【正文】 GIS系統(tǒng)設(shè)計及應(yīng)用 地理信息系統(tǒng)是融計算機圖形和數(shù)據(jù)庫于一體，儲存和處理空間信息的高新技術(shù)，它把地理位置和相關(guān)屬性有機結(jié)合起來，根據(jù)實際需要準(zhǔn)確真實、圖文并茂地輸出給用戶，滿足社會對空間信息的要求，借助其獨有的空間分析功能和可視化表達(dá)，進(jìn)行各種輔助決策。 GIS 的上述特點使之成為與傳統(tǒng)方法迥然不同的解決問題的先進(jìn)手段，作為現(xiàn)代社會必不可少的基礎(chǔ)設(shè)施，滲透到生產(chǎn)生活的每一細(xì)節(jié)。 GIS在地方政府部門中的應(yīng)用 GIS 是實現(xiàn)政府管理職能的理想選擇 GIS軟件是功能強大的建立、編輯地理數(shù)據(jù)庫，并對其進(jìn)行空間分析的工具集合。這些工具可以幫助政府部門完成各種工作，包括批示申請、應(yīng)急反應(yīng)、設(shè)施管理、規(guī)劃、制定方針、預(yù)算、決策等。 GIS技術(shù)能夠提高制圖的質(zhì)量和速度，通過支持各部門的合作，在不增加額外資金的前提下，最大限度地利用現(xiàn)有資源。 GIS在政府部門的主要應(yīng)用 自動制圖，包括地塊圖、建立底圖、專題圖，有注記和標(biāo)符號等功能； 施工方面的應(yīng)用：包括坐標(biāo)幾何 (COGO)和工序處理； 空間分析查詢：位置查詢、邏輯查詢、動態(tài)分段、地址匹配、地理編碼和路徑選擇； 公眾和商業(yè)數(shù)據(jù) 柵格圖像支持 道路剖面圖 道路拓寬工程拆遷分析 用戶通過 GIS的客戶端軟件，可直接對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行查詢、顯示、統(tǒng)計、制圖及運行空間分析。 土地能力和適用性分析 街區(qū)信息查詢 建筑設(shè)計與管理 污染物泄漏擴(kuò)散分析 在交通部門，數(shù)據(jù)源可分為表格數(shù)據(jù)（路面狀況，事故點）、 CAD數(shù)據(jù)（道路設(shè)計）、測量數(shù)據(jù)、圖像和遙感數(shù)據(jù)、地表數(shù)據(jù)（道路高程數(shù)據(jù)），以及繪制的線圖、掃描文檔、錄像和掃描圖片。利用 GIS可對以上所有這些數(shù)據(jù)進(jìn)行集成管理。 GIS技術(shù)促進(jìn)了交通部門間的相互協(xié)調(diào)。 GIS軟件能評價和管理道路形成的地理網(wǎng)絡(luò)活動。 最佳路線分析 路況及橋梁信息查詢 車輛動態(tài)監(jiān)測 GIS軟件支持完成電力設(shè)施管理的各種工作。尤其是 GIS的智能網(wǎng)絡(luò)分析功能，進(jìn)行電閘開關(guān)、電壓分析、進(jìn)行回路分析等 ,網(wǎng)絡(luò)模型可以處理從總站、各級站到每一段線路。 使用 GIS，通過圖形支持、工序處理和流量模型，用戶可以有效地對雨水和污水的排放設(shè)施進(jìn)行維護(hù)和分析。 電力設(shè)施圖形顯示 管道工程應(yīng)關(guān)閉閥門計算 城市電信系統(tǒng)的綜合管理 中的應(yīng)用 GIS可對商務(wù)活動提供很多幫助，可支持諸如謀略策劃、競爭分析、場點選擇、需求預(yù)測、最優(yōu)分布、路由計劃、市場監(jiān)控、直銷管理、設(shè)施管理和環(huán)境一致性。 GIS社會統(tǒng)計分析 GIS專題統(tǒng)計制圖 旅游景點風(fēng)景顯示及旅游設(shè)施查詢 麥當(dāng)勞快餐店選址分析 2. GIS技術(shù)概述（簡要復(fù)習(xí)） GIS以其混合數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和獨特的地理空間分析功能獨樹一幟，狹義上可通俗地認(rèn)識 GIS： GIS = CAD + DATABASE + SPATIAL OPERATION （ 1）計算機硬件平臺 （ 2） GIS專業(yè)軟件 （ 3）地理數(shù)據(jù) （ 4） GIS人員 （ 5）專業(yè)模型 （ 1）空間模型。 GIS將現(xiàn)實世界抽象為相互聯(lián)結(jié)不同特征的層面組合 （ 2）地理參考系。 （ 3）矢量和柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 構(gòu)筑在一定投影參考系統(tǒng)上的具有屬性值的空間對象集合 （ 1）數(shù)據(jù)輸入、預(yù)處理。 （ 2）數(shù)據(jù)管理。 （ 3）空間查詢與分析。 （ 4）可視化表達(dá)輸出 GIS只有同專業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域相結(jié)合才能發(fā)揮其巨大功用 （ 1）桌面地圖系統(tǒng) （ 2） CAD （ 3） RSamp。GPS （ 4） DBMS （ 1）空間數(shù)據(jù)的可視化管理 （ 2）進(jìn)行空間查詢和分析 （ 3）提高系統(tǒng)集成能力 （ 4）輔助決策 3. GIS系統(tǒng)環(huán)境 硬件： ? 工作站 /服務(wù)器 ? 外部設(shè)備 ?數(shù)字化儀 ?掃描儀 ?繪圖儀 ? 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 軟件： ? GIS專業(yè)軟件 ? 數(shù)據(jù)庫軟件 ? 管理軟件 ? 系統(tǒng)軟件 4. GIS系統(tǒng)設(shè)計 關(guān)于軟件工程 軟件工程框架 軟件工程基本原則 1） 選取適宜的開發(fā)模型 ， 可以認(rèn)識需求易變性 ， 并加以控制 ， 以保證軟件產(chǎn)品滿足用戶的需求； 2） 采用合適的設(shè)計方法 ， 通常要考慮實現(xiàn)軟件的模塊化 、 抽象與信息隱蔽 、 局部化 、 一致性以及適應(yīng)性等特征 3） 提供高質(zhì)量的工程支持 ， 在軟件工程中 ， 軟件工具與環(huán)境對軟件過程的支持頗為重要； 4） 重視開發(fā)過程的管理 ， 軟件工程的管理 ， 直接影響可用資源的有效利用 、 生產(chǎn)滿足目標(biāo)的軟件產(chǎn)品 ， 提高軟件組織的生產(chǎn)能力等問題 需求分析 確定為了滿足用戶的需求必須做什么 難點： ? 問題空間的理解 ? 人與人之間的通信 ? 需求的不斷變化 系統(tǒng)設(shè)計 需求分析階段的主要任務(wù)是確定系統(tǒng)“ 做什么 ” ，而設(shè)計階段則要解決 “ 怎么做 ” 的問題。 通常設(shè)計階段又劃分為總體設(shè)計和詳細(xì)設(shè)計，總體設(shè)計確定系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框架；而詳細(xì)設(shè)計要具體地描述如何具體地實現(xiàn)系統(tǒng) 實現(xiàn)階段 要將設(shè)計的結(jié)果變換成程序設(shè)計語言編寫的程序 要求正確性、可讀性、可移植性、程序效率 確認(rèn)活動 軟件測試是指按照特定規(guī)程，發(fā)現(xiàn)軟件錯誤的過程。軟件測試的技術(shù)大體上可以分為兩類，即白盒測試技術(shù)和黑盒測試技術(shù)，前者依據(jù)的是程序邏輯結(jié)構(gòu)，后者依據(jù)的是軟件行為描述。 軟件維護(hù) 改正性維護(hù) 適應(yīng)性維護(hù) 完善性維護(hù) 預(yù)防性維護(hù) 開發(fā)過程模型 瀑布模型 演化模型 螺旋模型 噴泉模型 GIS軟件工程 系統(tǒng)目標(biāo) 系統(tǒng)目標(biāo)確定是整個工程建設(shè)的前提，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)實需求，對系統(tǒng)建立的必要性和可能性，從社會因素、技術(shù)因素和經(jīng)濟(jì)因素等方面進(jìn)行充分評估論證，綜合分析用戶實力、系統(tǒng)環(huán)境、經(jīng)費預(yù)算以及時間效益，在此基礎(chǔ)上將各種信息資源按照合理的框架組織設(shè)計，實施落實，形成有生命力的應(yīng)用系統(tǒng)實體。 主要側(cè)重于： ? 需求與可行性分析 ? 總體結(jié)構(gòu)描述 ? 軟、硬件選配（包括恰當(dāng)?shù)?GIS軟件） ? 數(shù)據(jù)來源、規(guī)范內(nèi)容確定 ? 應(yīng)用模型和產(chǎn)品輸出形式設(shè)計 ? GIS軟件設(shè)計 ? 系統(tǒng)維護(hù)與評價 系統(tǒng)需求： ? 用戶情況 ? 系統(tǒng)目的和任務(wù) ? 信息容量和類型 ? 具體功能的清晰描述（模塊功能、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)） ? 用戶界面 ? 運行的軟、硬件環(huán)境 ? 軟件水平和使用周期 可行性分析 ? 效益分析 ? 經(jīng)費估算 ? 進(jìn)度預(yù)測 ? 技術(shù)水平的支持能力 ? 有關(guān)部門和用戶的支持程度 結(jié)構(gòu)化的軟件設(shè)計方法 面向?qū)ο蟮能浖O(shè)計方法 原型化的設(shè)計方法 運算速度的限制 對軟、硬件環(huán)境的依賴性 算法復(fù)雜度 可靠程度和適用性 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)，通常包括邏輯數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和物理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 矢量格式 柵格結(jié)構(gòu) 屬性關(guān)系數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 文件頭結(jié)構(gòu) 快速存取單位 標(biāo)示符 擴(kuò)展名 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) ? 手工方式 ? 手扶跟蹤數(shù)字化 ? 自動掃描 ? 影像處理 ? 數(shù)據(jù)通訊 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)功能設(shè)計 輸入系統(tǒng)算法設(shè)計 圖形圖像操作功能設(shè)計 屬性數(shù)據(jù)庫管理方案設(shè)計 空間信息查詢檢索模塊設(shè)計 （空間三維顯示模塊設(shè)計） 地學(xué)模型設(shè)計 地理信息系統(tǒng)分析模型 空間分析函數(shù) 專業(yè)模型庫 綜合評價模型 屏幕制圖顯示 打印制圖輸出系統(tǒng) 矢量繪圖輸出系統(tǒng) 屬性數(shù)據(jù)制表輸出 菜單式界面設(shè)計 命令式界面設(shè)計 表格式界面設(shè)計 GIS中的設(shè)計模式 模式定義 隨著面向?qū)ο蠹夹g(shù)的廣泛應(yīng)用，軟件復(fù)用在越來越多的開發(fā)過程中被采用。在研究軟件復(fù)用的過程中，設(shè)計模式(Design Pattern)的概念被提了出來。 所謂設(shè)計模式，簡單地理解，是一些設(shè)計面向?qū)ο蟮能浖慕?jīng)驗總結(jié)。在軟件開發(fā)過程中使用設(shè)計模式，可以利用已有的設(shè)計經(jīng)驗，指導(dǎo)軟件復(fù)用。 設(shè)計模式四個基本部分 1） 模式名稱： 描述一個設(shè)計問題 、 它的解法和后果； 2） 問題： 告訴什么時