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第一章一．地理信息系统基本概念1．地理信息系统：GIS是处理地理数据的输入、输出、管理、查询、分析和辅助决策的计算机系统。2．GIS使用的工具：计算机软、硬件系统；3．GIS研究对象：空间物体的地理分布数据及属性4．GIS数据建立过程：采集、存储、管理、查询、分析和显示。5．GIS是在计算机软、硬件支持下，采集、存储、管理、处理、检索、分析和显示空间物体的地理分布数据及与之相关的属性，并以回答用户问题等为主要任务的技术系统。二．GIS软件技术经历以下五个阶段：集成式GIS，模块式GIS，核心式GIS，组件式GIS，万维网GIS三．GIS发展的各阶段特点1集成式GIS特点在一个系统中集成了GIS的各项功能存在问题系统过于复杂，软件成本高；难与其它系统集成2模块式GIS特点：系统分成许多相对独立的功能模块存在问题：难于与其它系统集成3核心式GIS特点：从底层提供GIS功能，通过API访问存在问题：开发难度高，不能进行可视化程序设计4组件式GIS特点：通过标准通信接口实现模块间通信及GIS与其它系统集成存在问题：有待于进一步发展5万维网GIS特点：结合Internet，实现GIS的共享和互操作存在问题：目前还不成熟四．GIS构成：硬件软件数据人员五．GIS软件的分类:工具型软件应用型软件地理信息系统的类型:工具型地理信息系统，应用型地理信息系统(专题地理信息系统,区域地理信息系统),大众地理信息系统第二章一．GIS软件的主要特点（1）在存储技术上，传统的GIS采用两库结构，即空间数据库和属性数据库的分离。（2）在数据组织与处理模式上，传统的GIS仍然沿袭地图处理的模式。在实现上，将空间数据组织成物理实体（点、线、面等）、图层、地图和图库几个层次。（3）在网络和分布式环境下系统组成方面，传统的GIS支持树型的系统结构和主－从工作模式，上下级数据交换基本上以图层为单位进行。（4）在空间数据管理范围方面，目前的GIS可以比较有效地处理二维空间数据，并能较好地处理DEM数据、实现三维实体的表面显示。（5）在数据共享和功能共享方面，虽然目前开始注意元数据问题，已经解决了不同格式空间数据之间转换问题，可以实现有缝的数据共享。但是GIS功能共享和互操作问题尚未得到解决。以系统为中心的问题没有得到根本克服。因此，传统的GIS软件的特点可以简要地归纳为：以系统为中心，以地图为基础，二维处理，静态管理，尺度割裂，数据集中。二、GIS软件开发过程中的问题（1）经费预算经常突破，完成时间一再拖延。（2）开发的软件不能满足用户的要求。（3）开发的软件可维护性差。（4）开发的软件可靠性差。（5）数据工程量特别大，特别是数据采集工作量十分大。（6）软件需求与软件生产的矛盾日益加剧，突出表现在软件生产率低。（7）软件可重用性差。三．GIS软件工程：在GIS软件的开发整个过程中，遵循一般软件开发的工程化原理和方法，并照顾到GIS软件开发的特殊规律和要求，对GIS软件从可行性研究、需求分析、总体设计、详细设计、软件编制、软件测试，直到软件维护的各个阶段进行工程化规范的一门技术。四．工程的目标：付出较低的开发成本；达到要求的软件功能；取得较好的软件性能；开发的软件易于移植；需要较低的维护费用；能按时完成开发任务，及时交付使用；开发的软件可靠性高。五．GIS软件工程的内容按照软件开发过程的先后顺序，包括前期工程、设计工程、数据工程、工程实施和维护工程六．软件生存周期模型：描述软件开发过程中各种活动如何执行的模型。包括五种：1.瀑布模型2.增量模型3.螺旋模型4.喷泉模型5.智能模型瀑布模型瀑布模型是将软件生存周期各活动规定为依线性顺序联接的若干阶段的模型。它包括可行性分析、项目开发计划、需求分析、总体设计、详细设计、编码、测试和维护。它规定了由前至后、相互衔接的固定次序，如同瀑布流水，逐级下落。七．GIS软件工程生存周期:指一个GIS软件从提出开发要求开始直到该软件报废为止的整个时期。1.GIS软件前期工程阶段，包括工程调研、可行性研究、制定项目计划、需求分析等子阶段。2.GIS软件设计工程阶段，包括总体设计、数据库设计、模型设计、详细设计等子阶段。3.GIS软件数据工程阶段，包括数据预处理、数据采集、数据处理等子阶段。4.GIS软件工程实施阶段，包括程序编制、测试、试运行等子阶段。5.GIS软件维护工程阶段，包括数据库维护、软硬件维护等方面。八．结构化程序设计的主要原则(1)使用程序设计语言中的／顺序、选择、重复等有限的，基本控制结构表示程序和逻辑结构。(2)选用的控制结构只允许有一个人口和出口。(3)程序应由容易识别的块组成，每个块(Block)只有一个人口和一个出口。(4)复杂结构应该用基本控制结构进行组合嵌套来实现。(5)严格控制使用GOTO语句(出错处理除外)第三章一．GIS设计特点（不是老师说的）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2.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3.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4.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5.在项目计划管理中，需要a)估计系统建设的投资效益b)评估系统建设的风险性和必要性c)制定系统的建设进度安排，保证系统建设的高效性d)建立系统建设的组织机构和进行人员协调二．GIS设计的基本原则:标准化,先进性,兼容性,高效性,可靠性,通用性三．GIS设计与一般信息系统设计的差异GIS设计一般信息系统设计设计重心处理的是海量空间数据，数据库设计在GIS设计中尤其重要软件功能实现是其设计重心数据库建设不仅要进行属性数据库的设计，更要进行空间数据库的设计，包括空间数据结构、存储方式、管理机制等只需要建立属性数据库设计方法以业务需求为导向、以空间数据为驱动进行系统设计以业务需求为导向，以功能为驱动进行系统设计四．GIS规范化和标准化的作用1实现信息共享，推进GIS发展的最基本保障2避免简单重复的系统开发工作3方便了数据共享，节约了资源五．GIS规范化和标准化的内容1GIS相关的名词术语标准2与GIS软件工程开发有关的各种标准化活动3与GIS数据库建设有关的活动4与GIS数据共享有关的标准化工作六．系统定义时期的主要任务：确定软件开发工程必须完成的总目标以及工程的可行性；导出实现工程目标应该采用的策略即系统必须完成的功能；估计完成该项工程需要的资源和成本；并且制定工程进度表；最后编写系统需求分析报告。这个时期的工作通常又称为系统分析，由系统分析员负责完成。第四章一．现状调查：①面谈；②电话访谈；③参观；④问卷；⑤索取有关的资料并加以学习和理解；⑥GIS专题报告等方式。二．系统分析工具：1。GIS数据流模型2。GIS数据字典3加工逻辑说明三．数据字典：关于数据信息的集合。它是数据流图中所有要素严格定义的场所，这些要素包括数据流、数据流的组成、文件、加工小说明及其它应进入字典的一切数据，其中，每个要素对应数据字典中的一个条目。四．会画判定表，会画判定树五．GIS系统定义阶段的任务GIS系统定义阶段必须明确的关键问题是“GIS系统要解决的问题是什么”，也就是明确系统建设的目标和任务，在此基础上开展下一步的工作，包括进行系统的可行性分析、制定项目计划以及系统的开发与维护。六．系统总体设计工具1、层次图（hierarchicalchart）是在软件总体设计阶段最常用的工具之一，用来描绘软件的层次结构。下图为某土地定级信息系统的局部层次图，图中的每个方框代表一个模块，方框间的连线表示模块的调用关系。层次图适合于在自顶而下设计软件的过程中使用。/2、IPO图是由美国IBM公司发明的“层次＋输入／处理／输出图”的英文缩写。HIPO图实际上由H图（即层次图）和IPO图两部分组成。3、结构图七．第五章一．GIS空间处理与分析设计主要内容编辑处理变换处理编码和压缩处理数据的插值数据类型转换查询分析几何分析地形分析流域分析叠置分析网络分析图像分析：多元分析应用模型分析二．GIS用户界面的设计原则1．一致性原则2．合适的功能3．封装性4.灵活性5.合理、高效利用屏幕6.用户界面的效率7.提供反馈、帮助信息以及出错处理机制8.与应用程序设计分离三．结构化设计方法的基本特征：结构化设计强调软件总体结构的设计，是一种自顶向下、逐步求精和分阶段实现的设计策略。采用数据流图，模块结构图，图表工具等设计工具，分为总体设计和详细设计，系统具有较好灵活性和可维护性，系统整体性好，易于把握用户需求目。四．GIS接口设计1系统与标准数据的接口2互操作接口3空间数据与属性数据的接口4GIS与系统开发环境的接口第六章一．会画图（一）程序流程图（二）N-S盒式图（三）问题分析图（四）类程序设计语言二．详细设计的表达工具详细设计的表达工具可分为图形、表格和语言三种。三．详细设计的表达工具（画图）1．程序流程图程序流程图（ProgramFlowChart，简称PFC）又称为程序框图，它是应用最广泛的描述过程的方法，具有简单、直观、易于掌握的优点，特别适用于具体模块小程序的设计。下图所示为程序流程图常用符号，图中方框表示处理步骤，菱形框表示逻辑判断，箭头表示控制流。2．N-S盒式图是一种清晰的图形表达式，能定义功能域（重复或if-then-else的工作域）控制不能任意转移易于确定局部或全局的数据工作域易于表示递归3.问题分析图问题分析图采用自顶而下、逐步细化的结构化设计的原则，力求将模糊的问题解的概念逐步转换为确定的和详细的过程。4.类程序设计语言特点：关键字的固定语法，提供所有结构化构造、数据说明以及模块化的手段。自然语言的自由语法，用于描述处理过程和判定条件。数据说明的手段，既包括简单的数据结构（例如变量和数组），又包括复杂的数据结构（例如链表）。模块定义和调用的技术，提供各种接口描述模式四．详细设计的模块内容：详细的算法、数据表示和数据结构、实现的功能和使用的数据之间的关系五．详细设计的具体任务1、细化总体设计的体系流程图，绘出程序结构图，直到每个模块的编写难度可被单个程序员所掌握为止。2、为每个功能模块选定算法。3、确定模块使用的数据组织。4、确定模块的接口细节，及模块间的调度关系。5、描述每个模块的流程逻辑。6、编写详细设计文档。主要包括细化的系统结构图及逐个模块的描述，如功能、接口、数据组织、控制逻辑等第七章一．GIS的数据源：地图、遥感影像数据、统计数据、实测数据、数字数据、各种文字报告和立法文件二．空间数据有三大基本特征1.空间特征：包括比例尺、坐标系和投影类型等2.时间特征3.属性特征三．空间数据库中常用的坐标系：有地理坐标系，平面直角坐标系。四．空间数据的规范与标准包括以下内容：1．空间数据的分类2．空间数据的编码标准3．空间元数据标准五．空间元数据：指描述空间数据的数据，它描述空间数据集的内容、质量、表示方式、空间参考、管理方式以及数据集的其它特征。是空间数据交换的基础，也是空间数据标准化与规范化的保证，在一定程度上为空间数据的质量提供了保障。空间数据采集建库前期准备工作内容：数据源的选择、数据采集存储原则建库的数据准备、数据库入库的组织管理。空间数据库建库流程：1首先必须确定数字化的方法及工具2准备数字化原图，并掌握该图的投影、比例尺、格网等空间信息3按照分层要求进行一个Coverage的数字化，数字化的过程包括选择控制点、数字化控制点、确定投影信息、采集数据、编辑和修改数据等4对收集来的空间数据进行拓扑关系的建立，并给空间实体赋属性值5进行坐标变换和地图接边处理就建成了分层管理的空间数据库。六．E-R模型分类：基本E-R方法、扩展E-R方法、空间E-R方法基本E-R方法和扩展E-R方法的比较七．空间数据库的功能设计1空间数据输入设计2空间数据检索设计3空间数据输出设计4空间