山西农业大学资源环境学院

山西农业大学资源环境学院18地理信息系统设计与评价8.1地理信息系统的设计8.2地理信息系统系统设计示例8.3系统测试与评价山西农业大学资源环境学院28.1地理信息系统的设计中心思想系统目标系统分析系统设计8地理信息系统设计与评价山西农业大学资源环境学院3中心思想地理信息系统设计的中心思想是通过选择优秀的系统设计方法、在充分分析用户需求的基础上，科学的划分开发阶段、严格按计划完成各阶段的开发任务，从而保证整个系统的质量和按时完成。在此基础上，加强系统建设的组织管理工作，尽量降低系统开发和应用成本，提高系统的建设效率，延长系统的生命周期。8.1地理信息系统的设计山西农业大学资源环境学院4系统目标1确定目标的原则:针对性、阶段性、实用性、预见性、先进性.确定目标的依据:在确定系统目标时主要考虑以下因素：用户需求、经费、系统建设时间的要求、技术条件以及数据情况等作为确定依据。近期目标和远期目标:一个完善的地理信息系统的建立需要较长的时间，通常持续几年的项目并不少见，为使系统能尽早地发挥其社会和经济效益，可以分阶段设立系统的近期目标和远期目标。应该说明，不同的行业、不同的要求以及不同的条件，对选择的系统目标肯定也是不同的。以下为例子。8.1地理信息系统的设计山西农业大学资源环境学院5系统目标2某地理管理部门拟建立地理信息系统，经过调查研究后决定其系统建设的目标可分为近期目标和中远期目标。近期目标：地理信息管理的标准化和规范化，包括制定地理信息的指标体系、分类、编码体系、调整信息收集渠道和采集方式；建立各级地理管理的共享数据库；建立各行业的专业分析模型；联网形成分布式土信息系统；实现对地理利用现状变化的动态监测。远期目标：扩展和完善地理信息系统的网络化，建成对地理资源实施动态监测的业务运行系统；建立和完善基础数据库和主题数据库、方法库和模型库；建立面向地理全程管理的决策支持业务系统。8.1地理信息系统的设计山西农业大学资源环境学院6系统分析1基本思想：从系统观点出发，通过对事物进行分析与综合，找出各个可行的方案，为系统设计提出依据。它的任务是对系统用户进行需求调查，对选定的对象进行初步调查研究和可行性分析；在明确系统目标的基础上，开展对新系统的深入调查研究和分析；最后提出新系统的结构方案。系统分析是使设计达到合理、优化的重要步骤。用户需求分析地理信息系统的用户有其特定的目的，对地理信息系统有不同的要求，应用需求情况也各异。大体上可以分为三类情况：8.1地理信息系统的设计山西农业大学资源环境学院7系统分析2（1）具有明确而固定任务的用户。这类用户希望用地理信息系统来实现现有工作业务的现代化，改善数据采集、分析、表示方法及过程，并用以对工作领域的前景进行评估，以及对现有技术方法的更新改造等。（2）具有部分明确固定的工作任务，且有大量业务有待开拓与发展，需要建立。（3）用户的工作任务不确定，由于各项工作的要求不同，对信息的需求是未知的或是可变的。用户需求调查和分析是系统开发的第一步，具体调查内容为：数据、业务流程、组织机构、需求内容的组织、分析和表达。8.1地理信息系统的设计山西农业大学资源环境学院8系统分析3表8-1数据清单8.1地理信息系统的设计编号名称来源数据格式数据形式主要属性比例尺地图投影精度备注1地理利用现状规划处MapGIS地图地类、权、…1：1万………201年现状购买Tiff图像……………山西农业大学资源环境学院9系统分析4表8-2部门清单8.1地理信息系统的设计编号部门职能信息需求上级部门上级部门信息需求同级部门同级部门信息需求下级部门下级部门信息需求1市局地籍科地籍管理地籍规划省地籍处地籍报表规划科地籍县局地籍科地籍报表2市局法规科地理执法法规规划地籍省法规处执法报表……..…3..…....……………山西农业大学资源环境学院10系统分析5可行性分析可行性分析是在对用户需求分析基础上，根据社会、经济和技术条件确定系统开发的必要性和可能性。通常要考虑的因素有：①效益分析②经费问题③进度预测④技术水平⑤有关部门和用户的支持程度。具体地讲，可行性分析就是从社会因素、技术因素和经济因素三大方面对建立地理信息系统的必要性和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、存贮空间、软件系统、经费预算以及时间分析和效益分析等。8.1地理信息系统的设计山西农业大学资源环境学院11系统分析6系统结构方案分析在调查分析的基础上，明确系统的目标，弄清用户要解决什么问题，各个阶段达到什么要求，并确定系统数据关系的各项配置，提出系统结构方案，作为系统研制的基础和依据。分为现行管理系统的分析，系统总体逻辑结构和子系统的划分。子系统的划分应尽量遵守以下原则：①子系统对其他子系统的数据依赖应尽可能小；②子系统所包含的各个过程之间内在联系应尽可能强；③子系统的划分应便于总的系统设计阶段实现。8.1地理信息系统的设计山西农业大学资源环境学院12系统设计1在系统设计阶段可以根据所研究对象的不同分成三个部分进行设计。首先应根据系统研制目标，确定系统必须具备的空间操作功能，称为功能设计又称为系统的总体设计；通常可以采用模块化程序设计方法，对数据分类和编码的处理，完成空间数据的存贮和管理，称为数据库设计，含有数据采集设计、数据结构设计、数据存贮和检索设计等；最后是建立系统的应用模型和产品的输出，称为应用设计。功能设计主要任务是根据系统研制的目标来规划系统的规模和研究系统的各个组成部分，并说明它们在整个系统中的作8.1地理信息系统的设计山西农业大学资源环境学院13系统设计2用与相互关系以及确定系统的硬件配置，规定系统采用的技术规范，以保证系统总体目标的实现。①总体构成：地理信息系统由硬件、软件（含系统软件与应用软件），数据和人员（管理人员，开发人员和用户）四部分构成。如果从总体功能上划分，大致可分为数据输入子系统、数据处理子系统和数据输出子系统的三大部分。②硬件配置：硬件设备的投资在地理信息系统总投资中往往占很大比重，因此，在选择硬件设备时主要是针对每级系统的功能和所要完成的工作来考虑。此外，对硬件设备的选择还要根据软件的要求和软件类型的确定。8.1地理信息系统的设计山西农业大学资源环境学院14系统设计3③模块功能：在进行地理信息系统设计时，由于各级系统的目标不同，因此要求的功能也不尽相同。有数据采集模块功能、图形处理模块功能、制图输出模块功能、空间分析模块功能、地形分析模块功能、图像处理模块功能。数据库设计数据库是地理信息系统的核心组成部分，根据不同的应用，库会有各种各样的组织形式。数据库设计就是把现实世界中一定范围内存在着的应用处理和数据抽象成一个数据库的具体结构的过程。8.1地理信息系统的设计山西农业大学资源环境学院15系统设计4①数据库设计目标：满足用户要求、良好的数据库性能、对现实世界模拟的精确程度、能被某个数据库管理系统接受。②数据库逻辑设计任务：运用数据库管理系统提供的工具与环境、将对现实世界抽象得到的概念性模型转换成相应的数据库管理系统的数据模型，并用数据描述语言描述出来。逻辑设计应该达到如下几点要求：在共享数据资源方面，在降低数据采集、存贮和使用成本方面以及在数据维护的事务处理方面都应达到最大的效率；在数据质量方面要达到防止（尽量减少）数据冗长，保持数据内容8.1地理信息系统的设计山西农业大学资源环境学院16系统设计5与格式的一致；要能最大限度地发挥系统的性能；维护数据的独立性。③数据库物理设计任务：使数据库的逻辑结构能在实际的物理存贮设备上得以实现，建立一个具有较好性能的物理数据库。主要解决以下三个问题：恰当地分配存贮空间；决定数据的物理表示；确定存贮结构。存储空间的分配应遵循两个原则：存取频度高的数据存储在快速、随机设备上，存取频度低的数据存储在慢速设备上；相互依赖性强的数据应尽量存储在相邻的空间上。④数据字典：一般包括数据类型的名称，关于数据的描述及其存贮的地址、如何使用等内容。8.1地理信息系统的设计山西农业大学资源环境学院17系统设计6描述的主要项目：数据项、记录、文件、模式、子模式、数据库、数据途、数据来源、应用模型和用户情况等。数据字典的功能可以表现在以下几个方面：给管理者和用户提供关于可利用数据的线索；为系统分析人员提供数据是否存在的信息；为编程工作提供数据格式及数据位置。8.1地理信息系统的设计山西农业大学资源环境学院188.2地理信息系统系统设计示例以武汉大学资源与环境科学学院开发城镇土地定级估价信息系统为例加以介绍。系统建设目标数据库设计系统功能模块总体设计界面设计系统安全设计地理信息系统的开发模式8地理信息系统设计与评价山西农业大学资源环境学院19系统建设目标实现土地利用规划的辅助设计与编制。实现对土地利用规划成果（图件和文档）管理。实现对土地利用规划的实施管理。实现对土地利用规划的专题分析。实现业务流与数据流一致协调。8.2地理信息系统系统设计示例山西农业大学资源环境学院20数据库设计1数据来源系统数据包含从现有规划系统各种图形相关属性数据中提取的专业数据。主要包含下列数据内容：1:5万或1：10万的县（市）土地利用规划数据；1：1万的乡镇土地利用规划数据；各种基础数据如土地利用现状、规划、基本农田、重点建设项目、土地整理复垦开发等数据等；表格数据，包括规划指标、计划指标、统计数据及管理数据；文本数据，包括规划文本、专题报告、有关法规等。8.2地理信息系统系统设计示例山西农业大学资源环境学院21数据库设计2数据组织①图形数据的组织是按图幅——层——目标类——目标来进行的，根据土地定级和基准地价和宗地标定地价评估以及地价更新的需要，考虑到与现有地籍系统数据库的兼容，设计了相应的图层。图形数据由两部分组成：市域部分和城乡结合部部分，两部分分别具有下表中列出的各个图层（带*号者仅适用于市域部分）8.2地理信息系统系统设计示例山西农业大学资源环境学院22数据库设计38.2地理信息系统系统设计示例数据分类图层名称图层代号图层要素要素类型现状数据乡级区划XZTB乡级行政区划图斑面状及线状*县级区划XJTB县级行政区划图斑面状公路GOLU各类道路线状铁路TILU各类铁路线状线状水系HLIU单线河流、沟渠等线状面状水系MZSX湖泊、水库等水面面状地类图斑DLEI地类图斑面状*点状独立地类DZDL不能上图的小块地点状交通注记JTZJ各类道路、铁路注记点状水系注记SXZJ各类水系注记点状地类注记DLZJ地类符号等点状地名注记DMZJ城、镇、村名称等点状山西农业大学资源环境学院23数据库设计48.2地理信息系统系统设计示例数据分类图层名称图层代号图层要素要素类型规划数据地域分区GHFQ规划地域分区图斑面状用途分区YTFQ用途分区图斑面状耕地保护GDBH耕地保护图斑面状土地开发复垦整理TDKF土地开发图斑面状城乡建设CXJS城乡建设区块面状面状建设项目JSXM面状重点建设项目面状线状建设项目XZXM以线表示的建设项目线状点状建设项目DZXM以点表示的建设项目点状山西农业大学资源环境学院24数据库设计5②系统属性数据库设计遵循关系数据库设计的基本原则和关系数据库设计的最高范式要求。③图形数据与属性数据的关联主要有两种方式：系统定义各种图形属性的结构，通过ODBC连接，将各种来源属性数据与图形数据挂接；通过系统提供的结构实现图形和属性数据内在的挂接。数据字典是关于数据描述信息的名词数据库，它包含每一数据元的名字、意义、描述、来源、功用、格式以及与其它数据关系，是数据库的元数据。8.2地理信息系统系统设计示例山西农业大学资源环境学院25系统功能模块总体设计1土地利用规划管理信息系统采用软件工程开发中自顶向下、逐步求精的结构化设计原则，利用结构化和原型化相结合的方法，自顶而下对系统进行功能解析与模块划分设计。系统软件总体结构分析根据本项目的需求分析结合《县（市）级土地利用管理规划系统建设指南》的要求，系统设计以下总体结构图。8.2地理信息系统系统设计