GIS軟件工程PPT課件

1、2020/6/19,.,1,GIS軟件工程,教師：萬波E-mail:magicwan1105,2,2020/6/19,課程基本內(nèi)容,GIS概況、發(fā)展和相關(guān)技術(shù)軟件工程及其在應(yīng)用GIS開發(fā)中的應(yīng)用軟件項(xiàng)目管理及CMM介紹重要GIS平臺及其二次開發(fā)介紹樣本平臺：MAPGIS二次開發(fā)的詳細(xì)介紹項(xiàng)目實(shí)例,3,2020/6/19,考核辦法,平時(shí)成績10%（平時(shí)作業(yè)+考勤）考試60%實(shí)習(xí)30%（完成項(xiàng)目程度）,4,2020/6/19,實(shí)習(xí)安排,時(shí)間安排：以MAPGIS平臺二次開發(fā)為基本內(nèi)容，上機(jī)內(nèi)容：1.開發(fā)語言：VisualC+6.0、VB、.NET等2.熟悉MAPGIS二次開發(fā)過程。（API函數(shù)、MF

2、C類庫、控件、組件）,5,2020/6/19,第一章GIS概論,1、GIS的概念，發(fā)展及其應(yīng)用2、基于GIS平臺的GIS應(yīng)用軟件開發(fā),6,2020/6/19,1.1GIS的概念與發(fā)展,據(jù)統(tǒng)計(jì)，80的信息與空間有關(guān)GeographicInformationSystem1963RogerF.Tomlinson提出GISGIS：用于采集、模擬、處理、檢索、分析和表達(dá)地理空間數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)。Nature雜志：空間信息技術(shù)是當(dāng)今最有發(fā)展前途和潛力的三大技術(shù)之一,7,2020/6/19,7,2020/6/19,1.1GIS的概念與發(fā)展,8,2020/6/19,GIS發(fā)展現(xiàn)狀,按系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)分：1、C

3、AD階段（萌芽期）2、單機(jī)或集中式階段（第一代）3、C/S結(jié)構(gòu)的局部網(wǎng)階段（第二代）4、B/S、C/S混合結(jié)構(gòu)的互連網(wǎng)階段（第三代）5、分布式多層結(jié)構(gòu)共享階段（第四代）,9,2020/6/19,CAD階段（萌芽期）,60年代80年代初期在這個(gè)階段，GIS概念提出、主要功能是圖示化編輯和顯示，有一些簡單的GIS分析功能。發(fā)展到后期,GIS軟件提供了管理局部、區(qū)域的空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的能力。大型機(jī)（集成電路，大規(guī)集成電路）小型機(jī)、超級小型機(jī)（VAX、MV系列）圖示（圖形設(shè)備的局限性、增量式繪圖儀、單顯）沒有商品化的GIS平臺局部、區(qū)域數(shù)據(jù)，應(yīng)用型軟件，算法發(fā)展與完善,10,2020/6/19,單機(jī)

4、階段（第一代）,80年代中期90年代初期在這個(gè)階段，GIS軟件平臺基本具備了理論上應(yīng)該具備的功能，屬性管理和空間分析功能齊全。但沒有管理網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的能力，多個(gè)用戶只能通過文件形式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。開始大量GIS應(yīng)用研究，國內(nèi)外技術(shù)交流活躍。圖示（彩顯、高分辨率彩顯、筆繪儀、激光繪圖儀）PC計(jì)算機(jī)、圖形工作站（SUN、SGI）軟件技術(shù)向面向?qū)ο蠹夹g(shù)發(fā)展。出現(xiàn)GIS基礎(chǔ)平臺商品化軟件國外：ARC/INFO、GENAMAP、SMALLWORD、SPANS國內(nèi)：SPANSMAN、MAPCAD,11,2020/6/19,C/S結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)版階段（第二代）,90年代中期90年代末期由于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，特別是局域網(wǎng)

5、的發(fā)展，促進(jìn)了客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)的GIS平臺的發(fā)展。在這個(gè)階段，GIS軟件平臺具有管理網(wǎng)絡(luò)空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的能力，具備多用戶并發(fā)訪問數(shù)據(jù)的能力，包括并發(fā)查詢、并發(fā)修改。所有數(shù)據(jù)集中在一臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上，所有客戶直接連接到該服務(wù)器。微機(jī)（Windows95、Windows98）服務(wù)器（Unix、WindowsNT）圖示（高分辨率彩顯、噴墨繪圖儀）網(wǎng)絡(luò)環(huán)境（局域網(wǎng)發(fā)展、承擔(dān)大型GIS工程）成熟的面向?qū)ο蠹夹g(shù)向組件技術(shù)發(fā)展國內(nèi)軟件：MapGis、GoeStart、CityStart從大專院校科研所走向生產(chǎn)應(yīng)用，從單純應(yīng)用研究走向自主開發(fā),12,2020/6/19,C/S結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)版階段（第二代）,客

6、戶機(jī),DB,服務(wù)器,數(shù)據(jù)庫訪問協(xié)議,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)管理,實(shí)現(xiàn)用戶界面、業(yè)務(wù)管理、圖形可視化、空間分析。,Client/Server結(jié)構(gòu),13,2020/6/19,第二代GIS存在問題,（1）數(shù)據(jù)集中，脫離了數(shù)據(jù)的生產(chǎn)和維護(hù)部門具有地理分布的現(xiàn)實(shí)，不利于數(shù)據(jù)的及時(shí)更新和維護(hù)。（2）所有客戶連接到一臺服務(wù)器上，極容易形成網(wǎng)絡(luò)阻塞和服務(wù)器事務(wù)阻塞。對物理網(wǎng)絡(luò)的通訊能力和服務(wù)器的性能要求很高，且系統(tǒng)性能跟隨訪問量的變化而變化，性能很不穩(wěn)定。（3）只能在局域網(wǎng)上、不能適應(yīng)Internet環(huán)境，不具備基于Web的集成能力。不能通過Web把用戶的各種業(yè)務(wù)和辦公自動(dòng)化等與GIS進(jìn)行有效集成。,14,2020/6/1

7、9,B/S、C/S混合結(jié)構(gòu)（第三代）,90年代末期-00年代初網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，特別是廣域網(wǎng)的發(fā)展，促進(jìn)了B/S結(jié)構(gòu)的GIS平臺的發(fā)展?；ミB網(wǎng)上使用B/S結(jié)構(gòu)用于數(shù)據(jù)發(fā)布,公眾信息查詢,大眾地理信息系統(tǒng)、少量空間數(shù)據(jù)變更B/S結(jié)構(gòu)體系解決了空間數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程應(yīng)用問題B/S結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)兩種形式(位圖、矢量)局部網(wǎng)上使用C/S結(jié)構(gòu)用于數(shù)據(jù)建庫,數(shù)據(jù)維護(hù),空間數(shù)據(jù)可視化交互編緝、大量數(shù)據(jù)更新優(yōu)缺點(diǎn),15,2020/6/19,B/S、C/S混合結(jié)構(gòu)（第三代）,瀏覽器,服務(wù)器訪問協(xié)議,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)管理,實(shí)現(xiàn)用戶界面、數(shù)據(jù)處理、圖形可視化、空間分析。,數(shù)據(jù)處理空間分析。,Client/Server結(jié)構(gòu),Inter

8、net,16,2020/6/19,分布式多層結(jié)構(gòu)（第四代),隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，J2EE和.net技術(shù)的日趨成熟.單一系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)為核心向全球信息柵格(GIG)體系發(fā)展,GIS的橫向也相應(yīng)向空間信息柵格(SIG)體系發(fā)展。隨著計(jì)算機(jī)組件技術(shù)的發(fā)展，特別是分布式服務(wù)組件技術(shù)日趨成熟，在縱向上,GIS朝著三層、多層結(jié)構(gòu)體系發(fā)展?！岸鄬咏Y(jié)構(gòu)、空間信息柵格(SIG)”的核心是：“面向服務(wù)”?！懊嫦蚍?wù)”提出，使以往的“共享”、“異構(gòu)數(shù)據(jù)互操作”漸漸得以解決。同時(shí)解決了“海量空間數(shù)據(jù)在互聯(lián)網(wǎng)上調(diào)用速度問題”、“不同系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)不通問題”，因?yàn)閺挠脩艚嵌葋碚f，它不考慮數(shù)據(jù)只要服務(wù)。因此，管理數(shù)據(jù)的軟件

9、必須提供數(shù)據(jù)服務(wù)，“誰管數(shù)據(jù)誰提供服務(wù)”；“應(yīng)用端請求服務(wù)而不是直接操作數(shù)據(jù)”；“服務(wù)端提供服務(wù)而不是提供數(shù)據(jù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)”。各個(gè)站點(diǎn)管理數(shù)的軟件、提供應(yīng)用服務(wù)功能的軟件都可以不同的廠商。,17,2020/6/19,多層結(jié)構(gòu),18,2020/6/19,GIS發(fā)展現(xiàn)狀,按應(yīng)用分：,第二階段,19,2020/6/19,GIS發(fā)展趨勢,數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化（Interoperable）空間多維化（3D&4D)結(jié)構(gòu)部件化（ComponentGIS）民用微型化（WapGIS）系統(tǒng)智能化（CyberGIS)平臺網(wǎng)絡(luò)化（WebGIS）-網(wǎng)格化（GRIDGIS）應(yīng)用大眾化,20,2020/6/19,互操作（Interope

10、rable）GIS,解決地理信息系統(tǒng)的相互獨(dú)立和封閉的問題。滿足地理數(shù)據(jù)的繼承與共享、地理操作的分布與共享、GIS的社會(huì)化和大眾化等的客觀需求。技術(shù)：數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，互操作中間件，F(xiàn)ME，XML，GML，KMLOGC互操作標(biāo)準(zhǔn)：WFS，WMS，WCS，WCTS,21,2020/6/19,3Dand4DGIS,用二維系統(tǒng)來描述三維空間的方法，必然存在不能精確地反映、分析和顯示三維信息的問題。目前大多數(shù)地理信息系統(tǒng)多不能很好地支持地理對象和組合事件時(shí)間維的處理?？臻g維：3維建模，構(gòu)建3維真實(shí)體，可視化，剖切，分析時(shí)間維：時(shí)空數(shù)據(jù)庫多維空間索引技術(shù),22,2020/6/19,組件式GIS（ComGIS）構(gòu)

11、件式，插件式,ComGIS是面向?qū)ο蠹夹g(shù)和構(gòu)件式軟件技術(shù)在GIS軟件開發(fā)中的應(yīng)用。ComGIS的基本思想是把GIS的功能模塊劃分為多個(gè)組件，每個(gè)組件完成不同的功能。各個(gè)組件之間可以方便地通過可視化的軟件開發(fā)工具集成起來，形成最終的GIS應(yīng)用。ComGIS為系統(tǒng)開發(fā)商提供有效的系統(tǒng)維護(hù)方法，為GIS最終用戶提供了方便的二次開發(fā)手段，也是一種WebGIS的解決方案。,23,2020/6/19,移動(dòng)電話GIS（WapGIS）,隨著通信技術(shù)的發(fā)展，人們已經(jīng)能夠使用移動(dòng)電話在網(wǎng)上查詢與空間位置有關(guān)的信息（如旅游地圖、交通線路等）。很多廠商已在能運(yùn)行WindowsCE的掌上電腦上開始研制GIS，可以預(yù)計(jì)不

12、久將來移動(dòng)電話GIS（WapGIS）年代即將到來。,24,2020/6/19,智能GIS（CyberGIS）,賽博空間（CyberSpace）：是指計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)綜合應(yīng)用為基礎(chǔ)，構(gòu)造出一種人們進(jìn)行交往和交流的新型空間。電腦化、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化的特點(diǎn)。,25,2020/6/19,互聯(lián)網(wǎng)GIS（WebGIS）GRIDGIS,利用Internet技術(shù)在Web上發(fā)布空間數(shù)據(jù)供用戶瀏覽和使用是GIS發(fā)展的必然趨勢。國外ARC/INFO、MapInfo、AutoDesk等公司已經(jīng)提供了他們各自的WebGIS解決方案；國內(nèi)的地大的MAPGIS、武測的GeoStar都推出了WebG

13、IS產(chǎn)品。WebGIS是GIS走向社會(huì)化和大眾化的有效途徑，也是GIS的必由之路。GoogleEarth，GoogleMap中科院，國家“織女星”計(jì)劃國防科技大學(xué)，網(wǎng)格資源管理，UDDI，中國地址調(diào)查局，SIG,26,2020/6/19,1.2GIS的構(gòu)成,計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)：通用設(shè)備（顯示器、打印機(jī)），專業(yè)設(shè)備（繪圖儀、GPS接收系統(tǒng)，衛(wèi)星圖形接收系統(tǒng)、膠片）計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件、GIS平臺軟件、GIS應(yīng)用軟件地理空間數(shù)據(jù)庫：數(shù)據(jù)庫實(shí)體（圖形+屬性）、地理數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)-GIS中心價(jià)值之所在應(yīng)用人員和組織機(jī)構(gòu)：系統(tǒng)開發(fā)、管理、使用、維護(hù)人員,人是地理信息系統(tǒng)中的重要構(gòu)成因素，通過人進(jìn)行

14、系統(tǒng)組織、管理和維護(hù)以及數(shù)據(jù)更新、系統(tǒng)擴(kuò)充完善、應(yīng)用程序開發(fā)，并采用地理分析模型提取多種信息,27,2020/6/19,1.3GIS數(shù)據(jù)模型,數(shù)據(jù)模型：用來反映現(xiàn)實(shí)世界的理論信息空間信息模型：場模型和對象模型基底數(shù)據(jù)類型：點(diǎn)、線、面復(fù)合數(shù)據(jù)類型面向空間實(shí)體的數(shù)據(jù)組織模型：網(wǎng)絡(luò)模型，線性系統(tǒng)（動(dòng)態(tài)分段）,28,2020/6/19,矢量表達(dá)示意圖,28,2020/6/19,0維矢量,1維矢量,2維矢量,3維矢量,29,2020/6/19,柵格表達(dá)法示意圖,29,2020/6/19,30,2020/6/19,1.3GIS數(shù)據(jù)模型-空間認(rèn)知與空間構(gòu)模過程,GIS空間認(rèn)知與空間建模過程包括：建立概念模型

15、、形成邏輯模型、建立物理模型以及實(shí)現(xiàn)對象重構(gòu)，進(jìn)而進(jìn)行空間查詢、分析與應(yīng)用，回答空間認(rèn)知提出的4WHR問題。,31,2020/6/19,1.3GIS數(shù)據(jù)模型-OpenGIS要素模型的九層,32,2020/6/19,1.3GIS數(shù)據(jù)模型-OGC定義的抽象要素模型,33,2020/6/19,1.4GIS數(shù)據(jù)范疇,按表達(dá)形式劃分為空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)按內(nèi)容特性及主導(dǎo)功能劃分：地理基礎(chǔ)（背景）信息數(shù)字地型（DTM）信息資源與環(huán)境信息社會(huì)經(jīng)濟(jì)信息,34,2020/6/19,1.5GIS的應(yīng)用（舉例）,城市規(guī)劃：規(guī)劃選址，設(shè)計(jì)方案輔助決策市政設(shè)施管理：電力、煤氣、電信、自來水、污水,城管通,緊急事故處理交通

16、管理：路網(wǎng)分析環(huán)境保護(hù)：國土資源：詳查，地籍，地價(jià)評估地質(zhì)礦產(chǎn)資源：找礦，探礦大眾化應(yīng)用：手機(jī)定位，車載導(dǎo)航，號碼百事通航天：,35,2020/6/19,1.6GIS的功能（1）,數(shù)據(jù)采集與輸入（圖形數(shù)據(jù)、柵格數(shù)據(jù)、測量數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)）數(shù)據(jù)編輯與更新圖形編輯（拓?fù)潢P(guān)系建立，圖形編輯、整飾，圖幅拼接，圖形變換，投影變換，誤差校正）屬性編輯（插入、刪除、修改）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理存儲(chǔ)方式與數(shù)據(jù)文件的組織密度相關(guān)，關(guān)鍵在于建立記錄的邏輯順序?？臻g數(shù)據(jù)/屬性數(shù)據(jù)一體化管理；空間數(shù)據(jù)管理是GIS數(shù)據(jù)管理的核心。空間查詢與分析數(shù)據(jù)顯示與輸出,36,2020/6/19,1.6GIS的功能（2）,數(shù)據(jù)采集與輸入數(shù)據(jù)

17、編輯與更新數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理空間查詢與分析空間查詢與分析是GIS的核心。-GSQL，九交模型數(shù)據(jù)操作運(yùn)算-空間算子數(shù)據(jù)查詢檢索-空間條件+屬性條件；數(shù)據(jù)綜合分析-應(yīng)用問題數(shù)據(jù)顯示與輸出數(shù)據(jù)顯示是中間處理過程和最終結(jié)果的屏幕顯示人機(jī)交互方式輸出全要素地圖分層打印輸出專題圖、統(tǒng)計(jì)圖、圖表及數(shù)據(jù)?！八娂此谩钡乃枷搿?37,2020/6/19,2.1GIS平臺和GIS應(yīng)用軟件,GIS平臺：依據(jù)GIS數(shù)據(jù)模型，提供采集、模擬、處理、檢索、分析和表達(dá)地理空間數(shù)據(jù)等完備功能的通用型工具軟件，具有通用性、完備性、靈活性和可開發(fā)性。GIS應(yīng)用軟件：由專門的開發(fā)人員利用GIS平臺提供的開發(fā)手段作二次開發(fā)，構(gòu)筑的面

18、向?qū)ｉT應(yīng)用領(lǐng)域的、易學(xué)易用的GIS軟件。,38,2020/6/19,2.2GIS軟件平臺（國外）,39,2020/6/19,2.2GIS軟件平臺（其他行業(yè)）,40,2020/6/19,2.2GIS軟件平臺（國內(nèi)）,41,2020/6/19,2.3平臺開發(fā)和應(yīng)用開發(fā)的分析,GIS用戶化的需要在面向的用戶、使用的模型、實(shí)現(xiàn)的功能等方面的明顯差異構(gòu)建實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)必須面對的問題,42,2020/6/19,2.4GIS平臺的二次開發(fā)手段,傳統(tǒng)的開發(fā)方式：C：API（功能強(qiáng)大，開發(fā)難度大）C+：類庫+MFC類庫專門的開發(fā)語言和開發(fā)環(huán)境（開發(fā)簡單，功能弱，只能嵌入原有系統(tǒng)中）MapInfo的MapBasic語言ARC/INFO的AML語言混合語言：COM組件（.NET,VC,VB,Dephi）（面向?qū)ο螅┠_本語言：Perl,PythonJava：J2EEWEB開發(fā)：ASP，JSP,Service新一代開發(fā)方式：搭建式開發(fā)（new）,43,2020/6/19,44,2020/6/19,45,2020/6/19,Windows平臺VisualStudio6（C，VB）.