GIS设计与应用第四章 GIS工程分析
地理信息系统原理-GIS工程与应用
用UML表达的线几何体类以及和其它类的关系（OpenGIS Consortium）
四、开发过程模型
软件开发模型是软件开发全部过程、活动和任务 的结构框架。软件开发模型能够清晰、直观的表 达软件开发过程，明确规定要完成的主要活动和 任务，可以作为软件项目工作的基础。
2） 需求规约
在需求获取阶段，得到了用自然语言描述的用户需 求，但是其中存在着不一致性和二义性，这些问题 要通过需求规约解决。目前有许多方法用于支持需 求规约，如功能分解方法，数据流方法，信息模型 方法（实体关系模型），面向对象方法。每种方法 都有相应的概念体系、符号表现和工具支持。
七、数据管理设计
2） 系统设计
需求分析阶段的主要任务是确定系统“做什么”，而 设计阶段则要解决“怎么做”的问题。设计阶段又划 分为总体设计和详细设计，总体设计确定系统的总体 结构框架；而详细设计要具体地描述如何具体地实现 系统，通常可以依据详细设计的结果进行编码。
3）实现阶段
将设计的结果变换成程序设计语言编写的程序。 需要确定程序设计语言； 考虑程序的质量：正确性、可读性、可移植性、程序效率 等
❖ 数据管理设计：目的是确定在数据管理系统中存储 和检索数据的基本结构。
❖ 数据管理方法： 1）普通文件管理 2）关系型数据库管理系统 3）面向对象的数据库管理系统
❖ GIS软件中，需要管理的数据主要包括：空间几何体数据、时间数 据，结构化的非空间属性数据以及非结构化的描述数据。 如地籍管理系统中的地块: ❖ 1）空间几何体数据：地块界点的坐标； ❖ 2）时间数据：地块存在的时段； ❖ 3）非空间属性数据：地块的权属，地价等等； ❖ 4）非结构化的描述数据：描述地块所需要的图像、声音数据等。
GIS软件工程-04GIS软件工程的分析方法
（1
关联关系反映对象之间相互依赖、相互作用的关系。 通常把两类对象之间的二元关系再细分为一对一(1∶1)、
一对多(1∶M)和多对多(M∶N)等三种基本类型，类型 的划分依据参与关联的对象的数目。
1
2 所谓阶就是参与关联的对象的个数。
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3 链属性就是关联链的性质。 4
一个受限的关联由两个对象及一个限定词组成。可以
把限定词看作是一种特殊的链属性。利用限定词通常 能有效地减少关联的阶数。
5
消息连接的表示符号，是从消息发送者指向消息接 收者的箭头线。
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图4.3 教师与属于他的书之间的关联关系
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图4.4 链属性的表示方法
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（3）结构化分析
20世纪70年代末由Demarco提出了SA方法。结构化分析实 施的原则是面向数据流，基于功能分解，靠人工复审测试进行 验证。
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• 基本思想及其特点：
（1）结构化方法的思想
结构化方法的思想是自顶向下，逐步求精。
（2）结构化方法的原则
结构化方法的原则是抽象与分解。
（3）结构化方法的特点 1）它是使用最早的开发方法，使用时间也最长。 2）它应用最广，特别适合于数据处理。 3）相应的支持工具多，发展较为成熟。
图4.5 一个受限的关联
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图4.6 消息连接的表示符
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（2）对象的状态和行为
对象是对问题域中某个东西的抽象，这种抽象反映了 系统保存有关这个东西的信息或与它交互的能力。也就
这个定义着重从信息模拟的角度看待“对象”。 对象具有状态，一个对象用数据值来描述它的状 态。
GIS设计与应用
GIS设计与应⽤姓名：函授站：年级：专业：学号：测验作业⼀：1、何为GIS？GIS的主要研究内容是什么？答：地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）作为信息处理技术的⼀种，是以计算机技术为依托，以具有空间内涵的地理数据为处理对象，运⽤系统⼯程和信息科学的理论和⽅法，集采集、存储、显⽰、处理、分析、输出地理信息于⼀体的计算机系统。
地理信息系统主要研究内容包括：数据采集、数据存储、数据处理和分析、数据输出等。
2、常⽤的GIS设计⽅法主要有结构化⽣命周期法、原型法和⾯向对象的设计⽅法。
试简要说明使⽤结构化⽣命周期法进⾏GIS 设计需要完成的六个阶段内容。
答：（1）系统开发准备阶段现⾏系统⽆法满⾜需求时，⽤户提出开发新系统的要求。
有关⼈员进⾏初步调查，成⽴专门负责新系统开发的领导⼩组，制定新系统开发的进度和计划，负责新系统开发的⼀切⼯作。
（2）调查研究及可⾏性研究阶段了解现⾏系统的界限、组织分⼯、业务流程、资源及薄弱环节等，绘制现⾏系统的相关图表。
与⽤户协商⽅案，提出初步的新系统⽬标，并进⾏系统开发的可⾏性研究，提交可⾏性报告。
（3）系统分析阶段在上⼀阶段的基础上，进⾏系统的⽬标分析，划分⼦系统以及功能模块，构造出新系统的逻辑模型及其逻辑功能需求，交付逻辑功能说明书。
（4）系统设计阶段根据新系统的逻辑模型进⾏物理模型的设计，并具体选择⼀个物理的计算机信息处理系统。
这个阶段还要进⾏⼈—机过程的设计、代码设计、输⼊、输出、⽂件数据库设计及程序模块、通讯⽹络设计等。
（5）系统实施阶段实现系统设计阶段所完成的新系统物理模型。
⾸先进⾏计算机系统设备的安装和调试⼯作，然后程序员根据程序模块进⾏程序的设计、代码编写和调试⼯作。
对⽤户和操作⼈员进⾏培训，编制操作、使⽤⼿册和有关⽂档。
（6）维护和评价阶段在新系统使⽤期间，需要对系统进⾏不断的修改完善。
并将新建成的系统与预期的⽬标做⼀⽐较。
经典：浙江大学ARCGIS课件-第四章空间分析
优化路径分析
时间、距离分析
网流量的模拟分析
3
空间量测
4
一、质心量测
应用范围极其广泛，如： 1） 商场选址应该位于具有最佳势能的定位点处。 2） 经济的增长极可能发生在高势能地区。
5
通过对其坐标值加权平均求得
W i
X
i
X i
G
W i
i
W
Y
i
i
Y G
i
Wi
i
其中，I为离散目标物，Wi为该目标权重，Xi、Yi为其坐
21
区域变换方式
22
23
同一层的自身变换操作
数学运算变换（三角函数、乘方等） 直方图统计 重分类 聚类 空间内插 缓冲
24
多层数据的空间变换操作
数学运算（加、减、乘、除等） 逻辑组合 拓扑叠加 缓冲
25
信息复合模型
26
视觉信息复合
·面状图、线状图和点状图之间的复合； ·面状图区域边界之间或一个面状图与其他专题区 域边界之间的复合； ·遥感影像与专题地图的复合； ·专题地图与数字高程模型复合显示立体专题图； ·遥感影像与DTM复合生成三维地物景观。
27
叠加分类模型
叠加分类模型则根据参加复合的数据平面各类别 的空间关系新划分空间区域，使每个空间区域内各空 间点的属性组合一致，叠加结果生成新的数据平面， 该平面图形数据记录了重新划分的区域，而属性数据 库结构中则包含了原来的各个复合的数据平面的属性 数据库的所有的数据项，叠加分类模型用于多要素综 合分类以划分最小地理景观单元，进一步可进行综合 评价以确定各景观单元的等级序列。
第四章
GIS 的 空 间 分 析 技 术
1
空间分析
GIS设计与应用知到章节答案智慧树2023年宁波大学
GIS设计与应用知到章节测试答案智慧树2023年最新宁波大学第一章测试1.常用的GIS平台不包括（）。
参考答案:Oracle2.20世纪90年代是地理信息系统的哪个阶段（）。
参考答案:应用普及阶段3.以下属于GIS 运行环境的有（）参考答案:软件系统;空间数据;管理与应用人员;计算机硬件系统4.以下属于GIS 数据采集工具的有（）参考答案:GPS;全站仪;数字化仪5.一般信息系统的中数据结构和数据库管理系统并不适合管理空间数据。
（）参考答案:对1.2000 国家大地坐标系 (简称CGCS2000) ,属于地心坐标系统。
（）。
参考答案:对2.我国主要高程基准（）。
参考答案:1956 年黄海高程系;1985 国家高程基准3.地图投影的方法可分为（）参考答案:几何透视法;数学解析法4.通用横轴墨卡托投影UTM是一种投影（）参考答案:横轴割圆柱等角5.强调局部地区大地水准面与椭球面较好的定位，通常称为（）。
（）参考答案:参考定位1.下面不属于空间数据特征的是（）。
参考答案:结构化特征2.矢量数据结构的优点有（）。
参考答案:冗余度低;图形显示质量高;结构紧凑3.栅格数据结构的优点有（）参考答案:容易进行叠加分析;数据结构简单4.空间数据库是地理信息系统在计算机物理存储介质上存储和应用的相关的地理空间数据的总合。
（）参考答案:对5.DEM是真三维数据结构。
（）参考答案:错1.测量值偏差不大但精密度较低，数据整体准确度较低是哪组数据（）。
参考答案:B组2.以下坐标系是地心坐标系的是（）。
参考答案:CGCS20003.高斯投影的特点有（）参考答案:无角度变形;中央子午线长度不变;离中央子午线越远，变形越大4.按照数据来源分类，GIS中的空间数据可以分为（）参考答案:遥感数据;地图数据;文本数据5.遥感数据是我们最常见和最常使用的数据源。
（）参考答案:错第五章测试1.栅格数据的重分类的原因是（）。
参考答案:其余选项都是2.一般小比例尺地图的比例为（）。
gis工程 需求分析报告
gis工程需求分析报告需求分析报告一、引言GIS（地理信息系统）是一种以地理空间位置为基础，用于存储、管理、分析和可视化地理数据的工具。
在不同行业中，GIS被广泛应用于城市规划、土地利用、环境保护、交通管理、农业等领域。
为了满足特定项目或工程的需求，本报告旨在对GIS工程的需求进行分析，并提出相应的解决方案。
二、需求分析1. 数据收集和管理GIS工程需要收集和管理大量的地理数据，包括地图数据、遥感数据、社会经济数据等。
需要确定数据收集的方法和来源，以及数据的存储和管理方式，保证数据的可靠性和高效性。
2. 空间分析和模型建立GIS工程需要进行空间分析和模型建立，以帮助用户理解地理现象和解决实际问题。
需求分析阶段需要确定空间分析的目的和方法，并确定建立的模型类型和参数。
3. 数据可视化和共享GIS工程需要将分析结果可视化展示，以便用户更直观地理解和利用数据。
需要确定数据可视化的方式和工具，以及与用户之间的交互方式。
同时，GIS工程还需要提供数据共享的功能，以保证数据的开放性和可重用性。
4. 系统性能和稳定性GIS工程需要具备良好的系统性能和稳定性，以应对大规模数据和复杂分析的需求。
需求分析阶段需要确定系统的性能指标和稳定性要求，并采取相应的技术手段保证系统的可靠性和高效性。
5. 安全性和隐私保护GIS工程需要具备良好的安全性和隐私保护机制，以保护用户数据的安全。
需求分析阶段需要确定安全性和隐私保护的要求，并采取相应的措施保护用户的数据不受外部攻击和非法使用。
三、解决方案1. 数据收集和管理建议采用多种数据收集方法，包括现场调查、遥感技术、互联网数据等，以提高数据的全面性和准确性。
在数据管理方面，可以采用数据库管理系统（DBMS）进行数据存储和管理，可以根据需求选择适合的DBMS，如Oracle、PostgreSQL等。
2. 空间分析和模型建立建议使用成熟的GIS软件进行空间分析和模型建立，如ArcGIS、QGIS等。
第4讲_GIS工程系统分析与需求分析1
1）面向对象的基本概念 对象
对象是人们要求研究的任何事物，从最简单 的整数到复杂的飞机，都可以看成对象。抽 象的规则、计划、事件也可以看成对象。
有形实体 作用（指人或组织所起的作用）：医生、教师、部门等。 事件（飞行、演出、事故、开会等） 性能说明（产品名字、型号、性能指标等）
类
具有相同或相似性质对象的抽象
广义上： 广义上：系统分析可以包含需求分析
本讲内容
需求工程 系统分析 系统分析方法
需求工程
1、需求工程的任务
基本任务是准确地回答“系统必须做什么？” 基本任务是准确地回答“系统必须做什么？”这个问题， 不涉及“怎么做” 不涉及“怎么做”。 需求是以一种清晰、简洁、一致且无二义性的方式， 对一个待开发系统中各个有意义方面的陈述集合。
2、需求工程涉及的角色
需求者 实现者
① ②
分析员
③
3、需求开发过程
①需求调查 ②需求分析 ③需求定义
4、需求工程的作用
支持项目开发 支持软件测试和验证 支持维护 支持项目承包商（软件外包） 支持管理
5、需求获取方法
用户访谈 问卷调查 会议研究 现场参观
调查方式 用户访谈
特点 受访者做好充分准备、具有较高的交谈技巧，与不 同层次的人进行讨论 格式统一、易汇总、便统计。回收率低，不便调查 复杂问题 集体活动、形式正式、启发性强，便于解决复杂问 题。要求组织者有主持经验。 易获得感性认识，对需求人员要求高 正式的资料有很高的分析价值 资料丰富，但可靠性差 容易获取概括性的知识、经验。但是真正有经验的 专家不多
IPO图 IPO图
主文件更新
系统分析
1、概述
应用系统论的思想和方法，确定系统的开发对象，把复 杂的对象分解成简单的组成部分，找出这些部分的基本属性 及彼此的关系。 目标：把用户“做什么”的要求最终转化成一个完整的、 精细的软件逻辑模型，并写出软件的需求规格说明。
GIS软件工程第4章GIS软件工程的分析方法.pptx
第三节 Coad分析方法
基础：
信息模型化技术 OOP语言 知识库系统
组成：
➢ OOA——面向对象分析 ➢ OOD——面向对象设计
强调对象结构而非程序结构
二、面向对象的方法
1. 面向对象方法的形成
——1980s，随着OOP的成熟而形成
2. 面向对象的开发方法
Booch方法 ——1983，Booch提出 基于：词法分析——名词→对象，动词→方法
Coad方法 ——1989，Coad和Yourdon提出 从大系统中总结、升华
问题空间 文本——一切能得到的文字材料 图——能收集到的一切图：块结构图、接口图、系统构件图、数据流
图、控制流图
➢ 找什么——可能成为对象的东西：
结构——分类结构、组装结构 其他系统——外部系统、外界的“终结点” 设备——需交互的设备 事件——系统及时观察的、历史的 扮演的角色——各种人员在系统中的 位置——系统安装、运行的物理位置 组织和单位——系统涉及的人员所属的单位
➢ 提出什么质疑
记忆和服务的必要性——必要则认定 单个实例——若拥有单个实例的对象与其他对象存在共有属性，则合
并为一个对象 派生结果——可通过计算机得出值的属性，不认定
➢ 怎样命名认定的对象
单数名词 / 形容词 + 名词 词汇符合系统主题、标准 可读的名字——基于内容、内在本质、确切意义
➢ 消息——对象之间的通信。调用对象的成员函数 ➢ 方法——类中操作/成员函数的实现
3. 面向对象的特征
对象唯一性 分类性 继承性 多态性
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• 数据表达的层次性
• 多级比例尺 • 多层显示
• 数据获取与质量要求
• • • • • • 表达的完整性：如河流连续、图例配置 数据逻辑正确性：如河流的上下游关系 分析的可操作性：如满足空间分析参数 数据可维护性:维护效率,成本 数据精度：几何尺寸、属性错误、关系错误 数据接边:空间、属性、时序
4.4 GIS应用系统的功能需求与非功 能需求
5.2软件环境 包括操作系统、编译（或汇编）程序、测试支持软 件等。 5.3接口 说明该软件同其他软件之间的接口、数据通信协 议等。 5.4控制 说明控制该软件的运行的方法和控制信号，并 说明这些控制信号的来源
作业
1根据案例编写系统需求分析规格说明书 2GIS应用系统的需求与一般软件工程的需求 区别在哪里？（提示：从空间数据、空间 分析入手）
4.2 GIS应用系统的业务需求
• • • • 系统建设目标 业务现状 业务流程 业务范围：本单位业务、相关业 务、未来发展的业务 • 业务数据（是非常重要的） • 存在的问题
业务需求案例
全国水土保持监测与管理信息系统建设需求 分析介绍
4.3 空间数据需求
• 业务需要哪些数据
• 基础数据 • 专业数据
2.2用户的特点
列出本软件的最终用户的特点，充分说明操作人员、维护人 员的教育水平和技术专长，以及本软件的预期使用频度。这些 是软件设计工作的重要约束
2.3假定和约束
列出进行本软件开发工作的假定和约束，例如经费限制、开发 期限等。
3业务需求 3.1业务分块 3.2业务流程 列出详细的业务流程图。 3.3空间数据需求 4需求规定 4.1对功能的规定 用列表的方式（例如IPO表即输入、处理、输出表 的形式），逐项定量和定性地叙述对软件所提出的功 能要求，说明输入什么量、经怎样的处理、得到什么 输出，说明软件应支持的终端数和应支持的并行操作 的用户数。 4.2对性能的规定 4.2.1精度 说明对该软件的输入、输出数据精度的要求，可能 包括传输过程中的精
需求要应该做的事
•业务需求 •用户需求 •功能需求 •空间数据需求 •系统需求约束条件 •其它非功能需求 •使用实例文档 •项目视图与范围文档
三、需求的层次需求的层次
• 需求的层次
四、需求分析方法
1 客户动员会议 开发者、用户领导与用户代表一起组织 动员，重视项目。 2 客户业务习惯与业务流程调查 3 客户业务调查 4 一般需求文档 5 需求反馈与确认 6 需求规格说明书编写 7需求审核与签字确认
4.5 故障处理要求 列出可能的软件、硬件故障以及对各项性 能而言所产生的后果和对故障处理的要求。 4.6 其他专门要求 如用户单位对安全保密的要求，对使用方 便的要求，对可维护性、可补充性、易读 性、可靠性、运行环境可转换性的特殊要 求等。
5.运行环境规定
5.1设备环境
列出所需要的硬设备。如果有新型设备说明其中的新型设 备及其专门功能
二、软件客户需求权利书
• • • • • • • • • • 要求分析人员使用符合客户语言习惯的表达 要求分析人员了解客户的业务及目标 要求分析人员编写软件需求规格说明 要求得到需求工作结果的解释说明 要求开发人员尊重你的意见 要求开发人员对需求及产品实施提供建议，拿出主意 描述产品易使用的特性 调整需求，允许重用已有的软件组件 要求对变更的代价提供真实可信的评估 获得满足客户功能和质量要求的系统
4.3输入输出要求 解释各输入输出数据类型，并逐项说明其媒 体、格式、数值范围、精度等。对软件的数据 输出及必须标明的控制输出量进行解释并举例， 包括对硬拷贝报告（正常结果输出、状态输出 及异常输出）以及图形或显示报告的描述。 注叙述清楚输出方式，如报表、统计图表等。 4.4数据管理能力要求 说明需要管理的图层和记录的个数、表和空间 数据的大小规模，要按可预见的增长对数据及 其分量的存储要求作出估算。
三、软件客户需求义务书
• • • • • • • • • • 给分析人员讲解你的业务 抽出时间清楚地说明并完善需求 准确而详细地说明需求 及时地作出决定 尊重开发人员的需求可行性及成本评估 划分需求优先级别 评审需求文档和原型 需求出现变更要马上联系 应遵照开发组织处理需求变更的过程 尊重开发人员采用的需求工程过程
4.1 GIS应用系统分析的方法与过程
一、系统分析过程
需求知识技能 系统需求调查分析 系统可行性分析 系统分析规格说明书编写 需求验证 需求管理 项目管理
二、需求是什么
关键的问题是一定要编写需求文档。我 们经常遇到，分析人员说：“我们想与你 谈谈你的需求。”客户的第一反应便是： “我已经将我的要求都告诉你们了，现在 我要的就是给我编一个系统”。而实际上， 需求并未编写成文档，因此分析人员不得 不从头做起。所以如果只有一堆邮件、贴 条、会谈过几次或一些零碎的对话，你就 确信你已明白用户的需求，那完全是自欺 欺人。
GIS、MIS功能与业务一一映射
4.5 GIS应用系统的用户需求
一、客户与开发人员之间的合作关系 • 优秀的软件产品是建立在优秀的需求基础 之上的。而高质量的需求来源于客户与开 发人员之间有效的交流与合作。 • 只有当双方参与者都明白要成功自己需要 什么，同时也应知道要成功合作方需要什 么时，才能建立起一种合作关系。
4.2.2时间特性要求 说明对于该软件的时间特性要求，如对： a.响应时间； b.更新处理时间； c.数据的转换和传送时间； d.解题时间等的要求。 4.2.3灵活性 说明对该软件的灵活性的要求，即当需求发生某 些变化时，该软件对这些变化的适应能力，如： a.操作方式上的变化； b.运行环境的变化； c.同其他软件的接口的变化； d.精度和有效时限的变化； e.计划的变化或改进。 对于为了提供这些灵活性而进行的专门设计 的部分应该加以标明。
《地理信息系统设计与应用》
第四章 GIS应用工程系统分析(8学时)
1．GIS应用系统分析的方法与过程； 2．GIS应用系统的业务需求； 3．空间数据需求; 4. GIS应用系统的功能需求与非功能需求； 5．GIS应用系统的用户需求； 6．GIS应用系统需求规格说明书编写。
了解GIS应用系统分析的方法与过程，结合案例理 解并掌握GIS应用系统的具体分析以及需求分析规格说 明书编写。
2.任务概述
2.1目标
叙述开发的意图、应用目标、作用范围以及其他应向读者说明的 有关该软件开发的背景材料。解释被开发软件与其他有关软件 之间的关系。如果本软件产品是一项独立的软件，而且全部内 容自含，则说明这一点。如果所定义的产品是一个更大的系统 的一个组成部分，则应说明本产品与该系统中其他各组成部分 之间的关系，为此可使用一张方框图来说明该系统的组成和本 产品同其他各部分的联系和接口。
(一) 计划任务书或合同，上级机关的批文 (二)属于本项目的其他已发布文件 (三)引用的文件、资料， 列出用得着的参考资料，如： a.本项目的经核准的计划任务书或合同、上级 机关的批文； b.属于本项目的其他已发表的文件； c.本文件中各处引用的文件、资料、包括所要 用到的软件开发标准。列出这些文件资料的标题、 文件编号、发表日期和出版单位，说明能够得到这 些文件资料的来源。
需求分析专家Alan Davis （1 9 9 3）拓展 了需求概念：“从系统外部能发现系统所 具有的满足于用户的特点、功能及属性 等”。 这些定义强调的是产品是什么样的，而 并非产品是怎样设计、构造的。而下面的 定义则从用户需要进一步 l e and Sawyer 1997）：
4.6 GIS应用系统需求规格说明书编写
需求规格说明书编写内容与格式如下： 1.概述 1.1编写目的 说明编写这份软件需求说明书的目的，指出预期的读者。 1.2说明 系统名称，任务提出者，开发者，最终用户，备注说明 1.3术语 列出本文件中用到的专门术语的定义和外文首字母组词 的原词组。 1. 4参考资料