第一章概论1.地理信息系统包括哪几类型?试举例说明。
工具型地理信息系统:具有对各种地理空间数据进行输入、处理、管理、查询、分析和输出等通用功能,可供其他系统调用或允许用户进行二次开发,以建立应用型地理信息系统的操作平台,是建立应用型GIS的一条捷径。
特点:对计算机硬件适应性强,数据管理和操作效率高、功能强,具有普遍性和易拓展性,操作简便且易掌握。
示例:国外Arc/Info、GenaMap、MapInfo、MGE、GeoMedia,国MapGIS、SuperGIS、GeoStar、CityStar应用型地理信息系统:与特定地理区域相互联系的地理信息系统,根据用户的需求和应用目的而设计来解决一类或多类特定应用问题,除了基本功能外还具有解决地理空间实体与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。
分为专题GIS和区域GIS。
特点:针对性明确、专业性强,系统开销小。
示例:“塔里木河水资源管理信息系统”2.地理信息系统设计主要有哪几种方法?各有何特点?结构化程序设计:是面向数据流开展需求分析工作的一种有效方法。
利用一般工程方法和有关结构概念,把它们应用于地理信息系统的设计。
基本思想:一般采用自顶向下,逐层分解的演绎分析法来定义系统的需求;地理信息系统的开发是一个连续有序、循环往复不断提高的过程,每一个循环就是一个生命周期;分析系统的每个细节、前后顺序和相互关系,找出各部分之间的数据接口。
用结构化的方法构筑地理信息系统的逻辑和物理模型等。
特点:软件结构描述较清晰,便于掌握系统全貌,也可逐步细化为程序语句,是一种使用相对广泛,也比较成熟和完善的系统分析方法。
但结构化分析不适合需求经常改变的系统,因此结构化分析的前提是:面临静态需求。
原型化的设计方法:常用的一种,在开发初期不强调全面系统地掌握用户的需求,是根据对用户需求的大致了解,由开发人员快速生成一个实实在在的初始系统原型。
随着用户和开发者对系统理解的加深,不断对原型进行修正、补充和细化,用快速迭代的方法建立最终的系统,并提交给用户使用。
步骤:确定用户需求——开发初始原型——征求改进意见——修改完善原型——制定原型完成。
特点:有一定的盲目性,但对于非专业人员和小规模系统设计来说更加实用,有利于用户介入系统设计工作,是种动态的软件开发技术。
能够大大减少软件系统的后期维护费用,使系统功能能够正确反映用户的需求。
同时对于较复杂和具有不确定性的系统目标有较强适应性,可使设计与实施的结合更为紧密。
面向对象的解决方法:基本思想:将系统所面对的问题,应用封装机制,按其自然属性进行分隔,按人们通常的思维方式进行描述,建立每个对象的领域模型和联系,既模拟信息实体的在结构又模拟动作机制,使设计出的软件尽可能直接表现出问题求解过程。
整个系统只由对象组成,对象间的联系通过消息进行。
特点:将强了对问题域和系统责任的理解;改进了与分析有关的各类人员之间的交流;对需求的变化有较强的适应性;贯穿软件生命周期全过程的一致性、实用性;有利于用户参与,容易扩充和重组。
性质:封装性、继承性、多态性。
3.地理信息系统主要有哪几种开发方法?各自有何优缺点?独立开发:不依赖任何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,所有算法都由开发者独立设计。
优点:无需依赖任何商业GIS工具软件,独立性强,降低了开发成本。
这种系统综合程度和效率最高。
缺点:开发难度大,周期长,投资大,比起成熟GIS系统的功能和稳定性差,且花费可能远大于直接购买。
宿主开发:基于现有的GIS平台上进行应用开发,完全借助于GIS工具软件提供的宏语言和专用开发语言进行应用系统开发,得到针对不同应用对象的应用程序。
优点:开发方式简单,开发周期短,系统的稳定性和可靠性高,许多功能可以直接从原平台引用。
缺点:移植性差;受开发平台影响,不能脱离原有系统单独运行;受系统提供的开发语言的功能限制,二次开发的宏语言只能算二流,功能一般较弱开发出的系统结构松散、臃肿,工能和效率也差。
集成开发:利用专业的GIS工具软件,如Arc/Info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如VS为开发平台,采用OLE/DDE和GIS控件两种方式,通过ADO与数据库系统连接们进行两者的集成开发。
优点:可以充分利用GIS工具软件对空间数据库的管理、分析功能,又可以利用其他可视化开发语言的高效、方便等编程优点,不仅极大提高了开发效率,又可以使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。
4.试述地理信息系统应用特点及主要应用领域。
特点:应用领域不断扩大;GIS应用研究不断深入;GIS应用社会化;GIS应用全球化;GIS应用环境网络化、集成化;GIS应用模型多样化。
领域:交通;市政工程;资源评价;精准农业;生态环保;环境评价和监测;卫生保健;电信业;智能防御。
5.试述地理信息系统设计的主要容和过程。
容:[1].系统总体设计:对建设系统主、客观条件深入调查研究,在用户信息需求分析等工作的基础上,确定系统目标和任务,设计出系统的总体框架结构、模块子系统、硬件系统组成、软件系统结构、用户界面等。
[2].数据模型设计:根据所涉及专业数据及相关信息的特点等,为系统设计适合表达的数据模型及数据分类体系。
[3].数据库设计:结构有层次、网状、关系。
根据应用目的,考虑数据相互的独立性、连接方式、存取速度、存取容量、使用简易性、学习难度等。
[4].系统功能设计:开发通用GIS不具备的功能。
[5].应用模型设计:是应用系统开发、建设的根本目的,需要一定的专业特点,符合相应的专业习惯。
[6].输入/输出设计设计过程:[1].系统分析:对系统用户进行需求调查和可行性分析,最后提出新系统的目标和结构方案。
[2].系统设计:根据系统分析的成果,在明确系统目的、任务、目标等原则问题的基础上,设计系统总体结构,规划系统的规模和确定系统的各个子系统组成部分、并说明子系统在整个系统中的作用和相互关系,规定系统采用的合适技术规,以保证系统总体目标的实现。
[3].系统实施:在系统设计的原则指导下,按照详细方案确定的目标、容和方法,分阶段、分步骤完成系统开发的过程。
[4].运行维护:为保证系统正常工作采取的一切措施和实际步骤。
第二章GIS系统分析1.地理信息系统需求分析和可行性分析应考虑哪些因素?有何实际影响效益分析:社会效益包括社会经济效益和科学技术效益。
社会经济效益主要指投入和产出的比率;科学技术效益指在科学和技术上达到的水平及对社会产生的影响。
经费问题:用户财力资金丰富,可以建立任何形式和规模的地理信息系统,对国家来说只有军事部门才享有;资金有限,须对设计中的GIS进行仔细论证,大多数用户都是这种情况;资金相当有限,对GIS的财政支持将是某种程度的冒险,常见于高等教育部门。
进度预测:需要在建设工作的繁复与领导/用户的理解和接受度之间设定合理的时间,对于大的系统,只能考虑分阶段实施的方案。
技术水平:计算机系统功能和寿命的限制;技术方法的先进性;需要高水平学科专业人员+GIS专家+计算机开发人员+系统工程管理人员融合成的技术力量有关部门和用户的支持程度:关系到人力支持和财力支持的力度。
2.所谓“数据字典”?有何用?数据字典是各类数据描述的集合,包括数据元素(最小的数据组成单位,不可分,其描述常包括数据元素名、别名、类型、长度、取值围、取值含义)、数据结构(反应数据间的组合关系。
常包括结构名、说明和结构)、数据流(数据结构在系统传输的路径,常包括数据流名、说明、数据流来源、数据流去处、数据流组成、平均流量、高峰期流量)、数据存储(数据结构停留或保存的地方,数据存储名、说明、编号、流入的数据流、流出的数据流、组成、数据量、存取方式)、处理过程(对不再分解的过程进行说明处理,常包括过程名、编号、简要说明、输入、输出、处理)、外部实体(数据的来源和去向,常包括名称、说明、输入输出数据流、数量)功能:[1].给管理者和用户提供可利用数据的线索。
[2].为系统分析人员提供数据是否存在的信息。
[3].为编程工作提供数据格式及数据位置。
用途:[1].在系统分析阶段:定义数据流程图中各个成分的属性和含义。
[2].在设计阶段,提供一套工具以维护系统设计说明的控制,保证设计人员在早期阶段所确定的需求与实现阶段一致。
[3].在实现阶段,提供元数据描述的生成能力。
[4].在调试阶段,辅助产生测试数据,提供数据检查的能力。
[5].在运行和维护阶段,可帮助数据库的重新组织和重新构造。
[6].在使用阶段,可以作为“用户手册”。
3.系统分析的要什么?[1].熟悉用户的业务流程(二次开发+业务流程)[2].与用户建立良好的合作能力[3].较好的分析和综合能力[4].循序渐进的阶段性工作思路(应用原型法来开发系统)试述数据流程图的基本组成及画法。
画法:第三章GIS总体设计1.简述GIS总体设计的主要容(1)数据设计:将分析时创建的信息域模型变换为软件所需的数据结构,侧重于数据结构的定义。
(2)体系结构设计:定义软件系统各主要结构构件之间的关系。
(3)过程设计:把结构构件转换成软件的过程性描述。
在编码步骤,根据这种过程性描述,生成源程序代码,然后通过测试最终得到完整有效的软件。
(4)接口设计:建立软件部模块之间的关系以及人机之间的交互机制。
2.简述GIS总体设计的主要原则完备性:主要是指系统功能的齐全、完备。
一般的应用型GIS都具备数据采集、管理、处理、查询、编辑、显示、绘图、转换、分析、输出等功能。
标准化:系统的标准化有两层涵义:一是指系统设计应符合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。
系统性:属性数据库管理系统,图形数据库管理子系统及应用模型子系统必须有机地结合为一体,各种参数可以相互进行传输。
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。
通用性:系统必须能够在不同围推广使用,不受区域限制。
可靠性:系统的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容的完整性。
实用性:系统数据组织灵活,可以满足不同应用分析的需求。
系统真正做到能够解决用户所关心的问题,为生产实践、科研教学服务。
可扩充性:考虑到应用型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、减少或修改均对整个系统影响很小,便于对系统改进、扩充,使系统处于不断完善过程中。
3.GIS有哪几种组网方案,各有何特点?Client/Server(客户/服务器,简写为C/S):在C/S体系下,数据库真正变成了公共、专业化的仓库,受到独立的专门管理。