第四章+GIS設(shè)計(jì)的內(nèi)容和步驟

第四章GIS設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容本章內(nèi)容4.1GIS設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容4.2系統(tǒng)定義/需求分析4.3系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)4.4系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)4.5系統(tǒng)實(shí)施4.1GIS軟件設(shè)計(jì)的內(nèi)容1、系統(tǒng)定義：GIS系統(tǒng)要解決的問題是什么？2、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)：確定怎樣具體地實(shí)現(xiàn)所定義的系統(tǒng)；3、系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)：包括功能設(shè)計(jì)、空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)、模型方法設(shè)計(jì)和用戶界面設(shè)計(jì)

；4、系統(tǒng)實(shí)施。4.2系統(tǒng)定義/需求分析4.2.1系統(tǒng)需求調(diào)查和分析4.2.2系統(tǒng)可行性研究4.2.3系統(tǒng)分析工具4.2.4軟件需求規(guī)格說明系統(tǒng)定義時(shí)期的主要任務(wù):確定軟件開發(fā)工程必須完成的總目標(biāo)以及工程的可行性；導(dǎo)出實(shí)現(xiàn)工程目標(biāo)應(yīng)該采用的策略即系統(tǒng)必須完成的功能；估計(jì)完成該項(xiàng)工程需要的資源和成本；并且制定工程進(jìn)度表；最后編寫系統(tǒng)需求分析報(bào)告。 這個(gè)時(shí)期的工作通常又稱為系統(tǒng)分析或需求分析時(shí)期，由系統(tǒng)分析員負(fù)責(zé)完成。4.2.1系統(tǒng)需求調(diào)查和分析

根據(jù)GIS特點(diǎn)，明確GIS系統(tǒng)的建設(shè)目標(biāo)和任務(wù)必須從以下方面著手：進(jìn)行用戶類型分析對現(xiàn)行系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)查分析明確系統(tǒng)服務(wù)對象用戶研究領(lǐng)域現(xiàn)狀調(diào)查用戶需求調(diào)查方式訪談簡易應(yīng)用規(guī)格說明技術(shù)軟件原型途徑語言交流會議討論建立原型工作方法系統(tǒng)分析員提出問題請用戶答復(fù)，以了解用戶需求與會人員提前對系統(tǒng)的需求進(jìn)行認(rèn)真思考，在開發(fā)者和用戶雙方出席的會議上進(jìn)行討論快速建立軟件原型，通過該原型進(jìn)行開發(fā)者和用戶之間的溝通優(yōu)點(diǎn)簡單、便捷，是較常用的用戶需求調(diào)查方法使用簡單，系統(tǒng)整體性把握較好便于用戶與開發(fā)者的溝通，需求分析準(zhǔn)確、有效缺點(diǎn)后期整理工作較繁瑣，需求準(zhǔn)確度不高準(zhǔn)備工作復(fù)雜，需要反復(fù)討論才能確定需求，需求準(zhǔn)確度不高工作量大為了開發(fā)出用戶滿意的GIS軟件產(chǎn)品，必須首先調(diào)查用戶的需求，制定系統(tǒng)開發(fā)目標(biāo)。了解和明確用戶需求的具體方式有多種。用戶類型分析通常，GIS用戶可以分為以下幾種：具有明確而固定任務(wù)的用戶。他們希望用GIS來實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有工作業(yè)務(wù)的現(xiàn)代化，改善數(shù)據(jù)收集、分析、表示方法及過程，例如測量調(diào)查和制圖部門第二類用戶部分工作任務(wù)明確、固定，且有大量業(yè)務(wù)有待開拓與發(fā)展，因而需要建立GIS來開拓他們的工作，例如行政或生產(chǎn)管理部門，也包括進(jìn)行系列專題調(diào)查的單位工作任務(wù)完全不定的用戶，例如高校研究室或研究所等，他們以GIS作為教學(xué)科研工具或用于開發(fā)新的GIS技術(shù)現(xiàn)行系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)查分析

進(jìn)行GIS建設(shè)的目的之一是解決現(xiàn)行系統(tǒng)存在的問題和提高工作的效率。通過對現(xiàn)行系統(tǒng)組織機(jī)構(gòu)、工作任務(wù)、職能范圍、日常工作流程、信息來源及處理方式、資料使用狀況、人員配置、設(shè)備裝置和費(fèi)用開支等各方面的調(diào)查研究，指出現(xiàn)行工作狀況在工作效率、費(fèi)用支付、人力配置等方面存在的主要問題和薄弱環(huán)節(jié)，作為待建GIS的突破口。

明確系統(tǒng)服務(wù)對象

系統(tǒng)的服務(wù)對象不同，那么系統(tǒng)的目標(biāo)也不相同。以土地管理信息系統(tǒng)為例，用戶對象是政府領(lǐng)導(dǎo)層，則系統(tǒng)的目標(biāo)應(yīng)當(dāng)是可以進(jìn)行評價(jià)、分析和輔助決策；用戶對象是辦公職員，則系統(tǒng)的目標(biāo)是辦公自動(dòng)化和圖文一體化辦公；用戶對象是科研人員，則系統(tǒng)的目標(biāo)是進(jìn)行空間分析、評價(jià)和建模，如土地地價(jià)定級、評估等。4.2.2系統(tǒng)可行性研究在對系統(tǒng)進(jìn)行初步調(diào)查之后，開發(fā)者應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況對下述問題做出選擇：該項(xiàng)目是否具有立項(xiàng)的必要性？如果立項(xiàng)建設(shè)，應(yīng)該按何種方式和規(guī)模組織開發(fā)？這些方案的可行性如何？等等?？尚行匝芯恐饕ぷ鲀?nèi)容包括數(shù)據(jù)源調(diào)查與評估、技術(shù)可行性評估、系統(tǒng)的支持狀況以及經(jīng)濟(jì)和社會效益分析四部分。數(shù)據(jù)源調(diào)查與評估

數(shù)據(jù)是GIS運(yùn)行的基礎(chǔ)，而系統(tǒng)建設(shè)中數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備工作繁雜，工作量巨大，因此在立項(xiàng)之前要對系統(tǒng)數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)模型等進(jìn)行全面分析，調(diào)查已有數(shù)據(jù)情況，確定它們的可用性，對所缺乏數(shù)據(jù)要確定其收集方法，測算數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)庫建庫的工作量。技術(shù)可行性評估（一）技術(shù)可行性是指使用目前可用的開發(fā)方法和工具能否支持系統(tǒng)需求的實(shí)現(xiàn)。技術(shù)可行性研究過程包括以下幾個(gè)方面：分析實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能和性能所需的各種設(shè)備、技術(shù)、方法和過程，以此預(yù)測分析項(xiàng)目開發(fā)在技術(shù)方面可能承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)以及系統(tǒng)建成后的實(shí)用性、可靠性、可維護(hù)性等；在軟硬件配置方面，應(yīng)分析硬件更新速度和GIS軟件使用周期是否匹配，開發(fā)軟件和技術(shù)以及制定開發(fā)方案是否符合用戶需求；技術(shù)可行性評估（二）在項(xiàng)目管理方面，應(yīng)考慮GIS設(shè)計(jì)技術(shù)人員的數(shù)量、結(jié)構(gòu)和技術(shù)水平等因素，判斷設(shè)計(jì)開發(fā)工作能否順利開展。如有可能，應(yīng)充分研究現(xiàn)有類似系統(tǒng)的功能與性能，采用的技術(shù)、工具、設(shè)備，吸取開發(fā)過程中的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，作為現(xiàn)行系統(tǒng)開發(fā)的參考依據(jù)。必要時(shí)，技術(shù)分析還包括某些研究和試驗(yàn)性設(shè)計(jì)活動(dòng)。經(jīng)濟(jì)和社會效益分析（一）GIS應(yīng)用迅速普及的根本原因在于GIS應(yīng)用促進(jìn)了社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，給用戶乃至社會帶來了經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。因此GIS的成本-效益分析是可行性研究的重要內(nèi)容，它用于評估GIS的經(jīng)濟(jì)合理性，給出系統(tǒng)開發(fā)的成本論證，并將估算的成本與預(yù)期的利潤進(jìn)行對比。經(jīng)濟(jì)和社會效益分析（二）一般說來，GIS的成本由五個(gè)部分組成：購置并安裝軟硬件及其相關(guān)設(shè)備的費(fèi)用；生產(chǎn)系統(tǒng)所需數(shù)據(jù)的費(fèi)用；軟件開發(fā)費(fèi)用；系統(tǒng)安裝、運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用；人員培訓(xùn)費(fèi)用。在系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)階段只能得到上述費(fèi)用的預(yù)算，即估算成本。經(jīng)濟(jì)和社會效益分析（三）GIS的效益包括經(jīng)濟(jì)效益和社會效益兩部分。經(jīng)濟(jì)效益指應(yīng)用系統(tǒng)為用戶增加的收入，它可以通過直接的和統(tǒng)計(jì)的方法估算。社會效益大多只能用定性的方法估算。系統(tǒng)開發(fā)與運(yùn)行環(huán)境評價(jià)

由于GIS開發(fā)工作是在社會環(huán)境下運(yùn)作的，除了技術(shù)因素與經(jīng)濟(jì)因素之外，還有許多社會因素對項(xiàng)目的開展起著制約的作用。例如與項(xiàng)目直接相關(guān)的管理人員、工作人員是否對項(xiàng)目持支持態(tài)度；有多少人力可用于GIS系統(tǒng)，其中有多少人員需要培訓(xùn)；項(xiàng)目財(cái)力支持情況，包括組織部門所能給予的當(dāng)前的投資額及將來維護(hù)GIS的逐年投資額等。

可行性分析報(bào)告的目錄

引言1.1問題1.2實(shí)現(xiàn)環(huán)境1.3約束條件管理2.1重要的發(fā)現(xiàn)2.2注解2.3建議2.4效果方案選擇3.1選擇系統(tǒng)配置3.2選擇方案的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)描述4.1縮寫詞4.2各子系統(tǒng)的可行性數(shù)據(jù)源評估技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)評估成本-效益分析系統(tǒng)開發(fā)與運(yùn)行環(huán)境評價(jià)有關(guān)法律問題其他4.2.3系統(tǒng)分析工具GIS數(shù)據(jù)流模型

GIS數(shù)據(jù)字典加工邏輯說明GIS數(shù)據(jù)流模型

GIS數(shù)據(jù)流模型是GIS軟件系統(tǒng)邏輯模型的一種圖形表示，它描述了GIS數(shù)據(jù)流動(dòng)、存儲、處理等邏輯關(guān)系，一般采用數(shù)據(jù)流圖（DataFlowDiagram，簡稱DFD）來表示。GIS數(shù)據(jù)流圖的基本成分

基本成分名稱備注加工輸入數(shù)據(jù)在此進(jìn)行變換產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)，要注明加工的名字外部實(shí)體數(shù)據(jù)輸入的源點(diǎn)或數(shù)據(jù)輸出的匯點(diǎn)，要注明源點(diǎn)和匯點(diǎn)的名字?jǐn)?shù)據(jù)流被加工的數(shù)據(jù)與流向，應(yīng)給出數(shù)據(jù)流名字，可用名詞或動(dòng)詞性短語命名

或標(biāo)識名字?jǐn)?shù)據(jù)存儲文件需用名詞或名詞性短語命名

數(shù)據(jù)流圖的層次關(guān)系圖

S1321.21.11.32.12.42.22.33.13.23.3FFFFFF頂層中間層底層GIS數(shù)據(jù)流圖繪制流程

找出外部實(shí)體，由它們確定系統(tǒng)與外界的接口找出GIS的數(shù)據(jù)源點(diǎn)和匯點(diǎn)從各加工出發(fā)畫出所需的子圖檢查和修改數(shù)據(jù)流圖從GIS外部實(shí)體的輸出數(shù)據(jù)流出發(fā)，畫出邏輯加工，直到找到輸入數(shù)據(jù)流，形成封閉數(shù)據(jù)流畫出GIS的外部實(shí)體找出GIS外部實(shí)體的輸入數(shù)據(jù)與輸入數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)字典的概念

數(shù)據(jù)字典（DataDictionary，簡稱DD）是關(guān)于數(shù)據(jù)信息的集合。它是數(shù)據(jù)流圖中所有要素嚴(yán)格定義的場所，這些要素包括數(shù)據(jù)流、數(shù)據(jù)流的組成、文件、加工小說明及其它應(yīng)進(jìn)入字典的一切數(shù)據(jù)，其中，每個(gè)要素對應(yīng)數(shù)據(jù)字典中的一個(gè)條目。數(shù)據(jù)字典的用途

數(shù)據(jù)字典最重要的用途是作為分析階段的工具。在數(shù)據(jù)字典中建立嚴(yán)格一致的定義有助于增進(jìn)分析員和用戶之間的交流，從而避免許多誤解的發(fā)生。數(shù)據(jù)字典也有助于增進(jìn)不同開發(fā)人員或不同開發(fā)小組之間的交流。同樣，將數(shù)據(jù)流圖和對數(shù)據(jù)流圖中的每個(gè)要素的精確定義放在一起，就構(gòu)成了系統(tǒng)的、完整的系統(tǒng)規(guī)格說明。數(shù)據(jù)字典和數(shù)據(jù)流圖一起構(gòu)成信息系統(tǒng)的邏輯模型。沒有數(shù)據(jù)字典，數(shù)據(jù)流圖就不嚴(yán)格；沒有數(shù)據(jù)流圖，數(shù)據(jù)字典也沒有作用。GIS數(shù)據(jù)字典GIS數(shù)據(jù)字典的任務(wù)是對GIS數(shù)據(jù)流圖中出現(xiàn)的所有被命名的圖形要素在數(shù)據(jù)字典中作為一個(gè)詞條加以定義，使得每一個(gè)圖形要素的名字都有一個(gè)確切的解釋GIS數(shù)據(jù)字典中所有的定義必須是嚴(yán)密的、精確的，不可有半點(diǎn)含糊，不可有二義性GIS數(shù)據(jù)字典的主要內(nèi)容包括數(shù)據(jù)流圖中每個(gè)圖形要素的名字、別名或編號、分類、描述、定義、位置等GIS數(shù)據(jù)字典中詞條的定義及其內(nèi)容

描述詞條內(nèi)容注釋數(shù)據(jù)流是GIS數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在系統(tǒng)內(nèi)傳播的途徑數(shù)據(jù)流名；說明；數(shù)據(jù)流來源；數(shù)據(jù)流去向；數(shù)據(jù)流組成；每個(gè)數(shù)據(jù)流的流通量“說明”用來簡要介紹數(shù)據(jù)流產(chǎn)生的原因和結(jié)果；“數(shù)據(jù)流組成”是介紹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)要素構(gòu)成數(shù)據(jù)流圖的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是數(shù)據(jù)處理的最小單位數(shù)據(jù)要素名；類型；長度；取值范圍；相關(guān)的數(shù)據(jù)要素及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)“類型”可以分為數(shù)字（離散值，連續(xù)值），文字（編碼類型）等數(shù)據(jù)文件保存數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)文件名；簡述；輸入數(shù)據(jù)；輸出數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)文件組成；存儲方式；存取頻率“簡述”介紹文件中存放的是什么數(shù)據(jù)；“存儲方式”包括順序、隨機(jī)、索引等幾種加工邏輯加工比較復(fù)雜，到后來就是一段程序加工名；加工編號；簡要描述；輸入數(shù)據(jù)流；輸出數(shù)據(jù)流；加工邏輯“加工編號”反映該加工的層次；“簡要描述”是對加工邏輯及功能簡述；“加工邏輯”介紹加工程序和加工順序GIS數(shù)據(jù)字典的作用

通過建立GIS數(shù)據(jù)字典，在GIS分析過程中，就可以通過名字方便地查閱數(shù)據(jù)的定義；也可以按各種要求，列出各種表格供分析員使用；還可按描述內(nèi)容或定義來查詢數(shù)據(jù)的名字；甚至可以通過檢查各個(gè)加工的邏輯功能，實(shí)現(xiàn)和檢查數(shù)據(jù)與程序之間的一致性和完整性。從以后的設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)到維護(hù)階段，都需要參考數(shù)據(jù)字典進(jìn)行設(shè)計(jì)、修改和查詢。為什么需要加工邏輯說明

在分層的GIS數(shù)據(jù)流圖中，子圖及數(shù)據(jù)流、文件等都說明了父圖的加工，實(shí)際上就是給出了定義。但最底層的數(shù)據(jù)流圖中的加工不能通過子圖做進(jìn)一步的描述，所以必須有一個(gè)加工小說明來定義底層數(shù)據(jù)流圖中的加工。

4.2.4軟件需求規(guī)格說明GIS的軟件需求規(guī)格說明是在GIS結(jié)構(gòu)化分析的基礎(chǔ)上建立的自頂向下的任務(wù)分析模型。規(guī)格說明描述了系統(tǒng)的需求，是聯(lián)系GIS需求分析與GIS設(shè)計(jì)的重要橋梁。同時(shí)，GIS軟件需求規(guī)格說明書作為系統(tǒng)分析階段的技術(shù)文檔，是提交審議的一份必要的工作文件。需求規(guī)格說明書一旦審議通過，則成為有約束力的指導(dǎo)性文件，成為用戶與技術(shù)人員之間的技術(shù)合同，成為下一階段GIS設(shè)計(jì)的依據(jù)。GIS軟件需求規(guī)格說明的主要內(nèi)容

引言1.1編寫目的（闡明編寫需求說明的目的，指明用戶對象）1.2GIS項(xiàng)目背景（應(yīng)包括：a.GIS項(xiàng)目的委托單位、開發(fā)單位和主管部門；b.該GIS軟件系統(tǒng)與其它系統(tǒng)的關(guān)系）1.3定義（列出文檔中所用到的專門術(shù)語的定義和縮寫詞的原文）1.4參考資料（可包括：a.項(xiàng)目經(jīng)核準(zhǔn)的計(jì)劃任務(wù)書、合同或上級機(jī)關(guān)的批文；b.項(xiàng)目開發(fā)計(jì)劃；c.文檔所引用的資料、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。列出這些資料的作者、標(biāo)題、編號、發(fā)表日期、出版單位或資料來源）2.GIS項(xiàng)目概述

2.1GIS項(xiàng)目目標(biāo)、內(nèi)容、現(xiàn)行系統(tǒng)的調(diào)查情況

2.2GIS運(yùn)行環(huán)境

2.3條件與限制3.GIS數(shù)據(jù)描述

3.1GIS靜態(tài)數(shù)據(jù)

3.2GIS動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)（包括輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)）

3.3GIS數(shù)據(jù)流圖

3.4GIS數(shù)據(jù)庫描述（給出所使用數(shù)據(jù)庫的名稱和類型）

3.5GIS數(shù)據(jù)字典

3.6GIS加工邏輯小說明

3.7數(shù)據(jù)采集4.GIS功能需求

4.1功能劃分

4.2功能描述5.GIS性能需求

5.1數(shù)據(jù)精確度

5.2時(shí)間特性（如響應(yīng)時(shí)間、更新處理時(shí)間、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與傳輸時(shí)間、運(yùn)行時(shí)間等）

5.3適應(yīng)性（在操作方式、運(yùn)行環(huán)境、與其它軟件的接口以及開發(fā)計(jì)劃等發(fā)生變化時(shí)，應(yīng)具有的適應(yīng)能力）6.GIS運(yùn)行需求

6.1用戶界面（如屏幕格式、報(bào)表格式、菜單格式、輸入輸出時(shí)間等）

6.2硬件接口

6.3軟件接口

6.4故障處理7．質(zhì)量保證8．其它需求（如可使用性、安全保密、可維護(hù)性、可移植性等）4.3系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)4.3.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的任務(wù)和方法4.3.2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)準(zhǔn)則4.3.3系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)工具

總體設(shè)計(jì)的任務(wù)是要求系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員遵循統(tǒng)一的準(zhǔn)則和采用標(biāo)準(zhǔn)的工具來確定系統(tǒng)應(yīng)包含哪些模塊、用什么方法聯(lián)結(jié)在一起，以構(gòu)成一個(gè)最優(yōu)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)?？傮w設(shè)計(jì)一般采用結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)軟件總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，是一種自頂向下、逐步求精和分階段實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)策略。4.3.1總體設(shè)計(jì)的任務(wù)和方法結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的基本特點(diǎn)由問題結(jié)構(gòu)導(dǎo)出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，即問題結(jié)構(gòu)到系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的映射。問題結(jié)構(gòu)主要用數(shù)據(jù)流圖（DFD）來描述系統(tǒng)的邏輯模型，而系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是指用系統(tǒng)的模塊結(jié)構(gòu)圖來描述軟件結(jié)構(gòu)通過自頂向下分解和層次組織的方法來簡化系統(tǒng)，產(chǎn)生模塊結(jié)構(gòu)運(yùn)用一系列的圖表工具。為使系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程易于理解，結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)使用了兩種主要的圖表工具：偽碼和結(jié)構(gòu)圖。偽碼描述的是模塊的處理邏輯，用來表達(dá)程序的設(shè)計(jì)思路；結(jié)構(gòu)圖用于描述軟件的總體結(jié)構(gòu)，采用自頂向下、層次組織的方法提供一系列的系統(tǒng)設(shè)計(jì)策略。結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)提供了兩種設(shè)計(jì)策略，它們分別是面向過程的數(shù)據(jù)流方法與面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的Jackson方法和Warnier-Orr方法。提供一組評價(jià)系統(tǒng)設(shè)計(jì)質(zhì)量的準(zhǔn)則。結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法提供了一系列評估準(zhǔn)則，如耦合、內(nèi)聚、扇入和扇出、信息隱蔽以及模塊化等。結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法一般設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)工具數(shù)據(jù)流圖，模塊結(jié)構(gòu)圖，圖表工具系統(tǒng)流程圖設(shè)計(jì)思想自頂向下，逐層分解自底向上，統(tǒng)一組裝設(shè)計(jì)重心強(qiáng)調(diào)軟件總體結(jié)構(gòu)，其次才考慮軟件模塊的內(nèi)部處理邏輯(程序結(jié)構(gòu))采用系統(tǒng)流程圖描述源程序的處理邏輯，強(qiáng)調(diào)的是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過程分為總體設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)沒有明確的階段劃分性能系統(tǒng)具有較好靈活性和可維護(hù)性，系統(tǒng)整體性好，易于把握用戶需求目標(biāo)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)性差，缺乏靈活性和可維護(hù)性，并且可靠性和效率不高結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法與一般設(shè)計(jì)方法的比較設(shè)計(jì)方法和策略問題——如何構(gòu)造（導(dǎo)出）軟件的總體結(jié)構(gòu)軟件評估準(zhǔn)則問題——什么樣的軟件結(jié)構(gòu)是“最優(yōu)”的軟件設(shè)計(jì)工具問題——如何表述軟件的結(jié)構(gòu)采用結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法需解決的問題在結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)過程中，模塊是一個(gè)重要的概念。模塊指的是具有輸入和輸出、邏輯功能、運(yùn)行程序、內(nèi)部數(shù)據(jù)四種屬性的一組程序語句。其中，輸入、輸出和邏輯功能是其外部屬性，反映功能，是可見的；運(yùn)行程序、內(nèi)部數(shù)據(jù)是其內(nèi)部屬性，反映具體實(shí)現(xiàn)途徑，是不可見的。除了上述四個(gè)主要屬性外，模塊還有其它的屬性。例如，它有一個(gè)名稱，可以使用別的模塊，也可以被別的模塊使用，即“調(diào)用”和“被調(diào)用”。在結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)中，主要關(guān)心的是模塊的外部屬性，即它的功能，而不是它的內(nèi)部屬性，即如何去實(shí)現(xiàn)。結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)中的模塊4.3.2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則采用結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法進(jìn)行系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的最大優(yōu)勢是它提供了一種便于衡量軟件設(shè)計(jì)質(zhì)量的廣泛的評價(jià)準(zhǔn)則。這些評價(jià)軟件設(shè)計(jì)質(zhì)量的主要準(zhǔn)則包括：模塊化抽象和信息隱蔽模塊獨(dú)立性軟件可以簡單地理解為模塊的集成。目前，幾乎所有的軟件體系結(jié)構(gòu)都體現(xiàn)為模塊化。模塊化是軟件設(shè)計(jì)的一個(gè)基本準(zhǔn)則，它使得一個(gè)程序易于為人們所理解、設(shè)計(jì)、測試和維護(hù)。高層模塊可使我們從整體上把握問題，隱蔽細(xì)節(jié)以免分散我們的注意力，在需要時(shí)，又可以深入到較低的層次以了解進(jìn)一步的細(xì)節(jié)。模塊化往往將較復(fù)雜的問題轉(zhuǎn)化為一些簡單問題的集合，使我們可以將工作量分散到各個(gè)工作組以集中力量解決各個(gè)問題。模塊化抽象和信息隱蔽抽象是抽出事物的本質(zhì)特性而暫時(shí)不考慮它們的細(xì)節(jié)，它反映在數(shù)據(jù)和過程兩方面。信息隱蔽是模塊的另一重要特征。“信息隱蔽”意味著有效的模塊化可以通過定義一組獨(dú)立的模塊來實(shí)現(xiàn)，這些獨(dú)立的模塊彼此之間僅僅交換那些為了完成系統(tǒng)功能所必須交換的信息。一個(gè)模塊內(nèi)部所包含的信息（數(shù)據(jù)或過程），如果它不允許外部的模塊訪問的話，其它模塊是不能對它們訪問的。抽象和信息隱蔽從兩個(gè)不同方面說明了模塊化設(shè)計(jì)的特征。“抽象”幫助定義構(gòu)成軟件的過程實(shí)體，而“信息隱蔽”實(shí)施對過程細(xì)節(jié)的存取約束。模塊獨(dú)立性模塊獨(dú)立性的概念是模塊抽象和信息隱蔽的直接結(jié)果，是保證軟件質(zhì)量的關(guān)鍵性因素。采用結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法進(jìn)行系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)把系統(tǒng)設(shè)計(jì)成具有層次式的模塊化結(jié)構(gòu)。模塊獨(dú)立性程度較高的軟件，其功能易于劃分，接口簡單，因此開發(fā)、測試和維護(hù)都較容易，修改引起的副作用也較小。4.3.3系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)工具-層次圖

層次圖（hierarchicalchart）是在軟件總體設(shè)計(jì)階段最常用的工具之一，用來描繪軟件的層次結(jié)構(gòu)。下圖為某土地定級信息系統(tǒng)的局部層次圖，圖中的每個(gè)方框代表一個(gè)模塊，方框間的連線表示模塊的調(diào)用關(guān)系。層次圖適合于在自頂而下設(shè)計(jì)軟件的過程中使用。層次圖層次圖（hierarchicalchart）是在軟件總體設(shè)計(jì)階段最常用的工具之一，用來描繪軟件的層次結(jié)構(gòu)。下圖為某土地定級信息系統(tǒng)的局部層次圖，圖中的每個(gè)方框代表一個(gè)模塊，方框間的連線表示模塊的調(diào)用關(guān)系。層次圖適合于在自頂而下設(shè)計(jì)軟件的過程中使用。某土地定級信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)編輯因子分析因素復(fù)合級別劃定面積量算專題制圖成果輸出空間內(nèi)插分析地形坡度分析平均高程分析曲面分級引力模型空間擴(kuò)散分析分值頻率分析分值分級樣點(diǎn)級別提取級差收益測算4.4系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)4.4.1GIS功能設(shè)計(jì);4.4.2空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)；4.4.3接口設(shè)計(jì)；4.4.4用戶界面設(shè)計(jì)；4.4.5系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)報(bào)告。4.4.1GIS功能設(shè)計(jì)空間處理與分析；地理建模。GIS空間處理與分析設(shè)計(jì)主要內(nèi)容GIS空間數(shù)據(jù)處理編輯處理：圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的編輯，圖形數(shù)據(jù)的拼接和分割等；變換處理：投影變換、坐標(biāo)變換、比例尺變換、幾何校正等；編碼和壓縮處理：數(shù)據(jù)編碼、多余節(jié)點(diǎn)去除以及柵格數(shù)據(jù)壓縮等；數(shù)據(jù)的插值：點(diǎn)的內(nèi)插、區(qū)域的內(nèi)插等；數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換：矢量與柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、系統(tǒng)間數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換等GIS空間分析設(shè)計(jì)查詢分析：如拓?fù)洳樵?、條件查詢等；幾何分析：如面積周長距離量算、開窗分析、多邊形合并等；地形分析：如空間內(nèi)插分析、等值線分析、坡度和坡向分析、分水嶺分析、淹沒分析流域分析：如地形剖面分析、三維地形顯示與分析等；疊置分析：如多邊形疊置分析、視覺信息復(fù)合分析、條件與非條件疊置分析等。鄰域分析：如緩沖帶分析、走廊分析、泰森多邊形分析、擬合分析等；網(wǎng)絡(luò)分析：如最佳路徑分析、時(shí)空規(guī)劃分析、網(wǎng)絡(luò)流量模擬分析等；圖像分析：如圖像增強(qiáng)、圖像分割、圖像細(xì)化、空間濾波、高程影像疊置分析等；多元分析：如聚類分析、主成分分析、判別因子分析、趨勢面分析、回歸分析等；應(yīng)用模型分析：與本GIS應(yīng)用密切相關(guān)的各種應(yīng)用模型分析GIS地理建模（一）地理模型是對地理實(shí)體的特性及其變化規(guī)律的一種表示或者抽象，同時(shí)也是對地理實(shí)體的那些所要研究的特定特征進(jìn)行定量的抽象?？梢哉f，地理模型是地理實(shí)體通過適當(dāng)?shù)倪^濾，用適當(dāng)?shù)谋硎疽?guī)則簡潔描述的模仿品。通過這個(gè)模仿品，我們可以了解到所研究地理實(shí)體的本質(zhì)，從而便于對地理實(shí)體進(jìn)行分析和處理。地理建模主要是運(yùn)用數(shù)學(xué)語言、地理知識和程序設(shè)計(jì)工具，對地理信息（如地理現(xiàn)象、地理數(shù)據(jù)等）加以翻譯和歸納。地理模型經(jīng)過演繹、求解及推斷過程，給出數(shù)學(xué)上和地理上的分析、預(yù)報(bào)、決策或控制，再經(jīng)過翻譯和解釋回到現(xiàn)實(shí)世界中，完成實(shí)踐-理論-實(shí)踐的循環(huán)。如果檢驗(yàn)結(jié)果是正確或可行的，即可用于GIS分析和操作，否則，就要重新考慮翻譯、歸納過程，重新修改地理模型。GIS地理建模（二）地理建模過程地理建模是一項(xiàng)復(fù)雜而具有創(chuàng)造性的活動(dòng)（改造已有模型或創(chuàng)造新模型），建立地理模型沒有固定的模式，下圖大致歸納了地理建模的一般過程。建模準(zhǔn)備模型假設(shè)建立模型模型求解模型分析模型檢驗(yàn)建模準(zhǔn)備模型應(yīng)用模型分析與檢驗(yàn)建模假設(shè)建立模型模型求解地理建模流程圖建模準(zhǔn)備建模準(zhǔn)備包括了解地理問題的實(shí)際背景、明確地理建模的目的、掌握地理對象的各種信息（如數(shù)據(jù)資料等）以及搞清對象的特征。為了做好準(zhǔn)備，有時(shí)建模者需進(jìn)行深入細(xì)致的調(diào)查研究，碰到問題要虛心向有關(guān)方面的專家請教，按模型的需要有目的地收集所需資料。本階段的重點(diǎn)是進(jìn)行模型的因子分析。模型假設(shè)模型假設(shè)是根據(jù)地理對象的特性和建模的目的，對問題進(jìn)行必要的簡化，并且用精確的語言作出假設(shè)。這是地理建模的第二步，也是關(guān)鍵的一步。有時(shí)，假設(shè)過于詳細(xì)，試圖把復(fù)雜的實(shí)際現(xiàn)象的各個(gè)因素都考慮進(jìn)去，可能使得建模者很難繼續(xù)下一步的工作。因此要善于辨別問題的主要和次要方面，盡量將問題均勻化、線性化。建立模型建立模型是指根據(jù)所做的假設(shè)，利用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)工具，確定各因子之間的聯(lián)系，通過表格、圖形或是其它數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)建立地理模型。這是地理建模的第三步。為了完成這項(xiàng)地理建模的主體工作，建模者需要掌握較為廣泛的數(shù)學(xué)知識，有時(shí)還要用到規(guī)劃論、排隊(duì)論、圖論、對策論等知識，但并不要求建模者對數(shù)學(xué)的每個(gè)分支都精通。事實(shí)上，建模的一個(gè)原則就是盡量采用簡單明了的數(shù)學(xué)工具，供更多的人了解和使用。模型求解對以上建立的模型進(jìn)行數(shù)學(xué)上的求解，包括解方程、畫圖形、邏輯推理、穩(wěn)定性討論等。模型求解不僅要求建模者掌握相應(yīng)的數(shù)學(xué)知識，還要掌握一些常用數(shù)據(jù)分析軟件，如集計(jì)算和可視化于一體的Matlab軟件及用于統(tǒng)計(jì)分析的SPSS軟件等。模型分析對模型求解的結(jié)果進(jìn)行數(shù)學(xué)和地理上的分析。這一階段有時(shí)需根據(jù)地理問題的性質(zhì)，分析各變量之間的依賴關(guān)系；有時(shí)要求對結(jié)果進(jìn)行預(yù)測、最優(yōu)決策或控制等。

模型檢驗(yàn)將模型分析的結(jié)果“翻譯”到地理對象中，用實(shí)際現(xiàn)象或數(shù)據(jù)檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷暮侠硇院瓦m用性，即檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷恼_性。若檢驗(yàn)結(jié)果正確，模型即可用；若檢驗(yàn)結(jié)果有誤，則需修改或重新建模。經(jīng)驗(yàn)表明，模型假設(shè)是最易導(dǎo)致結(jié)果有誤的環(huán)節(jié)。GIS應(yīng)用模型庫的設(shè)計(jì)GIS有著強(qiáng)大的空間分析功能，如緩沖區(qū)分析、鄰近分析、疊加分析等。只有建立與之相應(yīng)的GIS應(yīng)用模型，GIS才真正有用武之地。下表反映了GIS應(yīng)用模型的分類情況。空間模型非空間模型適宜性分析模型預(yù)測模型模擬模型最優(yōu)化模型影響模型……計(jì)量經(jīng)濟(jì)模型經(jīng)濟(jì)控制論模型投入產(chǎn)出模型系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型……GIS應(yīng)用模型分類4.4.2空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是GIS軟件設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容，進(jìn)行空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是確定空間數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)模型以及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并提出空間數(shù)據(jù)庫相關(guān)功能的實(shí)現(xiàn)方案；空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要任務(wù)是將設(shè)計(jì)的空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行編碼實(shí)現(xiàn)，并將收集來的空間數(shù)據(jù)入庫，建立空間數(shù)據(jù)庫管理信息系統(tǒng)。內(nèi)容一、空間數(shù)據(jù);二、空間數(shù)據(jù)的邏輯預(yù)處理;三、空間數(shù)據(jù)庫的概念設(shè)計(jì); 四、空間數(shù)據(jù)庫的邏輯設(shè)計(jì);五、空間數(shù)據(jù)庫的功能設(shè)計(jì);六、空間數(shù)據(jù)采集建庫.一、空間數(shù)據(jù)空間特征：包括比例尺、坐標(biāo)系和投影類型等時(shí)間特征屬性特征其中，時(shí)間特征和屬性特征是一般信息系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)都具有的，而空間特征是空間數(shù)據(jù)獨(dú)有的，是空間數(shù)據(jù)庫的宏觀定義，建立空間數(shù)據(jù)庫時(shí)必須著重考慮。比例尺含義：指空間數(shù)據(jù)庫入庫前原始圖件的比例尺。數(shù)字化后的地圖可在一定范圍內(nèi)按任意比例尺顯示。如何確定？空間數(shù)據(jù)庫的比例尺通常取決于用戶對空間數(shù)據(jù)的精度要求及所研究區(qū)域的大小。精度要求越高，地圖比例尺就越大，內(nèi)容愈詳細(xì)，數(shù)字化工作量和存儲量也就越大。空間數(shù)據(jù)有三大基本特征空間特征：包括比例尺、坐標(biāo)系和投影類型等時(shí)間特征屬性特征其中，時(shí)間特征和屬性特征是一般信息系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)都具有的，而空間特征是空間數(shù)據(jù)獨(dú)有的，是空間數(shù)據(jù)庫的宏觀定義，建立空間數(shù)據(jù)庫時(shí)必須著重考慮。比例尺含義：指空間數(shù)據(jù)庫入庫前原始圖件的比例尺。數(shù)字化后的地圖可在一定范圍內(nèi)按任意比例尺顯示。如何確定？空間數(shù)據(jù)庫的比例尺通常取決于用戶對空間數(shù)據(jù)的精度要求及所研究區(qū)域的大小。精度要求越高，地圖比例尺就越大，內(nèi)容愈詳細(xì)，數(shù)字化工作量和存儲量也就越大。坐標(biāo)系

空間數(shù)據(jù)庫中常用的坐標(biāo)系有地理坐標(biāo)系和平面直角坐標(biāo)系。地理坐標(biāo)系描述：采用經(jīng)緯度（φ,λ）來確定地球表面上任意一點(diǎn)的位置。從通過格林威治天文臺的子午面向東為東經(jīng)（0°~180°），向西為西經(jīng)（0°~180°）；從赤道面算起，向北為北緯（0°~90°），向南為南緯（0°~90°）。應(yīng)用領(lǐng)域：一般應(yīng)用于空間位置要求很明確的GIS中。因?yàn)榻?jīng)緯度不僅能標(biāo)示空間對象在地球表面上的位置，還能顯示其地理方位以及所處的時(shí)區(qū)、兩地間的時(shí)差等。平面直角坐標(biāo)系描述：首先定義一個(gè)原點(diǎn)（0,0）及x，y軸方向，然后通過（x,y）值確定某個(gè)地理實(shí)體的位置。應(yīng)用領(lǐng)域：適用于大比例尺小區(qū)域的GIS應(yīng)用。因?yàn)樵谠撟鴺?biāo)系中，統(tǒng)計(jì)面積、距離量算等較為方便，在測繪中應(yīng)用較廣，如房產(chǎn)測繪等。投影含義：不同的坐標(biāo)系可以通過地圖投影來建立聯(lián)系，即地球表面任一由地理坐標(biāo)（φ,λ）確定的點(diǎn)，在平面上必然有一個(gè)由平面直角坐標(biāo)（x,y）確定的點(diǎn)與它相對應(yīng)。如何選擇地圖投影類型？首先是經(jīng)緯線形狀和變形性質(zhì)能否滿足GIS對數(shù)據(jù)的要求；其次是投影的變形要小且分布均勻，使等變形線大致與區(qū)域輪廓一致；再次就是經(jīng)緯網(wǎng)形狀不復(fù)雜，便于識別和投影計(jì)算、轉(zhuǎn)換等。不同投影類型的比較

投影類型特點(diǎn)適用領(lǐng)域等角投影方位準(zhǔn)確，小區(qū)域的圖形能與實(shí)地相似航空、航海、氣象、洋流和軍事等方面等積投影面積正確，方便分析信息間的對比關(guān)系行政區(qū)劃、自然或經(jīng)濟(jì)區(qū)劃、人口密度、土地利用、農(nóng)業(yè)、經(jīng)濟(jì)和某種自然現(xiàn)象分布等方面等距方位投影距離準(zhǔn)確，方便對一定半徑范圍進(jìn)行控制城市防空、地震臺、雷達(dá)站等方面分層(縱方向)

tile1tile2

分幅（水平方向）

tile3tile4

tile1tile2植被層(Layer1)

tile3tile4

tile1tile2水系層(Layer2)

tile3tile4

tile1tile2居民地層(Layer3)

tile3tile4

……

……

二、空間數(shù)據(jù)分幅和分層示意圖

分幅

當(dāng)GIS空間數(shù)據(jù)庫的比例尺較大時(shí)，圖幅的范圍也就較大，為了便于數(shù)據(jù)的存儲、檢索、顯示與分析，有必要對整個(gè)地圖進(jìn)行分幅。若不進(jìn)行分幅處理，一個(gè)地圖幅面將大得驚人，計(jì)算機(jī)存儲和檢索的速度將受到很大影響。分幅的方式可以是按矩形，也可以是按行政區(qū)劃。還可按城市管理分幅（如電信分幅、污水系統(tǒng)分幅、消防分幅等）、交通管理分幅、郵政分幅、環(huán)保分幅等。矩形分幅示意圖

圖中所示為在規(guī)劃國土樣區(qū)系統(tǒng)中（修文群等，1999年），采用的按矩形分幅方法分別按格網(wǎng)大小分幅：一是按原有1:1000的圖幅分幅，另一種按1平方公里分幅。118500,21000121500,21000MAP1MAP2MAP3720721722723724725MAP4MAP5MAP6648649650651652653MAP7MAP8MAP95765775785795805811180500,18000MAP10336337121500,175001平方公里分幅圖

1：1000圖幅分幅圖分幅處理應(yīng)注意問題

分幅可能會帶來數(shù)據(jù)無縫處理的問題，即相鄰兩幅圖之間數(shù)據(jù)的完整性與一致性問題。在數(shù)據(jù)分幅處理過程中，應(yīng)注意以下問題：確定典型用戶常用的查詢范圍；選擇適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)量，每幅中的數(shù)據(jù)量應(yīng)適度；需要經(jīng)過典型試驗(yàn)以確定最佳方案。分層描述：分層是在分幅的基礎(chǔ)之上進(jìn)行的，它按地圖內(nèi)容進(jìn)行劃分，不同的內(nèi)容屬于不同的層。目的：更有效地組織和管理空間數(shù)據(jù)依據(jù)：國家相關(guān)信息分類標(biāo)準(zhǔn)原則：宜細(xì)不宜粗，盡量減少層與層之間的關(guān)聯(lián)分層處理應(yīng)注意問題

按要素類型分層，性質(zhì)相同或相近的要素應(yīng)放在同一層。數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。如數(shù)據(jù)的公共邊，數(shù)據(jù)之間的隸屬關(guān)系等。基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)的分層較細(xì)，各種專題信息數(shù)據(jù)一般放在單獨(dú)的一層或較少的幾層中?？紤]用戶視圖的多樣性。分層處理應(yīng)注意問題（續(xù)）分層時(shí)應(yīng)考慮數(shù)據(jù)與功能的關(guān)系，如數(shù)據(jù)使用頻率，起主導(dǎo)作用的功能等。分層時(shí)應(yīng)考慮更新的問題，應(yīng)考慮將變更頻繁的數(shù)據(jù)分離出來。分層時(shí)應(yīng)顧及數(shù)據(jù)量的大小，各層數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量最好比較均衡。盡量減少冗余數(shù)據(jù)。分層示例

表中所示為江陰市土地利用規(guī)劃管理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)分類表，它是江蘇省江陰市土地利用規(guī)劃管理信息系統(tǒng)中對空間數(shù)據(jù)（土地利用規(guī)劃圖）分類的初步結(jié)果。裝飾圖層背景圖層規(guī)劃圖層規(guī)劃_餅圖圖框規(guī)劃_注記規(guī)劃_圖例玫瑰圖市界鎮(zhèn)界村界耕地林地園地未利用地城鎮(zhèn)村工礦河流道路特殊用地規(guī)劃_林地規(guī)劃_園地規(guī)劃_農(nóng)村居民點(diǎn)規(guī)劃_道路規(guī)劃_鐵路規(guī)劃_鎮(zhèn)區(qū)規(guī)劃_獨(dú)立工礦用地規(guī)劃_河流規(guī)劃_一般農(nóng)田規(guī)劃_基本農(nóng)田分專題要素

空間數(shù)據(jù)的另一種組織方式是按專題要素來組織，即根據(jù)某部門所感興趣的對象，如商店、銀行、有污染的工廠等來組織地理實(shí)體集合的幾何與屬性數(shù)據(jù)，同一層中可能會有不同種類的地理對象。三、空間數(shù)據(jù)庫的概念設(shè)計(jì)

（一）空間數(shù)據(jù)需求分析（二）E-R模型（三）空間數(shù)據(jù)庫的概念模型設(shè)計(jì)

空間數(shù)據(jù)需求分析步驟用戶需求調(diào)查分析空間數(shù)據(jù)現(xiàn)狀系統(tǒng)分析各步驟具體工作內(nèi)容

其中，用戶需求調(diào)查在空間數(shù)據(jù)需求分析中具有重要地位。調(diào)查方法以與GIS用戶面對面討論的形式為主，調(diào)研的最終結(jié)果是提交一份全面和完整的書面報(bào)告。報(bào)告完成后，應(yīng)送交用戶評議以證實(shí)報(bào)告的準(zhǔn)確性和完整性，用戶對報(bào)告的討論及修改建議必須在最終報(bào)告中反映出來。用戶需求調(diào)查系統(tǒng)分析分析數(shù)據(jù)現(xiàn)狀現(xiàn)行業(yè)務(wù)處理流程；數(shù)據(jù)性質(zhì)、獲取途徑與應(yīng)用范圍；數(shù)據(jù)間的關(guān)系；數(shù)據(jù)使用頻率；用戶的數(shù)據(jù)要求、處理方式與處理要求數(shù)據(jù)內(nèi)容是否符合要求；數(shù)據(jù)的有效性；數(shù)據(jù)的完整性；數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性；數(shù)據(jù)的表示方法；數(shù)據(jù)加工的難易程度；數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化；數(shù)據(jù)的數(shù)量與質(zhì)量；數(shù)據(jù)的來源分析系統(tǒng)環(huán)境和條件；確定系統(tǒng)邊界；確定計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的功能；抽象出系統(tǒng)模型E-R模型

描述：E-R模型是構(gòu)建信息系統(tǒng)或數(shù)據(jù)庫概念模型的一種有效工具或有效方法（也稱為E-R方法）。組成：實(shí)體類（簡稱實(shí)體）、關(guān)系類（簡稱關(guān)系）和屬性分類：基本E-R方法、擴(kuò)展E-R方法、空間E-R方法基本E-R方法

由PeterChen于1976年提出特點(diǎn)：強(qiáng)調(diào)實(shí)體間的關(guān)系，而非實(shí)體的屬性目的：試圖建立一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型，以概括層次、網(wǎng)狀和關(guān)系三個(gè)傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型；作為三種傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型相互轉(zhuǎn)換的中間數(shù)據(jù)模型；作為超脫數(shù)據(jù)庫管理信息系統(tǒng)的一種概念模型，以比較自然的方式描述現(xiàn)實(shí)世界。表示方法：E-R圖。其中，實(shí)體用方框表示，屬性用橢圓表示，關(guān)系用菱形表示。實(shí)體描述：它是所關(guān)心的客觀事物的抽象，并且可以被唯一地標(biāo)識。識別原則：如果數(shù)據(jù)類相對獨(dú)立，并可唯一標(biāo)識，且具有自己的屬性，則該數(shù)據(jù)類可能是一類實(shí)體，如果它僅是某類實(shí)體的特征，則它是一類屬性如果數(shù)據(jù)類與已識別的實(shí)體間存在關(guān)系/聯(lián)系，則該數(shù)據(jù)類（已是一類實(shí)體的屬性除外）可能是一類實(shí)體屬性描述：它是實(shí)體的特征。一個(gè)實(shí)體總是通過其屬性來描述的，對實(shí)體的管理和分析的操作是通過對屬性的操作來實(shí)現(xiàn)的。關(guān)系/聯(lián)系

描述：它指的是實(shí)體之間的聯(lián)結(jié)，可以有自己的屬性。一般地，實(shí)體和屬性是數(shù)據(jù)庫的存儲對象，而關(guān)系是數(shù)據(jù)庫所要進(jìn)行的查詢操作。種類：擁有/屬于關(guān)系、集/子集關(guān)系、父/子關(guān)系、實(shí)體的組成關(guān)系等。又可分為一對一、一對多、多對一、多對多等關(guān)系類型。E-R圖示例(大學(xué)數(shù)據(jù)庫)教師年齡姓名性別職稱工資地址

所屬教研室講授課程郵編市單位學(xué)校信箱教師教室課程名學(xué)時(shí)數(shù)內(nèi)容T_S_C教研室地點(diǎn)名稱編號所屬系系地點(diǎn)名稱編號系主任學(xué)生性別姓名年齡年級B_DN1S_D1NT_DN1空間E-R方法

E-R方法在GIS中的應(yīng)用分為兩類：直接應(yīng)用。如屬性數(shù)據(jù)庫概念模型設(shè)計(jì)空間E-R方法。根據(jù)空間數(shù)據(jù)的空間特性對基本E-R方法和擴(kuò)展E-R方法進(jìn)行改進(jìn)，它最初由Calkins提出，在GIS中具有較成功的應(yīng)用空間實(shí)體及其表達(dá)

空間實(shí)體與一般實(shí)體區(qū)別：它具有空間特性。即它除了作為一般實(shí)體的普通屬性外，還具有不同于一般實(shí)體的空間屬性。空間實(shí)體的關(guān)系及其表達(dá)

關(guān)系分類（Calkins）：度量關(guān)系（一般數(shù)據(jù)庫都具有）；拓?fù)潢P(guān)系（相鄰、聯(lián)結(jié)、包含）；方向關(guān)系?；綞-R方法和空間E-R方法比較

基本E-R方法空間E-R方法實(shí)體構(gòu)成例子學(xué)生（姓名、性別、年齡、入學(xué)時(shí)間、住址）宗地（產(chǎn)權(quán)人姓名、地址）多邊形（坐標(biāo)、拓?fù)潢P(guān)系）實(shí)體表達(dá)屬性實(shí)體一般實(shí)體及其屬性地理實(shí)體一般實(shí)體及其屬性空間實(shí)體及其屬性學(xué)生宗地PolygonGT坐標(biāo)標(biāo)識拓?fù)錁?biāo)識實(shí)體名稱空間實(shí)體類型姓名、性別、……產(chǎn)權(quán)人姓名、地址、……E-R方法比較（續(xù)表）基本E-R方法空間E-R方法實(shí)體類型一種：一般實(shí)體（無空間實(shí)體對應(yīng)）三種：一般實(shí)體（與空間實(shí)體對應(yīng)）

多空間尺度/類型表達(dá)的空間實(shí)體

多時(shí)段表達(dá)的空間實(shí)體關(guān)系類型一種：三種：一般關(guān)系（擁有、參加）拓?fù)潢P(guān)系（連通、相鄰、包含等）由空間操作導(dǎo)出的關(guān)系（鄰近、交疊、跨越、空間一致性）空間E-R方法示例（據(jù)邵全琴等，1998）

1

漁船

pointGTM

共管區(qū)

polygonGT包含于漁業(yè)公司漁政局

漁船

pointGT管理

管理

共管區(qū)

polygonGT

漁政船

pointGT……

包含于NNN11111NNNMMMMN

中心漁場

polygonGT

禁漁區(qū)

polygonGT

圍網(wǎng)漁船

pointGT

拖網(wǎng)漁船

pointGTM

海底障礙物

pointGT交疊臨近違規(guī)處罰O重疊注：1、M、N表示地理實(shí)體間的聯(lián)系。如：

它的含義為一個(gè)共管區(qū)內(nèi)可以包含M艘漁船，即1：M的關(guān)系。

數(shù)據(jù)庫概念模型設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫概念模型：它是數(shù)據(jù)庫的全局邏輯數(shù)據(jù)視圖，是數(shù)據(jù)庫管理員所看到的實(shí)體、實(shí)體屬性和實(shí)體間的聯(lián)系。概念模型設(shè)計(jì)任務(wù)：概念數(shù)據(jù)庫模式設(shè)計(jì)。以需求分析階段所提出的數(shù)據(jù)要求為基礎(chǔ)，對用戶需求描述的現(xiàn)實(shí)世界通過對其中信息的分類、聚集和概括，建立抽象的高級數(shù)據(jù)模型(如E-R模型)，形成概念數(shù)據(jù)庫模式事務(wù)設(shè)計(jì)。是考察需求分析階段提出的數(shù)據(jù)庫操作任務(wù)，形成數(shù)據(jù)庫事務(wù)的高級說明數(shù)據(jù)庫概念設(shè)計(jì)流程圖

數(shù)據(jù)分析用戶視圖的設(shè)計(jì)用戶視圖的集成視圖的分析和修改返回用戶、征求意見數(shù)據(jù)流程圖數(shù)據(jù)字典的形成單用戶的概念結(jié)構(gòu)(分E-R圖)總體概念結(jié)構(gòu)(初步E-R圖)概念結(jié)構(gòu),(基本E-R圖)空間數(shù)據(jù)庫的概念模型設(shè)計(jì)流程

確定系統(tǒng)所有的一般實(shí)體和地理實(shí)體確定各個(gè)實(shí)體的屬性確定實(shí)體間的所有聯(lián)系繪制表示一個(gè)單元的空間E-R圖將空間E-R圖轉(zhuǎn)化為GIS軟件和RDBMS可接受的數(shù)據(jù)模型將各個(gè)單元的空間E-R圖組合起來，并優(yōu)化概念模型設(shè)計(jì)步驟通過用戶需求調(diào)查與分析，提取和抽象出空間數(shù)據(jù)庫中所有的實(shí)體確定各個(gè)實(shí)體的屬性。要求盡可能減少數(shù)據(jù)冗余，方便數(shù)據(jù)存取和操作，并能實(shí)現(xiàn)正確無歧義地表達(dá)實(shí)體根據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)流圖及實(shí)體的特征正確定義實(shí)體間的關(guān)系根據(jù)提取、抽象和概括出的系統(tǒng)實(shí)體、實(shí)體屬性以及實(shí)體關(guān)系繪制空間E-R圖根據(jù)劃分的標(biāo)準(zhǔn)和原則對這些單元的E-R圖進(jìn)行綜合，并對其進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，使其能夠無縫地形成為一個(gè)整體將空間E-R圖轉(zhuǎn)化為適合GIS軟件和數(shù)據(jù)庫管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型?？臻gE-R模型是面向現(xiàn)實(shí)世界的，要將其在空間數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，必須轉(zhuǎn)化成相關(guān)的GIS軟件和數(shù)據(jù)庫支持的模型四、空間數(shù)據(jù)庫的邏輯設(shè)計(jì)（一）傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型（二）面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型（三）空間數(shù)據(jù)模型傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型的類型層次模型網(wǎng)絡(luò)模型關(guān)系模型層次模型

它是以記錄類型為結(jié)點(diǎn)的有向樹或者森林。如果把層次模型中的記錄按照先上后下、先左后右的次序排列就得到了一個(gè)記錄序列，稱為層次序列，層次序列碼能指出層次路徑。按照層次路徑查找記錄是層次模型的實(shí)現(xiàn)方法之一。根結(jié)點(diǎn)二級結(jié)點(diǎn)1二級結(jié)點(diǎn)2……………………三級結(jié)點(diǎn)1…………圖中每個(gè)方框代表一個(gè)結(jié)點(diǎn)記錄，附有該結(jié)點(diǎn)的屬性值，結(jié)點(diǎn)間的連線反映了它們之間的從屬關(guān)系網(wǎng)絡(luò)模型

它主要用于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)，是以記錄類型為結(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)模型中通常用循環(huán)指針來聯(lián)接網(wǎng)絡(luò)中的結(jié)點(diǎn)。根結(jié)點(diǎn)二級結(jié)點(diǎn)1二級結(jié)點(diǎn)2……三級結(jié)點(diǎn)1三級結(jié)點(diǎn)2三級結(jié)點(diǎn)3……………………圖中每個(gè)方框是一個(gè)結(jié)點(diǎn)，代表一個(gè)實(shí)體，每個(gè)實(shí)體用一個(gè)記錄表示，不同實(shí)體之間的聯(lián)系用網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接。

關(guān)系模型

描述：它將數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)歸結(jié)為滿足一定條件的二維表，亦稱為關(guān)系，一個(gè)實(shí)體由若干關(guān)系組成，而關(guān)系表的集合就構(gòu)成了關(guān)系模型。關(guān)系表示例：用地項(xiàng)目信息表和地塊信息表用地項(xiàng)目編號用地單位地塊編號……1地塊12地塊2…………地塊編號面積用地類型……地塊1地塊2……三種模型的比較

層次模型網(wǎng)絡(luò)模型關(guān)系模型結(jié)構(gòu)特征父結(jié)點(diǎn)與子結(jié)點(diǎn)的關(guān)系必須是一對一或一對多一個(gè)子結(jié)點(diǎn)可以有兩個(gè)或多個(gè)父結(jié)點(diǎn)，兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間可以有兩種或多種聯(lián)系實(shí)體間的聯(lián)系通過公共值隱含地表達(dá)，并用關(guān)系代數(shù)和關(guān)系運(yùn)算來操作優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)清晰，較容易實(shí)現(xiàn)可以表示多對多的關(guān)系，冗余度較小結(jié)構(gòu)簡單靈活，數(shù)據(jù)修改和更新方便，容易維護(hù)和理解缺點(diǎn)不能表示多對多的聯(lián)系，難以顧及數(shù)據(jù)共享和實(shí)體間的拓?fù)潢P(guān)系，數(shù)據(jù)冗余度大采用循環(huán)指針來聯(lián)系結(jié)點(diǎn)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以修改和維護(hù)，更新較為困難難以處理復(fù)雜的目標(biāo)，效率、數(shù)據(jù)語義和目標(biāo)標(biāo)識等方面還有不足面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型的框架

傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

.

持久性

.共享

.查詢語言

.并發(fā)控制

.事務(wù)管理

面向?qū)ο缶幊?/p>

.復(fù)雜對象

.對象確認(rèn)

.類和方法

.封裝

.繼承語義數(shù)據(jù)模型

.聚合

.概括

.派生

.聯(lián)合確立對象數(shù)據(jù)模型面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型的特點(diǎn)

支持復(fù)雜對象。具有對簡單對象運(yùn)用各種構(gòu)造符組成復(fù)雜對象的能力具有對象標(biāo)識。對象獨(dú)立于它的值存在具有封裝性。數(shù)據(jù)庫對象中既封裝數(shù)據(jù)又封裝程序，從而達(dá)到信息隱蔽，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)邏輯數(shù)據(jù)的獨(dú)立性支持類型和類的概念，類型概括了具有相同特性的一組對象的共同特性支持類或類型的層次結(jié)構(gòu)，具有繼承關(guān)系允許重載，即將同一名字用于不同類型的數(shù)據(jù)操作通過與現(xiàn)有程序設(shè)計(jì)語言的合理連接達(dá)到計(jì)算完備性具有擴(kuò)充性面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型的特征

封裝性：在面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)中，所有的實(shí)體都可以模型化為對象。對象是由描述該目標(biāo)狀態(tài)的一組數(shù)據(jù)和表達(dá)它的行為的一組操作（方法）組成，即某種相關(guān)的數(shù)據(jù)和行為的組合，這種行為就是對象的封裝性。類：它是同類對象的集合，即具有相同屬性和操作的目標(biāo)的組合。類描述了該類對象的共同屬性和共同的操作（方法），避免了對象的重復(fù)定義工作。超類和繼承：超類的概念是為了減輕類的重復(fù)定義問題，方便類的管理。繼承的概念是為了在超類和子類之間，使子類能夠獲得超類的屬性項(xiàng)和操作?？臻g數(shù)據(jù)模型類型

混合數(shù)據(jù)模型全關(guān)系型空間數(shù)據(jù)模型對象-關(guān)系型空間數(shù)據(jù)模型面向?qū)ο罂臻g數(shù)據(jù)模型混合數(shù)據(jù)模型

混合數(shù)據(jù)模型指在空間數(shù)據(jù)庫建設(shè)中，采用將空間圖形數(shù)據(jù)和相關(guān)聯(lián)的屬性數(shù)據(jù)分離開來管理的模式，空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)通過關(guān)鍵字連接。該模型使用方便、實(shí)現(xiàn)起來較為簡單，是目前使用較為廣泛的一種空間數(shù)據(jù)模型?；旌闲涂臻g數(shù)據(jù)庫模型示意圖空間數(shù)據(jù)庫屬性數(shù)據(jù)管理圖形數(shù)據(jù)管理分層設(shè)計(jì)分區(qū)設(shè)計(jì)關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)關(guān)系表設(shè)計(jì)混合數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)圖形數(shù)據(jù)：由于GIS采用高級語言編程，可以通過打開/關(guān)閉直接操縱數(shù)據(jù)文件，圖形用戶界面和圖形文件處理是一體的。屬性數(shù)據(jù)：通過關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)進(jìn)行管理。以Arc/Info8.0以前版本為例，“INFO”是一個(gè)完整的簡單關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，它的屬性表設(shè)計(jì)包括一般屬性表(用戶定義的屬性表)與標(biāo)準(zhǔn)屬性表(系統(tǒng)定義的屬性表)。

圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的交互方式:通過屬性數(shù)據(jù)庫提供的高級編程語言接口，使得GIS在高級編程語言環(huán)境下，直接操縱屬性數(shù)據(jù)，并顯示屬性數(shù)據(jù)；通過接口調(diào)用SQL語句，查詢屬性數(shù)據(jù)庫，并在GIS用戶界面下，顯示查詢結(jié)果。屬性數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的調(diào)用在后臺執(zhí)行，圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的查詢與維護(hù)在同一界面下實(shí)現(xiàn)?？臻g要素一般屬性表設(shè)計(jì)方法

方法一：把描述某一空間要素的所有屬性放在一張屬性表中。該方法簡單省事，但它是非規(guī)范化的，會帶來數(shù)據(jù)冗余、更新異常等問題。故而，需要根據(jù)屬性項(xiàng)之間的依賴關(guān)系進(jìn)行分解，使之成為邏輯上有聯(lián)系的，但物理上分離的多個(gè)屬性表。方法二：把描述某一空間要素的屬性分別放在若干個(gè)邏輯上相互聯(lián)系、符合第三范式的屬性表中。返回全關(guān)系型空間數(shù)據(jù)模型

描述：指空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)都采用關(guān)系模型進(jìn)行設(shè)計(jì)，建立全關(guān)系型空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。思路：由GIS廠商在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行開發(fā)，使該系統(tǒng)不僅能管理結(jié)構(gòu)化的屬性數(shù)據(jù)，而且能管理非結(jié)構(gòu)化的圖形數(shù)據(jù)。圖形數(shù)據(jù)管理方式方法一：將空間實(shí)體的空間特征用關(guān)系模型來表達(dá)，制作關(guān)系表。由于關(guān)系連接運(yùn)算相當(dāng)費(fèi)時(shí)，該方法在空間對象處理顯示方面效率很低。由于空間特征由點(diǎn)、線、面組成，因此可以制作三種表單：多邊形的關(guān)系表；線段的關(guān)系表；結(jié)點(diǎn)的關(guān)系表。方法二：將圖形數(shù)據(jù)的變長部分處理成Binary二進(jìn)制塊Block字段，交由關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)進(jìn)行存儲和管理。該方法雖然省去了方法一的大量關(guān)系連接操作，但是二進(jìn)制塊的讀寫效率要比定長的屬性字段低的多，特別是牽涉對象的嵌套，速度更慢。

三種表單示例多邊形編號名稱線段編號屬性項(xiàng)Polygon1Line1、2、3、……Polygon2Line5、6、7、………………線段編號名稱結(jié)點(diǎn)編號屬性項(xiàng)Line1Node1、2、3、……Line2Node3、4、5、………………結(jié)點(diǎn)編號X坐標(biāo)Y坐標(biāo)屬性項(xiàng)Node1Line1、2、3、……Node2Line5、6、7、………………多邊形線段結(jié)點(diǎn)對象-關(guān)系型空間數(shù)據(jù)模型

描述：在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中擴(kuò)展，通過定義一系列操作空間對象（如點(diǎn)、線、面等）的API函數(shù)，來直接存儲和管理非結(jié)構(gòu)化的空間數(shù)據(jù)的空間數(shù)據(jù)庫管理模式。實(shí)現(xiàn)途徑：從關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)擴(kuò)展，增加面向?qū)ο筇匦裕饕菍愡M(jìn)行擴(kuò)充，增加復(fù)雜對象繼承性和規(guī)則系統(tǒng)的支持等。特點(diǎn)：融合關(guān)系數(shù)據(jù)庫技術(shù)與面向?qū)ο蠹夹g(shù)，支持查詢語言SQL的超集，具備關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的基本功能，同時(shí)又支持面向?qū)ο筇匦?。適于復(fù)雜數(shù)據(jù)、復(fù)雜查詢的應(yīng)用，其不足在于用戶不能自定義空間對象，對象的嵌套問題仍沒有解決，而且它的空間處理效率是以用戶的使用受限為代價(jià)的。面向?qū)ο罂臻g數(shù)據(jù)模型

依據(jù)：面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型不僅支持變長記錄，而且支持對象的嵌套、信息的繼承等，面向?qū)ο蟮目臻g數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)還允許用戶定義對象和對象的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及它的操作。實(shí)現(xiàn)途徑：以面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語言為基礎(chǔ)，增加數(shù)據(jù)庫功能，主要是持久對象和數(shù)據(jù)共享。優(yōu)勢：與面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語言緊密結(jié)合，容易被熟悉面向?qū)ο笳Z言的開發(fā)設(shè)計(jì)人員所接受，具有較高的執(zhí)行效率。劣勢：缺乏數(shù)據(jù)庫基本特性，尤其是缺乏與SQL兼容的查詢功能，在安全性、完整性、并發(fā)控制、開發(fā)工具等方面也比關(guān)系數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品差。五、空間數(shù)據(jù)庫的功能設(shè)計(jì)

（一）空間數(shù)據(jù)輸入設(shè)計(jì)（二）空間數(shù)據(jù)查詢設(shè)計(jì)（三）空間數(shù)據(jù)輸出設(shè)計(jì)（四）空間數(shù)據(jù)更新設(shè)計(jì)空間數(shù)據(jù)輸入內(nèi)容圖形數(shù)據(jù)：地圖、遙感圖象、實(shí)測數(shù)據(jù)等。輸入主要是完成數(shù)字化工作，主要采用兩種形式：手扶跟蹤數(shù)字化和掃描數(shù)字化（屏幕跟蹤），它們各有優(yōu)缺點(diǎn)，此外，還有幾何坐標(biāo)輸入（如COGO）和現(xiàn)有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換輸入。屬性數(shù)據(jù)：有關(guān)空間實(shí)體的屬性信息。輸入一般采用表格形式，以ID碼實(shí)現(xiàn)與圖形數(shù)據(jù)的連接?？臻g數(shù)據(jù)輸入設(shè)計(jì)原則良好的交互性。如確認(rèn)輸入、確認(rèn)刪除、確認(rèn)取消等都為用戶提供反饋信息和幫助信息允許用戶進(jìn)行簡單的數(shù)據(jù)編輯提供恢復(fù)功能。允許恢復(fù)到錯(cuò)誤輸入前的正確狀態(tài)對于表格數(shù)據(jù)的輸入，要提供缺省值、輸入格式、有效性檢驗(yàn)等功能，使用戶快速而準(zhǔn)確地輸入數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)組織存放目錄結(jié)構(gòu)示意圖

GIS數(shù)據(jù)庫要素N要素P要素1分幅A分幅D分幅J圖層1圖層K圖層M圖形數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)總目錄第一級子目錄第二級子目錄第三級子目錄………

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空間數(shù)據(jù)查詢設(shè)計(jì)目的：從空間數(shù)據(jù)庫中快速高效地檢索出所需要的數(shù)據(jù)實(shí)質(zhì)：按一定條件對空間實(shí)體的圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢檢索，形成一個(gè)新的空間數(shù)據(jù)子集方法：根據(jù)GIS應(yīng)用的實(shí)際要求，用SQL語言、擴(kuò)展SQL語言和具有檢索功能的GIS命令（如Arc/Info中的#Merge、#Overlay、#select、#Polygon、#Assess等）來實(shí)現(xiàn)注：空間檢索是目前空間數(shù)據(jù)檢索研究的熱點(diǎn)，最常見空間數(shù)據(jù)檢索是基于拓?fù)潢P(guān)系（包括鄰接、關(guān)聯(lián)、包含等）的空間檢索GIS中數(shù)據(jù)檢索類型及其特點(diǎn)

檢索類型檢索方法特點(diǎn)鼠標(biāo)定位檢索鼠標(biāo)定位于圖形區(qū)域得到相應(yīng)屬性數(shù)據(jù)；鼠標(biāo)指向?qū)傩詳?shù)據(jù)則高亮顯示相應(yīng)圖形數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的雙向查詢檢索分層檢索在分層組織和存儲的GIS數(shù)據(jù)中，檢索某一特定圖層的圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)提高了檢索速度開窗檢索在屏幕上任意開一個(gè)窗口，檢索窗口內(nèi)的圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)對于GIS疊置分析大有好處，也可進(jìn)行緩沖區(qū)檢索條件檢索根據(jù)屬性條件來檢索圖形數(shù)據(jù)，常用的地址匹配檢索屬于條件檢索之一用屬性數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)項(xiàng)與運(yùn)算符來構(gòu)建條件表達(dá)式空間檢索是基于空間關(guān)系的檢索，包括拓?fù)潢P(guān)系、順序關(guān)系（如左、右、上、下、前、后等）、度量關(guān)系（如距離）目前還不是很成熟基于拓?fù)潢P(guān)系的主要空間查詢面-面關(guān)系：面-面的關(guān)系有8種，面-面關(guān)系檢索主要是查詢并判斷多個(gè)面實(shí)體之間是否相鄰、包含、相交以及方向距離關(guān)系等線-線關(guān)系檢索：線-線關(guān)系有33種，它的檢索主要是查詢并判斷線與線之間是否有鄰接、相交、平行、重疊以及方向距離關(guān)系等點(diǎn)-點(diǎn)關(guān)系檢索：主要是查詢并判斷點(diǎn)與點(diǎn)之間距離、方向以及重疊等關(guān)系線-面關(guān)系檢索：主要是查詢并判斷線與面之間距離、方向、相交及重疊等關(guān)系空間查詢（續(xù)）點(diǎn)-線關(guān)系：主要是查詢并判斷點(diǎn)與線之間距離、方向、相交及重疊等關(guān)系點(diǎn)-面關(guān)系查詢：主要是查詢并判斷點(diǎn)與面之間距離、方向及包含等關(guān)系邊緣匹配查詢：指空間檢索在多幅地圖的數(shù)據(jù)文件之間進(jìn)行時(shí)，需要應(yīng)用邊緣匹配處理技術(shù)，建立跨越圖幅邊界的多邊形，提取與查詢相關(guān)聯(lián)的圖幅數(shù)據(jù)，然后將這些數(shù)據(jù)自動(dòng)地組織到連續(xù)的窗口范圍內(nèi)注：當(dāng)空間數(shù)據(jù)庫的圖幅很多時(shí)，需進(jìn)行圖庫的管理和圖幅之間數(shù)據(jù)的無縫處理。此時(shí)，圖庫必須建立在統(tǒng)一的坐標(biāo)體系、統(tǒng)一的坐標(biāo)原點(diǎn)、統(tǒng)一的投影類型下，每個(gè)圖幅至少要有四個(gè)控制點(diǎn)，并建立空間查詢。空間數(shù)據(jù)輸出設(shè)計(jì)描述：指按實(shí)際應(yīng)用的要求和可視化原則，將GIS操作和分析的結(jié)果展示在屏幕上或打印到圖紙上的過程原則：應(yīng)從美學(xué)原則出發(fā)，布局圖中各個(gè)內(nèi)容的位置，調(diào)配大小和色彩，設(shè)計(jì)優(yōu)美的地圖整飾等空間數(shù)據(jù)的輸出應(yīng)帶有很大的靈活性，允許用戶對輸出內(nèi)容進(jìn)行動(dòng)態(tài)組合為常用的輸出格式設(shè)計(jì)模板以方便用戶輸出數(shù)據(jù)的表達(dá)形式盡可能多樣化，如采用多媒體技術(shù)等空間數(shù)據(jù)更新設(shè)計(jì)空間數(shù)據(jù)更新設(shè)計(jì)是GIS空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，因?yàn)閿?shù)據(jù)更新是GIS活力源泉之一。隨著GIS應(yīng)用的深入，數(shù)據(jù)成為制約GIS發(fā)展的瓶頸，因此，迫切要求數(shù)據(jù)獲取手段和數(shù)據(jù)更新手段不斷得到完善?？臻g數(shù)據(jù)包括幾何數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)和拓?fù)鋽?shù)據(jù)三種，根據(jù)空間數(shù)據(jù)發(fā)生變化的數(shù)據(jù)類型，可以將空間數(shù)據(jù)的變更分為三種類型:幾何數(shù)據(jù)屬性數(shù)據(jù)宗地?cái)?shù)據(jù)舉例第一種不變改變一塊宗地形狀未變，權(quán)屬變第二種改變不變一塊宗地形狀變，權(quán)屬不變第三種改變改變一塊宗地形狀變，權(quán)屬也變空間數(shù)據(jù)共享空間數(shù)據(jù)共享是GIS界一直關(guān)心的問題，目前尚未完全解決。影響空間數(shù)據(jù)共享的有技術(shù)因素，也有非技術(shù)因素。其中，非技術(shù)因素涉及到政策與社會問題，根據(jù)誰投資誰受益的原則，可以考慮讓空間數(shù)據(jù)商品化來解決該問題。而此處著重考慮空間數(shù)據(jù)共享的技術(shù)因素，即數(shù)據(jù)的規(guī)范化與標(biāo)準(zhǔn)化?？臻g數(shù)據(jù)共享途徑數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換：是主要的共享途徑，在不同的系統(tǒng)之間通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換（導(dǎo)入/導(dǎo)出）來達(dá)到空間數(shù)據(jù)共享。包括有語義約束的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換和沒有語義約束的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換。由于存在數(shù)據(jù)損失，在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換前后需進(jìn)行手工編輯基于元數(shù)據(jù)的空間數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)查詢和應(yīng)用：指在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下通過元數(shù)據(jù)的支持對空間數(shù)據(jù)的查詢、下載和應(yīng)用GIS互操作：以消息機(jī)制為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)共享。采用該方式不僅能實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)共享，還可以實(shí)現(xiàn)功能的互操作六、空間數(shù)據(jù)采集建庫

（一）建庫前期準(zhǔn)備工作（二）數(shù)字化方案的制定（三）空間數(shù)據(jù)庫建庫流程（四）地理編碼建庫前期準(zhǔn)備工作內(nèi)容數(shù)據(jù)源的選擇數(shù)據(jù)采集存儲原則建庫的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備數(shù)據(jù)庫入庫的組織管理數(shù)據(jù)源的選擇GIS的數(shù)據(jù)源，一是要求可靠；二是具備更新能力。因此，GIS和空間數(shù)據(jù)庫的建立，首先應(yīng)考慮數(shù)據(jù)源的科學(xué)基礎(chǔ)及更新的技術(shù)保證。就全國范圍來看，部門、地區(qū)之間數(shù)據(jù)源及其質(zhì)量是很不平衡的。主管部門應(yīng)充分考慮本行業(yè)和本地區(qū)的具體條件，因勢利導(dǎo)，在數(shù)據(jù)源和更新條件有保障的部門和地區(qū)逐步試建數(shù)據(jù)庫。在設(shè)計(jì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)源的時(shí)候要根據(jù)應(yīng)用要求保證數(shù)據(jù)的精度和獲取途徑。數(shù)據(jù)源種類

實(shí)測數(shù)據(jù)。如野外實(shí)地勘測、量算數(shù)據(jù)；臺站的觀測記錄數(shù)據(jù)；遙測數(shù)據(jù)等分析數(shù)據(jù)。利用物理和化學(xué)方法分析，從而獲取的數(shù)據(jù)圖形數(shù)據(jù)。各種類型的專題地圖以及地形圖的圖形記錄資料等統(tǒng)計(jì)調(diào)查數(shù)據(jù)。各種類型的統(tǒng)計(jì)報(bào)告，社會調(diào)查數(shù)據(jù)等遙感/GPS數(shù)據(jù)。利用遙感/GPS技術(shù)獲得的大量模擬或數(shù)字資料等數(shù)據(jù)預(yù)處理所選擇的數(shù)據(jù)源資料，一般要經(jīng)過預(yù)處理才能借助數(shù)字化或其它途徑轉(zhuǎn)換成空間數(shù)據(jù)庫可用的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)預(yù)處理的內(nèi)容及其目的：主要內(nèi)容目的現(xiàn)勢更新在預(yù)處理前對數(shù)據(jù)進(jìn)行現(xiàn)勢更新，使之盡可能好地反映現(xiàn)勢情況專題地圖轉(zhuǎn)繪調(diào)整專題地圖在坐標(biāo)系統(tǒng)、精度等方面與背景基礎(chǔ)地形圖的差異以方便配準(zhǔn)圖面處理標(biāo)繪不清晰或遺漏的圖廓角點(diǎn)，將模糊不清或因模擬形式的局限而中斷的線狀圖形進(jìn)行加工，以減少數(shù)字化和數(shù)據(jù)編輯的工作量統(tǒng)計(jì)報(bào)表整理進(jìn)行規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化處理數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求，對現(xiàn)有數(shù)據(jù)(庫)進(jìn)行調(diào)整和處理，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)記錄格式等。對于圖形數(shù)據(jù)有時(shí)可能還需要做投影轉(zhuǎn)換。遙感數(shù)據(jù)還需要進(jìn)行幾何校正和分類處理，以滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求制作預(yù)處理圖對于地形圖或?qū)ｎ}地圖上需采集的要素，按規(guī)定的分類編碼進(jìn)行選取和描繪，制作預(yù)處理圖，以便于數(shù)字化作業(yè)數(shù)據(jù)庫入庫的組織管理在空間數(shù)據(jù)庫建庫工作中，應(yīng)建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)管理組來負(fù)責(zé)入庫數(shù)據(jù)（包括新數(shù)據(jù)和更新數(shù)據(jù)）的鑒定、審批和管理入庫工作。注意事項(xiàng)：凡入庫的數(shù)據(jù)應(yīng)同時(shí)提交數(shù)據(jù)說明書，數(shù)據(jù)管理組根據(jù)該類數(shù)據(jù)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，對數(shù)據(jù)說明書的內(nèi)容逐項(xiàng)進(jìn)行檢查和鑒定，鑒定合格的數(shù)據(jù)方可批準(zhǔn)入庫數(shù)據(jù)入庫時(shí)，應(yīng)有數(shù)據(jù)的鑒定意見和鑒定小組的簽名，并注明入庫日期數(shù)據(jù)入庫后，還應(yīng)建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)安全和保密體系常用數(shù)字化方法

方法項(xiàng)目掃描數(shù)字化手扶跟蹤數(shù)字化屏幕數(shù)字化設(shè)備要求需要一定的掃描設(shè)備和配套的柵格編輯和矢量化軟件要求特定的手扶跟蹤數(shù)字化儀器掃描數(shù)字化設(shè)備以及屏幕數(shù)字化軟件使用特點(diǎn)速度快、精度高、勞動(dòng)強(qiáng)度低處理簡單圖形要素效率較高；適用于更新和補(bǔ)充少量內(nèi)容精度較高，勞動(dòng)強(qiáng)度較低注意事項(xiàng)需規(guī)定最低分辨率和采點(diǎn)密度。掃描影像時(shí)，應(yīng)考慮軟硬件的承受能力和查詢顯示速度分為點(diǎn)方式和流方式，應(yīng)結(jié)合圖形特點(diǎn)分別選用，一般多采用點(diǎn)方式選擇適當(dāng)比例數(shù)字化，在精度要求下盡量減少數(shù)字化的工作量數(shù)字化原則

采集精度符合質(zhì)量控制的要求；采點(diǎn)密度應(yīng)合理。密度過大會增加不必要的數(shù)據(jù)量，密度過小會使圖形幾何失真，或經(jīng)數(shù)學(xué)變換后變形誤差增大點(diǎn)狀要素應(yīng)采集符號的幾何中心點(diǎn)或定位點(diǎn)；線狀要素應(yīng)沿中軸線采集；面狀要素應(yīng)采集多邊形邊界和標(biāo)識點(diǎn)，邊線應(yīng)嚴(yán)格閉合。避免按圖形符號的圖案進(jìn)行采集，因?yàn)檫@種數(shù)據(jù)只適應(yīng)于數(shù)字制圖，而不適應(yīng)于空間分析圖上漢字應(yīng)作為屬性采集，一般不要處理為圖面注記數(shù)字化具體要求（以Arc/Info中Coverage的生成為例）

所有需要的要素特征都被數(shù)字化，沒有遺漏數(shù)據(jù)減少冗余數(shù)據(jù)特征位置正確，弧有正確形狀應(yīng)該連接的特征保證確實(shí)連接所有多邊形有且僅有一個(gè)標(biāo)號點(diǎn)所有要素都保證在外部邊界之內(nèi)空間數(shù)據(jù)可用消除坐標(biāo)錯(cuò)誤同時(shí)保證拓?fù)潢P(guān)系正確，可以通過構(gòu)建已有的空間關(guān)系（構(gòu)造拓?fù)潢P(guān)系）、標(biāo)識錯(cuò)誤、改正錯(cuò)誤、重構(gòu)拓?fù)潢P(guān)系等工作來完成空間數(shù)據(jù)庫建庫流程首先必須確定數(shù)字化的方法及工具是準(zhǔn)備數(shù)字化原圖，并掌握該圖的投影、比例尺、格網(wǎng)等空間信息按照分層要求進(jìn)行一個(gè)Coverage的數(shù)字化，數(shù)字化的過程包括選擇控制點(diǎn)、數(shù)字化控制點(diǎn)、確定投影信息、采集數(shù)據(jù)、編輯和修改數(shù)據(jù)等對收集來的空間數(shù)據(jù)進(jìn)行拓?fù)潢P(guān)系的建立，并給空間實(shí)體賦屬性值進(jìn)行坐標(biāo)變換和地圖接邊處理就建成了分層管理的空間數(shù)據(jù)庫選擇數(shù)字化方式及數(shù)字化軟件為數(shù)字化準(zhǔn)備地圖原圖掌握地圖投影、比例尺、地理格網(wǎng)等基本情況數(shù)字化一個(gè)Coverage建立要素的拓?fù)潢P(guān)系為Coverage內(nèi)的要素賦屬性值以點(diǎn)、線和數(shù)據(jù)流模式采集數(shù)據(jù)數(shù)字化控制點(diǎn)并確定投影坐標(biāo)參數(shù)選取控制參考點(diǎn)建立Tile/Layer空間數(shù)據(jù)管理模式的空間數(shù)據(jù)庫坐標(biāo)變換與地圖接邊處理識別并改正屬性編碼錯(cuò)誤矢量圖形的編輯、識別和錯(cuò)誤修正GIS數(shù)字化建庫流程圖地理編碼

（一）地理編碼定義及分類（二）擬定分類體系地理編碼定義任一種地理實(shí)體在平面上都可以用點(diǎn)、線、面（或多邊形）三種基本圖形要素來描述，而每一種圖形要素又可以通過不同的方法進(jìn)行編碼和量化，以便存入數(shù)據(jù)庫，提供應(yīng)用。地理編碼定義：是為識別點(diǎn)、線、面的位置和屬性而設(shè)置的編碼，它將全部實(shí)體按照預(yù)先擬定的分類系統(tǒng)，選擇最適宜的量化方法，按實(shí)體的屬性特征和幾何坐標(biāo)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)記錄在計(jì)算機(jī)的存儲設(shè)備上意義：地理編碼可以反映空間實(shí)體的幾何特征和屬性特征（類型、等級和數(shù)量特征等），是現(xiàn)實(shí)世界和信息世界之間的轉(zhuǎn)換接口現(xiàn)實(shí)世界與信息世界聯(lián)接示意圖

點(diǎn)特征碼11坐標(biāo)x1y1

線特征碼21坐標(biāo)x1y1…xnyn

面特征碼31坐標(biāo)x1y1…x1y1

311121空間數(shù)據(jù)的地理編碼現(xiàn)實(shí)世界轉(zhuǎn)換接口信息世界通用地理編碼的基本要求

要素識別：即地方名稱、實(shí)體類型、地址等要素位置：用于唯一地識別實(shí)體在地球表面上的位置要素特征（屬性）：每一要素可具有與它有聯(lián)系的大量屬性，這種屬性可用于表示其主要特征；作用范圍描述提供地理定義：在某些情況下，地理代碼可以表示某種多個(gè)實(shí)體的聚合，聚合中的每一個(gè)實(shí)體也各有自身的代碼中國1:100萬地形數(shù)據(jù)庫分類體系

采用三級結(jié)構(gòu)，即歸屬碼、分類碼和標(biāo)識碼三段碼組成。歸屬碼：說明數(shù)據(jù)來源，包括提供數(shù)據(jù)的單位、系統(tǒng)名稱和數(shù)據(jù)庫名稱等。它除在不同系統(tǒng)之間交換或轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)外，一般不使用分類碼：說明實(shí)體所屬的類別，完全按照《國土基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)分類與代碼》（GB13923-92）國家標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識碼（也稱識別碼）：用于標(biāo)識主要的要素實(shí)體，如縣級以上居民地及其行政區(qū)界線、鐵路、主要公路、主要河流和湖泊等，對這些實(shí)體進(jìn)行檢索，由6位字符和數(shù)字混合構(gòu)成4.4.3接口設(shè)計(jì)(自己讀書)空間處理與分析；地理建模。4.4.4用戶界面設(shè)計(jì) GIS用戶界面是GIS用戶與GIS系統(tǒng)之間傳遞、交換信息的媒介，是用戶使用系統(tǒng)的綜合操作環(huán)境和與系統(tǒng)交互的唯一通道。在GIS設(shè)計(jì)中，作為處理空間信息和可視化表達(dá)的GIS要真正融入IT信息世界就必須考慮用戶界面問題。所以，用戶界面設(shè)計(jì)在GIS設(shè)計(jì)中占有非常重要的地位。GIS的用戶分析

GIS已經(jīng)從學(xué)術(shù)研究逐步走進(jìn)了政府、企業(yè)及大眾，開始在城市規(guī)劃、土地利用、環(huán)境保護(hù)、商業(yè)選址分析、在線旅游等眾多應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮愈來愈重要的作用。用戶的多樣化和他們的知識背景、計(jì)算機(jī)應(yīng)用水平都使GIS的設(shè)計(jì)具有面向大眾的多層次目標(biāo)，GIS的發(fā)展從實(shí)驗(yàn)技術(shù)驅(qū)動(dòng)向市場應(yīng)用驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)變已是大勢所趨。從人機(jī)界面學(xué)的角度來看，必須了解各種用戶的習(xí)性、技能、知識和經(jīng)驗(yàn)，并預(yù)測他們對人機(jī)界面的不同需求和反應(yīng)，為用戶界面系統(tǒng)的分析設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)?？紤]到GIS應(yīng)用的特殊性（具有地學(xué)應(yīng)用特性的空間信息處理），GIS用戶分類如圖所示。

專業(yè)人員：來自傳統(tǒng)測繪、地圖學(xué)、遙感等按專業(yè)程度領(lǐng)域，具有堅(jiān)實(shí)的地理學(xué)和測繪學(xué)基礎(chǔ)非專業(yè)人員