地理信息系统设计课后习题

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。