时：22；实践学时：10。
1.2课程定位《地理信息系统基础》使学生了解和掌握地图为基础管理和分析空间数据的技术，以方便处理国土整治、区域规划、可持续发展等宏观的辅助决策信息，作为生产、管理和决策的依据。
课程主要内容包括：空间数据模型与数据结构、空间数据获取、空间数据处理、空间数据组织与管理、空间分析的基本方法、数字地形模型及其应用、空间建模与空间决策支持、地理信息系统产品输出及可视化等。
本课程是一门综合性很强的专业基础课，在学习本课程之前应先修：《计算机应用基础》、《测量学》课程；通过本课程的学习，为其后继课程《电子地图原理与应用》、《空间数据库》、《GIS二次开发》的学习奠定基础。
为学生定岗实习、毕业后能胜任岗位工作起到必要的支撑作用。
1.3课程设计思路本课程在内容组织与安排上遵循学生职业能力培养的基本规律，以真实的工作任务及工作过程为载体，按工作过程组织教学，将工作任务设计成“学习项目”，采用项目化教学，按项目分别采用任务驱动、项目导向等教学模式。
课程教学方法以有利于课程内容的学习和取得良好的教学效果为原则，主要采用多媒体课件演示、自学和讨论、上机实习等形式。
其中多媒体课件主要用于课程要点、难点的讲解，图形图像资料和模拟演示等，预制的课件条理清晰、利于更新，信息量大，效果远远超过传统授课方式，作为课堂授课辅助工具效果明显；自学和讨论要求学生通过网络课件、资料阅读和习题完成非重点难点和描述性内容的学习，自学效果通过讨论、提问、批改作业等方式予以检查；上机实习广泛地采用了网络和计算机辅助教学等现代教育技术，在网上公布所有教学资源，包括教学大纲、中英文教案、多媒体电子教材、网络课程教材、实习教材、实习指导书、习题集等，同时设计了“网上答疑”与“网上讨论”等栏目，为学生提供了多种可供选择的学习方式，充分体现“互动教学”的特点。
《地理信息技术构成与功能》 讲义
《地理信息技术构成与功能》讲义一、引言地理信息技术是一门综合性的学科，它融合了计算机科学、地理学、测绘学等多个领域的知识和技术，为我们获取、处理、分析和应用地理空间数据提供了强大的工具和方法。
在当今数字化时代，地理信息技术在资源管理、城市规划、环境保护、交通运输等众多领域发挥着至关重要的作用。
二、地理信息技术的构成1、地理信息系统（GIS）地理信息系统是一种用于采集、存储、管理、分析和展示地理空间数据的计算机系统。
它能够将地理数据与属性数据相结合，通过地图、图表、报表等形式进行可视化表达，帮助用户更好地理解和分析地理现象和问题。
GIS 的核心功能包括数据输入与编辑、数据管理、空间分析、地图制作和输出等。
2、全球定位系统（GPS）全球定位系统是一种基于卫星的导航和定位技术，能够为用户提供高精度的地理位置信息。
GPS 系统由卫星星座、地面控制站和用户设备三部分组成。
用户通过接收卫星信号，可以实时获取自己的位置、速度、时间等信息。
GPS 在交通导航、测绘、农业、地质勘探等领域有着广泛的应用。
3、遥感技术（RS）遥感技术是指通过非接触式的传感器获取地球表面物体的电磁波信息，并对这些信息进行处理、分析和解译的技术。
遥感技术可以获取大面积的地理信息，包括地形、地貌、植被、土地利用等。
根据传感器的工作波段和工作方式的不同，遥感可以分为可见光遥感、红外遥感、微波遥感等。
4、数字摄影测量与计算机视觉数字摄影测量是利用数字影像进行测量和制图的技术，它将摄影测量的原理与计算机技术相结合，实现了从影像获取到地图生产的自动化过程。
计算机视觉则是研究如何让计算机从图像或视频中获取信息和理解场景的学科，它在地理信息领域的应用包括目标识别、三维重建等。
三、地理信息技术的功能1、数据采集与输入地理信息技术能够通过各种手段采集地理空间数据，如使用 GPS 设备获取位置数据，通过遥感卫星获取大面积的影像数据，或者通过实地测量获取地形、地物等数据。
(地理信息系统软件)技术要求
GIS〔地理信息系统软件〕技术要求1总体要求1)软件厂商应具有国际知名度，技术先进，具备引领GIS软件开展的能力。
2)功能全面、性能稳定，在国内外的各行各业中拥有大量成熟应用案例；3)支持大多数主流计算机平台上，支持Windows、主流UNIX、Linux等运行环境；支持GB18030中文编码字符集。
4)具有良好的开放性，遵循国际主流IT标准：网格协议TCP/IP、HTTP，WEB、XML，遵循ISO、FGDC、OGC标准，支持UML统一建模语言。
5)具有良好的可伸缩性、通用性和兼容性，支持从上到下多个产品层次，支持无缝地扩展和升级；6)具有外乡化的原厂商授权认证的专门培训机构，拥有完善的培训师资设备，提供完整的中文培训教材和全套培训数据；2GIS桌面软件1)桌面软件应支持Window2000，32位和64位WindowsXP/2003/2021/Vista/windows7操作系统。
2)提供桌面和工作站两个安装软件介质包，提供传统的Workstation应用支持。
3)支持根本的地图浏览、图层管理、空间和属性查询、统计图表和报表生成、地图符号化以及制图打印；支持多种专题图制作，如唯一值、渐变色、多属性符号、饼图、柱状图、点密度图等。
4)能够提供工具直接进行数据预览，查看空间数据的图形、属性以及元数据信息。
5)支持书签功能，除了创立、管理书签，还要求能够导入导出书签，对书签排序等。
6)要求提供元素选择、要素识别、查找、坐标定位、Html弹出框等地图浏览工具。
7)支持点、线、面状符号的自定义及扩展。
8)除了提供根本的空间数据管理功能外，还可以直接支持工业标准的CASE工具，进行空间数据库设计、数据模型定义，并可以扩展数据对象行为。
9)除根本的空间数据格式外，还能够支持Google Map KML、Excel、Text文本、通用栅格数据如PNG、EMF、WMF、GIF。
10)专题图支持的数据类型，应包括点线面矢量数据、DEM数据、影像数据、TIN数据和CAD线划图等。
常用地理信息系统软件介绍(共123张PPT)
4．对象组件数据组织 ArcInfo采用面向数据库的地理关系模型，十几年来获
得了成功的应用。在这个模型中，地理数据的几何和拓扑 关系由文件管理，而其属性则存储在数据库管理系统（ DBMS）中。这个模型强调几何特性，它把世界描述成一 系列点、线、面，而几何算子用另外的过程（AML脚本 ）描述。多年来，这个模型以其灵活性、可扩展性和高效 性满足了很多G1S用户的需求。这一模型有其缺点，描述 丰富的地理对象有一定的局限性，
ArcInfo使用多边形-弧线拓扑结构来定义多边形时，并不直接 存储坐标信息，而是在PAL文件中由组成多边形的弧来定义多边 形。图2． 16中，弧线的列表按顺时针方向由每个弧段的内部顺 序号顺序组成。在多边形弧线表中，一条弧的顺序号为负，则说 明该弧在完成多边形循环时，是按从终止结点到起始结点的方向 通过的。岛则通过在该岛多边形列表前加“0”来标记
3．地理特征 在ArcInfo中，地理特征是描述Coverage的最基本的数据单位
。最常见的地理特征类型包括弧（Arc），结点（Node），标识 点（Label Point）和多边形（Po1ygon），除此之外，还有一些 其他的特征类型。例如，道路、河流Coverage由线状特征（弧）
9
数据组织体系
24
核心模块
制图数据库。它把地理数据从水平方向上分成矩形或其他 形状的块（Tile），在垂直方向上分成层(Layer),使用一 个内部的空间索引系统，对图库进行检索。图库块的索引 结构与数据无关，数据的插入和提取速度快，可自动分割 和建立索引，并可通过地图变量，提取和显示数据子集。
6．ADS
9 GIS软件工程技术
• 软件危机的解决途径
– 组织管理
• 工程项目管理方法
– 技术措施
• 软件开发技术与方法 • 软件工具
• 软件工程
1968年北大西洋公约组织的计算机科学家在联邦德国召 开国际会议，讨论软件危机问题，在这次会议上正式提出并使 用了“软件工程”这个名词，一门新兴的工程学科就此诞生。 概括地说， GIS工程危机包含两方面的问题：如何开发 软件，怎样满足对软件的日益增长的需求；如何维护数量不断 膨胀的软件与数据。
地理信息系统的核心功能包括空间数据的输入、管理、 分析以及表现，并且这些功能形成了一个比较完全的数据处 理流程，考虑到与遥感以及全球定位系统的结合，形成如上 的系统结构（如上图）。
构件技术标准：OMG（对象管理组织）的CORBA（公共请求对象代理体 系 结 构 -Common object request broker architecture ） 和 Microsoft 的 OLE/COM/DCOM技术。 COBRA定义了一个带有开放软总线的分布式结构，在这一结构中，来 自不同厂商、运行于不同操作系统上的对象，能够进行互操作。CORBA对象 的互相通信通过对象请求代理（ORB，Object Request Broker）为中介， 可以在多种流行网络通信协议上实现。接口描述语言（IDL，Interface Description Language ）用于描述对象接口，它与语言无关，使得所有 CORBA对象以一致的方式被描述。 Microsoft 的 DCOM （ 分 布 式 对 象 构 件 模 型 ， Distributed Component Object Model）技术是对原有的COM技术的扩展，以支持在网络上不同计算 机的对象之间的通信。COM定义了接口的二进制标准，包括接口交互、管理 对象及其资源等等。而DCOM通过增加网络协议的支持，使得对象可以通过 网络互操作。DCOM技术很好的支持复用，位置独立，可扩展等，并且其执 行性能较好，目前被基于Windows平台的软件开发商所广泛支持。
地理信息系统基础软件开发的关键技术研究
地理信息系统基础软件开发的关键技术研究地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是利用计算机技术和地理数据进行空间数据管理、分析和展示的一种集数据采集、处理、存储、查询、分析和可视化为一体的专业信息系统。
在地理信息系统的开发过程中，基础软件的研发是至关重要的环节。
本文将介绍地理信息系统基础软件开发的关键技术研究。
一、空间数据模型与数据结构地理信息系统以空间数据为核心，因此空间数据模型的设计是基础软件开发的重要一环。
常见的空间数据模型包括二维矢量模型、二维栅格模型、三维模型等。
不同的数据模型适用于不同场景的数据处理和分析需求。
开发者需要根据实际需求选择合适的空间数据模型，并设计相应的数据结构，以支持空间数据的存储、查询和分析。
二、空间数据采集与处理地理信息系统的基础软件需要支持空间数据的采集和处理。
数据采集是指通过各种传感器、测量设备等获取实地数据并转化为地理信息系统可解析的格式。
数据处理包括数据预处理、数据清洗、数据转换等环节，以确保数据质量和准确性。
在开发基础软件时，需要考虑空间数据采集和处理的效率和准确性，提供相应的算法和工具支持。
三、空间数据存储与管理合理的空间数据存储和管理是地理信息系统基础软件的关键技术之一。
空间数据的存储可以采用关系数据库、文件系统、对象存储等方式，不同的存储方案有不同的优缺点，开发者需要根据实际需求选择合适的存储方式。
空间数据的管理包括索引技术、数据压缩和加密等，以提高数据的查询效率和安全性。
四、空间数据查询与分析地理信息系统的基础软件应具备强大的数据查询和分析能力。
数据查询是指根据用户需求从空间数据库中检索出满足条件的数据。
数据分析则是对空间数据进行统计、建模和预测等操作，以提供决策支持和空间规划等应用。
开发者需要设计高效的查询算法和分析工具，以提高系统的响应速度和分析精度。
五、空间数据可视化与呈现地理信息系统的基础软件需要支持空间数据的可视化和呈现。
地理信息技术专业学习教程地理信息系统基础知识详解
地理信息技术专业学习教程地理信息系统基础知识详解地理信息技术专业学习教程地理信息系统基础知识详解地理信息技术（Geographic Information Technology，简称GIT）是一门综合性学科，涵盖了地理学、测绘学、计算机科学等多个学科的知识。
地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）作为地理信息技术的核心工具，广泛应用于地理信息的获取、存储、分析和展示等方面。
本教程将为大家详细介绍地理信息系统的基础知识。
一、地理信息系统的定义与特点地理信息系统是基于计算机软硬件平台，将地理空间数据与属性数据相结合，进行存储、管理、分析和表达的系统。
其主要特点如下：1. 数据整合性：地理信息系统能够将各种类型的地理数据进行整合，包括空间数据、属性数据和拓扑关系等。
2. 数据准确性：地理信息系统通过测量、遥感等手段获取地理数据，并进行精确的处理和分析，确保数据的准确性。
3. 空间分析能力：地理信息系统提供了丰富的空间分析功能，包括缓冲区分析、叠加分析、网络分析等，可用于解决各种地理问题。
4. 可视化表达：地理信息系统能够将地理数据以图形的形式进行表达和展示，通过地图、图表等形式直观地呈现分析结果。
二、地理信息系统的组成与架构地理信息系统主要由数据、硬件、软件和人员组成，其基本架构如下：1. 数据：地理信息系统的基础是地理空间数据和属性数据。
地理空间数据包括地图、遥感影像、三维模型等；属性数据包括地名、经纬度、地形等。
2. 硬件：地理信息系统需要使用计算机、显示设备、网络设备等硬件设施来进行数据处理、分析和展示。
3. 软件：地理信息系统利用专门的软件工具来完成数据的存储、管理、分析和表达等任务。
常用的地理信息系统软件有ArcGIS、MapInfo等。
4. 人员：地理信息系统的运行和应用需要专业的人员进行操作和管理，包括地理信息工程师、数据分析师等。
三、地理信息系统的应用领域地理信息系统广泛应用于各个领域，包括城市规划、环境保护、农业管理、交通运输等。
GIS软件工程概述
03 软件开发技术为GIS软件提供了灵活性和可扩展 性，支持定制化和个性化需求。
网络技术
01
网络技术是GIS软件工程中的重要组成部分，用于实现地理信息 的共享和交互。
02
网络技术包括WebGIS、移动GIS和网格GIS等。
网络技术为GIS软件提供了跨平台和跨设备的访问能力，支持实
实践案例
江苏省利用GIS技术构建了土地利用现状数据库，实现了土地资源的动态监测和规划，为土地资源的合理 配置和保护提供了科学依据。
环境保护GIS应用案例
环境保护概述
环境保护是指采取各种措施保护和改善环境的行为，旨在 减少人类活动对环境的负面影响，维护生态平衡和人类健 康。
GIS在环境保护中的应用
GIS技术为环境保护提供了强大的地理信息支持，广泛应 用于环境监测、生态保护、污染治理等领域。
GIS软件工程的发展历程
总结词
GIS软件工程的发展历程包括起步阶段、成 长阶段、成熟阶段和智能化阶段。
详细描述
GIS软件工程的发展历程可以分为四个阶段。 起步阶段是20世纪60年代到80年代，这个阶 段主要是GIS概念的提出和实验性的开发，代 表作品有加拿大地理信息系统（CGIS）。成 长阶段是20世纪80年代到90年代，这个阶段 GIS软件工程开始得到广泛应用，出现了许多 商业化的GIS软件系统，如ArcGIS和MapInfo 等。成熟阶段是20世纪90年代到21世纪初， 这个阶段GIS软件工程在技术上趋于成熟，并
土地资源管理GIS应用案例
土地资源管理概述
土地资源管理是指政府对土地资源的调查、规划、利用和保护等全过程的管理，目的是实现土地资源的可持续利用和 社会经济的可持续发展。
地理信息系统专业介绍
地理信息系统专业介绍地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）是一种综合利用遥感、地理测量、地图制图、数据库技术和软件工程等多门学科的信息系统。
它能够有效地管理、分析、查询、存储和展示各种地理信息数据，为人们的决策和规划提供科学依据。
地理信息系统在各行各业中得到广泛的应用，成为现代社会发展的重要支撑之一。
本文将介绍地理信息系统专业的相关知识、技能要求以及就业前景等内容。
一、专业背景和知识地理信息系统专业是信息科学与技术类专业的一种分支，充分结合了地理学、计算机科学、遥感技术、测绘学等多个领域的知识。
学习地理信息系统专业需要掌握以下知识：1. 地理学基础：了解地球形状、地理坐标系统、地理空间关系等基本概念，具备地理信息分析的基本思维和方法。
2. 计算机科学基础：熟悉计算机的基本操作、数据结构和算法等知识，能够运用计算机编程语言处理和分析地理信息数据。
3. 遥感技术：掌握航空遥感和卫星遥感的原理和技术，了解常用的遥感传感器和遥感图像解译方法。
4. 测绘学：熟悉地图投影、地图制图和地图解译等基本知识，能够进行地理空间数据的采集和处理。
二、技能要求地理信息系统专业需要具备以下技能：1. 数据处理与分析能力：能够熟练使用地理信息系统软件对各种地理数据进行处理、分析和建模，提取有用的信息。
2. 空间数据采集与管理能力：具备空间数据采集的技能，包括数据的采集、整理和管理，能够构建和维护地理空间数据库。
3. 地理信息可视化能力：能够将地理信息数据进行可视化展示，设计出具有良好用户体验的地图和空间分析报告。
4. 问题解决能力：能够运用地理信息系统的理论和技术解决实际问题，提供科学决策的支持。
三、就业前景随着地理信息技术的不断创新和发展，地理信息系统专业的就业前景日益广阔。
毕业生可以选择从事以下领域的工作：1. 政府机构：各级政府的规划、环保、水利、农业等部门需要地理信息系统专业人才来进行空间数据分析和决策支持。
GIS软件工程
GIS软件工程章节一：引言1-1 项目背景介绍本GIS软件工程项目的背景和目的。
1-2 项目范围明确项目的范围，包括功能需求、性能要求、可靠性要求等。
1-3 读者指南说明本文档的结构和如何使用本文档。
章节二：需求分析2-1 功能需求详细描述GIS软件的功能需求，包括地图显示、数据编辑、空间分析等功能。
2-2 性能需求定义GIS软件的性能需求，如响应时间、并发性能、数据处理能力等。
2-3 可靠性需求明确GIS软件的可靠性要求，包括故障恢复、数据完整性保护等方面。
2-4 用户界面需求描述GIS软件的用户界面设计要求，包括操作简便性、可定制性等。
2-5 数据需求说明GIS软件对数据的要求，包括支持的数据格式、数据来源等。
章节三：架构设计3-1 系统架构描述GIS软件的整体架构，包括模块划分、系统层次结构等。
3-2 数据架构定义GIS软件的数据模型，包括地理数据、属性数据的存储方式和组织结构。
3-3 功能模块设计详细描述GIS软件的各个功能模块的设计，包括模块功能、输入输出接口等。
3-4 数据库设计说明GIS软件的数据库设计，包括数据表结构、索引设计等。
章节四：详细设计4-1 概要设计描述GIS软件的整体设计思路和关键技术选型。
4-2 模块设计按照功能模块划分，分别详细设计每个模块的功能和实现逻辑。
4-3 数据库设计进一步详细设计GIS软件的数据库结构，包括数据表设计、关系定义等。
4-4 界面设计说明GIS软件的用户界面设计，包括窗口布局、控件设计等。
章节五：实施计划5-1 开发计划给出GIS软件工程的开发进度计划，包括各个阶段的时间安排。
5-2 测试计划定义GIS软件的测试策略和测试用例设计计划。
5-3 部署计划说明GIS软件的部署策略，包括安装、配置等。
5-4 培训计划描述对用户进行GIS软件培训的计划和方式。
章节六：风险管理6-1 风险识别识别可能影响GIS软件工程顺利完成的风险因素。
6-2 风险评估评估每个风险因素的严重程度和概率。
GIS软件工程ppt
Nature杂志：空间信息技术是当今最有发展前途和潜力的 三大技术之一
6
2020/5/12
地理信息系统软件工程
1.1 GIS的概念与发展
国外发展
大发展
在全世界 广泛研究 与应用
萌芽
国外 国内
7
国内发展
国外发展 国内发展
2
2020/5/12
考核办法
平时成绩 考 试 实 习
地理信息系统软件工程
10% （平时作业+考勤） 60% 30% （完成项目程度）
3
2020/5/12
实习安排
地理信息系统软件工程
时间安排： 以MAPGIS平台二次开发为基本内容，
上机内容： 1.开发语言：Visual C++ 6.0、VB、.NET等 2.熟悉MAPGIS二次开发过程。（API函数、 MFC类库、控件、组件）
微机（Windows 95、 Windows 98） 服务器（Unix、 Windows NT） 图示（高分辨率彩显、喷墨绘图仪） 网络环境（局域网发展、承担大型GIS工程） 成熟的面向对象技术向组件技术发展 国内软件：MapGis、GoeStart、CityStart 从大专院校科研所走向生产应用，从单纯应用研究走向自主开发
随着计算机网络技术的发展， J2EE 和 .net技术的日趋成熟.单一系统或 网络为核心向全球信息栅格(GIG)体系发展,GIS的横向也相应向空间信息栅 格(SIG)体系发展。
8
2020/5/12
地理信息系统软件工程
CAD阶段（萌芽期）
60年代 — 80年代初期
在这个阶段， GIS概念提出、 主要功能是图示化编辑和显示，有一 些简单的GIS分析功能。 发展到后期,GIS软件提供了管理局部、区 域的空间数据和属性数据的能力。
《GIS软件工程概述》课件
互联互通技术
提高GIS数据采集、管理、处理和分析的效率和 合理性。
• 增强互联网与GIS软件能力 • 建设全国GIS数据共享平台 • 推进多部门信息资源整合共享
GIS软件在地理信息领域中的应用
地理信息采集
利用GIS软件从各种图像、影 像、地图、文本中提取地理信 息，形成GIS数据集成。
GIS软件工程的总结与展望
GIS软件工程是一门涉及地球物理、地理信息科学、软件工程等诸多学科的交 叉性学科。未来，GIS软件将会应用于更广泛的领域，从而为人类的生产、生 活和科研工作带来更加丰厚的价值。
2
使用GIS软件为游客提供旅游路线和
景点介绍。
3
农业管理
4
利用GIS软件优化农业生产，提高农 业利用率及种植效益。
地震监测
应用GIS软件提取地震数据，预测地 震发生情况。
城市规划
利用GIS软件进行城市基础设施规划、 土地资源利用规划等。
GIS软件工程的未来发展
3 D可视化技术
提高GIS显示效果，增强交互性。
GIS软件工程概述
本节课将介绍GIS软件工程的基础概念，模型，生命周期和应用案例。同时讨 论GIS软件工程的市场现状和未来发展。
GIS软件开发生命周期
1
系统设计
2
设计系统的软件体系结构和功能模块。
3
软件测试
4
测试已编写的软件是否完全符合需求 规格。
需求收集
与用户沟通，确定系统功能和性能要 求。
程序编码
GIS软件支持城市土地 利用的规划、管理与评 价，并为城市的建设和 发展提供保障。
3 城市交通规划
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3．GIS需求分析
3．1 GIS需求获取
1）物理环境，物理设备的位置以及其分布的集中程度； 2）接口，与其它软件系统的接口以及对数据格式的要求； 3）用户或人的因素，包括系统用户熟练程度，使用系统需要接 受的训练； 4）功能，系统要完成什么，性能如何； 5）文档，需要哪些文档以及其针对的读者； 6）数据，数据格式、数据精度、数据量、接收和发送数据的频率 ； 7）资源，使用系统需要的设备，开发需要的人力资源、计算机资 源、时间表； 8）安全性，对访问信息的控制程度，数据的备份等； 9）质量保证，对系统的可靠性要求，平均系统出错时间，可移 植性，可维护性等。
用UML表达的线几何体类以及和其它类的关系（OpenGIS Consortium）
1．4开发过程模型
软件开发模型是软件开发全部过程、活 动和任务的结构框架。 软件开发模型能够清晰、直观的表达软 件开发过程，明确规定要完成的主要活 动和任务。 可以作为软件项目工作的基础。
1．4．1瀑布模型
系统需求 软件需求 需求分析 设计 编码 测试 运行
1．4．4喷泉模型
演化
维护 确认 实现 设计 分析
2．GIS领域的体系结构和构件
应用系统 领域
区域GIS 专题GIS 地理信息系统工具 操作系统
具体，专用 抽象，通用
（图：GIS领域）
GIS领域体系结构：一个工作流视图
基于DCP的GIS体系结构和构件：一个实现视图[OpenGIS Consortium]
4．数据管理设计
数据管理部分设计的目的是确定在数据 管理系统中存储和检索数据的基本结构 ，其原则是要隔离数据管理方案的影响 ，不管该方案是普通文件、关系数据库 、面向对象数据库或者是其它方式的。
三种主要的数据管理ຫໍສະໝຸດ 法1）普通文件管理 2）关系型数据库管理系统（RDBMS） 3）面向对象的数据库管理系统
5．2 GIS界面设计中的要素
数据选择 数据表现 数据处理 SQL 可视化
5．3 GIS界面样式
5．3．1基于命令行的GIS界面
5．3．2菜单驱动的GIS界面
5．3．3采用数据流图的GIS图形 用户界面
6．GIS中的设计模式
一个设计模式包括四个基本部分： 1）模式名称 2）问题 3）解决方案 4）后果
ID3
属性值 属性值 …
…
…
…
…
(a)通过文件管理空间数据
(b)通过关系数据库管理属性数据
图：同时使用文件和关系数据库管理GIS数据， 其中利用地物ID建立记录之间的连接关系
4．3全部采用关系数据库管理
G IS
G IS 应 用
G IS 应 用
G IS 应 用
空间模型 服务
空间数据访问接口
数据库访问接口
系统完成后的软件测试是主要的确认活 动。 软件测试的技术分为两类：白盒测试技 术和黑盒测试技术 。
1．2．5软件维护
软件维护活动的类别： 1）改正性维护 2）适应性维护 3）完善性维护 4）预防性维护
1．3结构化方法和面向对象方法
1．3 结构化方法和面向对象方法
结构化分析和设计
--基于模块化的思想，采用“自顶向下，逐步求精”的 技术对系统进行划分，分解和抽象是它的两个基本手 段
RDBM S
空间 数据库
图：集成化的GIS数据管理
4．4采用面向对象数据库(OODBMS)管理
G IS 应 用
G IS 应 用
G IS 应 用
G IS
空间模型服务
数据库访问接口
空间模型服务
O O -D B M S
空间 数据库
5．界面设计
5．1界面设计原则
1）对人分类 2）描述人和他们的任务脚本 3）设计命令层 4）设计详细的交互 5）继续做原型 6）设计用户界面类 7）根据图形用户界面进行设计
第十六章地理信息系统软件工程技术-
1．软件工程简介
1．1 基本概念
计算机软件工程是一类求解的工程。 它应用计算机科学、数学及管理科学等 原理，借鉴传统工程的原则、方法，创 建软件以达到提高质量，降低成本的目 的。
图：软件工程框架[王立福]
1．2．1需求分析
建立需求面临着三个方面的困难： 1）问题空间的理解 2）人与人之间的通信 3）需求的不断变化
1．4．2演化模型
主要针对事先不能完整定义需求的软件 开发。 用户可以先给出核心需求，当开发人员 将核心需求实现后，用户提出反馈意见 ，以支持系统的最终设计和实现。
1．4．3螺旋模型
1）制定计划——确定软件目标，选定实 施方案，弄清项目开发的限制条件。 2）风险分析——分析所选方案，考虑如 何识别和消除风险。 3）实施工程——实施软件开发。 4）客户评估——评价开发工作，提出修 正建议。
3．2 GIS需求规约
在需求获取阶段，得到了用自然语言描 述的用户需求，但是其中存在着不一致 性和二义性，这些问题要通过需求规约 解决。
对Coad/Yourdon方法的扩展——GeoOOA（部分，George KÖsters）
基本类和GeoOOA类
GeoOOA 中的整体部分关系
1）覆盖
2）包含
3）分割
1．2．2系统设计
要解决“怎么做”的问题 设计阶段划分为总体设计和详细设计
1．2．3实现阶段
在软件实现阶段，要将设计的结果变换 成程序设计语言编写的程序。 首先要确定程序设计语言，其影响因素 包括：开发人员对语言的熟悉程度，语 言的可移植性，编译程序的效率，编译 工具的支持等。
1．2．4确认活动
7．在GIS项目中使用CASE工具——空间 过程支持与空间数据配置管理
CASE（计算机辅助软件工程， Computer-Aided Software Engineering）， 是辅助计算机软件开发的计算机技术， 包括在软件开发、维护过程中提供计算 机辅助支持以及在软件开发、维护过程 中引入工程化方法。
--将软件视为一个数据变换装置，接受各种输入，通过
变换产生输出
订票单
航班
旅行社
预订
准备
机票
机票
费用
机票
记帐
航班目录
旅客
记帐文件
一个典型的数据流图：飞机订票
1．3 结构化方法和面向对象方法
面向对象的分析和设计 --客观世界是由许多各种各样的类组成的，每种对象都 有各自的内部状态和运动规律，对象之间的作用和联 系就构成了各种不同的系统 --使解决问题的方法空间与客观世界的问题空间结构达 成一致 --UML(Unified modeling language，统一建模语言)
CASE工具的类型
管理工具 编辑工具 配置管理工具 原型工具 方法支持工具 语言处理工具
程序分析工具 测试工具 调试工具 文档工具 再工程工具
4．1全部采用文件管理
将所有的数据都存放于一个或者多个文 件中，包括结构化的属性数据。
4．2文件结合关系数据库管理
地物ID
坐标
ID1 X1,Y1,X2,Y2…
ID2 X1,Y1,X2,Y2…
ID3 X1,Y1,X2,Y2…
…
…
地物ID 属性1 属性2
…
ID1
属性值 属性值 …
ID2
属性值 属性值 …