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。

GIS工程三维结构图P27

2.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。

5.系统开发过程六个主要阶段：

（1）系统开发准备阶段

（2）调查研究及可行性研究阶段

（3）系统分析阶段

（4）系统设计阶段

（5）系统实施阶段

（6）维护和评价阶段

6.面向对象的概念：

7.面向对象分析与设计方法的特点：

①分析与设计能自然转换，设计变得简单，分析阶段成为重点。

②面向对象的分析是分析系统中的对象和这些对象之间相互作用时出现的时间。

③实现映射的工具可以使面向过程的，也可以是面向对象的，当实现工具是面向对象时，映射关系有

着比较一一对应的关系。

④面向对象的开发方法促使软件开发按应用域的观点来工作和思考。

⑤分析和设计中使用差异很大的工具。

8.面向对象设计方法：

（1）OMT：采用对象模型、动态模型和功能模型等来描述一个系统。（34-35）

（2）UML：是一个通用的标准建模语言。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。

9.原型法概念：其主要思想是借助原型来辅助软件开发。开发人员根据自己对用户需求的理解，利用开

发工具快速构造出原型软件，用户及开发人员通过对原型软件的试运行、评价、修正和改进，逐步明确对软件的功能需求以进行正式开发或者直接把原型扩充成最终产品。

10.原型法的工作方法：开发人员在初步了解用户需求的基础上构造一个应用系统模型，即原型，用户和

开发人员在此基础上共同反复探讨和完善原型，直到用户满意为止。

11.原型法开发阶段：

（1）确定用户的基本需求

（2）开发初始原型

（3）利用原型来提炼用户需求

（4）修正和改进原型

12.三种GIS基本设计方法（P41）

13.GIS设计方法的选择（原则）：

(1)考虑多方面的因素，包括系统规模的大小、系统应用类型、系统需求明确程度等。

(2)小型GIS软件设计常采用原型法进行开发；而大型GIS软件设计多采用结构化生命周期法或是面

向对象方法进行开发，考虑到GIS设计需求不确定性特点，通常也在需求分析阶段应用原型法来确认用户需求。

第三章

1.系统定义的目标与任务：目标：明确系统要解决的问题是什么

基本任①功能需求②性能需求③环境需求④数据需求

系统定义时期的主要任务：确定软件开发工程必须完成的总目标以及工程可行性；导出实现工程目标应该采用的策略即系统必须完成的功能；估计完成该项工程需要的资源和成本；制定工程进度表；最后编写系统需求分析报告。这个时期的工作通常又称为系统分析。

2.系统定义工具：①GIS数据流模型②GIS数据字典③加工逻辑说明：结构化英语、判定表、判定树

3.数据流：一组有顺序的、有起点和终点的字节集合，程序从键盘接收数据或向文件中写数据

4.数据字典：关于数据信息集合。1）用途：作为分析阶段的工具2）实现方法：全人工过程、全自动

过程、混合过程3）任务：使每一个图形要素的名字都有一个确切的解释。

5.用例图概述：用例图是从软件需求分析到最终实现的第一步，它显示了系统的用户和用户希望提供的

功能，有利于用户和软件开发人员之间的沟通。

6.用例图组成：用例图的四个组成要素：参与者，用例，系统边界和用例关系。

7.参与者：参与者是指存在于系统外部并直接与系统进行交互的人、系统、子系统或类的外部实体的抽

象。

8.用例：定义了系统所提供的功能和行为单元。参与者使用系统的每种方式都可以表示为一个用例。

一个用例被认为是一个类元，具有操作和属性。

9.用例之间的关系：（1）包含：用例可以简单地包含其他用例具有的行为，并把它所包含的用例行为作

为自身行为的一部分。（2）扩展：把新的行为加入到已有的用例中，把扩展用例到基础用例的关系就是扩展关系。（3）泛化：一个父用例可以被特化形成多个子用例，而父用例和子用例之间的关系就是泛化关系。子用例继承了父用例所有的结构、行为和关系，子用例是父用例的一种特殊形式。

10.技术可行性从哪几个方面进行评估：①采集系统性能、可靠性、可维护性和生产性能方面的信息②分

析技术方面的风险与成本③选择硬件要与GIS软件使用周期相适宜④以用户需求为依据置顶开发方案

⑤分析GIS设计技术人员，确定设计可行性。

第四章

1.总体设计的目标与任务：

（1）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。

（2）任务：确定系统总体架构与软、硬件配置，根据系统分析成果进行系统功能模块的划分，建立模块的层次结构及调用关系，确定模块间的接口及人机界面，病设计数据库总体结构。

2.系统总体设计工具：

结构化的：

（1）层次图：是在软件总体设计阶段最常用的工具之一，用来描绘软件的层次结构。

（2）HIPO图（HIPO代表的含义）：“层次＋输入／处理／输出图”的英文缩写。HIPO图实际上由H图（即层次图）和IPO图两部分组成。

（3）结构图：结构图和层次图类似，也是用来描述软件结构的，但其描述能力比层次图更强

3.类图（类是什么）：类图是由类，接口等模型元素以及它们之间的关系构成。

4.类之间关系的种类：①依赖关系：两个或多个模型元素之间的依赖关系②泛化关系：描述类之间的一

般和具体的关系③关联关系：类实例之间连接的描述④实现关系：说明和实现间的关系。

5.GIS用户界面设计方法：P81

6.GIS用户界面设计原则：

1)一致性原则；

2)合适的功能；

3)封装性；

4)灵活性；

5)合理、高效利用屏幕；

6)用户界面的效率；