常用的GIS开发方法

第1节GIS开发方法

第2节GIS开发过程第3节GIS的评价

教学要求

教学重点

教学活动

作业教学要求

了解各种常见的GIS工程开发方法

掌握GIS开发的主要过程

熟悉GIS评价内容及指标

教学重点

常用的GIS开发方法

GIS开发的各阶段内容和任务

系统评价指标

教学活动

在学校图书馆或网络上查阅有关GIS开发设计方法的相关文献，加深理解GIS的开发工作内容

返回上一页GIS开发是一项系统性工程，需要系统工程学的理论来指导。GIS工程存在差异性和复杂性，因此不存在一套放之四海而皆准的固定开发方法。但通过对GIS工程的研究，采用通行的标准法则，能够总结形成一些针对特定问题集的一般方法，供工程人员取舍和参考运用。一、

GIS工程什么是GIS工程？指面向GIS技术应用的数据建设和软件设计开发的工程活动。GIS工程特点：

GIS是以技术为向导，应用为驱动，强调对空间信息处理应用的技术学科。既是一项软件工程，又是一项数据工程，双重工程活动交互的复杂特点。系统庞大，需求变化明显。系统实现模型实现数据实现GIS人技术学科逻辑维知识维系统优化与方案选择问题定义指标系统设计系统分析问题模型化计划实施系统综合意向阶段规划阶段拟订方案阶段编制总体方案阶段系统开发设计与研制阶段调试阶段安装阶段业务运行阶段维时间计算机科学地理学测绘学遥感学管理科学地理信息科学二、GIS工程的三维结构系统工程的三维结构A.D.Hill提出(1969)经典的、影响较大的系统工程基本方法。将系统工程活动的方法体系分为前后紧密衔接的7个步骤和7个阶段，同时考虑到完成各个步骤和阶段所需的各种专业知识。时间维表示工作阶段，即按照时间顺序划分的GIS工程活动的具体过程。知识维表示为完成上述各个步骤、各个阶段所需的知识和专门技术。逻辑维表示按照GIS工程方法分析问题和解决问题的逻辑思维过程三、

GIS工程的主要开发模型

瀑布模型

螺旋模型

喷泉模型

组件对象模型三、

GIS工程的主要开发模型——

瀑布模型（结构化生命周期法）A、什么是瀑布模型？瀑布模型是将软件生存周期的各项活动规定为按固定顺序而连接的若干阶段工作，形如瀑布流水，最终得到软件产品。其核心思想是按工序将问题化简，将功能的实现与设计分开，便于分工协作，即采用结构化的分析与设计方法将逻辑实现与物理实现分开。将软件生命周期各阶段规定为自上而下、相互衔接的固定次序，如同瀑布流水，逐级下落。问题定义需求分析总体设计详细设计综合测试编码与单元测试可行性研究软件维护三、GIS工程的主要开发模型B、四个特点：

阶段间具有顺序性和依赖性

只有前一阶段工作完成，才能开始下一阶段工作。下一阶段的工作依赖前一阶段工作的正确性。错误发生的阶段越早，对后期造成修改错误的代价越高。

推迟实现的特点强调需求分析、设计等是软件实现的必要前期工作。推迟了代码设计的时间起点。

质量保证的特点强调了各阶段成果表示及文档的重要性，强调了阶段审查和测试的必要性。

主要支持面向过程的开发方法——

瀑布模型（结构化生命周期法）三、GIS工程的主要开发模型——

瀑布模型（结构化生命周期法）C、步骤与方法：

严格遵循生命周期各阶段的活动内容要求。

按SA(结构化分析)-SD(结构化设计)-SP(结构化程序设计)方法进行，使用面向过程的计算机语言三、GIS工程的主要开发模型——

螺旋模型Ａ、什么是螺旋模型？

螺旋模型以瀑布模型为基础，在有限需求分析、设计的基础上，逐渐演化实现软件开发目标的开发模型。维护需求分析初步设计详细设计编码测试集成测试三、GIS工程的主要开发模型——

螺旋模型B、特点

整个计划起始于图中饼型中心，然后围绕中心做螺旋旋转。每旋转一圈重复软件生命周期的各阶段，得到一个过度性版本，最终得到满足需求的软件版本。

每次循环都是在前一次基础上的提高。

主要支持面向对象的软件开发方法三、GIS工程的主要开发模型——

螺旋模型C、开发步骤与方法

（1）通过需求分析，得到用户的初步需求（2）基于已知部分快速开发原型（3）将原型交付用户试用（4）收集用户反馈意见，进行进行修改（5）建立下一个版本的原型（6）重复上述步骤，直到软件开发完成或废弃。（7）使用面向对象的计算机语言。三、GIS工程的主要开发模型——

喷泉模型A、什么是喷泉模型？

主要刻画软件工程活动中迭代和无间隙的特征。模糊生命周期的阶段性，强调阶段的交叉进行和重复的开发模型。分析设计实现确认维护演化三、GIS工程的主要开发模型——

喷泉模型B、特点（1）系统是在原型基础上迭代进行的（2）软件活动之间没有明显的阶段间隙（3）主要支持面向对象的方法C、步骤与方法不强调生命周期的阶段性要求，按照面向对象的概念和方法步骤进行。使用面向对象的计算机语言。三、GIS工程的主要开发模型——

组件对象模型A、什么是组件对象模型？

组件是进行了数据和操作封装的程序模块。而前述的模型均是基于数据和操作分离的程序设计思想。

组件对象模型（ComponentObjectModel——COM）是实现组件之间通讯的组件接口规范标准。分布环境下的组件对象模型称为DCOM。私有组件私有组件公共组件私有组件私有组件私有组件公共组件私有组件私有组件私有组件公共组件私有组件三、GIS工程的主要开发模型——

组件对象模型B、特点（1）根据组件及其组件对象模型开发软件就象搭积木，不同组件实现不同软件功能。（2）强内聚，弱关联。（3）重用度高。（4）化整为零。C、标准目前没有统一标准。应用最广泛的标准是：——微软的COM/ActiveX或DCOM/ActiveX标准，是基于OLE和ActiveX的，用VC、VB等面向对象语言实现。——SUN公司的CORBA/Java标准，是基于Java语言实现的。D、步骤与方法不强调生命周期的阶段性步骤，采用一体化步骤实现。采用面向对象方法开发。一、基本概念

地理信息系统开发涉及的学科领域多、开发周期长、包含的内容复杂。地理信息系统开发的过程，一般分为系统调查分析、系统设计、系统实施、系统运行和维护四个大阶段，其中又分为若干小阶段。各阶段相互衔接而又互相影响，整个过程形成螺旋式上升的循环过程。它是由用户需求调查开始的。

二、过程（或阶段）阶段内容用户管理人员开发人员系统分析需求分析提出所要解决的问题提出所需要的信息详细介绍现行系统提供各种所需资料数据批准开始研究组织开发队伍进行必要培训吸取用户需求回答用户问题调查分析分析资料和技术可行性研究评价现行系统协助提出方案选择最适宜方案审查可行性报告决定是否开发提出多种备选方案与用户沟通成本/效益分析现状调查表和清单数据流图用户情况调查（用户类型、范围、期限、领域数量基本状况、组织机构等）系统目的和任务、数据资源、设备等内容列表或编制清单绘制数据流图，编制数据字典——

系统分析二、过程（或阶段）阶段内容用户管理人员开发人员系统分析需求分析提出所要解决的问题提出所需要的信息详细介绍现行系统提供各种所需资料数据批准开始研究组织开发队伍进行必要培训吸取用户需求回答用户问题调查分析分析资料和技术可行性研究评价现行系统协助提出方案选择最适宜方案审查可行性报告决定是否开发提出多种备选方案与用户沟通成本/效益分析——

系统分析成本/效益分析理论分析技术分析GIS对数据管理的适宜性所支持的功能和空间分析情况设备水平

技术方法

技术力量经费投资经济/社会效益资金支持力度、投资策略二、过程（或阶段）阶段内容用户管理人员开发人员系统设计总体设计通论子系统的合理性，并提出意见对设备选择发表意见鼓励用户参与系统设计要求开发人员听取用户意见说明系统目标和功能子系统和模块划分设备选型详细设计讨论设计和用于界面的合理性提出修改意见听取多方意见批准转入系统实施软件设计、代码实现功能实现、数据库建库界面设计、I/O设计——

系统设计二、过程（或阶段）——

系统设计

近期目标

中期目标

远期目标

绘制功能模块图或子系统结构图

通信和网络系统设计

计算机系统设计

硬件选型和配置

软件选型和配置

语言选择

代码实现

测试目标确定模块和子系统设计系统软硬件系统设计代码设计和编程图形用户界面设计

测试总体设计二、过程（或阶段）——

系统设计

总体功能结构图

数据库结构

数据输入

数据库操作

数据处理总体模块功能属性数据库结构和功能图形数据库结构和功能

图形输入

图形投影、坐标变换

图形编辑

图形处理

空间分析

制图输出详细设计二、过程（或阶段）阶段内容用户管理人员开发人员系统实施编程随时回答业务具体问题监督编程进度分组编程调试评价系统的总调查用于界面的友好性监督调试进度协调各方意见模调分调总调培训接受培训组织培训批准系统交接——

系统实施二、过程（或阶段）——

系统实施

硬件系统建设

软件系统安装

数据数字化

编程

调试

测试

数据处理

数据入库

更新

性能评价

功能评价系统实施实施任务编程建库和数据更新系统评价二、过程（或阶段）——

系统运行和维护阶段内容用户管理人员开发人员系统运行和维护运行和维护按系统要求定期更新数据使用系统提出修改或扩充意见监督用户的操作批准维护准备系统评价按要求进行数据处理工作积极进行维护系统评价参加系统评价组织系统评价参加系统评价总结开发经验系统验收是系统实施的终结，运行阶段的开始，系统验收完成后，系统的运行是由用户为主来进行的。这时使用者变化了，运行数据完全是使用实际数据，而且数量一般较大，也即运行环境也有变化。系统维护是指在运行过程中，为适应环境和其它因素的各种变化，保证系统正常工作而采取的一切活动。包括系统功能的改进和解决的问题和错误。系统维护提出修改要求

批准修改

执行修改任务

登记维护记录系统评价是指对一个GIS系统从系统性能和经济效益两方面进行评价新系统的全面评价一般应在新系统稳定运行一段时间后才进行，以达公正、客观系统评价的结果是写出评价报告、提出改进和提高经济效益的措施。

GIS评价报告GIS评价的目的

GIS评价的指标GIS评价一、GIS评价的目的

开发的GIS系统是否达到了预期目标(通过书面的和实际的比较分析后得出)

其实际内容主要是三项：系统功能，各项指标及用户满意程度。

前两项一般在系统开发各阶段都明确定书面要求

在用户需求调查、需求分析、系统总体设计、详细设计、合同协议等文件中对功能及指标均有相应规定，在罗列及对比后，应予必须的分析。

用户的满意程度在系统评价中往往是一个争议较多的问题，只有在开发方和用户方共同实事求是，平等协商下才能取得较好的解决

GIS系统的开发方应主动地担负重要的责任，明确GIS是理论和实践相结合的产物，用户至上是一切产品和信息系统的开发原则用户必须明确GIS是一个尚待理论和实践不断完善和补充的高技术系统，它发展很快，一劳永逸是不可能的，有限目标的应用才是现实的。一、GIS评价的目的

系统中各项资源的利用效率如何

资源指人员、资金、计算机软件、硬件以及数据等等使用情况，数据资源是

GIS系统中最主要的资源，具有最大的价值。数据共享涉及广泛的经济效益、社会权益和安全监督权益问题，必须在法规允许范围内进行，并做出相应评价。人员、资金、计算机软件、硬件等方面的利用效率一般均有相应的计算指标，实事求是地给出和分析效率的高、低状况及原因是系统评价的主要目标。一、GIS评价的目的

根据分析和评价结果，找出系统存在的问题，并提出改进的方法

分析和评价的结果，一般会找出三类存在的问题：

系统本身的目标及技术问题

系统管理、使用和维护方面的问题

体制和政策方面的问题

例如目标过大或过小，以及技术上的各种问题，这些可通过实事求是的分析，分期计划，逐个予以解决，这是一个技术系统逐步求精过程，对于客户和开发者都是同样十分重要的。对大多数用户而言信息系统是一个新鲜事物，是一种先进生产力的代表，这里面既存在思想观念上的改革，也有大量的生产规程工艺、管理工作上的更新。这其中，关键问题在于用户单位的领导层面对GIS的认识和态度，必须提高认识，正视信息系统使用的管理、使用和维护问题，提高相应管理的科学化水平。宏观上，GIS的开发和使用过程中会遇到很多问题。比如数据的共享和生产数据的费用支出矛盾，信息共享和信息加密、保密的矛盾，信息系统的新规范与老的规定、规范不相一致等问题，这些矛盾涉及面广，时效长，情况复杂，处理的原则是执行现行体制、规范和政策，同时积极向有关方面反映相应矛盾和建议。针对上述三个不同层面的问题应采取不同的处理方式，并提出改进的方法二、GIS评价的指标

GIS的对象是一个较大的地理区域，是探索和研究这个宏观区域上地理现象的

未知关系和规律为目的的，它一般不仅是已有生产方式的再组织和再生产。

因而它除了有信息系统的一般特性指标外，还有自己特有的专业特性。

GIS的系统评价包含了以下三个指标

一般系统的性能指标

专业性能指标

经济效益指标

1、GIS稳定性和平均无故障时间；

2、GIS联机响应时间、处理速度和吞吐量；

3、GIS的利用率；

4、系统的操作灵活性、方便性、容错性；

5、安全性和保密性；

6、加工数据的准确性；

7、系统的可扩充性；

8、系统的可维护性；

1、数据的包容性

2、空间分析的准确性及区域性

3、可视化功能和性能1、成本费用。2、直接经济效益。3、间接经济效益。

1、数据的包容性：

2、空间分析的准确性及区域性：

3、可视化功能和性能：

(1)、数据的规范化和标准化；

(2)、对众多主流GIS系统数据的兼容性；

(3)、空间数学基础的标准性及地图投影变换能力的强弱；

(4)、系统数据库的容量与性能；

(5)、系统多分辨率数据的兼容性；

(6)、矢、栅集成能力；

(7)、无缝数据集成能力；

(8)、二维、三维数据集成能力；

(9)、扫描数字化和扫描矢量化能力；

(10)、数据更新能力及交互处理性能。

(1)、区域的量度准确性及区域范围；

(2)、三维分析的准确性及区域范围；

(3)、叠置分析的颗粒度及区域范围；

(4)、缓冲区及类似分析的准确度及区域；

(5)、大区域乃至全球准确量度分析能力；

(6)、网络分析的功能，精度及范围；

(7)、其它专业空间分析功能和能力；

(1)、符号美观、色彩鲜艳，制作方便、动态性；

(2)、图形、图像及多媒体信息的显示功能及交互性能；

(3)、二维、三维信息的结合显示及性能；

(4)、虚拟实景能力；

(5)、地图的在线编绘能力和交互编绘的能力；

(6)、图面配置的艺术性、智能性；

(7)、输出格式的功能与性能；

1、成本费用。成本费用主要由下列几部分组成：

2、直接经济效益。它是指系统运行后所产生的可以直接测算的收益。

3、间接经济效益。也称管理效益和社会效益。作为项目级GIS和部门级GIS的效益侧重点基本上在此。

设备购置费。它包括购置GIS的软件，硬件的开支费用。设施费用。它由安装、调试和运行系统所需建立的支撑环境而开支的费用。开发费用。指开发一个GIS所需要的费用，它包括GIS中耗时最多，价值最大的巨量数据录入及生产费用。运行维护费用。它是指系统在运行维护过程中所需要的各项费用，包括数据更新费用，一般按年度标。

一般由4个大项组成

减少资金占用；

减少物资及资源损耗；

减少人工费用；

增加利