第七章-GIS设计与评价-课件

第七章GIS设计与评价1ppt课件一、GIS设计目标二、GIS设计特点三、GIS设计内容四、GIS设计方法2ppt课件

1、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。

2、避免软件危机，保证GIS开发质量、提高开发效率、降低开发成本。

一、GIS设计目标3ppt课件软件危机软件危机：西方计算机科学家把软件开发和维护过程中遇到的一系列严重问题统称为“软件危机”，具体包括两方面的内容：如何开发软件，以满足对软件日益增长的需要如何维护数量不断膨胀的已有软件（表2-1）GIS软件危机情况日益严重

在工程开发和维护的过程中存在许多多严重问题，一方面与软件本身的特点有关，另一方面也和工程开发与维护的方法不正确有关。4ppt课件软件危机的主要内容阶段主要内容开发软件对软件开发成本和进度的估计不准确软件质量不高用户接受度不高软件产品开发效率低相关的技术文档资料不完备软件可维护性、重用性和可扩展性不高维护软件数据不能得到及时的更新系统需求变更所要求的系统升级不能得到实施网络安全维护得不到贯彻执行5ppt课件

根据美国一些软件公司的统计资料，在后期引入一个变动比在早期引入相同变动所需付出的代价高2~3个数据量级。图1定性地描绘了在不同时期引入一变动需要付出代价的变化趋势。图2是美贝尔实验室编统计得出的定量结果。6ppt课件图17ppt课件图2返回8ppt课件二、GIS设计特点（1）GIS处理的空间数据数据量庞大实体种类繁多实体间的关联复杂GIS设计过程需要分析系统的业务流分析系统所涉及的地理实体类型以及实体间的各种关系采用相关的地理数据模型表达这些关系9ppt课件GIS设计特点（2）GIS设计以空间数据为驱动GIS设计以数据为导向进行系统建设系统的功能设计以提高数据的存储、分析和处理效率为原则10ppt课件GIS设计特点（3）GIS工程投资大、周期长、风险大、涉及部门繁多。因此，在GIS设计中，项目计划管理是一个十分重要的部分在项目计划管理中，需要估计系统建设的投资效益评估系统建设的风险性和必要性制定系统的建设进度安排，保证系统建设的高效性建立系统建设的组织机构和进行人员协调11ppt课件三、GIS设计内容

GIS设计是利用软件工程的思想，结合GIS软件开发的特点和开发目标，制定GIS软件开发的项目管理计划，并对软件的用户需求和可行性进行分析，从而设计软件的功能和技术实现方案，最后对软件进行实施和维护。

GIS设计与一般信息系统设计存在着差异。一般包括硬件环境设计（H）、软件环境设计（S）、软件功能设计（F）及数据库设计（D）。12ppt课件GIS工程的硬件环境设计一般硬件环境数据处理设备：以计算机为主，如微机、工作站等。数据输入设备：以数字化仪和扫描仪为主，还有测绘仪器，遥感图像处理系统、数码照相机等数据获取设备。数据输出设备：以图形终端和绘图仪为主，还包括打印机、硬拷贝设备、投影设备、多媒体制作设备等；数据存储设备：通常分为内、外存储器，这里主要指外存储器，包括硬盘、磁带、光盘等；数据传输设备：局域网连接。具体情况具体分析13ppt课件14ppt课件

硬件环境建设举例

（海洋生态环境监测系统建设）硬件环境建设包括网络服务器、数据库服务器、工作站等设备。1）服务器配置l

网络服务器选用部门级服务器，基本配置Intel®Xeon™2.4G/512M/Raid/40G。兼做主域控制器和WEB服务器，提供用户登录、www服务、ftp服务和mail服务。l

代理服务器选用高档微机用作监测数据获取接入代理服务器，兼做额外域控制器，在代理服务器上安装代理软件和防火墙软件。基本配置Intel®Pentium®42.4G/512M/80G。l

数据库服务器选用部门级服务器，基本配置Intel®Xeon™2.4G/1G/Raid/80G。l

磁盘阵列配置具有21个SCSI接口、SCSI硬盘单盘容量72G、总容量超过1.5TB，接口采用8端口光纤通道交换机。15ppt课件2）工作站配置网管工作站在数据处理中心配置1台高性能微机，基本配置为Intel®Pentium®42.4G/512M/80G/，用于网络管理及数据的输入/输出设备控制。数据获取工作站在数据处理中心配置3台微机，基本配置为Intel®Pentium®42.4G/256M/60G/，用于接收处理监测系统地面站/海洋环境监测站发送的监测数据，完成监测数据的初步质量控制，通过数据处理中心的局域网存入数据库。数据处理工作站采用基本配置为Intel®Pentium®42.4G/512M/80G的微机，图形工作站采用基本配置为Intel®Xeon™2.4G/1G/128M/60G的专用图形工作站。3）其它设备配置情况

配置扫描仪、绘图仪、数字化仪等辅助设备，并与工作站联接。配置工作组级激光打印机，网络共享。返回16ppt课件GIS软件环境设计1、一般软件环境包括：操作系统、数据输入软件、数据处理（查询和分析）软件、图像处理软件、网络管理软件等。2、影响选择软件的因素：

1)选择操作系统，必须考虑操作系统的如下特性：

a)支持多用户、多任务、多进程

b)支持文件管理、内存管理、安全管理和数据库的恢复；

c)具有检查错误和纠错能力、系统诊断能力、抗病毒能力、收发电子邮件的能力。

2)选择GIS软件参考意见17ppt课件选择GIS软件参考意见

软件的性能指标考虑因素数据量当数据量大时，软件应能处理大量数据，同时支持图库数据的分布性如果数据是分布式管理，需要软件支持网络已有数据的导入软件能否顺利的读入现有的数据需要二次开发软件是否支持二次开发，支持方式包括API、控件、宏语言等系统需要与其它软件协作软件对数据库是否支持现有的软件平台软件必须能够运行于现有的软件平台上需要与Internet结合软件是否支持Web18ppt课件软件环境配置举例

软件环境配置包括网络操作系统、应用软件开发环境、地理信息系统、网络安全软件等。1）操作系统网络操作系统：采用Windows2000Server/AdvancedServer操作系统；工作站操作系统：采用Windows2000Professional、WindowsXP等操作系统；2）开发软件及应用软件系统配置VC++、VB、Delphi等开发工具，用于开发各种监测数据处理、分析的应用软件；配置ArcGIS、MapObjects等地理信息系统开发软件，用于相关监测数据分析和信息产品制作；配置用于监测数据分析和信息产品制作的有关商业软件，如Office、Sufer、SPSS等。3）数据库系统配置MicrosoftSQLServer2000作为数据库管理系统。它支持Internet体系结构，允许将数据库信息以HTML文档格式发布，并能够与Windows2000和其它微软产品完美地结合。4）网络服务软件

配置MicrosoftIIS5.0开发数据处理中心内部的WEB、FTP服务，提供内部数据共享和下载服务。

19ppt课件软件功能设计主要考虑如下两点：用户的需要：包括任务的需要和平常操作的需要；数据特点和处理方法：数据类型和处理方法不同，功能往往不一样。20ppt课件GIS软件设计一般采用合适的软件生存周期模型

GIS工程采用的生存周期方法就是从时间角度对软件开发和维护的复杂问题进行分解，把软件生成的漫长周期依次划分为若干个阶段，每个阶段有相对独立的任务，然后逐步完成每个阶段的任务。生命周期各阶段的基本任务21ppt课件1、问题定义

问题定义阶段必须回答的关键问题是：“要解决的问题是什么？”问题定义阶段的工作，系统分析员应该提出关于问题性质、工程目标和规模的书面报告。问题定义阶段是生命周期中最简短的阶段，一般只需要一天甚至更少的时间。22ppt课件2、可行性研究

不具体解决问题，而是研究问题的范围，探索这个问题是否值得去解，是否有可行的解决办法。导出系统的高层逻辑模型（通常用数据流图表示），并且在此基础上更准确、更具体地确定工程规模和目标。然后分析员更准确地估计系统的成本和效益，对建议的系统进行仔细的成本/效益分析是这个阶段的主要任务之一。可行性研究的结果是使用部门负责人决定是否进行这项工程的重要依据。23ppt课件3、需求分析

确定“为了解决这个问题，目标系统必须做什么”，主要是确定目标系统必须具备哪些功能。系统分析员在需求分析阶段必须和用户密切配合，充分交流信息，以得出经过用户确认的系统逻辑模型。通常用数据流图、数据字典和简要的算法表示系统的逻辑模型。24ppt课件常规

监测数据卫星遥感

监测数据航空遥感

监测数据无人自动站

监测数据生态浮标统

监测数据多源实时监测数据获取监测数据原始数据库数据预处理监测数据实时数据库多源、多时相监测数据处理产品制作数据共享与信息发布服务监测数据

历史数据库产品数据库

快艇

监测数据25ppt课件4、总体设计

“应该如何解决问题”首先，应该考虑几种可能的解决方案。（1）

低成本的解决方案；（2）

中等成本的解决方案。（3）

高成本的“十全十美”的系统。26ppt课件

其次，就是设计软件的结构，也就是确定程序由哪些模块组成以及模块间的关系。通常用层次图或结构图描绘软件的结构。27ppt课件海洋环境保护系统多源多时相数据客观分析子模块多源多时相数据处理模块渤海卫星遥感产品修正子模块准实时监测数据库历史数据库渤海基础环境数据库产品库主要环境要素时空分布子模块赤潮综合信息分析及发展趋势预测子模块重点监控区赤潮发生预警子模块

溢油综合信息分析子模块溢油漂移扩散预测子模块数据库赤潮预警模块溢油漂移扩散模块污染分析与评价模块生态环境评价模块陆源污染点源分析子模块污染状况评价子模块

生态环境健康评价子模块

生态环境风险评价子模块水污染源解析子模块28ppt课件5、详细设计

“应该怎样具体地实现这个系统呢？”设计出程序的详细规格说明。它们应该包含必要的细节，程序员可以根据它们写出实际的程序代码。通常用程序流程图、盒式图或PDL语言（过程设计语言）描述详细设计的结果。29ppt课件主要环境要素时空变化分析监测要素时间序列分析年内分析（柱状图）年际分析（趋势图）统计分析最大值、最小值、平均值30ppt课件实时监测数据库时间查询（年月）空间查询MSchar结束标准数据库空间可视化表达年内比较柱状图31ppt课件6、编码和单元测试

这个阶段的关键任务是写出正确的容易理解、容易维护的系统模块。32ppt课件7、综合测试

通过各种类型的测试（相应的调试）使系统达到预定的要求。最基本的测试是集成测试和验收测试。正式的文档资料保存测试计划、详细测试方案以及实际测试结果。33ppt课件8、软件维护

通过各种必要的维护活动使系统持久地满足用户的需要。改正性维护、适应性维护、完善性维护、预防性维护。提出维护要求（或报告问题），分析维护要求，提出维护方案，审批维护方案，确定维护计划，修改软件设计，修改程序，测试程序，复查验收文档保存。34ppt课件瀑布模型

传统的生命周期方法学可以用瀑布型（Waterfallmodel）来模拟，如图3所示。瀑布模型有以下几个特点：（1）

阶段间具有顺序性和依赖性（2）

推迟实现的观点清楚区分逻辑设计与物理设计，尽可能推迟程序的物理实现，是按照瀑布模型开发软件的一条重要的旨导思想。（3）

质量保证的观点第一，每个阶段都必须完成规定的文档，没有交出合格的文档就是没有完成该阶段的任务。第二，每个阶段结束前都要对所完成的文档进行评审。35ppt课件36ppt课件瀑布模型各阶段任务划分情况表

阶段名称任务支撑标准文档需求分析用户需求调查、确定系统建设目标和用户对系统的功能性能要求，分析系统建设的可行性需求分析报告项目管理方案设计对系统建设过程进行总体规划，包括对工作区域和可用资源的规定、开发成本估算、开发平台和开发工具选择、工作任务和进度安排等内容项目管理计划方案书系统总体设计将系统的需求转换为数据结构和软件体系结构，即数据设计和体系结构设计总体设计报告系统详细设计系统总体设计阶段确定下来的软件模块结构和接口描述具体地实现，得出实现系统目标技术的精确描述详细设计报告系统实施、运行和维护根据详细设计报告的描述对系统的模块、函数和界面进行实现，并试运行和进行系统调试，以及对系统进行日常的维护软件代码和系统维护报告37ppt课件数据库设计数据库系统是存储、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38ppt课件三、GIS设计方法1、结构化生命周期方法2、原型法39ppt课件1、结构化生命周期法的基本思想

结构化生命周期法的基本思想是将系统开发看作工程项目，有计划、有步骤地进行工作，它认为虽然各种业务信息系统处理的具体内容不同，但所有系统开发过程都可以划分为六个主要阶段：系统开发准备阶段调查研究及可行性研究阶段系统分析阶段系统设计阶段系统实施阶段维护和评价阶段40ppt课件系统开发准备阶段当现行系统不能适应新形势的要求时，用户将提出开发新系统的要求。有关人员进行初步调查，然后组成专门的新系统开发领导小组，制定新系统开发的进度和计划，负责新系统开发中的一切工作。该阶段虽不属系统分析与设计的正式工作阶段，却是不可缺少的。如果新系统开发采取外包方式，本阶段还要包括招投标过程。

41ppt课件调查研究及可行性研究阶段

系统分析员采用各种方式进行调查研究，了解现行系统的界限、组织分工、业务流程、资源及薄弱环节等，绘制现行系统的相关图表。在此基础上，与用户协商方案，提出初步的新系统目标，并进行系统开发的可行性研究，提交可行性报告。

42ppt课件系统分析阶段系统分析阶段是新系统的逻辑设计阶段。系统分析旨在对现行系统进行调查研究的基础上，使用一系列的图表工具进行系统的目标分析，划分子系统以及功能模块，构造出新系统的逻辑模型，确定其逻辑功能需求，交付新系统的逻辑功能说明书。系统分析也是新系统方案的优化过程，数据流程图是新系统逻辑模型的主要组成部分，它在逻辑上描述了新系统的功能、输入、输出和数据存储等，而摆脱了所有的物理内容。

43ppt课件系统设计阶段系统设计阶段是新系统的物理设计阶段。系统分析员根据新系统的逻辑模型进行物理模型的设计，并具体选择一个物理的计算机信息处理系统。这个阶段还要进行人－机过程的设计、代码设计、输入、输出、文件数据库设计及程序模块、通讯网络设计等。系统设计的关键是模块化。44ppt课件系统实施阶段

系统实施是新系统付诸实现的实践阶段，主要是实现系统设计阶段所完成的新系统物理模型。为了保证程序和系统调试正常进行，首先要进行计算机系统设备的安装和调试工作，然后程序员根据程序模块进行程序的设计、代码编写和调试工作。为了帮助用户熟悉、使用新系统，系统分析人员还要对用户及操作人员进行培训，编制操作、使用手册和有关文档。45ppt课件维护和评价阶段

信息系统是复杂的大系统，系统内、外部环境、各种人为和机器因素的影响要求系统能适应这种环境，不断地修改完善，这就需要进行系统维护，这期间修改的内容是多方面的。系统的评价，广义上贯穿于系统开发过程的始终，这里主要指系统开发后期的评价。旨在将建成的新系统与预期的目标做一比较，不同的指标综合体现为用户的满意程度——可接受性。通过以上各阶段工作，新系统代替老系统进入正常运行。但是系统的环境是不断变化的，要使系统能适应环境且具有生命力，必须经常进行小量的维护评价活动。46ppt课件2、原型法开发人员在初步了解用户需求的基础上构造一个应用系统模型，即原型，用户和开发人员在此基础上共同反复探讨和完善原型，直到用户满意为止。原型法开发信息系统包括以下几个阶段：确定用户的基本需求开发初始原型利用原型来提炼用户需求修正和改进原型

47ppt课件⑴确定用户的基本需求在这一阶段中，用户根据系统的特点清楚地表达自己的基本需求，即应该具备的一些基本功能，用户界面的基本形式等。系统分析开发人员据此来确定系统的规模及基本框架，判断系统需要的数据能否得到，同时应估算出开发原型的成本。⑵开发初始原型开发初始原型仅仅反映用户的基本需求，并不要求完善。开发初始原型的目的是快速建立一个满足用户基本需求的交互式系统，并且能够按照用户的要求不断修改。系统分析设计人员应使用一些可视化开发工具和高层次的开发语言来建立系统原型，帮助修正系统设计的内容。48ppt课件⑶利用原型来提炼用户需求系统原型是开发人员和用户就系统设计的构思进行对话的桥梁。利用原型来提炼用户需求的阶段是整个开发过程的关键，用户通过亲自使用原型，从而了解其需求得到的满足程度以及存在的问题。开发人员一方面记录下用户提出的该系统的缺点和不足之处；另一方面也要借助原型系统引导、启发用户表达对系统的最终要求。⑷修正和改进原型开发人员根据第三阶段中用户提出的修改意见或发现的问题，对初始原型系统进行修改、扩充和完善。这是一个多次反复的过程，直到用户满意为止。如果用户满意，则修改过的原型成为一个运行原型，运行原型可能成为一个新的应用系统，也可能作为应用系统开发的基础。49ppt课件

以结构化生命周期法为代表的预先定义式系统开发方法和原型化开发方法，它们虽然在指导思想和具体做法上均有很大不同，但它们并不相互排斥，在实践中它们是可以相互补充的。例如，可以把应用原型法作为预先定义方法的一种需求定义的策略，用来弥补预先定义方法在需求定义阶段存在的或会产生的缺陷，一旦需求完全清楚，就有可能完全采用严格的结构化的方法。返回50ppt课件四、GIS标准化GIS规范化和标准化的内容：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从以下方向实行GIS规范化和标准化建设地理信息标准数据标准信息