地理信息系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)

1、地理信息系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā),三 GIS系統(tǒng)分析,系統(tǒng)分析的任務(wù),系統(tǒng)分析的基本思想是從系統(tǒng)觀點出發(fā)，通過對事物進(jìn)行分析和綜合，找出各種可行的方案，為系統(tǒng)設(shè)計提供依據(jù)。它的任務(wù)是對系統(tǒng)用戶進(jìn)行調(diào)查研究，對選定的對象進(jìn)行需求分析和可行性分析，在明確系統(tǒng)目標(biāo)基礎(chǔ)上，開展對新系統(tǒng)的深入調(diào)查研究和分析，最后提出新系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案。,教學(xué)提綱,1 需求分析需求調(diào)查需求分析需求定義：軟件需求規(guī)格說明2 可行性分析,1 需求分析,需求分析是在對用戶

2、進(jìn)行深入細(xì)致的調(diào)查基礎(chǔ)上進(jìn)行的。需求分析的過程是一個繼承與發(fā)展的過程。繼承首先要求全面調(diào)查、了解目前組織機構(gòu)內(nèi)的常規(guī)工作，理解其間的運作及關(guān)鍵性步驟。發(fā)展則是基于對現(xiàn)有的數(shù)據(jù)和機構(gòu)組織理解的基礎(chǔ)之上，用新的觀點和GIS的技術(shù)來更有效地完成同樣的日常任務(wù)。,1.1 需求調(diào)查,主要是調(diào)查各級、各方用戶對地理信息系統(tǒng)的總體功能要求及對各子系統(tǒng)的具體要求，然后由此來確定系統(tǒng)的基本服務(wù)對象和內(nèi)容，劃定系統(tǒng)的邊界，建立系統(tǒng)的概念模型，選擇合

3、適的軟、硬件配置。 根據(jù) GIS特點，明確 GIS系統(tǒng)的建設(shè)目標(biāo)和任務(wù)必須從以下方面著手：系統(tǒng)目的和任務(wù)調(diào)查對現(xiàn)行系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)查分析用戶研究領(lǐng)域現(xiàn)狀調(diào)查數(shù)據(jù)源調(diào)查與評價軟、硬件調(diào)查,需求調(diào)查方式,為了開發(fā)出用戶滿意的GIS軟件產(chǎn)品，必須首先調(diào)查用戶的需求，制定系統(tǒng)開發(fā)目標(biāo)。了解和明確用戶需求的具體方式有多種 。,1.1.1 系統(tǒng)目的和任務(wù)調(diào)查,對現(xiàn)行系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)查分析進(jìn)行GIS建設(shè)的目的之一是解決現(xiàn)行系統(tǒng)存在的

4、問題和提高工作的效率。通過對現(xiàn)行系統(tǒng)組織機構(gòu)、工作任務(wù)、職能范圍、日常工作流程、信息來源及處理方式、資料使用狀況、人員配置、設(shè)備裝置和費用開支等各方面的調(diào)查研究，指出現(xiàn)行工作狀況在工作效率、費用支付、人力配置等方面存在的主要問題和薄弱環(huán)節(jié)，作為待建GIS的突破口。 用戶研究領(lǐng)域現(xiàn)狀調(diào)查根據(jù)用戶研究的方向、深度以及用戶希望GIS解決哪些實際應(yīng)用問題可以確定系統(tǒng)設(shè)計的目的、應(yīng)用范圍和應(yīng)用深度，為以后總體設(shè)計中的系統(tǒng)功能設(shè)計和應(yīng)用模型設(shè)計

5、提供科學(xué)、合理的依據(jù)。,1.1.2 數(shù)據(jù)源調(diào)查和評價,能獲得那些數(shù)據(jù)；這些數(shù)據(jù)可劃分為幾個類型；他們之間有何聯(lián)系；哪些是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，哪些是可以由基礎(chǔ)數(shù)據(jù)生成的合成數(shù)據(jù)和綜合數(shù)據(jù)等等。數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)的分類字符型、數(shù)值型、日期型、圖形型數(shù)據(jù)評價數(shù)據(jù)一般狀況評價數(shù)據(jù)的空間特征、空間特征的表達(dá)方式、空間特征的連續(xù)性和閉合性、表示規(guī)則的比較、空間數(shù)據(jù)地理控制信息的比較、空間地理數(shù)據(jù)的系列性、分類方法的比較和評價、地理參考系統(tǒng)的一致性數(shù)據(jù)

6、的屬性特征屬性的存在性、空間數(shù)據(jù)的匹配、編碼系統(tǒng)、現(xiàn)勢性,1.1.3 軟、硬件調(diào)查,軟、硬件調(diào)查包括現(xiàn)在各種在用的軟、硬件有那些，分屬于哪些部門，目前設(shè)置的缺陷，網(wǎng)絡(luò)功能如何，共享性如何。,1.2 需求分析,在花費大量時間收集到各種信息以后，接下來需要做的是信息的組織與分析，然后將分析的結(jié)果以某種方式表達(dá)出來。信息描述和表達(dá)的方式通常有：表、清單數(shù)據(jù)流程圖數(shù)據(jù)字典,1.2.1 表和清單,現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的組織結(jié)構(gòu)及部門功能清單現(xiàn)有機構(gòu)

7、人員組織清單現(xiàn)有數(shù)據(jù)及來源清單現(xiàn)有數(shù)據(jù)及功能參照表現(xiàn)有軟、硬件資源表,1.2.2 數(shù)據(jù)流程圖,GIS數(shù)據(jù)流模型是GIS軟件系統(tǒng)邏輯模型的一種圖形表示，它描述了GIS數(shù)據(jù)流動、存儲、處理等邏輯關(guān)系，一般采用數(shù)據(jù)流圖（Data Flow Diagram，簡稱DFD）來表示。,1.2.3 數(shù)據(jù)字典,數(shù)據(jù)字典（Data Dictionary ，簡稱DD）是關(guān)于數(shù)據(jù)信息的集合。它是數(shù)據(jù)流圖中所有要素嚴(yán)格定義的場所，這些要素包括數(shù)據(jù)流、數(shù)據(jù)流

8、的組成、文件、加工小說明及其它應(yīng)進(jìn)入字典的一切數(shù)據(jù)，其中，每個要素對應(yīng)數(shù)據(jù)字典中的一個條目。 數(shù)據(jù)字典通常包括數(shù)據(jù)元素、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)流、數(shù)據(jù)存儲和處理過程5個部分。其中數(shù)據(jù)元素是數(shù)據(jù)的最小組成單位，若干個數(shù)據(jù)元素可組成一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)字典通過對數(shù)據(jù)元素和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義來描述數(shù)據(jù)流、數(shù)據(jù)存儲的邏輯內(nèi)容。 數(shù)據(jù)字典的用途：在系統(tǒng)分析階段，定義數(shù)據(jù)流程圖中各個成分的屬性與定義；在設(shè)計階段，提供一套工具以維護(hù)

9、對系統(tǒng)設(shè)計說明的控制，保證確定的需求與實現(xiàn)階段一致；在實現(xiàn)階段，提供元數(shù)據(jù)描述的生成能力；在調(diào)試階段，產(chǎn)生測試數(shù)據(jù)，提供數(shù)據(jù)檢查能力；在運行和維護(hù)階段，可幫助數(shù)據(jù)庫重組織和重新構(gòu)造；在使用階段，可以作為“用戶手冊”。,1.3 軟件需求規(guī)格說明,GIS的軟件需求規(guī)格說明是在GIS結(jié)構(gòu)化分析的基礎(chǔ)上建立的自頂向下的任務(wù)分析模型。規(guī)格說明描述了系統(tǒng)的需求，是聯(lián)系GIS需求分析與GIS設(shè)計的重要橋梁。同時，GIS軟件需求規(guī)格說明書作為系

10、統(tǒng)分析階段的技術(shù)文檔，是提交審議的一份必要的工作文件。需求規(guī)格說明書一旦審議通過，則成為有約束力的指導(dǎo)性文件，成為用戶與技術(shù)人員之間的技術(shù)合同，成為下一階段GIS設(shè)計的依據(jù)。,GIS軟件需求規(guī)格說明的主要內(nèi)容,3.GIS數(shù)據(jù)描述 3.1 GIS靜態(tài)數(shù)據(jù) 3.2 GIS動態(tài)數(shù)據(jù)（包括輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)） 3.3 GIS數(shù)據(jù)流圖 3.4 GIS數(shù)據(jù)庫描述（給出所使用數(shù)據(jù)庫的名稱和類型

11、） 3.5 GIS數(shù)據(jù)字典 3.6 GIS加工邏輯小說明 3.7 數(shù)據(jù)采集4.GIS功能需求 4.1 功能劃分 4.2 功能描述5.GIS性能需求 5.1 數(shù)據(jù)精確度 5.2 時間特性（如響應(yīng)時間、更新處理時間、 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與傳輸時間、運行時間等） 5.3 適應(yīng)性（在操作方式、運行環(huán)境、與其它軟件的接口以及

12、 開發(fā)計劃等發(fā)生變化時，應(yīng)具有的適應(yīng)能力）,6.GIS運行需求 6.1 用戶界面（如屏幕格式、報表格式、 菜單格式、輸入輸出時間等） 6.2 硬件接口 6.3 軟件接口 6.4 故障處理7．質(zhì)量保證8．其它需求 （如可使用性、安全保密、可維護(hù)性、可移植性等）,2 可行性分析,在對系統(tǒng)進(jìn)行初步調(diào)查之后，開發(fā)者應(yīng)該根據(jù)實際情況對下述

13、問題做出選擇：該項目是否具有立項的必要性？如果立項建設(shè)，應(yīng)該按何種方式和規(guī)模組織開發(fā)？這些方案的可行性如何？等等。另外，開發(fā)任何一個信息系統(tǒng)，都會受到時間和資源上的限制。因此，在接受項目之前必須根據(jù)用戶可能提供的時間和資源條件進(jìn)行可行性研究，以避免人力、物力和財力上的浪費。 上述均為GIS可行性研究所面臨的問題。可行性研究主要工作內(nèi)容包括數(shù)據(jù)源調(diào)查與評估、技術(shù)可行性評估、經(jīng)濟和社會效益分析以及系統(tǒng)開發(fā)與運行環(huán)境評價四部分。,2.1 數(shù)

14、據(jù)源調(diào)查與評估,數(shù)據(jù)是GIS運行的基礎(chǔ)，而系統(tǒng)建設(shè)中數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備工作繁雜，工作量巨大，因此在立項之前要對系統(tǒng)數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)模型等進(jìn)行全面分析，調(diào)查已有數(shù)據(jù)情況，確定它們的可用性，對所缺乏數(shù)據(jù)要確定其收集方法，測算數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)庫建庫的工作量。,2.2 技術(shù)可行性評估,技術(shù)可行性是指使用目前可用的開發(fā)方法和工具能否支持系統(tǒng)需求的實現(xiàn)。技術(shù)可行性研究過程包括以下幾個方面：分析實現(xiàn)系統(tǒng)功能和性能所需的各種設(shè)備、技術(shù)、方法和過程，以此

15、預(yù)測分析項目開發(fā)在技術(shù)方面可能承擔(dān)的風(fēng)險以及系統(tǒng)建成后的實用性、可靠性、可維護(hù)性等；在軟硬件配置方面，應(yīng)分析硬件更新速度和GIS軟件使用周期是否匹配，開發(fā)軟件和技術(shù)以及制定開發(fā)方案是否符合用戶需求；在項目管理方面，應(yīng)考慮GIS設(shè)計技術(shù)人員的數(shù)量、結(jié)構(gòu)和技術(shù)水平等因素，判斷設(shè)計開發(fā)工作能否順利開展。如有可能，應(yīng)充分研究現(xiàn)有類似系統(tǒng)的功能與性能，采用的技術(shù)、工具、設(shè)備，吸取開發(fā)過程中的經(jīng)驗和教訓(xùn)，作為現(xiàn)行系統(tǒng)開發(fā)的參考依據(jù)。必要時，

16、技術(shù)分析還包括某些研究和試驗性設(shè)計活動。,2.3 經(jīng)濟和社會效益分析,GIS應(yīng)用迅速普及的根本原因在于GIS應(yīng)用促進(jìn)了社會經(jīng)濟的發(fā)展，給用戶乃至社會帶來了經(jīng)濟效益和社會效益。因此GIS的成本-效益分析是可行性研究的重要內(nèi)容，它用于評估GIS的經(jīng)濟合理性，給出系統(tǒng)開發(fā)的成本論證，并將估算的成本與預(yù)期的利潤進(jìn)行對比。 一般說來，GIS的成本由五個部分組成：購置并安裝軟硬件及其相關(guān)設(shè)備的費用；生產(chǎn)系統(tǒng)所需數(shù)據(jù)的費用；軟件開發(fā)費用；

17、系統(tǒng)安裝、運行和維護(hù)費用；人員培訓(xùn)費用。在系統(tǒng)分析和設(shè)計階段只能得到上述費用的預(yù)算，即估算成本。 GIS的效益包括經(jīng)濟效益和社會效益兩部分。經(jīng)濟效益指應(yīng)用系統(tǒng)為用戶增加的收入，它可以通過直接的和統(tǒng)計的方法估算。社會效益大多只能用定性的方法估算。,2.4 系統(tǒng)開發(fā)與運行環(huán)境評價,由于GIS開發(fā)工作是在社會環(huán)境下運作的，除了技術(shù)因素與經(jīng)濟因素之外，還有許多社會因素對項目的開展起著制約的作用。例如與項目直接相關(guān)的管理人員、工作人員是否對項