地理信息系统设计与实现答案.pdf

填空填空1，需求分析过程有：需求调查、需求分析、需求文档编写三个阶段2，数据流程图的组成：外部实体，处理过程,数据流，数据存储。3，总体设计的原则：1）完备性 2）标准化 3）系统化 4）兼容性，通用性，可靠性,实用性,可扩充性。4，GIS 体系架构发展经历了:面向过程，面向系统，面向服务5，按模型结构划分，应用性GIS 分为：数学模型，经验模型,概念模型6，地理编码的原则：唯一性，合理性,可扩充性，简单性,适用性，规范性，系统性。7，主要的用户界面技术：菜单，工具栏，状态栏,目录树，分式窗口，导航器。8，GIS 总体功能模块：数据输入模块，数据库管理模块，数据处理模块，空间分析模块，数据输出模块.9，GIS 数据库设计过程:需求分析,概念设计，逻辑设计，物理设计，数据库设计10，概念设计的结构方法：自顶向下,自底向上，逐步扩张,混合策略11,空间数据组织:纵向分层组织，横向分块组织名词解释名词解释1，地理信息：是指数字、文字、图形、图象等载体所表达的地表物体与其环境之间存在的数量、质量、分布特征、联系和规律等.地理信息的特点：属于空间信息，具有区域性、多维性和动态性。2，系统分析：是按照系统论的观点，根据GIS 用户的要求,对现有的业务流程进行全面的分析和综合，运用科学的方法为系统设计提供依据。3，需求分析:是应用型地理信息系统设计的基础,是通过与系统潜在用户进行书面或口头交流,将收集的信息根据系统软件设计的要求归纳整理后,得到对系统概略的描述和可行性分析的论证文件。需求分析过程有：需求调查、需求分析、需求文档编写三个阶段4,可行性分析是在对用户需求基础上，从社会因素、技术因素和经济因素方面对建立应用型地理信息系统的必要性和实现系统目标的可能性进行分析，以确定用户实力、系统环境、原始数据、数据流量、存储空间、软件系统、经费预算以及时间分析和效益分析.5，地理编码:是指在地理数据分类的基础上，以易于计算机和认识别的代码来唯一地标识地理实体类型,这种代码是用来表征客观事物的一个或一组有序的符号.6，数据库设计：就是根据不同的应用目的和用户请求,在一个给定的应用环境中，确定最优的数据模型、处理模式、存储结构、存取方法,建立能反映现实世界中地理实体间信息的联系，满足用户要求、能被一定的数据库管理系统（DBMS）所接受、能实现系统目标并有效存取、管理数据的数据库。7，空间数据库:是地理信息系统在计算机物理存储介质存储的与应用相关的地理空间数据的总合,以一系列特定结构的文件形式组织后存储在介质上。8,实体：指在计算机系统中,用来描述实际事物的计算机语义对象，是指客观存在并区别于其他事物的对象,可以是具体的对象,也可以是抽象的事件。系统分析中必须定义实体的基本类型，确定描述这些实体的数据项及流程，进而弄清实体间的联系，为最终建立数据模型奠定基础。9,属性：对实体和联系特征的描述。实体与属性是相对而言的。联系：实体之间通过联系相互作用和关联.联系分为一对一、一对多和多对多。10，系统维护的任务是改正软件系统在使用过程中发现的隐含错误,扩充在使用过程中用户提出的新的功能及性能要求，其目的是维护软件系统的”正常运作”。这阶段的文档是软件问题报告和软件修改报告，它记录发现软件错误的情况以及修改软件的过程.11,对新开发的或改建的系统,根据预定的系统目标，用系统分析的方法,从技术、经济、社会、生态等方面对系统设计的各种方案进行评审和选择，以确定最优或次优或满意的系统方案。由于各个国家社会制度、资源条件、经济发展状况、教育水平和民族传统等各不相同，所以没有统一的系统评价模式。评价项目、评价标准和评价方法也不尽相同.12，系统总体功能评价:就是从经济和技术两大方面对建立的系统进行评定13，GIS 是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设计支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。简答题简答题一,地理信息系统按内容、功能和作用分为:工具型地理信息系统和应用型地理信息系统。1。2.1 工具型地理信息系统也称地理信息系统开发平台,是具有 GIS 基本功能，供其他系统调用或进行二次开发的操作平台.1.2。2 应用型地理信息系统是根据用户的需求而设计的能够解决一类或多类实际应用问题的系统,它不但具有GIS 的基本功能而且能够解决地理空间实体及空间信息的分布规律、分布特性及相互依赖关系的应用模型和方法。按研究对象性质和内容可以分为：专题地理信息系统和区域地理信息系统.专题地理信息系统是具有有限目标和专业特点的地理信息系统，为特定专门目的服务。区域地理信息系统主要以区域综合研究和全面信息服务为目标。可以有不同的规模。,二，开发方式1）独立开发:指不依赖于任何 GIS 工具软件，利用专业程序设计语言开发应用模型，直接访问 GIS 软件的内部数据结构。从空间数据的采集、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程实现。2)单纯二次开发:指完全借助于 GIS 工具软件提供的开发语言进行应用系统开发。3)集成二次开发:集成二次开发是指利用专业的 GIS 工具软件，如 ArcView、MapInfo 等,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，进行二者的集成开发。三，GIS 评价系统评价就是对所建立系统的性能进行考察、分析和评判，判断其是否达到系统设计时所预定的效果，包括用实际指标与计划指标进行比较，评价系统目标实现的程度：评价指标应该包括性能指标、经济指标和管理指标等各个方面,最后还应就评价结构形成系统评价报告。具体运作时可以从软件功能和系统总体功能两个方面进行评价。软件功能评价：1）用户界面 2）DB 管理 3）db 的建立 4）书记处理和分析 5)数据输出总体功能评价;1,系统效应 2，可靠性 3,可扩展性 4，可移植性 5，系统效应 6，功能性 7,可操作性 8，维护性四，GIS 设计内容1，系统总体设计 2，数据模型设计 3,数据库设计 4，系统功能设计 5，应用模型设计 6,输入输出设计五,GIS 系统设计过程1，系统分析,（需求分析，可行性分析）2,系统设计（总体设计，详细设计），3，系统实施（编程，调试,培训）4,运行维护六，地理编码1，地理编码是指在地理数据分类的基础上,以易于计算机和认识别的代码来唯一地标识地理实体类型,这种代码是用来表征客观事物的一个或一组有序的符号。2，代码的种类1、顺序码2、矩阵码3、自检码4、系列顺序码5、层次码6、助记码7、特征组合码8、混合码3,地理编码的作用（1）鉴别功能(2）分类(3）排序（4）专用含义4，代码设计必须遵循以下基本原则。(1)惟一性个对象肯能有多个名称，也可按不同的方式对它进行描述。但在一个编码体系中，一个对象只能赋予个惟-的代码，反之，个代码只能唯一的标识一个对象,不允许重码、乱码、错码。（2）合理性代码结构应与相应的分类体系相对应。(3）可扩充性代码设计应留有充分的余地，以备将来不断扩充的需要。(4)简单性介绍结构尽可能简单，尽可能短，以减少各种差错。(5）适用性代码尽可能反映对象的特点，以助记亿，便于填写。（6)规范性国家有关编码标准是代码设计的重要依据，已有标准的必须遵循。在一个代码体系中，代码结构、类型、编写格式必须统一。(7）系统性代码要有一定的分组规则,从而在整个系统中具有通用性。6，地理编码步骤确定编码对象考察是否已有标准编码根据编码的使用范围、使用时间，根据实际情况选择编码的种类与类型考虑检错功能编写编码表六，关系表的设计（）关系表确定（)范式化范式：关系满足某种规范化的形式成为范式。（）表分割与关联设计数据库物理结构设计人员进行设计时主要需要考虑以下几个方面。（1)确定数据的存储结构（2)决定数据的物理显示（3）设计数据的存取路径(4）确定数据的存放位置(5)选择数据的存储结构（6）确定系统配置八，空间数据库功能设计空间数据库功能设计:空间数据库由图形数据库和属性数据库组成，其中，图形数据库中存放和管理着各种空间数据；属性数据库中存放和管理着各种非空间数据。1)图形数据库的功能设计:1、图形输入主要有手扶跟踪数字化输入和扫描输入两种。2、图形转换(1）坐标配准使地理底图、数字地形数据、各种专题地图都转换到统一的坐标系和单位中，将图幅坐标归化为地理坐标，以便于做进一步的分析工作.（2)格式转换实现矢量数据结构向栅格数据结构的转换3、图形操作主要是指对图形的运算,包括：(1)图形的开窗(2)图形的缩放、漫游（3）图形的旋转（4)图形的叠加（5）图形的拼接、消除几何裂隙和逻辑裂隙4、图形编辑具有增删、连接、断开、移动、图形拷贝功能以及建立图形的拓扑关系。5、图形计算对图形进行长度、周长、边长、点到线距离、面积的量算以及按用户的要求实现的其他功能.6、图象处理7、空间分析8、属性数据输入（1）数据输入包括一般方法输入与数据复制。（2）数据修改包括修改属性内容以及插入记录、删除记录、插入字段、删除字段等。(3）数据追加在一个原有数据库的后边追加新的记录九,空间数据库建库6。3。1 数据准备1、数据源的选择：一是要求可靠；二是要求具备更新能力。2、数据采集存储原则：一般只采集存储基本的原始数据,不存储派生的数据，3、数据准备与预处理(1）数据源种类GIS 数据类型随应用领域的不同而有所差异，但与管理信息系统相比都有数据类型繁多、数据量大的特点。从数据源的种类分为：实测数据。如野外实地勘测、量算数据、台站的观测记录数据、遥测数据等。分析数据。利用物理和化学方法分析获取的数据。图形数据.各种类型的专题地图以及地形图的图形记录资料等。统计调查数据。各种类型的统计报告，社会调查数据等.遥感/GPS 数据.利用遥感/GPS 技术获得的大量模拟或数字资料等。(2）数据质量控制体系其内容主要有：数据的分类系统数据类型的名称和定义数据获取方法的评价数据获取所使用的仪器设备及其精度的规定数据获取时的环境背景和测试条件的规定数据的计量单位和数据精度分级的规定数据的编码或代表符号的规定数据的更新周期的规定数据的密级和使用数据的规定4、数据库入库的组织管理数据入库时,应注意：凡入库数据应同时提交数据说明书,数据管理组织根据该类数据的质量标准,对数据说明书内容逐项进行检查和鉴定，坚定合格的数据方可进入数据库。数据入库时,应有数据的鉴定意见和鉴定小组的签名，并注明入库时间.数据入库时，应建立相应的数据安全和保密体系。十，数据流程图数据流程图是描述系统数据流程的工具,它将数据独立抽象出来，通过图形方式描述信息的来龙去脉和实际流程。描述了数据流动、存储、处理的逻辑关系，所以也叫逻辑数据流程图.作用:（1）给出系统整体的概念；（2)划分了系统的边界。1、基本组成：（1）外部实体：是指系统以外又和系统有联系的人和事物，说明了数据的外部来源和去处，属于系统的外部和系统的界面。（2)处理过程:就是对数据进行逻辑处理.做数据变换。是高层处理。（3)数据流：是指处理功能的输入或输出。（4）数据存储：数据保存的地方，数据处理从数据存储中提取数据.也将结果数据返回数据存储。2、数据流程图的画法（1）画数据流程图的基本原则流程图上所有符号必须是前面所述的4 种基本元素流程图的主图必须含有前面所述的4 种基本元素，缺一不可.流程图上的数据流必须封闭在外部实体之间，外部实体可以是一个,也可以是多个.处理过程至少有一个输入和一个输出任何一个数据流子图必须与其父图上的一个处理过程对应.子、父图数据流必须一致。流程图上的每个元素都必须有名字。（2）基本步骤把一个系统看成一个整体功能，明确信息的输入与输出。找到系统的外部实体。找到外部实体的输入和输出在图的边上画出系统的外部实体从外部实体的输入出发，按照系统的逻辑需要，逐步画出一系列逻辑处理过程,直到找到外部实体处理所需的输出流，形成数据流的封闭。将系统内部数据处理又分别看作整体功能，其内部又有信息的处理、传递、存储过程。如此逐级剖析,直到所有处理步骤都很具体为止。十一，系统设计目标原则确定目标的原则：要概括全局，决定全面，只有在充分掌握了各种有关信息,并进行综合分析比较后，才能正确的确定系统的目标。1、针对性：2、实用性：3、预见 4、先进性：（1）完备性:主要是指系统功能的齐全、完备。(2)标准化:一是系统设计应符合 GIS 的基本要求和标准；二是指数据类型、编码、图式符号应符合现有的国家标准和行业规范.（3 系统性：各子系统必须有机的结合为一体，各种参数可以相互进行传输。(4)兼容性:数据具有可交换性,选择标准的数据格式和设计合适的数据格式变换软件，实现与不同的 GIS、CAD、各类数据库之间的数据共享。（5)通用性：系统必须能够在不同范围内推广使用，不受区域限制。（6）可靠性:包括两个方面，一是系统运行的安全性；二是数据精度的可靠性和符号内容的完整性。(7）实用性：系统数据组织灵活，可以满足不同应用分析的需求。(8）可扩充性：考虑到应用性 GIS 发展，系统设计时应采用模块化结构设计,模块的独立性强，模块增加、减少或修改均能对整个系统影响很小，便于对系统改进、扩充、是系统处于不断的完善过程中。十二，应用模型的分类1、按所表达空间对象划分:（1）数学模型（2）经验模型(3）混合模型2、按空间特性分类：（1）非空间模型（2）空间模型3、按开发特点分类：(1）系统提供模型（2）二次开发模型、按内容及所要解决的问题分类:（1）基础模型（2）专业模型、模拟型空间过程模拟方法分类:（1)动力学过程模拟模型（2）随机过程模拟模型十三，用户界面设计(）在同一用户界面中，所有的菜单选择、命令输入、数据显示和其他功能应保持风格的一致。（）对所有可能造成损害的动作，坚持要求用户确认，对大多数动作应允许恢复，对用户出错应采取宽容态度.（）用户界面应能对用户的决定做出及时的响应，提高对话、移动和思考的效率，最大可能的减少击键次数，缩短鼠标移动距离,避免使用户产生无所适从的感觉。（）人机界面应该提供上下文敏感的求助系统，让用户及时获得帮助,尽量用简短的动词或动词短语提示命令。（）合理划分并高效使用显示屏。（)保证信息显示方式与数据输入方式一致。主要类型、用户界面的主要类型（）对话框(）单文档界面()多文档界面、主要的用户界面技术（）菜单（）工具栏（)状态栏(）目录树(）分式窗口（)导航器十四，总体功能模块设计子系统设计均采用由下而上的方法，先从实际调查出发，研究其可能涉及的资料，确定其实体的属性，然后逐级向上综合，子系统的划分给系统的逻辑设计和物理设计打下基础,为系统整体的设计提供保障。子系统的划分应遵循以下原则（1）把系统划分为一些模块，其中每个模块的功能简单明确，内容简明易懂，任务清楚明确,以便于修改。（2）每个模块要比较小，每一项任务限制在尽可能少的模块中完成，最好是一个模块中完成，这样可以避免修改时遗漏应修改的地方。（3）系统分成模块的工作按层次进行。先把整个系统看成一个模块,按功能分解成若干个第一层模板。这些模块相互配合，共同完成整个系统的功能.然后按功能再分解第一层的各个模块。依次下去,直到每个模块都十分简单.（4）每一个模块应尽可能独立，模块之间的联系及相互影响尽可能减少，尽可能减少模块间的调用关系和数据交换关系。（5）模块间的关系要阐明。（6）模块所包含的各个过程之间内在联系应尽可能强。（7）模块的划分应便于总的系统设计阶段实现。