单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,注册测绘师资格考试培训,——,地理信息系统部分,北京建筑工程学院,,2010,年,05,月,,,授课教师简介,,霍亮：,,北京建筑工程学院教师，博士，高工，系主任TEL,：,13146980361,,E-Mail,：,huoliang@,,目前的状况,,考试大纲,,试卷情况,,培训资料,,我们能作什么,,,地理信息系统工程考试基本要求,1.,根据项目要求，进行需求调查与分析，确定基础地理信息数据库系统的建设原则、定位与时间基准，明确运行的基础地理信息数据，制订系统更新策略与管理机制2.,根据项目要求进行数据库设计，完成概念设计、逻辑结构设计、物理设计、数据字典设计、符号库设计、元数据库设计和数据库更新设计等3.,根据系统设计，进行平台选择、软件开发和集成，进行样例数据的小区试验和系统功能测试4.,根据项目要求和条件，实施数据库构建，进行数据准备、数据库模式创建、数据入库和质量检验工作5.,实施基础地理信息数据库系统的整体测试、部署、交付与评价，并进行系统的运行、管理与维护6.,依据基础地理信息系统专业的理论和测绘的相关知识及有关规定和实践经验，对完成的基础地理信息系统项目过程文件、项目实施管理、系统测试及相关工作进行检查。
7.,依据基础地理信息系统专业通用的标准、规范和规程，运用空间信息,(,数据,),获取、处理、分析、表达以及应用的基本原理，对基础地理信息系统和工程设计、数据库运行和应用开发进行测试及评价，提出产品服务模式讲授内容,,1,基础知识,,2,需求分析,,3,数据库设计,,4,系统设计,,5,数据库建设,,6,测试、评价、运行、管理与维护,,7,工程检查,,8,服务模式,,1,基础知识,,GIS,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,空间数据,系统硬件,系统软件,,我国地图系列所采用的投影,1,：,100,万,~1,：,5000,除,1,：,100,万外采用高斯克吕格投影,,我国,1,：,100,万地形图采用,Lambert,投影，其分幅原则与国际地理学会规定的地球统一使用国际百万分之一地图投影保持一致,,我国大部分省区图以及大多数这一比例尺的地图也采用,Lambert,投影和属于这一投影系统的,Albers,投影,,Lambert,投影中，地球表面上两点间的最短距离（即大圆航线）表现为近于直线，这有利于地理信息系统中和空间分析量度的正确实施,,我国,1:1,万至,1:50,万的地形图全部采用高斯－克吕格投影。
1:2.5,万至,1:50,万的地形图，采用,6°,分带方案，全球共分为,60,个投影带；我国位于东经,72°,到,136°,间，共含,11,个投影带；,1:1,万比例尺图采用,3°,分带方案，全球共,120,个带从,0,度,开始，自西向东每,6,度分为一个投影带从,东经,1,度开始，自西向东每,3,度分为一个投影带我国常用地图投影,——,高斯－克吕格投影,,元数据的概念,“,meta”,是一希腊语词根，意思是“改变”，“,Metadata”,一词的原意是关于数据变化的描述一般都认为元数据就是 “关于数据的数据”元数据标准名称,建立标准的组织,,CSDGM,地球空间数据元数据内容标准,FGDC,，美国联邦空间数据委员会,,GDDD,数据集描述方法,MEGRIN,，欧洲地图事务组织,,CGSB,空间数据集描述,CSC,，加拿大标准委员会,,CEN,地学信息一数据描述一元数据,CEN,／,TC287,,DIF,目录交换格式,NASA,,ISO,地理信息,ISO,／,TC211,,系统工程学是研究如何应用科学知识，特别是工程学原理来提高系统分析和设计效率、提高系统质量、降低系统建设成本的学科,,GIS,工程学在促进,GIS,的推广应用，加快,GIS,软件产业的发展方面具有十分重要的意义，可以看作是,GIS,设计的方法学,,GIS,工程学特点有,,以空间信息系统工程优化为目的,,横跨多学科,,直接面向决策，为可持续发展提供决策支持,,与,GIS,产业化密切联系,GIS,工程学,,2,需求分析,,根据项目要求，进行需求调查与分析，确定基础地理信息数据库系统的建设原则、定位与时间基准，明确运行的基础地理信息数据，制订系统更新策略与管理机制。
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,GIS,设计目标,,GIS,设计的基本原则,基本原则,具体内容,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,先进性,硬件设备的先进性；软件设计的先进性；技术方法的先进性；管理手段的先进性,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,高效性,具有高效率的数据采集工艺方法和图形处理能力、存取能力、管理能力等等,可靠性,保证系统正常运行以及系统运行结果的正确性,通用性,系统数据组织灵活，可以满足不同应用分析的需求,,系统的一般特征及其对系统设计的影响,一般特征,对系统设计的影响,,整体性,对系统进行分析和设计时，必须以整体为基础，充分考虑系统各个要素或各层次的相互关系，实现整体效果最优,,层次性,层次结构决定系统目标和功能分解的认知途径,,相关性,各个要素之间相互作用、相互依赖的关系决定要素间的功能布局及系统的内在结构与性质,,功能性,分析设计系统时要根据系统的目标层次设定其要素的状态和功能结构,,动态性,系统分析时要考虑系统的生命周期、系统环境适应性，以及要求系统能随着环境的变化不断调整其内部各要素的状态、功能与相互关系,,需求分析,系统目标分析,,系统功能与性能分析,,根据,GIS,特点，明确,GIS,系统的建设目标和任务必须从以下方面着手：,系统目标分析,进行用户类型分析,,对现行系统进行调查分析,,明确系统服务对象,,用户研究领域现状调查,,,用户类型分析,进行系统目标和任务分析首先应确定系统的用户类型，在此基础上才可以进一步开展调查分析确定用户需求。
判断用户类型是进行系统建设目标和任务分析的关键通常，,GIS,用户可以分为以下几种：,,具有明确而固定任务的用户例如测量调查和制图部门第二类用户部分工作任务明确、固定，且有大量业务有待开拓与发展，因而需要建立,GIS,来开拓他们的工作，例如行政或生产管理部门现行系统进行调查分析,进行,GIS,建设的目的之一是解决现行系统存在的问题和提高工作的效率通过对现行系统组织机构、工作任务、职能范围、日常工作流程、信息来源及处理方式、资料使用状况、人员配置、设备装置和费用开支等各方面的调查研究，指出现行工作状况在工作效率、费用支付、人力配置等方面存在的主要问题和薄弱环节，作为待建,GIS,的突破口明确系统服务对象,,系统的服务对象不同，那么系统的目标也不相同以土地管理信息系统为例，用户对象是政府领导层，则系统的目标应当是可以进行评价、分析和辅助决策；用户对象是办公职员，则系统的目标是办公自动化和图文一体化办公；用户对象是科研人员，则系统的目标是进行空间分析、评价和建模，如土地地价定级、评估等用户研究领域现状调查,,根据用户研究的方向、深度以及用户希望,GIS,解决哪些实际应用问题可以确定系统设计的目的、应用范围和应用深度，为以后总体设计中的系统功能设计和应用模型设计提供科学、合理的依据。
例如，城市土地地价评估信息系统的系统功能和模型设计，既要参考用户当前采用的土地地价评估方法以及主要的业务范围，又可以针对,GIS,的功能优势，在与用户交流的基础上对现行方法提出改进以及对土地地价评估业务进行适当的扩充系统功能与性能分析,,GIS,结构化分析方法,,GIS,面向对象分析方法,,GIS,快速原型化分析方法,,GIS,结构化分析方法,,GIS,结构化分析方法采用自顶向下、逐层分解的系统分析方法来定义,GIS,系统的需求在此基础上，可以作出,GIS,系统的规格说明，并由此建立,GIS,系统的一个自顶向下任务分析模型GIS,结构化分析方法的要点是将,GIS,系统开发的全过程划分为若干阶段，而后分别确定它们的任务，同时把系统的逻辑和物理模型，即系统“做什么”和“怎么做”分开，以保证其在各阶段任务明确、实施有效GIS,结构化分析方法是一种使用相对广泛、也较为成熟和完善的系统分析方法GIS,面向对象分析方法,,,GIS,面向对象分析方法通过自底向上提取对象并进行对象的组合来实现系统功能和性能分析它提取的对象包括,GIS,系统的实体、实体属性和实体关联以及系统的方法、函数和它们之间的关联等。
通过自底向上的分析方法，根据各实体和各函数方法的关联度分析，逐步向上进行功能和实体的综合，最后得到系统的功能模块和性能要求GIS,快速原型化分析方法,,,GIS,快速原型化分析方法是在系统分析员和系统用户之间交流的一种工具方法，用来明确用户对,GIS,系统功能和性能的要求基于,GIS,需求不确定性因素，,GIS,快速原型化分析方法在,GIS,系统功能和性能分析领域的应用相对广泛GIS,快速原型化分析方法的主要思想是借助原型来辅助,GIS,软件需求的定义在开发初期，开发人员根据自己对,GIS,用户需求的理解，利用开发工具快速构造出,GIS,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,GIS,软件的功能及性能需求，作为软件开发阶段的基础采用,GIS,原型化分析方法进行,GIS,系统功能和性能分析定义的流程图,,系统分析员与用户交流,业务需求初步分析,,（包括业务类型、工作流、数据流等）,软件需求初步分析,,（包括,GIS,软件功能、界面、性能等）,,GIS,软件功能模块划分及,,系统功能、性能需求分析报告,GIS,软件工程师,GIS,数据库的建设,GIS,功能界面的建设,GIS,软件原型,系统功能初步实现,,系统界面模型建立,,系统可行性研究,对系统进行初步调查之后，开发者根据实际情况对下述问题做出选择：该项目是否具有立项的必要性？如果立项建设，应该按何种方式和规模组织开发？这些方案的可行性如何？等等。
还有根据用户可能提供的时间和资源条件进行可行性研究上述均为,GIS,可行性研究所面临的问题可行性研究主要工作内容包括,:,,数据源调查与评估,,技术可行性评估,,系统的支持状况,,经济和社会效益分析,,数据源调查与评估,,数据是,GIS,运行的基础，而系统建设中数据的准备工作繁杂，工作量巨大，因此在立项之前要对系统数据源、数据结构和数据模型等进行全面分析，调查已有数据情况，确定它们的可用性，对所缺乏数据要确定其收集方法，测算数据采集与数据库建库的工作量技术可行性评估,技术可行性是指使用目前可用的开发方法和工具能否支持系统需求的实现技术可行性研究过程包括以下几个方面：,,分析实现系统功能和性能所需的各种设备、技术、方法和过程，以此预测分析项目开发在技术方面可能承担的风险以及系统建成后的实用性、可靠性、可维护性等；,,在软硬件配置方面，应分析硬件更新速度和,GIS,软件使用周期是否匹配，开发软件和技术以及制定开发方案是否符合用户需求；,,在项目管理方面，应考虑,GIS,设计技术人员的数量、结构和技术水平等因素，判断设计开发工作能否顺利开展应充分研究现有类似系统的功能与性能，采用的技术、工具、设备，吸取开发过程中的经验和教训，作为现行系统开发的参考依据。
技术分析还包括某些研究和试验性设计活动经济和社会效益分析,,GIS,应用迅速普及的根本原因在于,GIS,应用促进了社会经济的发展，给用户乃至社会带来了经济效益和社会效益因此,GIS,的成本,-,效益分析是可行性研究的重要内容，它用于评估,GIS,的经济合理性，给出系统开发的成本论证，并将估算的成本与预期的利润进行对比一般说来，,GIS,的成本由五个部分组成：,,购置并安装软硬件及其相关设备的费用；,,生产系统所需数据的费用；,,软件开发费用；,,系统安装、运行和维护费用；,,人员培训费用在系统分析和设计阶段只能得到上述费用的预算，即估算成本GIS,的效益包括经济效益和社会效益两部分经济效益指应用系统为用户增加的收入，它可以通过直接的和统计的方法估算社会效益大多只能用定性的方法估算系统开发与运行环境评价,,由于,GIS,开发工作是在社会环境下运作的，除了技术因素与经济因素之外，还有许多社会因素对项目的开展起着制约的作用例如与项目直接相关的管理人员、工作人员是否对项目持支持态度；有多少人力可用于,GIS,系统，其中有多少人员需要培训；项目财力支持情况，包括组织部门所能给予的当前的投资额及将来维护,GIS,的逐年投资额等。
可行性分析报告的目录,,引言,,1.1,问题,,1.2,实现环境,,1.3,约束条件,,管理,,2.1,重要的发现,,2.2,注解,,2.3,建议,,2.4,效果,,方案选择,,3.1,选择系统配置,,3.2,选择方案的标准,系统描述,,4.1,缩写词,,4.2,各子系统的可行性,,数据源评估,,技术风险评估,,成本,-,效益分析,,系统开发与运行环境评价,,有关法律问题,,其他,,GIS,软件需求规格说明的主要内容,,引言,,1.1,编写目的（阐明编写需求说明的目的，指明用户对象）,,1.2 GIS,项目背景（应包括：,a.GIS,项目的委托单位、开发单位和主管部门；,b.,该,GIS,软件系统与其它系统的关系）,,1.3,定义（列出文档中所用到的专门术语的定义和缩写词的原文）,,1.4,参考资料（可包括：,a.,项目经核准的计划任务书、合同或上级机关的批文；,b.,项目开发计划；,c.,文档所引用的资料、标准和规范列出这些资料的作者、标题、编号、发表日期、出版单位或资料来源）,,2.GIS,项目概述,,,2.1 GIS,项目目标、内容、现行系统的调查情况,,,2.2 GIS,运行环境,,,2.3,条件与限制,,,3.GIS,数据描述,,,3.1 GIS,静态数据,,,3.2 GIS,动态数据（包括输入数据和输出数据）,,,3.3 GIS,数据流图,,,3.4 GIS,数据库描述（给出所使用数据库的名称和类型）,,,3.5 GIS,数据字典,,,3.6 GIS,加工逻辑小说明,,,3.7,数据采集,,4.GIS,功能需求,,,4.1,功能划分,,,4.2,功能描述,,5.GIS,性能需求,,,5.1,数据精确度,,,5.2,时间特性（如响应时间、更新处理时间、,,数据转换与传输时间、运行时间等）,,,5.3,适应性（在操作方式、运行环境、与其它软件的接口以及,,开发计划等发生变化时，应具有的适应能力）,,6.GIS,运行需求,,,6.1,用户界面（如屏幕格式、报表格式、,,菜单格式、输入输出时间等）,,,6.2,硬件接口,,,6.3,软件接口,,,6.4,故障处理,,7,．质量保证,,8,．其它需求,,（如可使用性、安全保密、可维护性、可移植性等）,,3,数据库设计,,根据项目要求进行数据库设计，完成概念设计、逻辑结构设计、物理设计、数据字典设计、符号库设计、元数据库设计和数据库更新设计等。
空间数据库系统是,GIS,软件设计的核心内容，进行空间数据库系统设计的主要任务是确定空间数据库的数据模型以及数据结构，并提出空间数据库相关功能的实现方案；空间数据库系统实现的主要任务是将设计的空间数据库系统的结构体系进行编码实现，并将收集来的空间数据入库，建立空间数据库管理信息系统空间数据库系统的设计与实现,,要求分析与说明,形态描述、解空间描述,概念结构,系统结构,结构描述、部分解,逻辑结构,目标系统,具体描述，完全解,物理结构,数据库系统,软件系统,设计,实现,软件系统与数据库系统设计过程的对应图,,,建立一个良好的数据组织结构和数据库，使整个系统都可以迅速、方便、准确地调用和管理所需的数据，是系统开发的必然要求通常，,GIS,数据库建设分为关系型数据库和空间数据库建设两部分内容，其中，空间数据库在某些情况下也可以用关系型数据库进行管理，此处主要介绍如何用关系型数据库技术来建立非地理数据的数据库数据结构和数据库设计,,在系统定义阶段对系统的数据流、数据类型等进行了分析和定义，并用数据流图、数据字典等手段对其进行了描述，但是要用关系型数据库来对这些数据进行管理，还必须将它们转换成关系型数据库支持的数据结构，即对这些数据进行规范化的重新组织。
关于数据组织的规范化形式是关系型数据库的创始人之一,——IBM,公司的科德（,E,．,F,．,Codd,）首先提出的早在,1971,年科德就提出了规范化理论（,normalization theory,），并在随后一系列的论文中逐步形成一整套数据规范化模式这些模式已经成为建立关系数据库的基本范式数据结构规范化,,在按照关系型数据库数据规范进行数据基本结构的规范化重组后，要进行关系型数据库的建库工作，还必须根据具体的商业关系型数据库管理信息系统的数据格式要求进行数据库的建库工作，也就是在关系型数据模型的基础上将数据结构和数据库进行物理实现，包括三方面的工作：,,建立基表；,,确定基表之间的关联；,,数据安全性管理关系数据库建库,,经过编码和表的规范化处理后，已经可以确定每个基表是规范的，结合所采用的商业关系型数据库管理信息系统的数据模型进行表的计算机实现建立基表,,目前，大多数商业关系型数据库管理信息系统都提供表的关联分析功能，根据系统定义阶段和规范化处理之后的的数据关系结构，在两个相关联的基表内可以通过特定的字段建立关联关系如下图所示,以项目编号在报批项目表和项目明细表之间建立了联系报批编号（主关键词）,,报批面积,,报批时间,,项目编号,,……,报批项目表（基表）,项目编号（主关键词）,,项目名称,,项目位置,,项目面积,,……,项目明细表（基表）,表关联示意图,基表关联的建立,,一般商业关系型数据库管理信息系统都提供数据安全保密的一些功能。
系统所提供的安全保密功能一般有,8,个等级（,0~7,级），,4,种不同方式（只读、只写、删除、修改），而且允许用户利用这,8,个等级的,4,种方式对每个表自由地进行定义这对确保系统的正常运行是非常重要的数据安全性管理,,4,系统设计,,根据系统设计，进行平台选择、软件开发和集成，进行样例数据的小区试验和系统功能测试GIS,设计的基本原则,基本原则,具体内容,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,先进性,硬件设备的先进性；软件设计的先进性；技术方法的先进性；管理手段的先进性,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,高效性,具有高效率的数据采集工艺方法和图形处理能力、存取能力、管理能力等等,可靠性,保证系统正常运行以及系统运行结果的正确性,通用性,系统数据组织灵活，可以满足不同应用分析的需求,,系统的一般特征及其对系统设计的影响,一般特征,对系统设计的影响,,整体性,对系统进行分析和设计时，必须以整体为基础，充分考虑系统各个要素或各层次的相互关系，实现整体效果最优,,层次性,层次结构决定系统目标和功能分解的认知途径,,相关性,各个要素之间相互作用、相互依赖的关系决定要素间的功能布局及系统的内在结构与性质,,功能性,分析设计系统时要根据系统的目标层次设定其要素的状态和功能结构,,动态性,系统分析时要考虑系统的生命周期、系统环境适应性，以及要求系统能随着环境的变化不断调整其内部各要素的状态、功能与相互关系,,总体设计的任务和方法,总体设计的任务是要求系统设计人员遵循统一的准则和采用标准的工具来确定系统应包含哪些模块、用什么方法联结在一起，以构成一个最优的系统结构。
总体设计一般采用结构化设计方法进行实现结构化设计强调软件总体结构的设计，是一种自顶向下、逐步求精和分阶段实现的设计策略采用结构化设计方法进行系统总体设计的最大优势是它提供了一种便于衡量软件设计质量的广泛的评价准则这些评价软件设计质量的主要准则包括：,总体设计的准则,模块化,,抽象和信息隐蔽,,模块独立性,,软件可以简单地理解为模块的集成目前，几乎所有的软件体系结构都体现为模块化模块化是软件设计的一个基本准则，它使得一个程序易于为人们所理解、设计、测试和维护高层模块可使我们从整体上把握问题，隐蔽细节以免分散我们的注意力，在需要时，又可以深入到较低的层次以了解进一步的细节模块化往往将较复杂的问题转化为一些简单问题的集合，使我们可以将工作量分散到各个工作组以集中力量解决各个问题模块化,,每一个模块表示一个自我包含的逻辑任务；,,每个模块都是简单的；,,每个模块都是封闭的；,,每个模块都是可以独立测试的；,,每个模块对应单一、独立的程序功能；,,每个模块有单一的入口和出口；,,每个模块都由一个标准返回点返回上层模块开始执行该模块的那,,一点；,,可以把多个模块组合成较大的模块，而不必了解模块内部构造的,,知识；,,每个模块都有严格规定的接口，其中包括由入口和出口形成的控,,制连接、由参数和共享的公用数据形成的数据连接以及由模块间的服务支持形成的功能连接。
模块化原则,,,抽象是抽出事物的本质特性而暂时不考虑它们的细节，它反映在数据和过程两方面在模块化问题求解时，在最高抽象级可以采用面向问题环境语言的抽象术语进行叙述；而在较低抽象级，则可采用过程性术语模块化的概念加上逐步求精的方法将面向问题的术语和面向实现的术语两者结合起来，前者是后者的一种抽象在软件模块结构图中，下层模块是上层模块的细化，因此顶层或上层模块的抽象程度较高，而在下层模块中则体现功能实现的细节信息隐蔽是模块的另一重要特征信息隐蔽”意味着有效的模块化可以通过定义一组独立的模块来实现，这些独立的模块彼此之间仅仅交换那些为了完成系统功能所必须交换的信息一个模块内部所包含的信息（数据或过程），如果它不允许外部的模块访问的话，其它模块是不能对它们访问的抽象和信息隐蔽从两个不同方面说明了模块化设计的特征抽象”帮助定义构成软件的过程实体，而“信息隐蔽”实施对过程细节的存取约束抽象和信息隐蔽,,模块独立性的概念是模块抽象和信息隐蔽的直接结果，是保证软件质量的关键性因素采用结构化设计方法进行系统总体设计强调把系统设计成具有层次式的模块化结构模块独立性程度较高的软件，其功能易于划分，接口简单，因此开发、测试和维护都较容易，修改引起的副作用也较小。
模块独立性有两个定性的标准来度量，即内聚（,cohesion,，又称块内联系）和耦合（,coupling,，又称块间联系）内聚是模块内部各成分之间的联系，如果一个模块的内聚度大，模块的独立性则会提高耦合是指模块间的联系，耦合度是对模块独立性的直接衡量，很显然，块间联系越小，模块的独立性则会越高，耦合度就会降低在系统中，内聚度和耦合度是相互联系的，模块的内聚度越高，则耦合度就越低采用好的设计规则，改进软件结构，提高模块独立性，设计出软件初步结构以后，应该审查和分析这个结构，通过模块的分解和合并，力求降低模块耦合度，提高模块内聚度例如，多个模块公用的一个子功能可以独立成一个模块，供这些模块调用有时则可通过分解或合并模块以减少控制信息的传递及对全局数据的引用，降低接口的复杂程度经验表明，模块规模应当适中，过大则可能导致独立性降低，引起开发、测试和维护的不便模块独立性,,系统总体设计阶段的最终结果是系统总体设计报告，它是下一步系统实施的依据下表,中列出系统总体设计报告的主要内容总体设计报告应该包括数据库的总体设计，考虑到数据库设计在,GIS,设计中的重要地位，数据库总体设计和详细设计以及数据库建库的过程单独作为一章进行详细介绍。
系统总体设计报告,,1,引言,,1.1,编写目的,,说明编写本软件设计说明书的目的,,1.2,背景说明,,给出待开发的软件产品的名称,,说明本项目的提出者、开发者及用户,,2,用户需求分析成果,,包括系统功能需求和性能要求等3,总体设计,,3.1,设计目标、依据和方法,,3.2,软件结构体系,,3.3,软、硬件配置方案,,3.4,软件模块设计,,在,DFD,图的基础上，用模块结构图来说明各层模块的划分及其相互关系，划分原则上应细到程序级,(,程序单元,),，每个单元必须执行单独一个功能,(,即单元已不可在细分,),,3,接口设计说明,,内部接口：说明本软件内部各模块间的接口关系，包括：名称、意义、数据类型、有效范围、,I/O,标志；,,外部接口：说明本软件同其它软件及硬件间的接口关系，包括：名称、意义、数据类型、有效范围、,I/O,标志、格式,(,指输入或输出数据的语法规则和有关约定,),、媒体；,,用户接口,,4,数据库设计,,4.1,目的、引用的法规政策以及遵循的标准规范,,4.2,数据库总体设计,,包括空间数学基础、命名规范、编码标准、分层分幅标准以及属性表的设计等,,5,界面设计,总体设计报告的主要内容,,在系统功能、数据库规模、所需硬软件等都已明确，但尚未正式实施之前，应对系统设计成果进行评价，以确保系统设计的质量，避免在实施阶段造成重大损失。
作为一般的信息系统，其设计的评价指标见,下表,系统设计的评价,,序,,号,评价指标,具体内容,1,数据结构,,是否简明,在达到预定目标，完成所需功能的前提下，应使处理过程尽可能缩短，减少处理经费，提高系统效益，便于管理系统,2,设计是否,,灵活,系统结构容易变更，方便维护，以便提高对外界环境变化的适应能力，在条件变化后，仍能提供具有现实意义的信息,,3,设计是否,,完整,系统整体性好，数据采集统一，设计规范标准，传递语言一致，尽量减少输入数据量，用系统工程的方法设计和建立新系统,4,设计是否,,可靠,有相应控制方法和处理措施保证系统的可靠，能够适应外界的各种干扰,5,设计是否,,经济,应能给用户带来一定的经济效益，使系统的投资和经营费用得到补偿，在评价时，不仅要考虑货币指标，也要考虑非货币指标,系统设计的评价,,5,数据库建设,,根据项目要求和条件，实施数据库构建，进行数据准备、数据库模式创建、数据入库和质量检验工作数据库概念模型设计,,数据库概念模型：,,它是数据库的全局逻辑数据视图，是数据库管理员所看到的实体、实体属性和实体间的联系概念模型设计任务：,,概念数据库模式设计以需求分析阶段所提出的数据要求为基础，对用户需求描述的现实世界通过对其中信息的分类、聚集和概括，建立抽象的高级数据模型,(,如,E-R,模型,),，形成概念数据库模式,,事务设计。
是考察需求分析阶段提出的数据库操作任务，形成数据库事务的高级说明,,数据库概念设计流程图,,,数据分析,用户视图的设计,用户视图的集成,视图的分析和修改,返回用户、征求意见,数据流程图,,数据字典的形成,单用户的概念结构,(,分,E-R,图,),总体概念结构,(,初步,E-R,图,),概念结构,,,,(,基本,E-R,图,),,,空间数据库的逻辑设计,,（一） 传统数据模型,,,（二） 面向对象数据模型,,,（三） 空间数据模型,,三种表单示例,多边形编号,名称,线段编号,属性项,Polygon1,,Line1、2、3、……,,Polygon2,,Line5、6、7、……,,……,,……,,线段编号,名称,结点编号,属性项,Line1,,Node1、2、3、……,,Line2,,Node3、4、5、……,,……,,……,,结点编号,X,坐标,Y,坐标,属性项,Node1,,Line1、2、3、……,,Node2,,Line5、6、7、……,,……,,……,,多边形,线段,结点,,面向对象空间数据模型,,依据：面向对象数据模型不仅支持变长记录，而且支持对象的嵌套、信息的继承等，面向对象的空间数据库管理系统还允许用户定义对象和对象的数据结构以及它的操作。
实现途径：以面向对象程序设计语言为基础，增加数据库功能，主要是持久对象和数据共享优势：与面向对象的程序设计语言紧密结合，容易被熟悉面向对象语言的开发设计人员所接受，具有较高的执行效率劣势：缺乏数据库基本特性，尤其是缺乏与,SQL,兼容的查询功能，在安全性、完整性、并发控制、开发工具等方面也比关系数据库产品差空间数据库的功能设计,,1,空间数据输入设计,,,2,空间数据检索设计,,,3,空间数据输出设计,,,4,空间数据更新设计,,,5,空间数据共享设计,,空间数据输入内容,图形数据：地图、遥感图象、实测数据等输入主要是完成数字化工作，主要采用两种形式：手扶跟踪数字化和扫描数字化（屏幕跟踪），它们各有优缺点，此外，还有几何坐标输入（如,COGO,）,和现有数据转换输入属性数据：有关空间实体的属性信息输入一般采用表格形式，以,ID,码实现与图形数据的连接数据组织存放目录结构示意图,,GIS,数据库,要素,N,要素,P,要素,1,分幅,A,分幅,D,分幅,J,图层,1,图层,K,图层,M,图形数据,属性数据,总目录,第一级子目录,第二级子目录,第三级子目录,…,…,…,,…,,…,,…,,,空间数据检索设计,目的：从空间数据库中快速高效地检索出所需要的数据,,实质：按一定条件对空间实体的图形数据和属性数据进行查询检索，形成一个新的空间数据子集,,方法：根据,GIS,应用的实际要求，用,SQL,语言、扩展,SQL,语言和具有检索功能的,GIS,命令（如,Arc/Info,中的,#Merge,、,#Overlay,、,#select,、,#Polygon,、,#Assess,等）来实现,,注：空间检索是目前空间数据检索研究的热点， 最常见空间数据检索是基于拓扑关系（包括邻接、关联、包含等）的空间检索,,GIS,中数据检索类型及其特点,,检索类型,检索方法,特点,鼠标定位检索,鼠标定位于图形区域得到相应属性数据；鼠标指向属性数据则高亮显示相应图形数据,实现了图形数据和属性数据的双向查询检索,分层检索,在分层组织和存储的,GIS,数据中，检索某一特定图层的图形数据和属性数据,提高了检索速度,开窗检索,在屏幕上任意开一个窗口，检索窗口内的图形数据和属性数据,对于,GIS,叠置分析大有好处，也可进行缓冲区检索,条件检索,根据属性条件来检索图形数据，常用的地址匹配检索属于条件检索之一,用属性数据的数据项与运算符来构建条件表达式,空间检索,是基于空间关系的检索，包括拓扑关系、顺序关系（如左、右、上、下、前、后等）、度量关系（如距离）,目前还不是很成熟,,空间数据输出设计,描述：指按实际应用的要求和可视化原则，将,GIS,操作和分析的结果展示在屏幕上或打印到图纸上的过程,,原则：,,应从美学原则出发，布局图中各个内容的位置，调配大小和色彩，设计优美的地图整饰等,,空间数据的输出应带有很大的灵活性，允许用户对输出内容进行动态组合,,为常用的输出格式设计模板以方便用户,,输出数据的表达形式尽可能多样化，如采用多媒体技术等,,空间数据更新设计,空间数据更新设计是,GIS,空间数据库设计的重要内容，因为数据更新是,GIS,活力源泉之一。
随着,GIS,应用的深入，数据成为制约,GIS,发展的瓶颈，因此，迫切要求数据获取手段和数据更新手段不断得到完善空间数据包括几何数据、属性数据和拓扑数据三种，根据空间数据发生变化的数据类型，可以将空间数据的变更分为三种类型,:,,几何数据,属性数据,,宗地数据举例,,第一种,,不变,,改变,,一块宗地形状未变，权属变,,第二种,,改变,,不变,,一块宗地形状变，权属不变,,第三种,,改变,,改变,,一块宗地形状变，权属也变,,,数据更新模型,连续快照模型,：,用一系列状态所对应的地图来反映地理现象的时空演化过程连续快照仅代表地理现象的状态，而缺乏对现象所包含的对象变化的明确表现，因此它不能确定地理现象所包含的对象在时间上的拓扑联系易于实现，但冗余大,,底图修改模型：首先确定数据的初始状态，然后仅记录时间片段后发生变化的区域，通过叠加操作来建立现时的状态数据，其中，每一次叠加则表示状态的一次变化,,时空合成模型,：,将每一次独立的叠加操作转换为一次性的合成叠加这样，变化的积累形成最小变化单元，由这些变化单元构成的图形文件和记录变化历史的属性文件联系在一起，则可较完整地表达数据的时空特征,,空间数据共享,空间数据共享是,GIS,界一直关心的问题，目前尚未完全解决。
影响空间数据共享的有技术因素，也有非技术因素其中，非技术因素涉及到政策与社会问题，根据谁投资谁受益的原则，可以考虑让空间数据商品化来解决该问题而此处着重考虑空间数据共享的技术因素，即数据的规范化与标准化空间数据共享途径,数据转换,：,是主要的共享途径，在不同的系统之间通过数据转换（导入,/,导出）来达到空间数据共享包括有语义约束的数据格式转换和没有语义约束的数据格式转换由于存在数据损失，在数据转换前后需进行手工编辑,,基于元数据的空间数据网络查询和应用,：,指在网络环境下通过元数据的支持对空间数据的查询、下载和应用,,GIS,互操作,：,以消息机制为基础实现空间数据共享采用该方式不仅能实现空间数据共享，还可以实现功能的互操作,,空间数据采集建库,,1,建库前期准备工作,,,2,数字化方案的制定,,,3,空间数据库建库流程,,,4,地理编码,,建库前期准备工作内容,数据源的选择,,数据采集存储原则,,建库的数据准备,,数据库入库的组织管理,,数据质量控制体系,鉴定和验收数据质量的依据 其内容主要包括：,,数据的分类系统,,数据类型,(,或项目,),的名称和定义,,数据获取方法的评价,,数据获取所使用的仪器设备及其精度的规定,,数据获取时的环境背景和测试条件的规定,,数据的计量单位,(,量纲,),和数据精度分级的规定,,数据的编码或代表符号的规定,,数据的更新周期的规定,,数据的密级和使用数据的规定,,数据质量标准制定原则,凡已有的国家质量标准或国际通用质量标准应优先采用,,目前尚无国家质量标准的数据，可采用权威专业部门拟订的质量标准,,数据预处理,所选择的数据源资料，一般要经过预处理才能借助数字化或其它途径转换成空间数据库可用的数据。
数据预处理的内容及其目的：,主要内容,目的,现势更新,在预处理前对数据进行现势更新，使之尽可能好地反映现势情况,专题地图转绘,调整专题地图在坐标系统、精度等方面与背景基础地形图的差异以方便配准,图面处理,标绘不清晰或遗漏的图廓角点，将模糊不清或因模拟形式的局限而中断的线状图形进行加工，以减少数字化和数据编辑的工作量,统计报表整理,进行规范化和标准化处理,数据转换,根据系统设计的要求，对现有数据,(,库,),进行调整和处理，转换数据记录格式等对于图形数据有时可能还需要做投影转换遥感数据还需要进行几何校正和分类处理，以满足系统设计的要求,制作预处理图,对于地形图或专题地图上需采集的要素，按规定的分类编码进行选取和描绘，制作预处理图，以便于数字化作业,,数据库入库的组织管理,在空间数据库建库工作中，应建立相应的数据管理组来负责入库数据（包括新数据和更新数据）的鉴定、审批和管理入库工作注意事项：,,凡入库的数据应同时提交数据说明书，数据管理组根据该类数据的质量标准，对数据说明书的内容逐项进行检查和鉴定，鉴定合格的数据方可批准入库,,数据入库时，应有数据的鉴定意见和鉴定小组的签名，并注明入库日期,,数据入库后，还应建立相应的数据安全和保密体系,,常用数字化方法,,方法,,项目,扫描数字化,手扶跟踪数字化,屏幕数字化,设备要求,需要一定的扫描设备和配套的栅格编辑和矢量化软件,要求特定的手扶跟踪数字化仪器,扫描数字化设备以及屏幕数字化软件,使用特点,速度快、精度高、劳动强度低,处理简单图形要素效率较高；适用于更新和补充少量内容,精度较高，劳动强度较低,注意事项,需规定最低分辨率和采点密度。
扫描影像时，应考虑软硬件的承受能力和查询显示速度,分为点方式和流方式，应结合图形特点分别选用，一般多采用点方式,选择适当比例数字化，在精度要求下尽量减少数字化的工作量,,空间数据库建库流程,首先必须确定数字化的方法及工具,,是准备数字化原图，并掌握该图的投影、比例尺、格网等空间信息,,按照分层要求进行一个,Coverage,的数字化，数字化的过程包括选择控制点、数字化控制点、确定投影信息、采集数据、编辑和修改数据等,,对收集来的空间数据进行拓扑关系的建立，并给空间实体赋属性值,,进行坐标变换和地图接边处理就建成了分层管理的空间数据库,,选择数字化方式及数字化软件,为数字化准备地图原图,掌握地图投影、比例尺、地理格网等基本情况,数字化一个,Coverage,建立要素的拓扑关系,为,Coverage,内的要素赋属性值,以点、线和数据流模式采集数据,数字化控制点并确定投影坐标参数,选取控制参考点,建立,Tile/Layer,空间数据管理模式的空间数据库,坐标变换与地图接边处理,识别并改正属性编码错误,矢量图形的编辑、识别和错误修正,GIS,数字化建库流程图,,地理编码,,1,地理编码定义及分类,,,2,。
拟定分类体系,,地理编码定义,任一种地理实体在平面上都可以用点、线、面（或多边形）三种基本图形要素来描述，而每一种图形要素又可以通过不同的方法进行编码和量化，以便存入数据库，提供应用地理编码定义：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,,意义：地理编码可以反映空间实体的几何特征和属性特征（类型、等级和数量特征等），是现实世界和信息世界之间的转换接口,,中国,1:100,万地形数据库分类体系,,采用三级结构，即归属码、分类码和标识码三段码组成归属码：说明数据来源，包括提供数据的单位、系统名称和数据库名称等它除在不同系统之间交换或转换数据外，一般不使用,,分类码：说明实体所属的类别，完全按照,《,国土基础信息数据分类与代码,》,（,GB13923-92,）,国家标准,,标识码（也称识别码）：用于标识主要的要素实体，如县级以上居民地及其行政区界线、铁路、主要公路、主要河流和湖泊等，对这些实体进行检索，由,6,位字符和数字混合构成,,6,测试、评价、运行、管理与维护,实施基础地理信息数据库系统的整体测试、部署、交付与评价，并进行系统的运行、管理与维护。
GIS,项目的启动,进度是否顺利,估算是否超支,风险分析与处理与否,质量度量是否合适,N,Y,Y,N,制定新的,GIS,项目计划,GIS,项目计划方案的确定（项目估算、资源组织与配置、进度安排等）,GIS,项目方案的实施，直至项目完成,GIS,项目追踪和控制,GIS,项目管理过程,,实施工作开始,硬软件的购置与安装,操作人员的培训,程序的编码及调试,各种数据的收集,系统安装与调试,数据的输入,其它数据源的转化,实施工作结束,系统实施工作流程图,系统实施,,,GIS,软件测试方法,,文档审查,模拟运行测试,模拟开发测试,,工作,,原理,文档资料是指导,GIS,软件设计、编码和实施的依据，准确地反映了系统内部的设计思想和功能特征,在真实或者模拟环境下运行系统，从而测定系统各项功能指标及综合处理能力,在真实或者模拟环境下进行开发，从而测试所提供的各项功能和性能,,,,方法,利用系统开发过程中所使用的一切文档资料来确定系统的开发依据、方法技巧、系统的功能特征以及可能达到的性能,分为专项功能和系统综合测试，前者在运行中挑出一些系统文档资料中提到的功能来进行测试；后者针对某一应用课题或研究项目来运行软件系统，比较系统运行结果与实际情况的差异，得出系统总体性能水平,根据系统现有的功能模块及提供的开发环境，按照指定的开发项目要求由用户进行二次开发，完成指定的任务或目标,,特点,总体概括地了解系统能够提供什么功能，是测试系统功能是否被有效实施的依据,是一种较直接和全面的测试方法，测试的结果较准确和可靠，适用于基础型、专用型和专题应用型,测试软件本身的技术性能以及软件的易用性、易学性、联机帮助等功能，一般只适用于对基础型,GIS,,一般从以下四方面来论述进行,GIS,测评可能的标准和内容,,系统运行环境,,软硬件体系支撑结构,,系统各项功能指标,,系统综合性能指标,,在实际测评过程中，主要是有选择性和侧重性地对这些内容进行测试和评价,,数据维护与更新,,应用系统维护与更新,,网络维护与安全管理,GIS,维护内容,,数据对,GIS,的重要性，越来越为人们所认识。
在系统的实施中，数据建设的投资占很大的比重数据如果不经常性更新，,GIS,则有可能失去其应用价值所以对于每个,GIS,系统，应根据系统的规模和实际需求，建立系统数据维护与更新机制，规定系统数据维护与更新的周期，以保持系统的现势性数据维护与更新,,当一个,GIS,提交使用后，就进入了系统维护期这在,GIS,的生命周期中是一个较长的时期随着,GIS,的运行，,GIS,实施时所采用的软、硬件设备都可能不能满足任务的要求，因此系统维护与更新又分为软件维护与更新和硬件维护与更新软件维护与更新,,主要包括操作系统软件和,GIS,基础软件版本升级以及应用软件的升级当运行环境的改变或者系统功能、性能需求的变化使原,GIS,软件不能通过维护的手段满足用户需求时，则需要进行,GIS,软件更新，进入下一个,GIS,开发周期应用系统维护与更新,,硬件维护与更新GIS,底层支撑环境是硬件，而这就要求我们在维护阶段辨证地看待设备维护及更新问题目前，硬件的更新换代非常快，一方面，不应该盲目追赶新产品潮流，不考虑工作性质一味地追求新设备；另一方面，也不应该持“只要硬件设备不坏就不更换”的态度，以免影响整个系统的再生能力。
应根据设备的使用说明进行及时的维护，以保证设备完好和系统的正常运行但当设备的处理能力达不到要求，或者设备本身已经过时、淘汰、损坏或不值得修理时，应考虑彻底更新在网络规模较小，只有少数的访问服务器提供远程访问时，一般采用访问服务器的本地安全数据来提供安全认证随着网络规模的增长以及对访问安全要求的提高，一般需要一台安全服务器为所有的拨号用户提供集中的安全数据库，用户无需在每台访问路由器上增加更改拨号用户安全信息如部门连入,Internet,，要面临由于,Internet,的开放所带来数据安全的新挑战网络维护与安全管理,,GIS,维护需要强有力的组织保障，明确的角色划分和组织分工是,GIS,顺利运行的重要条件，下面简要介绍一下,GIS,维护的各种相关人员的职责GIS,维护的组织保障,,在,GIS,维护中，除了保障系统的正常运行外，还要考虑数据的安全和整个系统的安全，特别是在网络环境下共享信息时，这个问题显得更为重要如果没有系统安全性方面的措施，当出现数据外泄或者受到网络“黑客”攻击时，将对整个系统的运行造成破坏危及系统的安全因素，既有软硬件的可靠程度差、用户误操作及各种自然灾害方面的，也有敌对者采取各种非法手段窃取和破坏系统正常运行方面的。
对于前者，要求可靠性高的软、硬件设备及采取防止系统误操作的措施；对于后者，要针对敌对者的可能行动采取相应措施加以防范要制定相应的法律、法规、标准和规范，依法惩处罪犯另外，在技术上应采用物理保护和数据加密相结合的方法只有有效地贯彻实施上述各种措施，才能确保信息系统的安全可靠GIS,安全与保密,,,数据存贮加密,,数据存取控制,,数据传输加密,,加密算法和加密方式,,安全与保密管理,数据的安全和保密层次,,地理信息的维护,GIS,维护除了通常的软、硬件维护和更新外，还包括地理信息的维护，主要表现在地理信息正确性、一致性和完整性的监察以及地理信息现势性的保证等其中，地理信息正确性主要体现测量值与真值的对应性以及误差在规定的精度范围内一致性体现在同一现象或同类现象表达的一致程度，如同一条河流在规划图和现状图上形状不同，或是行政边界在不同的专题图中不重合等都是地理数据一致性差的表现实测更新法,,编绘更新法,,计算机地图制图更新法,,遥感信息更新法,,GPS,信息更新法,保证地理信息的现势性的手段,,7,工程检查,,依据基础地理信息系统专业的理论和测绘的相关知识及有关规定和实践经验，对完成的基础地理信息系统项目过程文件、项目实施管理、系统测试及相关工作进行检查。
GIS,的设计标准和系统评价标准,系统设计规范,,信息系统建设流程规范体系,,模型开发,,系统评价是系统建设的重要一环，系统开发人员应在系统逻辑性、系统扩充性与兼容性、系统开放性、系统实际可运行性（业务系统）、系统先进性等方面遵照相关规范、标准严格实施监督和把关,,风险识别的方法可以是用一组提问来帮助项目计划和管理人员判断在项目与技术上存在哪些问题，并通过判定分析和假设分析，给出确定的答案，帮助项目计划和管理人员来识别目前存在的风险风险识别是指识别项目、技术和商业中各自潜在的问题，分为：,,项目风险：,项目风险是识别项目中潜在的预算、进度、资源、用户和需求等方面的问题以及它们对,GIS,项目的影响,,技术风险：,技术风险是识别项目中潜在的设计、实现、接口、检验和维护等方面的问题,,商业风险：,商业风险是识别项目中的竞争对手等问题,GIS,项目风险分析,——,风险识别,,风险估计是指估计风险发生的可能性及其后果，在,GIS,开发过程中，通常由项目计划人员、管理人员与技术人员等组成一个小组，通过四种风险估计活动来进行风险估计,,建立一个尺度或标准来表示一个风险发生的可能性,,描述风险的后果,,估计风险对项目和产品的影响,,确定风险估计的正确性,风险估计,,风险驾驭是指利用某些先进的技术和方法，如可靠性工程学、软件心理学、面向对象分析与设计方法、先进的开发平台和性能优越的数据库软件以及某些先进的项目管理方法等设法避开或转移风险,,与每一风险相关的三元组（风险描述、风险可能性、风险影响）是建立风险驾驭步骤的基础,风险驾驭,,风险监控是一种项目追踪活动，其目标为,,做里程碑时间跟踪和主要风险因素跟踪，判断一个预测的风险在事实上是否发生了,,进行风险再估计，确保针对某个风险而制定的风险消除步骤正在被合理地使用,,收集可用于将来的风险分析的信息。
多数情况下，项目中发生的问题总能追踪到许多风险,风险监控,,,GIS,评价是在,GIS,测试的基础上，通过对,技术因子,和,经济因子,进行评价，从而得出对系统整体水平以及系统实施所能取得的效益的认识和评价,,软件的评价分为,,技术评价,,GIS,运行效率,,安全性,,可扩展性,,可移植性,,……,,经济评价,,软件的可用性,,商品化水平,,技术支持与服务能力,,软件维护与更新,,开发管理,,……,GIS,软件评价,,GIS,软件质量一般可以从以下三方面进行评价,,软件需求（包括,GIS,用户需求）,,,开发准则,,其它需求,,人们通常采用软件质量模型来描述软件质量的特性,,McCall,软件质量评价模型,,ISO,软件质量评价模型,GIS,软件质量特性,,,McCall,质量模型定义的质量特性,质量特性,含义,正确性,在预定环境下，软件满足设计规格说明及用户预期目标的程度它要求软件没有错误,可靠性,软件按要求设计，在规定时间和条件下不出故障，持续运行的程度,效率,为了完成预定的功能，软件系统所需资源的多少,完整性,为了某一目的而保护数据，避免它受到偶然的或有意的破坏、改动或遗失的能力同时，受到攻击后，能进行数据的恢复,可使用性,对于一。
