第1節GIS開發方法

第2節GIS開發過程第3節GIS的評價

教學要求

教學重點

教學活動

作業教學要求

了解各種常見的GIS工程開發方法

掌握GIS開發的主要過程

熟悉GIS評價內容及指標

教學重點

常用的GIS開發方法

GIS開發的各階段內容和任務

系統評價指標

教學活動

在學校圖書館或網絡上查閱有關GIS開發設計方法的相關文獻，加深理解GIS的開發工作內容

返回上一頁GIS開發是一項系統性工程，需要系統工程學的理論來指導。GIS工程存在差異性和復雜性，因此不存在一套放之四海而皆準的固定開發方法。但通過對GIS工程的研究，采用通行的標準法則，能夠總結形成一些針對特定問題集的一般方法，供工程人員取舍和參考運用。一、

GIS工程什么是GIS工程？指面向GIS技術應用的數據建設和軟件設計開發的工程活動。GIS工程特點：

GIS是以技術為向導，應用為驅動，強調對空間信息處理應用的技術學科。既是一項軟件工程，又是一項數據工程，雙重工程活動交互的復雜特點。系統龐大，需求變化明顯。系統實現模型實現數據實現GIS人技術學科邏輯維知識維系統優化與方案選擇問題定義指標系統設計系統分析問題模型化計劃實施系統綜合意向階段規劃階段擬訂方案階段編制總體方案階段系統開發設計與研制階段調試階段安裝階段業務運行階段維時間計算機科學地理學測繪學遙感學管理科學地理信息科學二、GIS工程的三維結構系統工程的三維結構A.D.Hill提出(1969)經典的、影響較大的系統工程基本方法。將系統工程活動的方法體系分為前后緊密銜接的7個步驟和7個階段，同時考慮到完成各個步驟和階段所需的各種專業知識。時間維表示工作階段，即按照時間順序劃分的GIS工程活動的具體過程。知識維表示為完成上述各個步驟、各個階段所需的知識和專門技術。邏輯維表示按照GIS工程方法分析問題和解決問題的邏輯思維過程三、

GIS工程的主要開發模型

瀑布模型

螺旋模型

噴泉模型

組件對象模型三、

GIS工程的主要開發模型——

瀑布模型（結構化生命周期法）A、什么是瀑布模型？瀑布模型是將軟件生存周期的各項活動規定為按固定順序而連接的若干階段工作，形如瀑布流水，最終得到軟件產品。其核心思想是按工序將問題化簡，將功能的實現與設計分開，便于分工協作，即采用結構化的分析與設計方法將邏輯實現與物理實現分開。將軟件生命周期各階段規定為自上而下、相互銜接的固定次序，如同瀑布流水，逐級下落。問題定義需求分析總體設計詳細設計綜合測試編碼與單元測試可行性研究軟件維護三、GIS工程的主要開發模型B、四個特點：

階段間具有順序性和依賴性

只有前一階段工作完成，才能開始下一階段工作。下一階段的工作依賴前一階段工作的正確性。錯誤發生的階段越早，對后期造成修改錯誤的代價越高。

推遲實現的特點強調需求分析、設計等是軟件實現的必要前期工作。推遲了代碼設計的時間起點。

質量保證的特點強調了各階段成果表示及文檔的重要性，強調了階段審查和測試的必要性。

主要支持面向過程的開發方法——

瀑布模型（結構化生命周期法）三、GIS工程的主要開發模型——

瀑布模型（結構化生命周期法）C、步驟與方法：

嚴格遵循生命周期各階段的活動內容要求。

按SA(結構化分析)-SD(結構化設計)-SP(結構化程序設計)方法進行，使用面向過程的計算機語言三、GIS工程的主要開發模型——

螺旋模型Ａ、什么是螺旋模型？

螺旋模型以瀑布模型為基礎，在有限需求分析、設計的基礎上，逐漸演化實現軟件開發目標的開發模型。維護需求分析初步設計詳細設計編碼測試集成測試三、GIS工程的主要開發模型——

螺旋模型B、特點

整個計劃起始于圖中餅型中心，然后圍繞中心做螺旋旋轉。每旋轉一圈重復軟件生命周期的各階段，得到一個過度性版本，最終得到滿足需求的軟件版本。

每次循環都是在前一次基礎上的提高。

主要支持面向對象的軟件開發方法三、GIS工程的主要開發模型——

螺旋模型C、開發步驟與方法

（1）通過需求分析，得到用戶的初步需求（2）基于已知部分快速開發原型（3）將原型交付用戶試用（4）收集用戶反饋意見，進行進行修改（5）建立下一個版本的原型（6）重復上述步驟，直到軟件開發完成或廢棄。（7）使用面向對象的計算機語言。三、GIS工程的主要開發模型——

噴泉模型A、什么是噴泉模型？

主要刻畫軟件工程活動中迭代和無間隙的特征。模糊生命周期的階段性，強調階段的交叉進行和重復的開發模型。分析設計實現確認維護演化三、GIS工程的主要開發模型——

噴泉模型B、特點（1）系統是在原型基礎上迭代進行的（2）軟件活動之間沒有明顯的階段間隙（3）主要支持面向對象的方法C、步驟與方法不強調生命周期的階段性要求，按照面向對象的概念和方法步驟進行。使用面向對象的計算機語言。三、GIS工程的主要開發模型——

組件對象模型A、什么是組件對象模型？

組件是進行了數據和操作封裝的程序模塊。而前述的模型均是基于數據和操作分離的程序設計思想。

組件對象模型（ComponentObjectModel——COM）是實現組件之間通訊的組件接口規范標準。分布環境下的組件對象模型稱為DCOM。私有組件私有組件公共組件私有組件私有組件私有組件公共組件私有組件私有組件私有組件公共組件私有組件三、GIS工程的主要開發模型——

組件對象模型B、特點（1）根據組件及其組件對象模型開發軟件就象搭積木，不同組件實現不同軟件功能。（2）強內聚，弱關聯。（3）重用度高。（4）化整為零。C、標準目前沒有統一標準。應用最廣泛的標準是：——微軟的COM/ActiveX或DCOM/ActiveX標準，是基于OLE和ActiveX的，用VC、VB等面向對象語言實現。——SUN公司的CORBA/Java標準，是基于Java語言實現的。D、步驟與方法不強調生命周期的階段性步驟，采用一體化步驟實現。采用面向對象方法開發。一、基本概念

地理信息系統開發涉及的學科領域多、開發周期長、包含的內容復雜。地理信息系統開發的過程，一般分為系統調查分析、系統設計、系統實施、系統運行和維護四個大階段，其中又分為若干小階段。各階段相互銜接而又互相影響，整個過程形成螺旋式上升的循環過程。它是由用戶需求調查開始的。

二、過程（或階段）階段內容用戶管理人員開發人員系統分析需求分析提出所要解決的問題提出所需要的信息詳細介紹現行系統提供各種所需資料數據批準開始研究組織開發隊伍進行必要培訓吸取用戶需求回答用戶問題調查分析分析資料和技術可行性研究評價現行系統協助提出方案選擇最適宜方案審查可行性報告決定是否開發提出多種備選方案與用戶溝通成本/效益分析現狀調查表和清單數據流圖用戶情況調查（用戶類型、范圍、期限、領域數量基本狀況、組織機構等）系統目的和任務、數據資源、設備等內容列表或編制清單繪制數據流圖，編制數據字典——

系統分析二、過程（或階段）階段內容用戶管理人員開發人員系統分析需求分析提出所要解決的問題提出所需要的信息詳細介紹現行系統提供各種所需資料數據批準開始研究組織開發隊伍進行必要培訓吸取用戶需求回答用戶問題調查分析分析資料和技術可行性研究評價現行系統協助提出方案選擇最適宜方案審查可行性報告決定是否開發提出多種備選方案與用戶溝通成本/效益分析——

系統分析成本/效益分析理論分析技術分析GIS對數據管理的適宜性所支持的功能和空間分析情況設備水平

技術方法

技術力量經費投資經濟/社會效益資金支持力度、投資策略二、過程（或階段）階段內容用戶管理人員開發人員系統設計總體設計通論子系統的合理性，并提出意見對設備選擇發表意見鼓勵用戶參與系統設計要求開發人員聽取用戶意見說明系統目標和功能子系統和模塊劃分設備選型詳細設計討論設計和用于界面的合理性提出修改意見聽取多方意見批準轉入系統實施軟件設計、代碼實現功能實現、數據庫建庫界面設計、I/O設計——

系統設計二、過程（或階段）——

系統設計

近期目標

中期目標

遠期目標

繪制功能模塊圖或子系統結構圖

通信和網絡系統設計

計算機系統設計

硬件選型和配置

軟件選型和配置

語言選擇

代碼實現

測試目標確定模塊和子系統設計系統軟硬件系統設計代碼設計和編程圖形用戶界面設計

測試總體設計二、過程（或階段）——

系統設計

總體功能結構圖

數據庫結構

數據輸入

數據庫操作

數據處理總體模塊功能屬性數據庫結構和功能圖形數據庫結構和功能

圖形輸入

圖形投影、坐標變換

圖形編輯

圖形處理

空間分析

制圖輸出詳細設計二、過程（或階段）階段內容用戶管理人員開發人員系統實施編程隨時回答業務具體問題監督編程進度分組編程調試評價系統的總調查用于界面的友好性監督調試進度協調各方意見模調分調總調培訓接受培訓組織培訓批準系統交接——

系統實施二、過程（或階段）——

系統實施

硬件系統建設

軟件系統安裝

數據數字化

編程

調試

測試

數據處理

數據入庫

更新

性能評價

功能評價系統實施實施任務編程建庫和數據更新系統評價二、過程（或階段）——

系統運行和維護階段內容用戶管理人員開發人員系統運行和維護運行和維護按系統要求定期更新數據使用系統提出修改或擴充意見監督用戶的操作批準維護準備系統評價按要求進行數據處理工作積極進行維護系統評價參加系統評價組織系統評價參加系統評價總結開發經驗系統驗收是系統實施的終結，運行階段的開始，系統驗收完成后，系統的運行是由用戶為主來進行的。這時使用者變化了，運行數據完全是使用實際數據，而且數量一般較大，也即運行環境也有變化。系統維護是指在運行過程中，為適應環境和其它因素的各種變化，保證系統正常工作而采取的一切活動。包括系統功能的改進和解決的問題和錯誤。系統維護提出修改要求

批準修改

執行修改任務

登記維護記錄系統評價是指對一個GIS系統從系統性能和經濟效益兩方面進行評價新系統的全面評價一般應在新系統穩定運行一段時間后才進行，以達公正、客觀系統評價的結果是寫出評價報告、提出改進和提高經濟效益的措施。

GIS評價報告GIS評價的目的

GIS評價的指標GIS評價一、GIS評價的目的

開發的GIS系統是否達到了預期目標(通過書面的和實際的比較分析后得出)

其實際內容主要是三項：系統功能，各項指標及用戶滿意程度。

前兩項一般在系統開發各階段都明確定書面要求

在用戶需求調查、需求分析、系統總體設計、詳細設計、合同協議等文件中對功能及指標均有相應規定，在羅列及對比后，應予必須的分析。

用戶的滿意程度在系統評價中往往是一個爭議較多的問題，只有在開發方和用戶方共同實事求是，平等協商下才能取得較好的解決

GIS系統的開發方應主動地擔負重要的責任，明確GIS是理論和實踐相結合的產物，用戶至上是一切產品和信息系統的開發原則用戶必須明確GIS是一個尚待理論和實踐不斷完善和補充的高技術系統，它發展很快，一勞永逸是不可能的，有限目標的應用才是現實的。一、GIS評價的目的

系統中各項資源的利用效率如何

資源指人員、資金、計算機軟件、硬件以及數據等等使用情況，數據資源是

GIS系統中最主要的資源，具有最大的價值。數據共享涉及廣泛的經濟效益、社會權益和安全監督權益問題，必須在法規允許范圍內進行，并做出相應評價。人員、資金、計算機軟件、硬件等方面的利用效率一般均有相應的計算指標，實事求是地給出和分析效率的高、低狀況及原因是系統評價的主要目標。一、GIS評價的目的

根據分析和評價結果，找出系統存在的問題，并提出改進的方法

分析和評價的結果，一般會找出三類存在的問題：

系統本身的目標及技術問題

系統管理、使用和維護方面的問題

體制和政策方面的問題

例如目標過大或過小，以及技術上的各種問題，這些可通過實事求是的分析，分期計劃，逐個予以解決，這是一個技術系統逐步求精過程，對于客戶和開發者都是同樣十分重要的。對大多數用戶而言信息系統是一個新鮮事物，是一種先進生產力的代表，這里面既存在思想觀念上的改革，也有大量的生產規程工藝、管理工作上的更新。這其中，關鍵問題在于用戶單位的領導層面對GIS的認識和態度，必須提高認識，正視信息系統使用的管理、使用和維護問題，提高相應管理的科學化水平。宏觀上，GIS的開發和使用過程中會遇到很多問題。比如數據的共享和生產數據的費用支出矛盾，信息共享和信息加密、保密的矛盾，信息系統的新規范與老的規定、規范不相一致等問題，這些矛盾涉及面廣，時效長，情況復雜，處理的原則是執行現行體制、規范和政策，同時積極向有關方面反映相應矛盾和建議。針對上述三個不同層面的問題應采取不同的處理方式，并提出改進的方法二、GIS評價的指標

GIS的對象是一個較大的地理區域，是探索和研究這個宏觀區域上地理現象的

未知關系和規律為目的的，它一般不僅是已有生產方式的再組織和再生產。

因而它除了有信息系統的一般特性指標外，還有自己特有的專業特性。

GIS的系統評價包含了以下三個指標

一般系統的性能指標

專業性能指標

經濟效益指標

1、GIS穩定性和平均無故障時間；

2、GIS聯機響應時間、處理速度和吞吐量；

3、GIS的利用率；

4、系統的操作靈活性、方便性、容錯性；

5、安全性和保密性；

6、加工數據的準確性；

7、系統的可擴充性；

8、系統的可維護性；

1、數據的包容性

2、空間分析的準確性及區域性

3、可視化功能和性能1、成本費用。2、直接經濟效益。3、間接經濟效益。

1、數據的包容性：

2、空間分析的準確性及區域性：

3、可視化功能和性能：

(1)、數據的規范化和標準化；

(2)、對眾多主流GIS系統數據的兼容性；

(3)、空間數學基礎的標準性及地圖投影變換能力的強弱；

(4)、系統數據庫的容量與性能；

(5)、系統多分辨率數據的兼容性；

(6)、矢、柵集成能力；

(7)、無縫數據集成能力；

(8)、二維、三維數據集成能力；

(9)、掃描數字化和掃描矢量化能力；

(10)、數據更新能力及交互處理性能。

(1)、區域的量度準確性及區域范圍；

(2)、三維分析的準確性及區域范圍；

(3)、疊置分析的顆粒度及區域范圍；

(4)、緩沖區及類似分析的準確度及區域；

(5)、大區域乃至全球準確量度分析能力；

(6)、網絡分析的功能，精度及范圍；

(7)、其它專業空間分析功能和能力；

(1)、符號美觀、色彩鮮艷，制作方便、動態性；

(2)、圖形、圖像及多媒體信息的顯示功能及交互性能；

(3)、二維、三維信息的結合顯示及性能；

(4)、虛擬實景能力；

(5)、地圖的在線編繪能力和交互編繪的能力；

(6)、圖面配置的藝術性、智能性；

(7)、輸出格式的功能與性能；

1、成本費用。成本費用主要由下列幾部分組成：

2、直接經濟效益。它是指系統運行后所產生的可以直接測算的收益。

3、間接經濟效益。也稱管理效益和社會效益。作為項目級GIS和部門級GIS的效益側重點基本上在此。

設備購置費。它包括購置GIS的軟件，硬件的開支費用。設施費用。它由安裝、調試和運行系統所需建立的支撐環境而開支的費用。開發費用。指開發一個GIS所需要的費用，它包括GIS中耗時最多，價值最大的巨量數據錄入及生產費用。運行維護費用。它是指系統在運行維護過程中所需要的各項費用，包括數據更新費用，一般按年度標。

一般由4個大項組成

減少資金占用；

減少物資及資源損耗；

減少人工費用；

增加利