环境管理_环境gis的设计与开发

环境地理信息系统,第二章 环境GIS的设计与开发,环境地理信息系统,第三章 环境GIS的设计与开发,3.1 环境GIS设计的目标和任务 3.2 环境GIS设计的原则 3.3 环境GIS设计实施 3.4 环境GIS总体框架设计 3.5 环境GIS数据库建设 3.6 环境GIS开发技术路线 3.7 环境GIS开发模式 ,环境地理信息系统,设计是指人们对所掌握的内容在具体实施之前进行规划和制订实施方案的过程。 如果说分析是人们按照某种方法来了解和优化实际业务的过程，那么设计则是考虑进一步整理、规范和具体如何实施的过程。 系统设计的主要任务是在系统分析的基础上，对系统进行总体布局、结构安排、制定方案和实施细则。 在设计阶段要重点考察环境空间信息处理、查询、统计和分析功能的设计，注意环境质量（水、气、声）和污染排放、治理、达标现状的空间表达，充分发挥环境GIS直观形象的优势；,环境地理信息系统,3.1 环境GIS设计的目标和任务,环境GIS总体设计,环境GIS的总体设计是在需求分析的基础上，寻找能够实现环境管理和决策支持特定功能的最佳软件结构，解决如何把一个软件系统划分成多个功能模块，形成优化的、完整的系统构图，并回答各模块间调用关系如何，传送什么数据，如何实现等一系列具体设计问题。,环境地理信息系统,3.1 环境GIS设计的目标和任务,环境GIS总体设计,环境GIS总体设计目标充分利用先进的GIS技术、数据库技术、网络技术、分布式计算等技术，建成一个科学、高效的环境GIS。,总体目标,环境地理信息系统,3.1 环境GIS设计的目标和任务,环境GIS总体设计,环境GIS总体设计的根本任务将系统分阶段提出的逻辑模型转化成相应的物理模型。,根本任务,环境地理信息系统,3.1 环境GIS设计的目标和任务,环境GIS总体设计,根据系统研制目标，确定系统必须具备的空间操作功能。,步骤,在进行数据分类和编码处理的基础上，进行数据采集设计、数据结构设计、数据存储和检索设计等，确定空间数据的存储和管理模式。,制定系统开发和系统集成方案，建立系统的应用模型和产品的输出,功能设计：,数据库设计：,应用设计：,环境地理信息系统,环境GIS设计,系统功能重点在于环境质量空间信息、环境污染源空间信息和自然生态环境空间信息的查询、处理、分析、制图和信息发布。,系统功能设计,我国现阶段环境GIS设计重点：,系统应用设计,系统首先满足环境监测、环境统计、环境质量控制（总量控制）、建设项目管理、排污收费及管理、环境自动监控、自然生态保护等方面的业务需求。,3.1 环境GIS设计的目标和任务,环境地理信息系统,环境GIS设计,3.1 环境GIS设计的目标和任务,系统设计是环境GIS开发中质量得以保障的关键，它把系统需求变换成系统表达。 从管理的角度，可以把它分为：概要设计和详细设计。,环境地理信息系统,确定系统的文件结构、数据库模式和子模式；数据的完整性和安全性设计。,确定需求优先顺序；选择最合适的设计方法；规范设计文档标准；规定编码、接口、命名等的规则。,确定和评估算法的性能；算法和模块之间的控制方法；外部信号的接收和发送形式。,功能模块的划分；模块之间的调用关系和接口；评价模块划分的质量。,3.1 环境GIS设计的目标和任务,概要设计的具体工作：,1)制定规范：,6)编写概要设计阶段的文档,2)系统结构总体设计：,3)处理方法设计：,4)数据结构设计：,5)可靠性设计：,确定软件的可靠性指标和相应措施。,环境地理信息系统,确定软件各个组成部分内的算法以及各部分的内部数据组织；,进行详细设计的评审。,选择某种过程的表达形式来描述各种算法；。,3.1 环境GIS设计的目标和任务,详细设计的具体工作：,环境地理信息系统,3.1 环境GIS设计的目标和任务,包括系统的结构、布局、实施计划、机器设备（计算机系统的硬件及通信设备）的配置等,系统总体结构框架设计,对系统的各项人、财、物、设备等进行科学的分类与编码。这是系统实施前必须做的工作之一。,代码设计,进一步整理和规范分析阶段结果，制定出详细的系统处理模型和系统实施方案。,系统处理模型和实施方案制订,系统设计的主要内容：,文件或数据库设计,对将要处理的信息（或数据)按科学管理的要求和统计指标进行分析，并在此基础上确定文件或数据库的结构、特征、组织管理方式等。,环境地理信息系统,第三章 环境GIS的设计与开发,3.1 环境GIS设计的目标和任务 3.2 环境GIS设计的原则 3.3 环境GIS设计实施 3.4 环境GIS总体框架设计 3.5 环境GIS数据库建设 3.6 环境GIS开发技术路线 3.7 环境GIS开发模式 ,环境地理信息系统,3.2 环境GIS设计的原则,环境GIS设计原则,环境GIS的具体设计中应注意系统的当前需求和中、远期目标相结合； 考虑到环保工作的扩展和环保机构职能的调整； 注意系统的专用性和通用性； 考虑到系统各模块的组合搭配以及各环保职能部门灵活的配置功能； 考虑到先进技术的应用以及环境保护业务工作的实际需要。,环境地理信息系统,具体原则：,实用性 标准性 先进性 动态性 开放性 经济性 安全性,设计原则,3.2 环境GIS设计的原则,环境地理信息系统,具体原则：,3.2 环境GIS设计的原则,最大程度满足环保管理部门的业务需求，为环境管理人员及其技术人员提供有效的技术工具。,1、实用性:,遵循标准化、统一化的原则，以支持系统的推广应用。,2、标准性:,将现有的先进技术尽可能应用到系统中，包括软、硬件、网络环境的先进性。,3、先进性:,根据环境数据、业务、结构等各种变化，动态的调整、优化和扩展有关的功能。,4、动态性:,环境地理信息系统,具体原则：,3.2 环境GIS设计的原则,采用开放式设计，可以在应用中不断由用户补充和更新功能，具备良好的与其他系统的数据交换和功能兼容能力。,5、开放性:,在实用的基础上，以最小的投入获得最大的产出。,6、经济性:,完善的网络运行环境的安全防护机制，同时要有足够的容错能力以保证数据的逻辑准确性和系统的可靠性。,7、安全性:,环境地理信息系统,第三章 环境GIS的设计与开发,3.1 环境GIS设计的目标和任务 3.2 环境GIS设计的原则 3.3 环境GIS总体框架设计 3.4 环境GIS数据库建设 3.5 环境GIS开发技术路线 3.6 环境GIS开发模式 ,环境地理信息系统,第三章 环境GIS的设计与开发,3.1 环境GIS设计的目标和任务 3.2 环境GIS设计的原则 3.3 环境GIS总体框架设计 3.5 环境GIS数据库建设 3.6 环境GIS开发技术路线 3.7 环境GIS开发模式 ,环境地理信息系统,3.3 环境GIS总体框架设计,环境GIS总体框架,环境地理信息系统,3.3 环境GIS总体框架设计,环保数据的采集方式,手扶跟踪数字化输入、扫描数字化输入、GPS接收机、航空摄影测量、卫星遥感影像数据、 其他类型数据输入。 在环保部门，大量环境要素为点状要素，各地环境监测站一般通过手持式GPS对其测定经纬度。采集功能通过外部数据转换借口进入GIS，航空摄影测量和卫星遥感影像数据直接进入GIS并和其他矢量数据在地理空间上配准。其他类型数据通过相应的转换接口进入GIS。,环境地理信息系统,3.3 环境GIS总体框架设计,环境GIS数据处理,一般而言，环境GIS数据分图层内在数据和外部属性数据两种情况。 内在属性数据主要存放描述图层本质特征或重要属性的数据，一般在环境GIS中较少被修改，其中的某个或部分字段具有关键字作用； 外部数据存储在大型关系数据库中，与图层通过一定的关键字段相关联，支持数据录入、逻辑校验审核、中间结果生成、汇总数据表生成、系统维护等功能的实现以及各种图形操作。,包括数据结构定义、数据的增加、删除、修改等。,环境地理信息系统,3.3 环境GIS总体框架设计,环境GIS总体框架工作状况举例,环境地理信息系统,第三章 环境GIS的设计与开发,3.1 环境GIS设计的目标和任务 3.2 环境GIS设计的原则 3.3 环境GIS总体框架设计 3.4 环境GIS数据库建设 3.5 环境GIS开发技术路线 3.6 环境GIS开发模式 ,环境地理信息系统,3.4 环境GIS数据库建设,3.4.1 环境GIS数据库建设流程,一般可分为：数据库设计、数据入库和数据整理三部分工作。,【数据库 (database, DB）】 是指长期保存在计算机的存储设备上，并按照某种模型组织起来，可以被各种特定的用户或应用所共享的数据集合。,环境地理信息系统,3.4 环境GIS数据库建设,3.4.1 环境GIS数据库建设流程,包括： 数据字典设计（数据项、数据结构、数据流、数据存储）、 数据库逻辑结构设计(概念结构设计阶段设计好的基本 E 一R 图转换为与选用的 DBMS产品所支持的数据模型相符合的逻辑结构)、 数据库物理结构设计（数据存储结构、存储路径分配等）， 其中最重要的工作是根据环境空间数据分类编码和应用需要定义数据图层结构和相关属性表结构、数据库表结构、元数据库表结构和数据字典结构。,数据库设计,环境地理信息系统,3.4 环境GIS数据库建设,3.4.1 环境GIS数据库建设流程,数据入库,包括空间数据入库和属性数据入库，数据入库应按规定统一的空间数据入库标准； 空间数据入库要注意明确环境图元的编号ID； 属性数据录入时要确保属性数据库记录内容与相应图形上标注的编码一一对应； 数据入库过程中要通过图形要素的目标标识码实现环境业务属性记录与环境空间图形库中对应图形实体的关联。,环境地理信息系统,3.4 环境GIS数据库建设,3.4.1 环境GIS数据库建设流程,数据整理和检验,主要是对入库数据进行自动化检查，并对空间数据质量、属性数据质量和数据精度进行控制：,自动化检查包括对环境空间数据的错误进行改正如自动处理交叉点、悬挂点、冗余点、删除多余线，自动处理岛、环、面域以及批量属性表示和修改等；,空间数据质量控制包括：空间地理特征的完整性、空间特征表达的完整性、空间数据的拓扑关系、空间数据的地理参考系统正确性、空间数据使用的大地控制点的正确性；,环境地理信息系统,3.4 环境GIS数据库建设,3.4.1 环境GIS数据库建设流程,数据整理和检验,数据精度控制主要包括：平面投影坐标系统参数、空间定位精度等。,属性数据质量控制主要包括属性表的定义是否符合数据库设计、主关键项定义和唯一性、各属性表的外部关键项的正确性、关系表之间的关系的正确性；,环境地理信息系统,3.4 环境GIS数据库建设,3.4.2 环境GIS模型,混合模型,扩展模型,面向对象模型,环境地理信息系统,3.4 环境GIS数据库建设,3.4.2 环境GIS模型,环境空间信息管理，一般采用混合模型方法，即图形数据由文件管理系统管理，属性数据则由关系数据库管理，典型的代表有ARC/INFO、MGE。,混合模型,最大优点是：属性数据的管理可以充分利用商业数据库管理系统的功能，且图形的处理与检索效率较高。,环境地理信息系统,3.4 环境GIS数据库建设,3.4.2 环境GIS模型,存在的问题：,混合模型,（1）不利于空间查询，主要是因为降低了查询的效率；（2）数据的整体一致性遭到破坏； （3）不利于分布式管理；图形数据独立于属性数据之外 存在，自成一体，无法利用标准的数据库管理系统 提供的分布式数据管理功能，因此在分布式数据库 中，图形和属性的协调性差。,环境地理信息系统,3.4 环境GIS数据库建设,3.4.2 环境GIS模型,解决的办法：,混合模型,（1）扩展的关系模型，使其容纳图形数据并可进行空间运算和查询； （2）用新的数据模型如面向对象的数据模型来取代关系模型。,环境地理信息系统,3.4 环境GIS数据库建设,3.4.2 环境GIS模型,解决的办法：,混合模型,（1）扩展的关系模型： 在原有关系模型的基础上增加几何数据类型和空间操作算子，其中几何数据类型包括点、线、面等；空间算子包括距离、面积、相交和包含等。,优点：可以对数据进行集中控制，提高了系统的开放性，便于用户使用和二次开发,缺点：仍然摆脱不了关系模式的束缚，如属性不可再分，也不能处理复杂对象；,环境地理信息系统,3.4 环境GIS数据库建设,3.4.2 环境GIS模型,解决的办法：,混合模型,(2)面向对象模型: 以面向对象概念为基础，支持复杂对象表示和操作的高层次抽象模型；面向对象的核心是抽象对象及操作，思想是将图形和属性封装在一起，并由一个面向对象的数据库管理系统进行管理。,环境地理信息系统,3.4 环境GIS数据库建设,3.4.2 环境GIS模型,解决的办法：,混合模型,(2)面向对象模型:,典型代表：Geodatabase 可以在统一的模型框架下对GIS通常所处理和表达的地理空间要素，如矢量、栅格、三维表面、网格、地址等进行统一的描述；在Geodatabase模型中，地理空间要素的表达较之以往的模型更接近于我们对现实事物对象的认识和表述，并且在其中引入了行为和规则，当处理Geodatabase中的要素时，对其基本的行为和必须满足的规则，无须通过程序编码，对其特殊的行为和规则，可以通过要素扩展进行客户化定义。,环境地理信息系统,3.4 环境GIS数据库建设,3.4.2 环境GIS模型,缺陷：目前，面向对象的数据库技术还不够成熟，由于还是一种新方法，缺少具有坚实理论基础的通用数据模型，而且对开发人员素质要求比较高。,优点：与传统关系模型相比，具有能处理多媒体数据、复杂对象的能力，因而更适合于涉及多媒体数据、时态数据、空间数据、复杂对象的数据库等新的应用领域。,(2)面向对象模型,环境地理信息系统,3.4 环境GIS数据库建设,3.4.3 环境GIS数据库规范,1、数据文件的命名规范,包括基础地理信息分层和命名以及环保专题信息分层和命名，应遵循通用、唯一、易记的原则,2、符号标示和分类编码规范,一般可按大类、子类、亚类等线性划分。,目前GIS数据库空间编码方法采用8位数字，3段型码： 前四位为要素编码，由GB14804-93 1:500,1000,1:2000地形图要素分类与代码规定； 接下来两位为扩展码，它是对国标分类的细化，可参考环境信息化标准手册等行业标准，若不需要进行细化的则用0表示； 后两位是类型码，表示要素的点、线、面实体类型；,环境地理信息系统,3.4 环境GIS数据库建设,3.4.3 环境GIS数据库规范,3、空间数据交换格式,地理信息空间数据可以采用Arcinfo的EOO格式、ArcView的SHP格式、Mapinfo的mif格式；遥感影像可以采用BSQ或Raw data格式；文本文件可以采用txt、rtf格式或doc格式；图像文件可以采用BMP、TIF或JPG格式；视频文件可以采用Mpeg或Avi格式；音频文件可以采用Wav格式等。,4、环境信息分类编码,可参考环境信息化标准手册、GB中、小比例尺地形图图式和规范、GB1:500,1:1000地形图图式规范、GB14804-931:500,1:1000,1:2000地形图要素分类与编码、全国土地分类编码表、中国元数据标准、全国土地利用现状分类表、环境污染源类别代码、环境信息分类代码等。,环境地理信息系统,3.4 环境GIS数据库建设,3.4.3 环境GIS数据库规范,5、空间元数据标准,一般GIS建库采用的空间元数据标准主要有：FGDC、FGDC ESRI和ISO。 FGDC：地理空间数据元数据内容标准； ISO：国际标准化组织制定的元数据标准。,6、空间坐标系统,包括空间参考系统、采用的投影等。,环境地理信息系统,3.4 环境GIS数据库建设,3.4.4 环境GIS数据库设计,1、在总体规划和设计方案的指导下进行；,数据库设计的原则,2、各个数据库要为其所有用户的应用目标服务，即必须要满足各级环境管理的需求；,3、数据应分类存储（分为静态的与动态的、必测与选测、原始数据与结果、环保部门与其他部门的、环境管理部门内部数据与公共环境数据、基础数据与应用数据）；,4、数据库开发的基础是统一的环境信息分类指标体系和编码方式；,环境地理信息系统,3.4 环境GIS数据库建设,3.4.4 环境GIS数据库设计,6、数据库开发要分析危害数据安全的因素，保证对灾害和故障的预防、保护和恢复能力；,数据库设计的原则,7、保证数据库的正确性和完整性，同时尽量降低数据冗余；,8、数据库开发应该注意经济性，尽量降低采集、传输、存储和应用费用。,5、数据库开发应做到既有利于数据资源的共享，又满足环境管理部门的保密要求；,环境地理信息系统,3.4 环境GIS数据库建设,3.4.4 环境GIS数据库设计,数据库设计流程,环境地理信息系统,3.4 环境GIS数据库建设,3.4.4 环境GIS数据库设计,数据库设计流程,1、需求和约束分析,包括：调查用户需求、分析数据的现状、分析数据的使用、确定环境约束条件、选择数据库管理系统或研究现有数据库系统的功能与性能、提出需求和约束分析报告及数据字典（包括数据项、数据结构、数据流、数据存储和处理过程）。,环境地理信息系统,3.4 环境GIS数据库建设,3.4.4 环境GIS数据库设计,数据库设计流程,2、概念模式设计,（1）依据：需求和约束分析报告、数据字典；,（2）目的：保证数据共享、消除结构冗余、实现数据的逻辑独立 性；,（3）内容：包括实体集合、实体集合的键、实体的属性、域集合 等；,（4）步骤： a.构造并核实各用户的局部概念模式； b.合成并验证整体概念模型； c.分析整体概念模式中的依赖性，运用规范化理论 将数据规范化； d.提出概念模式设计报告和整体概念模型的实体关 联图。,环境地理信息系统,3.4 环境GIS数据库建设,3.4.4 环境GIS数据库设计,数据库设计流程,3、逻辑模式设计,（1）依据：需求和约束分析报告、概念模式设计报告、整体概念模 式的实体关联图和数据库管理系统的数据模型；,（2）目的：在概念模式设计目的基础上，实现数据的易懂易用性、 有利于数据的完整性及安全保密，尽力降低数据库开销；,（3）任务：依照数据库管理系统提供的数据模型转换整体概念模 式。在关系型DBMS中，将实体关联图转换为用数据定义语言书写的关系模式及视图。,（4）内容：关系（表格）的集合、关系的属性、主键、次键、外 键、域集合、索引及链路等。,环境地理信息系统,3.4 环境GIS数据库建设,3.4.4 环境GIS数据库设计,数据库设计流程,4、物理数据库设计,（1）依据：需求和约束分析报告、数据库逻辑模式；,（2）目的：节约存储空间，实现数据的物理独立性，保证相应时间，有利于数据的保密和安全，留有扩展余地。,（3）任务：确定文件的存储结构，选取存取路径结构，存取算法，次级存取结构，确定数据块规模、确定缓冲区规模,（4）数据库创建： 以数据定义语言或存储说明语言编写。逻辑设计和物理设计形成数据库的完整定义，据此创建数据库。,环境地理信息系统,3.4 环境GIS数据库建设,3.4.4 环境GIS数据库设计,数据库设计流程,5、测试、加载和运行,（1）数据库测试：选择典型数据加载，建成试验数据库，考核设计的功能和性能指标；,（2）数据库加载：加载前，应检查其内容和形成的正确性。,（3）数据库运行：培训用户，向用户提供数据库使用说明书；制定维护规程。,环境地理信息系统,3.4 环境GIS数据库建设,3.4.4 环境GIS数据库设计,数据库设计流程,6、数据库维护,（1）按照维护规程实施；,（2）规定维护项目、维护操作、维护时间、周期或条件、维护人员等；,（3）维护的任务：管理数据库运行日志及数据库副本、测定安全计划、分配并更新口令、制定数据密级和用户通行证 等,环境地理信息系统,3.4 环境GIS数据库建设,3.4.4 环境GIS数据库设计,数据库设计应注意几点：,（1）比例尺、坐标系和地图投影；,（2）空间特征和数据模型；,（3）数据表格及其关系：属性值是存放在一个或多个表中的，可以是特征表或者是与特征属性表相关联的表；,（4）地理特征和图层：用来描述自然环境和人文环境要素。在一幅地图上，三维空间的地理特征可以被抽象为：点、线、面，不同的特征可以用颜色、符号和注记来加以区别。,环境地理信息系统,3.4 环境GIS数据库建设,3.4.5 常用环境数据专题属性,环境GIS数据库设计要充分顾及环境专题属性的要求和特征，常用的环境专题属性：,1、大气监测点位 2、河流断面 3、湖泊、水库测点 4、重点污染源分布 5、城市固体生活垃圾填埋场 6、城市水污染处理厂 7、饮用水源地 8、河流水功能区 9、湖泊、水库水功能区,环境地理信息系统,第三章 环境GIS的设计与开发, 3.5 环境GIS开发技术路线 3.6 环境GIS开发模式 3.7 环境GIS软件结构体系 3.8 环境GIS技术平台选择 3.9 环境GIS的集成 3.10 环境GIS用户界面设计 3.11 环境GIS实用技术 3.12 环境GIS安全,环境地理信息系统,3.5 环境GIS开发技术路线,环境GIS开发三种实现方式：,1、独立开发 2、单纯二次开发 3、集成二次开发,环境地理信息系统,3.5 环境GIS开发技术路线,【独立开发】,一般是指不依赖任何GIS工具软件，从环境空间数据的采集、编辑到数据的处理分析及结果输出，所有的算法都由开发者独立设计，然后选用某种程序设计语言，在一定的操作系统平台上编成实现。,优点：在于无需依赖任何商业GIS工具软件，减少了开发成本。,缺点：人力、时间、财力等的投入较多，开发出来的产品很难 在功能上与基于商业化的GIS的软件相比。,环境地理信息系统,3.5 环境GIS开发技术路线,【单纯二次开发】,指完全借助于GIS工具软件所提供的开发语言（宏语言）进行应用系统开发。,省时、省心；但进行二次开发的宏语言限制较多，能够实现的功能相当有限。,环境地理信息系统,3.5 环境GIS开发技术路线,【集成二次开发】,指利用GIS工具软件实现GIS的基本功能，以通用软件开发工具尤其是可视化开发工具为开发平台，进行二者的集成开发。,既可以充分利用可视化软件开发工具的高效、方便的编程功能，又可以充分利用GIS工具软件完备的空间数据可视化分析处理功能，集二者之所长，不仅能大大提高应用系统的开发效率，而且使用可视化软件开发出来的应用程序具有更好的外观效果，更强大的数据库功能，且可靠性好、易于移植、便于维护。,环境地理信息系统,软件危机与软件工程,在1960年代，软件规模不断增长，但在开发中没有把软件开发作为一个系统工程来考虑，认为软件开发就是写程序并设法使之运行，忽视软件分析的重要性，轻视软件维护。最终导致软件危机。,3.5 环境GIS开发技术路线,环境地理信息系统,软件危机的主要表现,对软件开发成本和进度的估计不准确 产品不符合用户的实际需要 软件产品的质量往往靠不住 软件常常是不可维护的,3.5 环境GIS开发技术路线,环境地理信息系统,软件工程的定义,1983年IEEE（国际电子电气工程师协会）给出的定义为“软件工程是开发、运行、维护和修复软件的系统方法”。,软件工程的目标,在给定成本、进度的前提下，开发出具有可修改性、有效性、可靠性、可理解性、可维护性、可重用性、可适应性、可移植性、可追踪性和可互操作性并满足用户需求的软件产品。,3.5 环境GIS开发技术路线,环境地理信息系统,3.5 环境GIS开发技术路线,环境GIS开发技术路线,环境地理信息系统,3.6 环境GIS开发模式,环境GIS开发模式：,生命周期法 原型法 面向对象法,环境地理信息系统,3.6 环境GIS开发模式,【生命周期法】,也称瀑布法或结构化系统开发法：将开发过程视为一个生命周期，也就是几个相互连接的阶段，每个阶段有每个阶段明确的任务，要产生相应的文档，而且上一阶段的文档是下一个阶段工作的依据。,一般把整个开发过程分为个基本阶段，即系统规划、系统分析、系统设计、系统实施和系统维护,特点：在系统建设过程中，各阶段的人员组成不一，各功能部分相对独立，系统建立的效率较低。,环境地理信息系统,3.6 环境GIS开发模式,【原型法】,一般是当系统的使用者缺乏计算机的使用背景，开发者和使用者在讨论系统的构成等问题时存在许多障碍时采用该方法。,需经历个阶段：确定系统的基本需求、开发初步的系统原型、评价修改原型和正式开发。,特点：可以有效避免因开发者与使用者的认识差异所造成的系统开发失败；开发者在正式开发前就得到真正的用户需求，而用户在比较短的时间内能够看到系统的模样；用户能够与使用者友好合作，使得人力资源得到有效利用；这种开发不需要大队人马，少数人就可以完成，因此，成本比较低，缺点是系统需求的得到要花费很长时间。,环境地理信息系统,是一种把面向对象的思想应用于软件开发过程中，指导开发活动的系统方法，是建立在“对象”概念基础上的方法学。 对象是由数据和容许的操作组成的封装体，与客观实体有直接对应关系，一个对象类定义了具有相似性质的一组对象。而继承性是对具有层次关系的类的属性和操作进行共享的一种方式。 所谓面向对象就是基于对象概念，以对象为中心，以类和继承为构造机制，来认识、理解、刻画客观世界和设计、构建相应的软件系统。 所有开发工作都围绕着对象而展开，在分析中抽象地确定出对象以及其他相关属性，在设计中将对象严格地规范化，在实现时严格按对象的需要来研制软件工具，并由这个工具按设计的内容，直接产生出应用软件系统。,【面向对象法oo方法】(Object-Oriented Method),3.6 环境GIS开发模式,环境地理信息系统,3.6 环境GIS开发模式,准确的讲，上述几种方法是信息系统开发的方法体系或开发思路。 实际的信息系统开发工作中所采用的方法可能是其中一种，但更多的是基于几种开发思想而形成的具体方法，例如结构化信息系统开发方法。,环境地理信息系统,3.7 环境GIS软件结构体系,集中式 分布式,环境GIS软件的结构体系：,环境地理信息系统,3.7 环境GIS软件结构体系,【集中式】,主机-终端模式，所有计算任务和数据管理任务都集中在主机上，终端只是主机输入/输出设备的延长。,优点：容易管理；缺点：对主机的性能要求很高，浪费了作为终端的计算机的计算能力。,环境地理信息系统,3.7 环境GIS软件结构体系,【分布式】,客户端/服务器(C/S)两层结构 客户机/服务器(C/S)和浏览器/服务器(B/S)三层结构,环境地理信息系统,客户端软件一般由应用程序及相应的数据库连接程序组成，服务器端软件一般是某种数据库系统。 客户端软件的主要功能是处理与用户的交互，按照某种应用逻辑进行处理和与数据库系统进行交互；服务器方软件的主要功能是数据库系统根据客户方软件的请求进行数据库操作，然后将结果传送给客户方软件。 服务器只集中管理数据，而计算任务分散在客户端上，服务器将数据传送给客户端进行计算，计算完毕，计算结果返回给服务器。,3.7 环境GIS软件结构体系,【分布式】,客户端/服务器(C/S)两层结构:,优点：充分利用了客户端的性能，使计算能力大大提高。,环境地理信息系统,3.7 环境GIS软件结构体系,【分布式】,客户端/服务器(C/S)两层结构:,一般C/S模式下的环境GIS访问数据库的框架,环境地理信息系统,3.7 环境GIS软件结构体系,【分布式】,客户端/服务器(C/S)两层结构:,基于环境空间数据库的C/S结构,环境地理信息系统,3.7 环境GIS软件结构体系,【分布式】,客户端/服务器(C/S)两层结构:,C/S结构的网络拓扑结构图,环境地理信息系统,3.7 环境GIS软件结构体系,【分布式】,客户端/服务器(C/S)两层结构:,C/S结构环境GIS的开发工作主要集中在客户端，客户端软件不但要完成用户交互和数据显示的工作，而且还要完成对应逻辑的处理工作，即用户界面与应用逻辑位于同一个平台上。这样，产生两个突出的问题：系统的可伸缩性差以及安装维护困难。,环境地理信息系统,三层结构的环境GIS：客户端、应用服务器和数据库服务器。 客户端只需要安装应用程序，它负责处理与用户的交互和与应用服务器的交互；应用服务器负责处理应用逻辑，具体地说就是接受客户端应用程序的请求，然后根据应用逻辑将这个请求转化为数据库请求后与数据库服务器交互，并将与数据库服务器交互的结果传送给客户端的应用程序。,3.7 环境GIS软件结构体系,【分布式】,客户机/服务器(C/S)和浏览器/服务器(B/S)三层结构:,环境地理信息系统,3.7 环境GIS软件结构体系,【分布式】,客户机/服务器(C/S)和浏览器/服务器(B/S)三层结构:,三层C/S结构环境GIS,环境地理信息系统,3.7 环境GIS软件结构体系,【分布式】,客户机/服务器(C/S)和浏览器/服务器(B/S)三层结构:,B/S模式的网络拓扑结构,环境地理信息系统,3.7 环境GIS软件结构体系,环境GIS的网络拓扑结构设计,环境GIS网络结构设计 ：,环境地理信息系统,3.8 环境GIS技术平台选择,选择环境GIS技术平台考虑以下几点:,（1）具有全关系型数据库统一管理图形和属性数据能力，能解 决海量数据的存储和管理问题； （2）具有支持分布式数据库操作，远程并发控制的能力； （3）具有支持C/S和B/S体系结构能力，可以在Internet和 Intranet上实现多用户对系统的共享； （4）具有线状要素动态分段和网络分析等空间分析功能，以便 实现强大的网络分析和辅助决策功能； （5）具有良好的专题制图和统计图表生成的功能，能实现数据的 动态可视化表达和多种方式的存储，以便信息的再利用； （6）具有较强的数据报表生成、打印功能以及数据倒入、导出功 能。GIS数据互操作或格式转换功能； （7）具有ComGIS功能，能利用通用的开发环境方便、灵活地进行 系统地开发。,环境地理信息系统,3.9 环境GIS的集成,GIS集成在技术上的几种形式：,1、同一GIS软件系统不同模块之间或不同系统之间采用IMPORT/EXPORT的文本交换形式； 2、大型的商业GIS软件如Arcinfo具有一致的数据模型和数据结构，提供二次开发语言，构成软件开发平台； 3、采用应用程序接口（API）的形式进行集成； 4、对象连接与嵌入（OLE）的自动化功能提供了对象之间的互操作功能，用户可以将软件作为一个对象嵌入自己的系统,如MapInfo Professional和Surfer； 5、采用面向对象的关系数据库技术将空间数据作为一种数据类型直接集成进入数据库系统，用户可以在这种平台上直接管理矢量空间数据、遥感图形数据和普通的关系数据，并且可以利用这种数据库平台的API开发GIS应用系统； 6、采用OpenGIS组织发布的简单特征规范作为开放地理信息系统的基础。,环境地理信息系统,3.10 环境GIS用户界面设计,环境GIS开发界面设计：,1、要在与用户进行多次交流后或在开发的原型的基础上，让用户进一步确认和修改； 2、界面最终要达到语义清晰、功能操作简便； 3、用户界面友好，符合或贴近用户使用的习惯，实现全汉化操作环境，在系统实现中隐藏与用户要求无关的信息； 4、对于环境GIS的界面要求能够直观、方便的表达系统功能，并充分利用地图这一形象的图形语言来表达丰富的环境空间信息。,环境地理信息系统,3.10 环境GIS用户界面设计,环境GIS开发界面示例：,成都市SARS疫情应急指挥调度信息管理系统,系统针对SARS疫情的特殊性及成都市疾控中心针对SARS疫情制订的特殊工作流程设计。从SARS疫情的接警、出警、流调、收治、转移、跟踪、监控、隔离等过程都引入了GIS技术，以直观、便捷、快速、准确的方式为疾控中心提供丰富的疫情控制、疫情处理的决策支持信息，对疫情的传播媒介、渠道、条件及发展趋势进行预测分析，同时提供针对疫情的人力、物力资源调配等分析。,环境地理信息系统,3.10 环境GIS用户界面设计,环境GIS开发界面示例：,成都市中心城水环境综合整治工程管理信息系统,成都市中心城水环境综合整治工程管理信息系统是GIS应用于市政工程建设的一个典型案例。针对成都市区开展的中心城水环境综合整治工程建设的特点，该系统涉及从项目报批、工程设计、拆迁管理、工程实施、竣工测量到后续的管网管理，在常规的工程化管理的基础上有效地利用GIS技术，对整个工程进行智能化跟踪管理，实现了对项目实施过程的全面、高效、动态的监督管理。在工程建设过程中就充分利用GIS技术，采用边建设边建库的方式，建立地下污水管网网络分布数据库，为工程竣工后的管网自动化管理打下坚实的基础。,环境地理信息系统,3.10 环境GIS用户界面设计,环境GIS开发界面示例：,成都市疫情和突发公共卫生事件信息报送及处理分析系统,成都市疫情和突发公共卫生事件信息报送及处理分析系统是在公司拥有自主知识产权的软件产品科维疾病信息报送及处理分析系统的基础上，结合成都市疾控中心的业务需求研发的一个GIS与MIS相结合的应用系统，该系统集数据上报、数据审核、数据查重、数据汇总、数据分析、数据查询、数据导出、现场处理、疾病监测、系统维护等功能于一体，极好地发挥了GIS功能强大、集成方便的优势，利用ARCIMS的分组渲染技术和图表生成技术，实现平面分析功能的较好的可视化表现，对于推动成都市公共卫生行业的信息化、现代化建设起到了重要的作用。,环境地理信息系统,3.10 环境GIS用户界面设计,环境GIS开发界面示例：,成都市城市地理信息系统,成都市城市地理信息系统（）是一个以ARCIMS为平台、ARCSDE为空间数据库引擎，为公众提供成都市的政府部门、公用事业单位、金融保险单位、交通运输单位、医院卫生单位、科教新闻单位、企事业单位、餐饮娱乐单位、房地产单位、旅游商贸单位等数万家单位的空间位置服务和信息服务的GIS应用系统。该系统作为成都市公众信息网的组成部分，第一次将GIS的魅力展现在成都市的公众面前，对于促进成都市信息化建设起到一个里程碑的作用。,环境地理信息系统,3.10 环境GIS用户界面设计,环境GIS开发界面示例：,成都市体育场管查询系统,成都市体育场管查询系统是一个为市民提供成都市体育场馆的空间位置服务和信息服务GIS信息系统，作为一个专业的GIS系统，它提供了信息更加全面、专业的服务。,环境地理信息系统,3.10 环境GIS用户界面设计,环境GIS开发界面示例：,成都市旅游局“黄金周”假日旅游信息预报暨统计报表报送系统,成都市旅游局“黄金周”假日旅游信息预报暨统计报表报送系统实现了在黄金周期间，成都市所辖单位(包括旅游景点、宾馆、饭店、旅行社、区县旅游局等)通过互联网实时上报数据的过程，将以往使用传真方式和旅游局用户集中填报方式填报数据转换成各单位分散填报数据，有效缩短了“黄金周”中采集数据的时间，减少旅游局工作人员采集数据的工作量,使旅游局工作重心转移到审核和分析数据上去。该预报信息系统以ARCIMS技术为载体在互联网上面为公众用户以直观的可视化表现方式提供景点分布情况、自驾车旅游路线查询、景点接待能力及预定信息的公告等等，为公众提供便捷、快速、准确、直观生动的旅游信息查询服务。,环境地理信息系统,3.10 环境GIS用户界面设计,环境GIS开发界面示例：,四川省突发公共卫生事件应急指挥信息系统,四川省突发公共卫生事件应急指挥信息系统将GIS应用与突发公共卫生事件应急指挥管理结合起来，利用GIS的叠加分析、缓冲区分析及网络分析技术实现对突发公共卫生事件发生源及影响范围的分析、资源的调度指挥，指令的下达、应急预案的生成、修改和管理。,环境地理信息系统,3.10 环境GIS用户界面设计,环境GIS开发界面示例：,四川省环境质量监测GIS系统,环境地理信息系统,3.11 环境GIS实用技术,环境GIS实用技术：,组件技术 Web技术 分布式组件技术 中间件技术 远程过程调用技术 代理技术 网络安全技术 GIS与环境应用模型集成技术 联机分析处理技术,环境地理信息系统,3.11 环境GIS实用技术,环境GIS实用技术：,GIS与环境应用模型集成技术,当前采取的主要集成模式,1）并列结构 GIS与环境应用模型不直接发生关系，通过中间模块传递转换数据。 付出的代价较低，同时效率也较低，目前采用的最广泛的体系。 2）嵌入结构 以地理信息系统为核心，利用系统命令语言建立驱动程序，将应用模型嵌入其中。 3）动态连接结构 将应用模型作为一个DLL嵌入到模型中。 4）组件结构 将专业模型、GIS和其他应用模块作为组件集成起来。,环境地理信息系统,