地理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)

1、地理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(diǎn)出發(fā)，通過對(duì)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(jì)提供依據(jù)。它的任務(wù)是對(duì)系統(tǒng)用戶進(jìn)行調(diào)查研究，對(duì)選定的對(duì)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(duì)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(duì)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(gè)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(jī)構(gòu)內(nèi)的常規(guī)工作，理解其間的運(yùn)作及關(guān)鍵性步驟。發(fā)展則是基于對(duì)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)和機(jī)構(gòu)組織理解的基礎(chǔ)之上，用新的觀點(diǎn)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(jí)、各方用戶對(duì)地理信息系統(tǒng)的總體功能要求及對(duì)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(duì)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(diǎn)，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(duì)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(píng)價(jià)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(duì)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(duì)現(xiàn)行系統(tǒng)組織機(jī)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(fèi)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(fèi)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(shí)際應(yīng)用問題可以確定系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的、應(yīng)用范圍和應(yīng)用深度，為以后總體設(shè)計(jì)中的系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)和應(yīng)用模型設(shè)計(jì)

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(píng)價(jià),能獲得那些數(shù)據(jù)；這些數(shù)據(jù)可劃分為幾個(gè)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(píng)價(jià)數(shù)據(jù)一般狀況評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)、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(shì)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(fèi)大量時(shí)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(jī)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(dòng)、存儲(chǔ)、處理等邏輯關(guān)系，一般采用數(shù)據(jù)流圖（Data Flow Diagram，簡(jiǎn)稱DFD）來表示。,1.2.3 數(shù)據(jù)字典,數(shù)據(jù)字典（Data Dictionary ，簡(jiǎn)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(chǎng)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(gè)要素對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)字典中的一個(gè)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(chǔ)和處理過程5個(gè)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(gè)數(shù)據(jù)元素可組成一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)字典通過對(duì)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(chǔ)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(gè)成分的屬性與定義；在設(shè)計(jì)階段，提供一套工具以維護(hù)

9、對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)說明的控制，保證確定的需求與實(shí)現(xiàn)階段一致；在實(shí)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(cè)試數(shù)據(jù)，提供數(shù)據(jù)檢查能力；在運(yùn)行和維護(hù)階段，可幫助數(shù)據(jù)庫(kù)重組織和重新構(gòu)造；在使用階段，可以作為“用戶手冊(cè)”。,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(jì)的重要橋梁。同時(shí)，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(jì)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(dòng)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(kù)描述（給出所使用數(shù)據(jù)庫(kù)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(shí)間特性（如響應(yīng)時(shí)間、更新處理時(shí)間、 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與傳輸時(shí)間、運(yùn)行時(shí)間等） 5.3 適應(yīng)性（在操作方式、運(yùn)行環(huán)境、與其它軟件的接口以及

12、 開發(fā)計(jì)劃等發(fā)生變化時(shí)，應(yīng)具有的適應(yīng)能力）,6.GIS運(yùn)行需求 6.1 用戶界面（如屏幕格式、報(bào)表格式、 菜單格式、輸入輸出時(shí)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(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初步調(diào)查之后，開發(fā)者應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況對(duì)下述

13、問題做出選擇：該項(xiàng)目是否具有立項(xiàng)的必要性？如果立項(xiàng)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(gè)信息系統(tǒng)，都會(huì)受到時(shí)間和資源上的限制。因此，在接受項(xiàng)目之前必須根據(jù)用戶可能提供的時(shí)間和資源條件進(jìn)行可行性研究，以避免人力、物力和財(cái)力上的浪費(fèi)。 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(píng)估、技術(shù)可行性評(píng)估、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益分析以及系統(tǒng)開發(fā)與運(yùn)行環(huán)境評(píng)價(jià)四部分。,2.1 數(shù)

14、據(jù)源調(diào)查與評(píng)估,數(shù)據(jù)是GIS運(yùn)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(xiàng)之前要對(duì)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(duì)所缺乏數(shù)據(jù)要確定其收集方法，測(cè)算數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)庫(kù)建庫(kù)的工作量。,2.2 技術(shù)可行性評(píng)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(shí)現(xiàn)。技術(shù)可行性研究過程包括以下幾個(gè)方面：分析實(shí)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(cè)分析項(xiàng)目開發(fā)在技術(shù)方面可能承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)以及系統(tǒng)建成后的實(shí)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(xiàng)目管理方面，應(yīng)考慮GIS設(shè)計(jì)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(jì)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(yàn)和教訓(xùn)，作為現(xiàn)行系統(tǒng)開發(fā)的參考依據(jù)。必要時(shí)，

16、技術(shù)分析還包括某些研究和試驗(yàn)性設(shè)計(jì)活動(dòng)。,2.3 經(jīng)濟(jì)和社會(huì)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(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，給用戶乃至社會(huì)帶來了經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)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(píng)估GIS的經(jīng)濟(jì)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(rùn)進(jìn)行對(duì)比。 一般說來，GIS的成本由五個(gè)部分組成：購(gòu)置并安裝軟硬件及其相關(guān)設(shè)備的費(fèi)用；生產(chǎn)系統(tǒng)所需數(shù)據(jù)的費(fèi)用；軟件開發(fā)費(fèi)用；

17、系統(tǒng)安裝、運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用；人員培訓(xùn)費(fèi)用。在系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)階段只能得到上述費(fèi)用的預(yù)算，即估算成本。 GIS的效益包括經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益兩部分。經(jīng)濟(jì)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(jì)的方法估算。社會(huì)效益大多只能用定性的方法估算。,2.4 系統(tǒng)開發(fā)與運(yùn)行環(huán)境評(píng)價(jià),由于GIS開發(fā)工作是在社會(huì)環(huán)境下運(yùn)作的，除了技術(shù)因素與經(jīng)濟(jì)因素之外，還有許多社會(huì)因素對(duì)項(xiàng)目的開展起著制約的作用。例如與項(xiàng)目直接相關(guān)的管理人員、工作人員是否對(duì)項(xiàng)