第九章 GIS测试与评价
中国地质大学2024硕士研究生入学考试考试大纲(初试) 893地理信息系统设计与开发
中国地质大学研究生院硕士研究生入学考试《地理信息系统设计与实现》考试大纲一、考试目的《地理信息系统设计与实现》是中国地质大学（武汉）地理与信息工程学院电子信息专业硕士研究生入学专业课考试科目。
其目的是科学有效地测试学生掌握地理信息系统设计与实现的基本知识、基本理论和基本方法，以及综合运用所学知识分析和解决实际问题的能力，评价考生已具备的基本专业知识和素质。
二、试卷结构试卷总分数为150分，考题题型及比例：名词解释约30％简答题约40％论述分析题约30％考试方式：闭卷，笔试。
三、考试内容和要点（一）概论1、掌握地理信息系统的基本概念、地理空间数据组成特征；2、了解地理信息系统设计特点；3、了解常见的两类地理信息系统；4、掌握结构化程序设计、原型化设计基本思想；5、掌握面向对象技术的相关概念和性质；6、掌握面向服务的设计关键特性；7、掌握地理信息系统设计原则及主要内容；8、掌握地理信息系统设计过程及各阶段不同角色的分工；9、了解GIS开发模式与开发方式；10、了解GIS模型复用的几种方式。
（二）GIS系统分析1、了解系统分析的要求；2、掌握需求调查的内容、需求分类；3、掌握需求分析文档的撰写；4、了解可行性分析考虑的因素；5、掌握数据流程图的基本画法；6、掌握数据字典的内容与作用。
（三）GIS总体设计1、了解总体设计原则和主要内容；2、了解GIS体系架构的不同发展阶段；3、掌握C/S结构与B/S结构的差异及各自优缺点；4、掌握面向服务的体系结构；5、掌握总体模块设计原则；6、掌握GIS软件系统体系结构；7、了解应用模型的特点、作用及分类；8、了解地理编码的作用、原则、步骤；9、了解用户界面设计的考虑因素。
（四）GIS功能设计1、了解GIS系统功能设计原则；2、掌握GIS主要功能模块划分及其作用；3、掌握图形数据库的功能设计和属性数据库的功能设计差异；4、掌握图形符号库管理功能设计的内容；5、了解常见的数据输入方法和方式；6、了解数据输出的内容和形式。
GIS设计与实现 9GIS测试与评价
模块不是一个独立 的程序，因此必须为每个单元 测试开发驱动程序和存根程序。
通常是一个主程 序，它接收测试数据， 把这些数据传输给被 测试的模块
存根程序代替 被测试的模块所调 用的模块。
驱动程序：声明 变量、接收测试 数据（字符串）
存根程序：简化 模拟编辑模块所 调用的下级模块。
3.两种测试方法的比较
2、子系统测试
把经过单元测试的若干模块放在一 起形成一个子系统来测试，本步骤着重 测试模块的接口。
3、系统测试 系统测试是把经过测试的子系统装配成 一个完整的系统来测试。本步骤发现的往往 是软件设计中的错误，也可能发现需求说明 中的错误。
4、验收测试（确认测试）
与系统测试基本相同，但是它是在用户积 极参与下进行的，而且要用实际数据进行测试。 验收测试的目的是验证系统确实能够满足用户 的需求，这个测试步骤中发现的往往是系统需 求说明书中的错误。
代码审查技术可以在一次审查会上发现许多错 误,但可靠性有待检验。 计算机测试发现错误后,必须先改正这个错误才 能继续测试,因此错误是一个一个发现并改正的. 计算机测试需要编写驱动程序和存根程序，增 加了测试的工作量。 实践证明,对于某些类型的 错误,人工测试比计算机测试 更有效,而对于另外一些错误 来说则正好相反.
如果程序中把第一个 判定表达式中的逻辑运算 符“AND”错写成“OR”， 或把第二个判定表达式中 的条件“X>1”误写成 “X<1”，测试数据（A=2， B=0，X=4）不能查出这些 错误。
二、判定覆盖
判定覆盖的含义是：不仅每个语句必 须至少执行一次，而且每个判定的每个分 支都至少执行一次。
分别覆盖路径sacbd和sabed的 两组测试数据，满足判定覆盖。
地理信息系统设计与评价
模块设计
按照功能独立、规模适当的模块化设计方法， 对总体设计中各大模块进一步分细成为各功能小模块， 并绘出它们之间的联系及各模块内容及功能， 以及它们的算法及流程。
模块设计
系统详细设计
详细设计是在总体设计基础上进一步细化、具体化、物理化，主要内容有：
数据分级分类及编码设计
这方面，有标准的一定尽量采用国家标准及部门标准； 没标准的，要尽量靠拢相近标准，遵循统一性、系统逻辑性、准确性的原则
软件系统和开发能力能否切实并留有余地地完成该系统的各项要求
所能够拥有的硬件的能力能否充分保证系统的各项指标
所提供的经费是否能略有余地地保证任务完成及新系统产生效益估计 任务的时间计划表是否合理并有适度余量
以上可行性分析的8个主要方面，其它具体方面必须妥善分析，可行性分析涉及大量的人力、物 力、财力的去向及能否取得相应的社会经济效益的回报的大事。 涉及方面很多，都尽量要做到全面妥善地考虑解决。
逻辑模型
转化 系统 设计
物理模型
总体设计
详细设计
系统总体设计
总体设计又称功能设计或概念设计。它的主要任务是： 系统目的、目标及属性确定
系统目的即是系统预期要达到的水平。 系统目标指实现目的过程中若干努力指标，属性指指标的量度。通常目标是一个多层次的树
训
根据系统研制的目标来规划系统的规模和确定系统的组成与功能 模块或系统的相互关系描述及接口设计规定 硬、软件配置的环境设计 数据源评估，数据库方案及建库方法 人才培训
系统分析
是系统调查分析阶段的最后一环，在用户需求调查分析，可行性分析的基础上， 深入分析，明确新建系统的目标，建立新建系统逻辑模型。 分析传统的工作流程，导出逻辑模型 这里的逻辑模型指的是对具体地理信息上的抽象，即去掉一些具体的非本质的东西， 把用户需求分析的集中描述，概括为系统明确目标 保留突出本质(指地理信息专业概念表达)的东西及其联系。
GIS 软件测试方法概述
GIS 软件测试方法概述GIS（地理信息系统）软件是用于收集、管理、分析、展示地理空间数据的重要工具。
在当今数字化时代，GIS软件的应用越来越广泛，涵盖了许多领域，如城市规划、环境保护、资源管理、军事侦察和商业分析等。
由于GIS软件的应用领域非常广泛，因此其质量和可靠性对于用户来说非常重要。
在GIS软件开发过程中，软件测试是至关重要的一个环节。
通过软件测试，可以确保GIS软件能够准确、可靠地处理地理空间数据，从而保证用户能够获得准确的分析和决策结果。
本文将对GIS软件测试方法进行概述，旨在帮助开发人员和测试人员理解GIS软件测试的重要性，以及如何有效地进行GIS软件测试。
1. GIS 软件测试方法的重要性GIS 软件测试的重要性主要体现在以下几个方面：（1）准确性和可靠性：GIS 软件处理的是地理空间数据，而地理空间数据的准确性对于用户来说至关重要。
如果GIS 软件存在bug或者错误，就会导致地理空间数据的准确性和可靠性出现问题，从而影响用户的决策和分析结果。
（2）用户体验：GIS 软件的用户群体一般来自不同的领域，他们可能不具备专业的IT 知识。
GIS 软件必须具备友好的用户界面和简单易用的操作方式。
通过测试，可以确保GIS 软件的用户界面和操作方式符合用户的需求，从而提高用户的满意度和体验。
（3）兼容性和稳定性：GIS 软件的应用环境多种多样，例如不同的操作系统、硬件设备、软件版本等。
GIS 软件必须具备良好的兼容性和稳定性，以保证在不同环境下都能正常运行。
GIS 软件测试的重要性主要体现在保障地理空间数据的准确性和可靠性，提高用户体验，保证软件的兼容性和稳定性等方面。
2. GIS 软件测试方法的概述GIS 软件测试方法主要包括黑盒测试、白盒测试、集成测试、系统测试、验收测试等几个方面。
下面将对这些测试方法进行详细介绍。
（1）黑盒测试黑盒测试是一种基于需求和功能规格的测试方法，测试人员只关注输入和输出之间的关系，而不需要了解软件内部的实现细节。
第91章 GIS测试评价与维护2
（3）数据传输加密
保障在传输过程中数据内容不被透露、避免信息量被分析 （破析）、检测出数据流的修改等。这就要采用一定的加密 方法和加密算法。面向线路的链路加密方法和端-端加密方 法是两种常用传输数据加密方法。
链路加密方法 原理 通过单独保护每条通信线路上通过的数据流 来提供安全保护，此时不考虑信源和目的地 端-端加密方法 始终保护从源到目的地的每个 数据 任何一条线路被破坏都不妨碍 数据的保密，实现比较容易和 灵活，既可以从主机到主机， 又可以从终端到终端 端-端加密方法一般超出通信子 网的范畴，因此对用户所用的 协议有更高的标准化要求
（2）微机硬件系统的定期维护
由于静电作用，显示器的屏幕极易吸附灰尘，使显示亮度 和对比度变差，因此，要经常用湿的软布将其擦拭干净，必 要时，可使用脱脂棉蘸纯酒精来擦拭，但注意不要让酒精接 触机壳部分，防止损坏机壳的涂复面。 硬盘是微机系统的宝贵资源。为了使系统能可靠地运行， 对硬盘的维护工作应注意以下几个方面： 养成备份数据和程序的良好习惯。 硬盘的初始化即低级格式化、硬盘的分区、硬盘的格式化 都会破坏硬盘上的数据，用户切不可轻易使用上述命令。 加强抗病毒措施。
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四、微机系统维护规程及 GIS日常维护管理
（一） 微机系统维护规程
（二） GIS日常维护管理
（一）微机系统维护规程
在用户的客户端系统中，绝大多数是微机系统，微型机系统的 维护规程应包含以下三部分内容： 经常检查供电、空调等设备，保证微机系统有良好的运行 环境条件 微机硬件系统的定期维护 软件的维护
（1）经常检查供电、空调等设备
微机对电源有两个基本要求：一是供电电压要稳定在 允许电压范围内，—般要求不能超出额定电压值的±5%； 二是在微机系统工作时，供电不能间断。 微机工作时要求室温在35度以内，最好在23度左右； 湿度在45％到65％之间。尘埃是防碍微型机正常工作的 另一个重要因素。 应经常检查调整空调设备，以保证微机工作在合适的 温度、湿度范围内；同时，亦应保证微机处在洁净的环 境中，这些都是系统维护的主要内容。
基于GIS的区域环境质量评估
基于GIS的区域环境质量评估一、引言随着社会的发展和工业化进程的加速，区域环境质量问题日益受到人们的关注。
准确评估区域环境质量对于制定合理的环境保护政策、规划城市发展以及保障居民的健康生活具有重要意义。
地理信息系统（GIS）作为一种强大的空间分析工具，为区域环境质量评估提供了新的思路和方法。
二、GIS 在区域环境质量评估中的应用优势（一）强大的空间数据管理能力GIS 能够有效地整合和管理各类环境数据，如地形、土地利用、气象、水质、空气质量等。
这些数据通常具有空间属性，GIS 可以将其以地图的形式直观地展示出来，便于分析和理解。
（二）精准的空间分析功能通过空间叠加分析、缓冲区分析、网络分析等功能，GIS 能够揭示环境要素之间的空间关系和相互作用。
例如，可以分析污染源周边一定范围内的环境质量受影响程度。
（三）可视化表达GIS 可以将复杂的环境数据转化为清晰、直观的地图和图表，使决策者和公众能够更快速、准确地理解区域环境质量状况。
三、基于 GIS 的区域环境质量评估指标体系（一）大气环境质量指标包括二氧化硫（SO₂）、氮氧化物（NOₓ）、颗粒物（PM₂₅、PM₁₀）等污染物的浓度，以及空气质量指数（AQI）等综合指标。
（二）水环境质量指标如化学需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）、氨氮、总磷、总氮等水质参数，以及河流、湖泊的水功能区达标率。
（三）土壤环境质量指标重金属含量（如镉、汞、铅、铬等）、有机污染物含量、土壤酸碱度、肥力等指标。
（四）生态环境质量指标植被覆盖度、生物多样性指数、生态系统服务价值等。
四、数据采集与处理（一）数据来源气象数据可从气象站获取；水质数据来自河流、湖泊的监测站点；土壤数据通过实地采样和实验室分析获得；土地利用数据可从遥感影像解译得到等。
（二）数据预处理对采集到的数据进行清洗、筛选、转换和归一化处理，以确保数据的准确性和一致性。
例如，将不同监测站点的污染物浓度数据统一到相同的单位和时间尺度。
GIS测试与评价
循环覆盖
单循环 嵌套循环
基本路径覆盖
GIS软件测试方法
➢ 文档审查 ➢ 模拟运行测试 ➢ 模拟开发测试
特点
总体概括地了解系统能够 提供什么功能，是测试系 统功能是否被有效实施的 依据
是一种较直接和全面的测试方法，测试软件本身的技术性能 测试的结果较准确和可靠，适用 以及软件的易用性、易学 于基础型、专用型和专题应用型 性、联机帮助等功能，一
般只适用于对基础型GIS
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GIS软件包括基础型、专用型和专题应用型。不同类型的 GIS在开发过程中涉及的功能、方法和着重点均存在巨大 的差异。若想对各种不同的GIS，特别是对于应用对象之 间存在巨大差异的专用型和专题应用型GIS，制定统一的 测试标准并且列出各项测试内容是不可能的
排错
结果 分析
排错
改正的软件
测试
软件配制 测试配制 测试工具
测试信息流
可靠性 分析
预测的可靠性
软件测试步骤和个开发阶段的关系
模块 单元测试
模块 单元测试
模块 单元测试
可
设计信息
软件需求
其他系统
交 付
已集成
确认
元素
软
软件
软件
件
集成测试
确认测试
系统测试
软件测试的步骤
需求分析
总体设计
详细设计
编码
通过
修改 确认测试
测试方法
软件测试人工方测试法
gis土地评价主要步骤
一、对单元图、道路图等面状的cad 数据进行数据的整理。
具体的来说，应该确定这些图中的面有没有闭合，整理的方面如下：（1） 多边形图形的边界的闭合与否，如果没有闭合的就应该将其闭合。
解决的方法是在AutoCAD 中进行补漏处理，使其真正的是一个个完整的多边形区域，例如下图：（2）、对线状要素进行分图层处理，是相同的值的线放在同一个图层中，并且将该图层命名为这个值的数值。
方便后面在arcmap 中对线进行属性赋与。
1、对所给的单元图、道路图等图进行整理完之后，把CAD 格式的数据转到Arcmap 下：（1）、将面状要素的cad 格式的数据先转成coverage 格式的数据，为的是将已经闭合的线进行建立拓扑关系，如下图：如下图，（3）、对面状要数和线状要数的shapefile数据进行赋予属性，面的就直接附属性，线的就可以根据上面已经分好的图层进行计算从而给每条线进行赋值。
线状地物和面状地物的属性进行属性的输入，虽然它们的拓扑关系已经明确，但在CAD中的定级因子的属性已经完全的丢失或重组了，所以需要进行属性的完全确认和简核。
这项工作主要是在Arcmap中进行的。
打开属性列表，建立value 要数，之后再进行属性输入。
2、在Arcmap下，对已经完全处理好的矢量的图形进行栅格化。
（1）（1）将线状的图形各自利用其定级因子的属性进行建TIN操作。
建TIN 时的边界当然是将全部图形的研究区域完全包含的方形区域。
这样在最后进行权重的处理时比较容易。
选择线状的图形，然后在[3d analyst]下面选择[Create TIN From Feature]。
如下：然后在弹出的对话框中选择，要进行建TIN的文件，以及依照的字段，建TIN 的方式等。
如下图，（2）把得到的tin在[3d analyst]下的[tin to raster]，得如下图，之后得到的结果，如下图，（3）要将得到的线状的栅格进行重分类使得到的栅格图的空白区域的值为零，在[3D analyst]下的[reclssify],把Nodate改成0，如下图，(2)、将面状图形各自利用其value要数进行操作。
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技术服务支 持能力
软件维护与 运行管理
对用户进行的工作进行跟踪服务和技术指导，有时还 可能需要对用户进行集中的技术培训
软件的易维护和便于管理的能力
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网络体系结构 客户与服务器体系结构 分布式数据管理 将大量复杂的数据分散成中小规模的数据量，大 大提高处理速度 对于地域范围分布广而实时性要求高的GIS系统， 能做到及时准确地收集信息
跨平台设计 指对于不同的硬件平台（工作站、微机、小型机 等），GIS软件系统能否提供一致的操作功能和 数据交换能力
为什么要对GIS系统进行测试和评价？ 对开发的产品进行市场定位，扩大产品的应用前景 给用户以全面认识，了解产品是否真正符合工作要求 有效地避免不必要的浪费和重复投资
教学提纲
一、GIS软件测试 二、GIS软件评价
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一、GIS软件测试
（一） GIS软件测试方法 （二） GIS软件测试内容
系统综合性能指标
系统的综合性能测试就是针对系统各项功能以及功 能之间的接口，系统软、硬件之间结合的紧密程度， 以及系统由此而达到的运算速率和处理效果而进行 的测试 对于基础型GIS，常用的测试方法有 测试系统已有的功能 测试系统提供的二次开发功能
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二、GIS软件评价
GIS评价是在GIS测试的基础上，通过对技术因子和经 济因子进行评价，从而得出对系统整体水平以及系统 实施所能取得的效益的认识和评价 软件的评价分为 • 技术评价 • 经济评价
空间分析、统计与处理功能 几何分析 网络分析 地形分析 多元统计分析 栅格图像处理分析 可视化表现、处理与制图 可视化表现能力 可视化处理能力 地图设计与交互式配置
网络功能 支持网络的种类 GIS资源共享 数据安全与保密
系统二次开发能力 利用系统提供的开发接口来开发应用软件的能力 二次开发接口的接口类型 API函数库 可重用类库 宏语言 动态链接库（DLL） ……
பைடு நூலகம்
数据的查错、编辑与拓扑生成能力 结点、弧段和多边形的查错与编辑 拓扑关系的生成能力 多图幅的拼接与边缘匹配处理 属性数据的编辑处理 记录的查找替换功能 多记录的替换修改功能 表格编辑与浏览功能
数据的存储功能 支持的存储器类型 矢量、栅格等图像数据文件的压缩与还原功能 数据管理 数据格式转换 投影变换、坐标变换与图幅拼接 数据库的查询与数据提供 GIS数据库管理
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为满足新的功能需求而对系统进行修改、扩充的能 可扩展性 力，对于商品化GIS产品是进一步完善产品的功能， 提供更佳的和更通用的用户开发接口和平台的能力 系统在多种计算机硬件平台上正常工作的能力以及 可移植性 与其它软件系统进行数据共享、交换的能力
系统效率 包括系统运行的速度和运算处理精度两方面的要求
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技术因子
GIS运行效率 安全性 可扩展性 可移植性 ……
经济因子
软件的可用性 商品化水平 技术支持与服务能力 软件维护与更新 开发管理 ……
系统技术评价指标及内容
序 评价指标 号 1 具体内容 系统在正常环境下能够稳定运行而不发生故障，或 可靠性或 者即使发生故障也可以通过系统具备的功能将数据 称安全性 恢复过来，减少系统的故障造成的损失的能力
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精品课件！
精品课件！
系统经济评价指标及具体内容
序 号 1 2 评价指标 系统产生的 效益 软件商品化 程度 具体内容 系统应用对国民经济与生产实践所起的作用，以及 GIS信息产品商品化能实现的价值 指用户的认可程度，体现在软件安装程序的易用性、 产品的包装、技术手册、用户手册以及界面的友好性 和易用性等方面
系统各项功能指标
空间数据的采集 属性数据的采集 数据的查错、编辑与拓扑生成能力 属性数据的编辑处理 数据的存储功能 数据管理 空间分析、统计与处理功能 可视化表现、处理与制图 网络功能 系统二次开发能力
空间数据的采集 手扶跟踪数字化 扫描数字化 野外测量、遥感与GPS数据采集 属性数据的采集 表格输入 单记录输入 分批分类输入 与其它数据库文件接口
在实际测评过程中，主要是有选择性和侧重性地对这些内 容进行测试和评价
系统运行环境
软件运行的配置标准 最小配置 推荐配置 软件开发工具 软件开发平台 DOS Windows Unix 软件支持的网络
软硬件体系支撑结构
空间数据模型 空间数据结构 数据的组织方式 应用程序间的通信数据共享 网络体系结构 分布式数据管理 跨平台设计
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GIS软件包括基础型、专用型和专题应用型。不同类型的 GIS在开发过程中涉及的功能、方法和着重点均存在巨大 的差异。若想对各种不同的GIS，特别是对于应用对象之 间存在巨大差异的专用型和专题应用型GIS，制定统一的 测试标准并且列出各项测试内容是不可能的
一般从以下四方面来论述进行GIS测评可能的标准和内容 系统运行环境 软硬件体系支撑结构 系统各项功能指标 系统综合性能指标
空间数据模型 矢量 栅格 不规则三角网 空间数据结构 以像元为单位的栅格数据结构 以坐标对为单位的矢量数据结构 不规则三角网（TIN） 多媒体数据结构辅助表达
数据的组织方式 文件型 文件与数据库结合型 全关系型
应用程序间的通信数据共享 动态数据交换 OLE技术 开放数据库互联 远程调用 文件传输
根据系统现有的功能模块 及提供的开发环境，按照 指定的开发项目要求由用 户进行二次开发，完成指 定的任务或目标
特点
总体概括地了解系统能够 提供什么功能，是测试系 统功能是否被有效实施的 依据
是一种较直接和全面的测试方法，测试软件本身的技术性能 测试的结果较准确和可靠，适用 以及软件的易用性、易学 于基础型、专用型和专题应用型 性、联机帮助等功能，一 般只适用于对基础型GIS
返回
GIS软件测试方法
文档审查 模拟运行测试 模拟开发测试
GIS软件测试方法
文档审查 工作 原理 模拟运行测试 模拟开发测试 文档资料是指导GIS软件 在真实或者模拟环境下运行系统，在真实或者模拟环境下进 设计、编码和实施的依据，从而测定系统各项功能指标及综 行开发，从而测试所提供 准确地反映了系统内部的 合处理能力 的各项功能和性能 设计思想和功能特征
方法
利用系统开发过程中所使 用的一切文档资料来确定 系统的开发依据、方法技 巧、系统的功能特征以及 可能达到的性能
分为专项功能和系统综合测试， 前者在运行中挑出一些系统文档 资料中提到的功能来进行测试； 后者针对某一应用课题或研究项 目来运行软件系统，比较系统运 行结果与实际情况的差异，得出 系统总体性能水平