GIS设计思想、内容和标准.ppt

第二章 GIS设计思想、内容和标准 一、GIS设计目标及其特点 二、GIS设计的理论基础GIS工程学思想 三、GIS设计的内容 四、GIS的规范化与标准化 三、GIS设计的内容 （一）软件设计 （二）数据库设计 返回 GIS设计的总体要求 l 科学化、合理化、经济化 GIS设计的基本原则 l标准化 l先进性 l兼容性 l高效率 l可靠性 l通用性 （一）GIS软件设计 GIS设计与一般信息系统设计的差异 GIS设计一般信息系统设计 设计 重心 管理海量空间数据的数据库设计软件功能实现 数据 库 建 设 属性数据库和空间数据库的设计属性数据库 设计 方法 以业务需求为导向、以空间数据 为驱动 以业务需求为导向 ，以功能为驱动 软件生存周期模型 以图表和逻辑表达式的形式描述定义和生产两个阶段 提供一种有目的和有规划的方式来建立质量保证体系 最常用的软件生存周期模型是瀑布模型 软件生存周期模型 瀑布模型 可行性与需求分析可行性与需求分析 项目管理方案设计项目管理方案设计 系统总体设计系统总体设计 系统详细设计系统详细设计 系统实施系统实施 系统运行、系统运行、 评价与维护评价与维护 l l GISGIS项目任务划分项目任务划分 l l 进度安排进度安排 l l 项目预算项目预算 l l 人员的组织管理人员的组织管理 l l 程序开发管理程序开发管理 l l GISGIS数据管理数据管理 l l GISGIS文档管理文档管理 l l 项目的控制和评估项目的控制和评估 GIS工程项目的组织管理 GIS应用项目中的人员 l 项目管理人员 l 系统开发人员 l 数据采集、录入和处理人员 l 开发支持人员 l 领域专家 l 用户 l 其他支持人员 GIS工程文档管理 文档的重要性文档的重要性 l l 沟通沟通 开发者与用户间、开发者之间、用户之间开发者与用户间、开发者之间、用户之间 l l 控制控制 项目进展、工作进程、开发逻辑项目进展、工作进程、开发逻辑 l l 记录记录 成果记录、质量记录成果记录、质量记录 l l 参照参照 数据源标准参照、数据接口标准参照、数据记录数据源标准参照、数据接口标准参照、数据记录 标准参照、系统运行和维护参照、系统验收参照标准参照、系统运行和维护参照、系统验收参照 l l 辅助辅助 系统运行、系统维护的辅助帮助系统运行、系统维护的辅助帮助 文档质量要求：即时性、一致性、完整性、可读性 、规范性 文档的分类：基础文档和开发文档 基础文档 1）GIS信息分类与编码 2）地理原始数据预处理规范 3）地理数据质量规范 4）地理数字化规范 5）空间数据库建库技术规范 6）GIS实体属性标准 7）GIS数据维护规范 8）服务与收费标准 软件需求与开发计划 软件设计说明 使用说明 测试分析报告 项目开发总结 小规模软件 可行性报告 项目开发计划 软件需求说明 数据要求说明 测试计划 概要设计说明 详细设计说明 数据库设计说明 用户手册 操作手册 模块开发说明 单元测试报告 开发进度月报 项目开发总结 大规模软件 项目开发计划 软件需求说明 测试计划 软件设计说明 使用说明 模块开发卷宗 测试分析报告 开发进度月报 项目开发总结 中规模软件 新兴的软件生存周期模型 l快速原型模型 l螺旋模型 数据库系统是存储、管理、处理和维护数据的软件系统， 包括数据库、数据库管理员及相关软件 数据库的核心是数据模型 数据模型是一种形式化描述数据、数据之间联系以及有关 语义约束的方法，包括 数据结构 操作的集合 完整性约束 （二）数据库系统设计 从文件系统算起，数据模型的发展经历了四代 文件模型 经典数据模型（网状、层次和关系模型） 语义数据模型 专用数据模型 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 地理数据库是一种应用于地理信息处理和信息分析领域的 工程数据库，它管理的对象主要是地理数据 较为常用的是文件与关系数据库混合管理模式 ESRI公司推出的Geodatabase数据模型 基于面向对象技术，在通用的关系型数据库的基础上建立空间 数据库 通过空间数据引擎进行访问 是一种较为优越和高效的空间数据库管理模式 返回 地理数据库地理数据库 四、GIS规范化与标准化 （一）GIS规范化和标准化的作用 （二）GIS规范化和标准化的内容 返回 GIS规范化和标准化的作用 实现信息共享，推进GIS发展的最基本保障 避免简单重复的系统开发工作 方便了数据共享，节约了资源 GIS规范化和标准化的内容 GIS规范化和标准化的主要内容包括（毕硕本等.地理信息系统 软件工程的原理与方法 附录二 GIS标准体系明细表 P639） GIS相关的名词术语标准 与GIS软件工程开发有关的各种标准化活动 与GIS数据库建设有关的活动 与GIS数据共享有关的标准化工作 (1) 地理信息标准 (2) 数据标准 (3) 信息技术标准 (4) 应用标准 (5) GIS的设计标准和系统评价标准 （1）地理信息标准 统一的地理坐标系统 统一的地图投影系统 统一的地理格网系统 统一的区域多边形或空间统计单元系统 空间信息分类和编码系统 数据模型标准 （2）数据标准 数据交换 空间元数据标准 数据质量 GIS数据产品标准 标准的数据格式 标准的概念模式 标准的外包装 目前，有很多个组织和政府部门召集或主持制定地理信目前，有很多个组织和政府部门召集或主持制定地理信 息系统标准，其内容主要包括息系统标准，其内容主要包括空间数据模型空间数据模型和和空间服务模型空间服务模型 以及在此基础上的空间数据共享（以及在此基础上的空间数据共享（Data SharingData Sharing）和互操作和互操作 （InteroperationInteroperation）。）。 OpenGISOpenGIS，http:/ FGDC FGDC，http:/ ISO/TC211 ISO/TC211， 地理信息系统数据标准化是实现不同应用领域地理信息的地理信息系统数据标准化是实现不同应用领域地理信息的 共享和互操作的关键技术之一。共享和互操作的关键技术之一。 现有的空间元数据标准 元数据标准名称建立标准的组织 GSDGM地理空间数据元 数据内容标准 FGDC，美国联邦地理数据委 员会 GDDD数据集描述方法 MEGRIN，欧洲地图事务所 CGSB空间数据集描述 CSC，加拿大标准委员会 CEN地学信息数据描 述元数据 CEN/TC287 DIF目录交换格式 美国宇航局(NASA)和全球变化 数据管理国际工作组 (IWGDMGC) ISO地理信息 ISO/TC211 一级质 量元素二级质 量元素 位置精度 数学基础 平面精度(相对精度和绝对 精度) 高程精度(相对精度和绝对 精度) 接边精度 形状保真度 象元定位精度(图像分辨率) 属性精度 要素分类与代码的正确性 要素属性值的正确性 要素注记的正确性 逻辑 一致 多边形闭合精度 结点匹配精度 拓扑关系的正确性 完整性 元数据完备性 数据分层完备性 实体类型完备性 属性数据完备性 注记完备性 现势 性和数据说明 数据采集日期说明 数据更新日期说明 可靠性和安全级 空间数据的质量元素 （3）信息技术标准 计算机软、硬件技术标准 数据库技术和图形、图像处理技术规范 地图制图标准 我国软件工程标准体系 标准类别标准名称标准号 基础标础标 准 软件工程术语 GB/T 11457-89 1. 信息处理数据流程图、程序流程图、系统流程图、程 序网络图和系统资源图的文件编制符号及约定 GB 1526-89 2. 结构图 尚未发布 3. 软件可靠性 GB/T 14394-94 4. 计算机软件质量保证计划规划 GB/T 12504-90 5. 软件质量评估 尚未发布 开发标发标 准 1. 计算机软件开发规范 GB 8566-88 2. 软件开发方法指南 尚未发布 3. 软件开发生存周期模型 尚未发布 4. 程序设计方法评价准则 尚未发布 文档标标准 1. 计算机软件产品开发文件编制指南 GB 8567-88 2. 计算机软件需求说明编制指南 GB 9385-88 3. 计算机软件测试文件编制规范 GB 9386-88 管理标标准 1. 软件产品登录标准 尚未发布 2. 软件计价标准 尚未发布 3. 计算机软件配置管理计划规范 GB/T 12505-90 4. 软件验收 尚未发布 （4）应用标准 空间算法标准 为了提高应用精度和进行数据转换，各种算法需要 达到一定的性能要求，同时给用户提供指南 解译标准 （5）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。 GIS工程标准（规范） GIS工程标准的类型也是多方面的。它可能包括过程标准 （如方法、技术、度量等）、产品标准（如需求、设计、 部件、描述、计划、报告等）、专业标准（如职别、道德 准则、认证、特许、课程等），以及记法标准如（术语、 表示法、语言等）。 中国国家标准GB/T15538-1995软件工程标准分类法 给出软件工程标准的分类。 根据工程标准制定的机制和标准适用的范围有所不同， GIS工程标准可分为五个级别，即国际标准、国家标准、 行业标准、企业（机构）标准及项目（课题）标准。 工程标准的制定与推行 工程标准的制定与推选通常要经历一个环状的生命周期。 最初，制定一项标准仅仅是初步设想，经发起后要进行以 下的步骤： （1） 建议拟订初步的建议方案； （2） 开发制定标准的具体内容； （3） 咨询征求并吸取有关人员的意见； （4） 审批由管理部门决定能否推出； （5） 公布公布发布，使标准生效； （6） 培训为推行标准准备人员条件； （7） 实施投入使用，需经历相当期限； （8） 审核检验实施效果，决定修改还是撤消； （9） 修订修改其中不适当的部分，形成标准的新版 本，进入新的周期。 国际标准 由国际联合机构制定和公布，提供各国参考的标准。 60年代初，该机构建立了“计算机与信息处理技术委员 会”，简称ISO/TC97，专门负责与计算机有关的标准化 工作。 这一标准通常冠有ISO字样，如ISO 8631-86 Information processing program constructs and conventions for the representation信息处理程 序构造及其表示法的约定。该标准现已由中国收入国家 标准。 国家标准 由政府或国家级的机构制定或批准，适用于全国范围的标准 ，如： 1) GB中华人民共和国国家技术监督局是中国的最高标 准化机构，它所公布实施的标准简称为“国标”。 2) ANSI (American National Standards Institute) 美国国家标准协会。这是美国一些民间标准化组织的领导机 构，具有一定的权威性。 3) FIPS(NBS) Federal Information Processing Standards (National Bureau of Standards)美国商 务部国家标准局联邦信息处理标准。如，1987年发表的 FIPSPUB 13287Guideline for validation and verification plan Of computer,softwa1e(软件确认与验证 计划指南)。 行业标准 由行业机构、学术团体或国防机构制定，并适用于某个业务 领域的标准，如： 1) IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers)美国电气与电子工程师学会。例如，ANSI IEEE Str 8281983软件配置管理计划标准。 2) DODSTD (Departm