七章節(jié)物流管理信息系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)課件

1、第七章物流管理信息系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 主講人：陳穎彪博士/副教授E-mail:chenyingb21TEL小靈通)/36230186(家)廣州大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院在系統(tǒng)定義階段確定系統(tǒng)建設(shè)的目標(biāo)和任務(wù)之后，需要進(jìn)行系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)階段的主要任務(wù)是將系統(tǒng)需求轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和軟件體系結(jié)構(gòu)，即數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)和體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)就是把分析階段所建立的信息域模型變換成軟件實(shí)現(xiàn)中所需的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)則是把系統(tǒng)的功能需求分配給軟件結(jié)構(gòu)，形成軟件的模塊結(jié)構(gòu)圖，并設(shè)計(jì)模塊之間的接口關(guān)系。在總體設(shè)計(jì)階段，各模塊還處于黑盒子狀態(tài)，模塊通過外部特征標(biāo)識(shí)符（如名字）進(jìn)行輸入和輸出。使

2、用黑盒子的概念，設(shè)計(jì)人員可以站在較高的層次上進(jìn)行思考，從而避免過早地陷入具體的條件邏輯、算法和過程步驟等實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，以便更好地確定模塊和模塊間的結(jié)構(gòu)。一、總體設(shè)計(jì)的任務(wù)、方法和準(zhǔn)則二、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)工具三、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)報(bào)告四、GIS應(yīng)用分析模型設(shè)計(jì)五、GIS接口設(shè)計(jì)六、GIS用戶界面設(shè)計(jì)七、基于GIS的物流管理信息系統(tǒng)集成方法退出教學(xué)提綱一、總體設(shè)計(jì)的任務(wù)、方法和準(zhǔn)則（一） 總體設(shè)計(jì)的任務(wù)和方法（二） 總體設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則返回結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的基本特點(diǎn)由問題結(jié)構(gòu)導(dǎo)出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，即問題結(jié)構(gòu)到系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的映射。問 題結(jié)構(gòu)主要用數(shù)據(jù)流圖（DFD）來描述系統(tǒng)的邏輯模型，而系 統(tǒng)結(jié)構(gòu)是指用系統(tǒng)的模塊結(jié)構(gòu)圖來描述軟件結(jié)構(gòu)通過

3、自頂向下分解和層次組織的方法來簡(jiǎn)化系統(tǒng)，產(chǎn)生模塊結(jié) 構(gòu)運(yùn)用一系列的圖表工具。為使系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程易于理解，結(jié)構(gòu)化 設(shè)計(jì)使用了兩種主要的圖表工具：偽碼和結(jié)構(gòu)圖。偽碼描述的 是模塊的處理邏輯，用來表達(dá)程序的設(shè)計(jì)思路；結(jié)構(gòu)圖用于描 述軟件的總體結(jié)構(gòu)，采用自頂向下、層次組織的方法提供一系列的系統(tǒng)設(shè)計(jì)策略。結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)提供了兩種設(shè)計(jì) 策略，它們分別是面向過程的數(shù)據(jù)流方法與面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 的Jackson方法和Warnier-Orr方法。 提供一組評(píng)價(jià)系統(tǒng)設(shè)計(jì)質(zhì)量的準(zhǔn)則。結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法提供 了一系列評(píng)估準(zhǔn)則，如耦合、內(nèi)聚、扇入和扇出、信息隱 蔽以及模塊化等。設(shè)計(jì)方法和策略問題如何構(gòu)造（導(dǎo)出）軟件的總體結(jié)構(gòu)軟件評(píng)估

4、準(zhǔn)則問題什么樣的軟件結(jié)構(gòu)是“最優(yōu)”的軟件設(shè)計(jì)工具問題如何表述軟件的結(jié)構(gòu)采用結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法需解決的問題在結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)過程中，模塊是一個(gè)重要的概念。模塊指的是具有輸入和輸出、邏輯功能、運(yùn)行程序、內(nèi)部數(shù)據(jù)四種屬性的一組程序語句。其中，輸入、輸出和邏輯功能是其外部屬性，反映功能，是可見的；運(yùn)行程序、內(nèi)部數(shù)據(jù)是其內(nèi)部屬性，反映具體實(shí)現(xiàn)途徑，是不可見的。除了上述四個(gè)主要屬性外，模塊還有其它的屬性。例如，它有一個(gè)名稱，可以使用別的模塊，也可以被別的模塊使用，即“調(diào)用”和“被調(diào)用”。在結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)中，主要關(guān)心的是模塊的外部屬性，即它的功能，而不是它的內(nèi)部屬性，即如何去實(shí)現(xiàn)。結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)中的模塊返回總體設(shè)計(jì)的

5、準(zhǔn)則采用結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法進(jìn)行系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的最大優(yōu)勢(shì)是它提供了一種便于衡量軟件設(shè)計(jì)質(zhì)量的廣泛的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則。這些評(píng)價(jià)軟件設(shè)計(jì)質(zhì)量的主要準(zhǔn)則包括：模塊化抽象和信息隱蔽模塊獨(dú)立性軟件可以簡(jiǎn)單地理解為模塊的集成。目前，幾乎所有的軟件體系結(jié)構(gòu)都體現(xiàn)為模塊化。模塊化是軟件設(shè)計(jì)的一個(gè)基本準(zhǔn)則，它使得一個(gè)程序易于為人們所理解、設(shè)計(jì)、測(cè)試和維護(hù)。高層模塊可使我們從整體上把握問題，隱蔽細(xì)節(jié)以免分散我們的注意力，在需要時(shí)，又可以深入到較低的層次以了解進(jìn)一步的細(xì)節(jié)。模塊化往往將較復(fù)雜的問題轉(zhuǎn)化為一些簡(jiǎn)單問題的集合，使我們可以將工作量分散到各個(gè)工作組以集中力量解決各個(gè)問題。模塊化每一個(gè)模塊表示一個(gè)自我包含的邏輯任務(wù)；每個(gè)模塊

6、都是簡(jiǎn)單的；每個(gè)模塊都是封閉的；每個(gè)模塊都是可以獨(dú)立測(cè)試的；每個(gè)模塊對(duì)應(yīng)單一、獨(dú)立的程序功能；每個(gè)模塊有單一的入口和出口；每個(gè)模塊都由一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)返回點(diǎn)返回上層模塊開始執(zhí)行該模塊的那 一點(diǎn)；可以把多個(gè)模塊組合成較大的模塊，而不必了解模塊內(nèi)部構(gòu)造的 知識(shí)；每個(gè)模塊都有嚴(yán)格規(guī)定的接口，其中包括由入口和出口形成的控 制連接、由參數(shù)和共享的公用數(shù)據(jù)形成的數(shù)據(jù)連接以及由模塊間 的服務(wù)支持形成的功能連接。模塊化原則抽象和信息隱蔽抽象是抽出事物的本質(zhì)特性而暫時(shí)不考慮它們的細(xì)節(jié)，它反映在數(shù)據(jù)和過程兩方面。在模塊化問題求解時(shí)，在最高抽象級(jí)可以采用面向問題環(huán)境語言的抽象術(shù)語進(jìn)行敘述；而在較低抽象級(jí)，則可采用過程性術(shù)語

7、。模塊化的概念加上逐步求精的方法將面向問題的術(shù)語和面向?qū)崿F(xiàn)的術(shù)語兩者結(jié)合起來，前者是后者的一種抽象。在軟件模塊結(jié)構(gòu)圖中，下層模塊是上層模塊的細(xì)化，因此頂層或上層模塊的抽象程度較高，而在下層模塊中則體現(xiàn)功能實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)。模塊獨(dú)立性模塊獨(dú)立性的概念是模塊抽象和信息隱蔽的直接結(jié)果，是保證軟件質(zhì)量的關(guān)鍵性因素。采用結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法進(jìn)行系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)把系統(tǒng)設(shè)計(jì)成具有層次式的模塊化結(jié)構(gòu)。模塊獨(dú)立性程度較高的軟件，其功能易于劃分，接口簡(jiǎn)單，因此開發(fā)、測(cè)試和維護(hù)都較容易，修改引起的副作用也較小。模塊獨(dú)立性有兩個(gè)定性的標(biāo)準(zhǔn)來度量，即內(nèi)聚（cohesion，又稱塊內(nèi)聯(lián)系）和耦合（coupling，又稱塊間聯(lián)系）。內(nèi)

8、聚是模塊內(nèi)部各成分之間的聯(lián)系，如果一個(gè)模塊的內(nèi)聚度大，模塊的獨(dú)立性則會(huì)提高。耦合是指模塊間的聯(lián)系，耦合度是對(duì)模塊獨(dú)立性的直接衡量，很顯然，塊間聯(lián)系越小，模塊的獨(dú)立性則會(huì)越高，耦合度就會(huì)降低。在系統(tǒng)中，內(nèi)聚度和耦合度是相互聯(lián)系的，模塊的內(nèi)聚度越高，則耦合度就越低。 采用好的設(shè)計(jì)規(guī)則，改進(jìn)軟件結(jié)構(gòu)，提高模塊獨(dú)立性，設(shè)計(jì)出軟件初步結(jié)構(gòu)以后，應(yīng)該審查和分析這個(gè)結(jié)構(gòu)，通過模塊的分解和合并，力求降低模塊耦合度，提高模塊內(nèi)聚度。例如，多個(gè)模塊公用的一個(gè)子功能可以獨(dú)立成一個(gè)模塊，供這些模塊調(diào)用。有時(shí)則可通過分解或合并模塊以減少控制信息的傳遞及對(duì)全局?jǐn)?shù)據(jù)的引用，降低接口的復(fù)雜程度。經(jīng)驗(yàn)表明，模塊規(guī)模應(yīng)當(dāng)適中，過

9、大則可能導(dǎo)致獨(dú)立性降低，引起開發(fā)、測(cè)試和維護(hù)的不便。返回層次圖 層次圖（hierarchical chart）是在軟件總體設(shè)計(jì)階段最常用的工具之一，用來描繪軟件的層次結(jié)構(gòu)。下圖為某土地定級(jí)信息系統(tǒng)的局部層次圖，圖中的每個(gè)方框代表一個(gè)模塊，方框間的連線表示模塊的調(diào)用關(guān)系。層次圖適合于在自頂而下設(shè)計(jì)軟件的過程中使用。某土地定級(jí)信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)編輯因子分析因素復(fù)合級(jí)別劃定面積量算專題制圖成果輸出空間內(nèi)插分析地形坡度分析平均高程分析曲面分級(jí)引力模型空間擴(kuò)散分析分值頻率分析分值分級(jí)樣點(diǎn)級(jí)別提取級(jí)差收益測(cè)算返回HIPO圖 HIPO圖是由美國IBM公司發(fā)明的“層次輸入處理輸出圖”的英文縮寫。HIPO圖實(shí)

10、際上由H圖（即層次圖）和IPO圖兩部分組成。這里的H圖是在層次圖的基礎(chǔ)上對(duì)每個(gè)方框進(jìn)行編號(hào)，使其具有可跟蹤性。編號(hào)規(guī)則如下：最頂層方框不編號(hào)，第一層中各模塊的編號(hào)依次為1.0，2.0，3.0，；如果模塊2.0還有下層模塊，那么下層模塊的編號(hào)依次為2.1，2.2，2.3，；如果模塊2.2又有下層模塊，則下一層各模塊的編號(hào)根據(jù)上面的規(guī)律依次為2.2.1，2.2.2，2.2.3，依次類推。某土地定級(jí)信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)輸入1.0數(shù)據(jù)編輯2.0因子分析3.0因素復(fù)合4.0級(jí)別劃定5.0面積量算6.0專題制圖7.0成果輸出8.0空間內(nèi)插分析3.1地形坡度分析3.2平均高程分析3.3曲面分級(jí)3.4引力模型3.5緩

11、沖區(qū)分析3.6分值頻率分析5.1分值分級(jí)5.2樣點(diǎn)級(jí)別提取5.3級(jí)差收益測(cè)算5.4H圖舉例（某土地定級(jí)信息系統(tǒng)的局部H圖） 和H圖中每個(gè)方框相對(duì)應(yīng)，應(yīng)該有一張IPO圖描述這個(gè)方框所代表的模塊的信息處理過程。IPO圖使用簡(jiǎn)潔的方框來方便地描述數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)輸出三部分之間的關(guān)系。值得強(qiáng)調(diào)的是，HIPO圖中的每個(gè)IPO圖都應(yīng)該明顯地標(biāo)出它們所描繪的模塊在H圖中的編號(hào)，以便跟蹤了解這個(gè)模塊在軟件結(jié)構(gòu)中的位置。如下圖描述的是緩沖區(qū)分析模塊，對(duì)應(yīng)的編號(hào)是3.6。凈化后數(shù)據(jù)影響度空間影響半徑1.選擇影響模型2.提取影響主體3.計(jì)算模型參數(shù)4.緩沖帶操作圖形輸出數(shù)據(jù)存儲(chǔ)輸入處理輸出 IPO圖舉例（緩

12、沖區(qū)分析模塊的IPO圖） 返回結(jié)構(gòu)圖 Yourdon提出的結(jié)構(gòu)圖（Structured chart）是進(jìn)行軟件結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的另一種有力的工具。結(jié)構(gòu)圖和層次圖類似，也是用來描述軟件結(jié)構(gòu)的，但其描述能力比層次圖更強(qiáng)。如下圖，圖中每個(gè)方框代表一個(gè)模塊，框內(nèi)注明模塊的名字或主要功能，模塊的名稱通常是動(dòng)賓結(jié)構(gòu)的名詞，方框之間的箭頭（或直線）表示模塊間的調(diào)用關(guān)系。在結(jié)構(gòu)圖中，關(guān)鍵要描述的內(nèi)容有兩個(gè)：一是模塊的功能，通常是由模塊的名稱來標(biāo)識(shí)的；二是要描述模塊與模塊之間的接口。構(gòu)造結(jié)構(gòu)圖時(shí)，要注意以下幾個(gè)問題：首先，一個(gè)模塊可以被不同的模塊所調(diào)用；其次，在同一層次中，模塊的調(diào)用次序不一定是自左向右。結(jié)構(gòu)圖并不嚴(yán)

13、格地表示模塊的調(diào)用次序，雖然多數(shù)人習(xí)慣于按照調(diào)用次序從左到右描述模塊，但也可以出于其它考慮（例如為了減少交叉線），完全不按這種次序畫。模塊的調(diào)用次序在很多情況下可以根據(jù)模塊所傳遞的數(shù)據(jù)和控制來區(qū)分。此外，結(jié)構(gòu)圖和層次圖一樣，并不指明什么時(shí)候調(diào)用下層模塊。通常上層模塊中除了調(diào)用下層模塊的語句外還有其它語句，究竟是先執(zhí)行調(diào)用下層模塊的語句還是先執(zhí)行其它語句，在圖中并沒有表示。 返回系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)階段的最終結(jié)果是系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)報(bào)告，它是下一步系統(tǒng)實(shí)施的依據(jù)。下表中列出系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)報(bào)告的主要內(nèi)容?？傮w設(shè)計(jì)報(bào)告應(yīng)該包括數(shù)據(jù)庫的總體設(shè)計(jì)，考慮到數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)在GIS設(shè)計(jì)中的重要地位，數(shù)據(jù)庫總體設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)以及數(shù)

14、據(jù)庫建庫的過程單獨(dú)作為一章進(jìn)行詳細(xì)介紹。三、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)報(bào)告四、GIS應(yīng)用分析模型設(shè)計(jì)（一） GIS空間處理與分析設(shè)計(jì)（二） GIS地理建模返回GIS空間處理與分析設(shè)計(jì)主要內(nèi)容GIS空間數(shù)據(jù)處理編輯處理：圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的編輯，圖形數(shù)據(jù)的拼接和分割等；變換處理：投影變換、坐標(biāo)變換、比例尺變換、幾何校正等；編碼和壓縮處理：數(shù)據(jù)編碼、多余節(jié)點(diǎn)去除以及柵格數(shù)據(jù)壓縮等；數(shù)據(jù)的插值：點(diǎn)的內(nèi)插、區(qū)域的內(nèi)插等；數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換：矢量與柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、系統(tǒng)間數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換等GIS空間分析設(shè)計(jì)查詢分析：如拓?fù)洳樵?、條件查詢等；幾何分析：如面積周長(zhǎng)距離量算、開窗分析、多邊形合并等；地形分析：如空間內(nèi)插分析、等值線分析

15、、坡度和坡向分析、分水嶺分析、淹沒分析 流域分析：如地形剖面分析、三維地形顯示與分析等；疊置分析：如多邊形疊置分析、視覺信息復(fù)合分析、條件與非條件疊置分析等。鄰域分析：如緩沖帶分析、走廊分析、泰森多邊形分析、擬合分析等；網(wǎng)絡(luò)分析：如最佳路徑分析、時(shí)空規(guī)劃分析、網(wǎng)絡(luò)流量模擬分析等；圖像分析：如圖像增強(qiáng)、圖像分割、圖像細(xì)化、空間濾波、高程影像疊置分析等；多元分析：如聚類分析、主成分分析、判別因子分析、趨勢(shì)面分析、回歸分析等；應(yīng)用模型分析：與本GIS應(yīng)用密切相關(guān)的各種應(yīng)用模型分析返回GIS地理建模（一）地理模型是對(duì)地理實(shí)體的特性及其變化規(guī)律的一種表示或者抽象，同時(shí)也是對(duì)地理實(shí)體的那些所要研究的特定特

16、征進(jìn)行定量的抽象?？梢哉f，地理模型是地理實(shí)體通過適當(dāng)?shù)倪^濾，用適當(dāng)?shù)谋硎疽?guī)則簡(jiǎn)潔描述的模仿品。通過這個(gè)模仿品，我們可以了解到所研究地理實(shí)體的本質(zhì)，從而便于對(duì)地理實(shí)體進(jìn)行分析和處理。地理建模主要是運(yùn)用數(shù)學(xué)語言、地理知識(shí)和程序設(shè)計(jì)工具，對(duì)地理信息（如地理現(xiàn)象、地理數(shù)據(jù)等）加以翻譯和歸納。地理模型經(jīng)過演繹、求解及推斷過程，給出數(shù)學(xué)上和地理上的分析、預(yù)報(bào)、決策或控制，再經(jīng)過翻譯和解釋回到現(xiàn)實(shí)世界中，完成實(shí)踐-理論-實(shí)踐的循環(huán)。如果檢驗(yàn)結(jié)果是正確或可行的，即可用于GIS分析和操作，否則，就要重新考慮翻譯、歸納過程，重新修改地理模型。GIS地理建模（二）1、地理建模過程2、GIS應(yīng)用模型庫的設(shè)計(jì)3、GIS

17、模型庫管理GIS地理建模返回地理建模過程地理建模是一項(xiàng)復(fù)雜而具有創(chuàng)造性的活動(dòng)（改造已有模型或創(chuàng)造新模型），建立地理模型沒有固定的模式，下圖大致歸納了地理建模的一般過程。建模準(zhǔn)備模型假設(shè)建立模型模型求解模型分析模型檢驗(yàn)建模準(zhǔn)備模型應(yīng)用模型分析與檢驗(yàn)建模假設(shè)建立模型模型求解地理建模流程圖建模準(zhǔn)備建模準(zhǔn)備包括了解地理問題的實(shí)際背景、明確地理建模的目的、掌握地理對(duì)象的各種信息（如數(shù)據(jù)資料等）以及搞清對(duì)象的特征。為了做好準(zhǔn)備，有時(shí)建模者需進(jìn)行深入細(xì)致的調(diào)查研究，碰到問題要虛心向有關(guān)方面的專家請(qǐng)教，按模型的需要有目的地收集所需資料。本階段的重點(diǎn)是進(jìn)行模型的因子分析。模型假設(shè)模型假設(shè)是根據(jù)地理對(duì)象的特性和建

18、模的目的，對(duì)問題進(jìn)行必要的簡(jiǎn)化，并且用精確的語言作出假設(shè)。這是地理建模的第二步，也是關(guān)鍵的一步。有時(shí)，假設(shè)過于詳細(xì)，試圖把復(fù)雜的實(shí)際現(xiàn)象的各個(gè)因素都考慮進(jìn)去，可能使得建模者很難繼續(xù)下一步的工作。因此要善于辨別問題的主要和次要方面，盡量將問題均勻化、線性化。建立模型建立模型是指根據(jù)所做的假設(shè)，利用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)工具，確定各因子之間的聯(lián)系，通過表格、圖形或是其它數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)建立地理模型。這是地理建模的第三步。為了完成這項(xiàng)地理建模的主體工作，建模者需要掌握較為廣泛的數(shù)學(xué)知識(shí)，有時(shí)還要用到規(guī)劃論、排隊(duì)論、圖論、對(duì)策論等知識(shí)，但并不要求建模者對(duì)數(shù)學(xué)的每個(gè)分支都精通。事實(shí)上，建模的一個(gè)原則就是盡量采用簡(jiǎn)單明了的數(shù)

19、學(xué)工具，供更多的人了解和使用。模型求解 對(duì)以上建立的模型進(jìn)行數(shù)學(xué)上的求解，包括解方程、畫圖形、邏輯推理、穩(wěn)定性討論等。模型求解不僅要求建模者掌握相應(yīng)的數(shù)學(xué)知識(shí)，還要掌握一些常用數(shù)據(jù)分析軟件，如集計(jì)算和可視化于一體的Matlab軟件及用于統(tǒng)計(jì)分析的SPSS軟件等。模型分析對(duì)模型求解的結(jié)果進(jìn)行數(shù)學(xué)和地理上的分析。這一階段有時(shí)需根據(jù)地理問題的性質(zhì)，分析各變量之間的依賴關(guān)系；有時(shí)要求對(duì)結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè)、最優(yōu)決策或控制等。 模型檢驗(yàn) 將模型分析的結(jié)果“翻譯”到地理對(duì)象中，用實(shí)際現(xiàn)象或數(shù)據(jù)檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷暮侠硇院瓦m用性，即檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷恼_性。若檢驗(yàn)結(jié)果正確，模型即可用；若檢驗(yàn)結(jié)果有誤，則需修改或重新建模。經(jīng)驗(yàn)表明，模

20、型假設(shè)是最易導(dǎo)致結(jié)果有誤的環(huán)節(jié)。返回GIS應(yīng)用模型庫的設(shè)計(jì)GIS有著強(qiáng)大的空間分析功能，如緩沖區(qū)分析、鄰近分析、疊加分析等。只有建立與之相應(yīng)的GIS應(yīng)用模型，GIS才真正有用武之地。下表反映了GIS應(yīng)用模型的分類情況?？臻g模型非空間模型適宜性分析模型預(yù)測(cè)模型模擬模型最優(yōu)化模型影響模型計(jì)量經(jīng)濟(jì)模型經(jīng)濟(jì)控制論模型投入產(chǎn)出模型系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型GIS應(yīng)用模型分類 其中，適宜性分析模型（Suitability）主要通過因子分析、專家打分和判別標(biāo)準(zhǔn)來建模，例如土地適宜性模型，地址選擇模型；預(yù)測(cè)模型（Predictive）主要是根據(jù)以往的數(shù)據(jù)分析事件發(fā)生的可能性，建立模型，如洪水預(yù)測(cè)模型，人口擴(kuò)散模型；模擬模

21、型（Simulation）主要是根據(jù)不同自然條件和人為條件下產(chǎn)生的可能結(jié)果進(jìn)行模擬，如森林的增長(zhǎng)模型，地下水沉降模型；最優(yōu)化模型（Optimization）是從多種可能性中選擇一個(gè)最佳解決方案，如道路的最佳選線、資源的最優(yōu)化配置等；影響模型（Influence）是由一個(gè)事件而引起的對(duì)周圍地區(qū)的影響模型，如建一個(gè)有污染的工廠對(duì)周圍環(huán)境的影響程度，海上油輪泄露對(duì)周圍漁業(yè)的影響等。GIS應(yīng)用模型的設(shè)計(jì)是GIS設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容之一，其優(yōu)劣直接影響到系統(tǒng)功能運(yùn)行效率。好的GIS應(yīng)用模型，要求設(shè)計(jì)者具有較為豐富的地理知識(shí)（包括GIS知識(shí)）、數(shù)學(xué)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)。設(shè)計(jì)GIS應(yīng)用模型時(shí)，主要考慮要用它來解決什么問

22、題，有哪些數(shù)據(jù)可用，采用何種建模方法為切入點(diǎn)或有哪些現(xiàn)成模型可供借鑒。由于這些模型大部分都要通過GIS的緩沖區(qū)分析、疊置分析等功能體現(xiàn)出來，即模型結(jié)果要高度可視化，數(shù)字、圖形、表格是可視化最基本的表達(dá)方式。另外，要考慮GIS與應(yīng)用模型的結(jié)合方式，可以是直接結(jié)合，也可以是間接結(jié)合。直接結(jié)合是指用GIS軟件提供的二次開發(fā)語言來建立應(yīng)用模型，這種結(jié)合方式較為緊密，但應(yīng)用模型的通用性較差。間接結(jié)合采用GIS與應(yīng)用模型相對(duì)分離的方法，通過動(dòng)態(tài)鏈接技術(shù)（如OLE、ActiveX等）實(shí)現(xiàn)兩者的結(jié)合。這種方式較為松散，應(yīng)用模型的通用性較強(qiáng)。 在利用GIS解決實(shí)際問題時(shí)，常常需要結(jié)合多個(gè)模型，構(gòu)成模型庫來解決特

23、定問題。其中每個(gè)模型以某方面為重點(diǎn)，主要解決某一具體問題，模型之間通過一定的環(huán)節(jié)連接起來實(shí)現(xiàn)相互之間的反饋和協(xié)調(diào)。 下面以耕地保護(hù)預(yù)警系統(tǒng)（以江蘇省江陰市為背景）的模型庫為例，介紹GIS應(yīng)用模型庫的設(shè)計(jì)。耕地保護(hù)預(yù)警系統(tǒng)是在確保區(qū)域發(fā)展及安定的基礎(chǔ)上，在合理配置、利用區(qū)域各類資源的同時(shí)，為了保證在社會(huì)發(fā)展的一定階段下的人民生活標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定，而對(duì)該階段區(qū)域人口發(fā)展所確定的最低耕地量的臨界警戒線。其目的是為區(qū)域的宏觀決策提供支持，為區(qū)域耕地資源的開發(fā)、利用提供度量標(biāo)準(zhǔn)，以實(shí)現(xiàn)區(qū)域各方面、尤其是區(qū)域耕地與社會(huì)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一發(fā)展。因此，根據(jù)區(qū)域耕地資源開發(fā)利用的先后順序，可以設(shè)計(jì)出以下具有特定順序關(guān)系的模型

24、，它們構(gòu)成了本系統(tǒng)的模型庫。耕地保護(hù)預(yù)警系統(tǒng)的模型庫 區(qū)域耕地資源綜合評(píng)價(jià)模型區(qū)域耕地資源綜合評(píng)價(jià)模型從區(qū)域耕地資源系統(tǒng)整體出發(fā)，對(duì)其數(shù)量、質(zhì)量以及組合進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)。具體包括耕地資源評(píng)價(jià)模型、耕地資源潛力估算模型以及耕地資源經(jīng)濟(jì)利用評(píng)價(jià)模型等。 區(qū)域耕地資源動(dòng)態(tài)分析和供需預(yù)測(cè)模型分析區(qū)域耕地資源動(dòng)態(tài)變化過程是其資源供需預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)。前者表現(xiàn)為在時(shí)間維上多因素的綜合作用；后者則需要從時(shí)空變化兩個(gè)方面來考察。因此，區(qū)域資源區(qū)位模型和預(yù)測(cè)推斷模型占重要地位。區(qū)域耕地資源開發(fā)規(guī)劃和分配模型模型為區(qū)域耕地資源開發(fā)和利用提供優(yōu)化方案或?qū)ζ湓蟹桨高M(jìn)行優(yōu)化。在各種資源優(yōu)化分配中，土地利用優(yōu)化是區(qū)域資源開發(fā)規(guī)

25、劃的核心。目前，區(qū)域土地利用除了農(nóng)業(yè)利用之外，部分還涉及到市內(nèi)工業(yè)、交通以及居民點(diǎn)用地，并且農(nóng)業(yè)土地利用結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)還涉及到許多其它因素（固定的、變化的、隨機(jī)的等）。這使區(qū)域農(nóng)業(yè)土地利用結(jié)構(gòu)模型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大為復(fù)雜。區(qū)域耕地資源承載力分析模型與補(bǔ)充潛力分析立足資源開發(fā)、考慮經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步是區(qū)域耕地資源開發(fā)的主要指導(dǎo)，而資源的人口承載力研究則是區(qū)域資源開發(fā)合理程度的度量標(biāo)準(zhǔn)。區(qū)域的耕地增加數(shù)量總有上限，對(duì)區(qū)域耕地利用的補(bǔ)充分析是耕地保護(hù)利用度的最佳體現(xiàn)。耕地保護(hù)臨界預(yù)警模型在上述4個(gè)模型的基礎(chǔ)上，選擇人均糧食量為模型臨界閾值，以區(qū)域耕地資源的數(shù)量、質(zhì)量、單產(chǎn)、人口預(yù)測(cè)值為主要因子構(gòu)建預(yù)警臨界模型

26、，并確定預(yù)警警示的觸發(fā)分量。這是對(duì)區(qū)域耕地資源主要評(píng)價(jià)因子的綜合評(píng)定，也是對(duì)區(qū)域耕地保護(hù)的總體成效的鑒定。下面重點(diǎn)談耕地保護(hù)臨界預(yù)警模型的建立過程。圖下所示為耕地保護(hù)臨界預(yù)警模型建立的流程圖模型因子分析區(qū)域耕地?cái)?shù)量總量、區(qū)域耕地質(zhì)量總水平、區(qū)域某時(shí)間人口總量、某時(shí)段內(nèi)區(qū)域耕地平均畝產(chǎn)量選擇預(yù)警臨界域值（達(dá)到區(qū)域糧食生產(chǎn)的供需平衡）建立預(yù)警模型 模型因子選擇應(yīng)著重考慮圖5.6中給出的4個(gè)基本因子，其它因子（如氣候資源、水資源、生物資源、人口勞動(dòng)力資源、基礎(chǔ)設(shè)施條件、經(jīng)濟(jì)條件等）雖然對(duì)區(qū)域的耕地保護(hù)工作有一定影響，但影響的深度和廣度不僅難以評(píng)述和量化，而且部分因子與模型因子間存在相關(guān)關(guān)系或已包容在

27、模型因子中，故將其設(shè)為定值，對(duì)模型的應(yīng)用不產(chǎn)生作用，而在今后的研究中，可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行模型微調(diào)。 選擇預(yù)警臨界閾值預(yù)警臨界閾值應(yīng)能與區(qū)域社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)的發(fā)展需要相適，以達(dá)到區(qū)域糧食生產(chǎn)的供需平衡。在此，系統(tǒng)閾值采用江蘇省農(nóng)科院確定的人均原糧警戒線420公斤。 預(yù)警模型的建立。在以上分析的基礎(chǔ)上，設(shè)置系統(tǒng)變量如下：Q：某一時(shí)間區(qū)域耕地的數(shù)量總量，由系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫及圖庫面積查詢得到；S：某一時(shí)間區(qū)域耕地的“等”指數(shù)，由土地質(zhì)量指數(shù)、土地利用系數(shù)、土地經(jīng)濟(jì)系數(shù)三者的計(jì)算得到；M：某一時(shí)間區(qū)域單位面積耕地的生產(chǎn)能力，由FAO推薦的“農(nóng)業(yè)生態(tài)區(qū)域法”（AEZ法）結(jié)合灰色GM（1，1）趨勢(shì)分析模型相互校正

28、后得到；R：某一時(shí)間區(qū)域的人口規(guī)模，由區(qū)域現(xiàn)有人口數(shù)量和區(qū)域人口的增長(zhǎng)率共同計(jì)算得到；G：區(qū)域糧食生產(chǎn)相對(duì)于理論需要量的理想滿足程度；Z：某一時(shí)間區(qū)域的人均原糧量。確定系統(tǒng)Z值對(duì)系統(tǒng)預(yù)警的觸發(fā)分量如表所示。Z 值缺乏程度D類 型Z5000非450Z5001輕警420Z4502中警Z4203重警Z值對(duì)系統(tǒng)預(yù)警的觸發(fā)分量返回GIS模型庫管理 當(dāng)GIS中應(yīng)用模型很多時(shí)，有必要對(duì)它們實(shí)施管理，包括模型運(yùn)行結(jié)果的管理，如不同時(shí)段的同一地理對(duì)象的數(shù)據(jù)經(jīng)同一應(yīng)用模型運(yùn)行后得到的結(jié)果，這些結(jié)果對(duì)于地理對(duì)象的空間和時(shí)間序列分析是很重要的。對(duì)GIS模型庫的管理有助于系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員和用戶對(duì)模型的功能、數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)位置等

29、具有清晰的認(rèn)識(shí)，便于對(duì)模型庫中的模型進(jìn)行增加、修改、刪除、查詢等操作，使模型庫趨于完善。文本形式的管理方式該方式用文字來描述模型的各種參數(shù)，如模型名稱、模型功能、存儲(chǔ)位置等，并用文本文件存儲(chǔ)起來；模型庫中各個(gè)模型的建模過程的說明也可用文本形式的方式來管理。但這種方式只能起瀏覽的作用。數(shù)據(jù)庫形式的管理方式該方式采用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的關(guān)系表來存儲(chǔ)應(yīng)用模型的內(nèi)容，也用關(guān)系表來存儲(chǔ)不同時(shí)段的同一地理對(duì)象的數(shù)據(jù)經(jīng)同一應(yīng)用模型運(yùn)行后得到的結(jié)果。這種管理方式在實(shí)際中用得較多，且可做成統(tǒng)一的界面進(jìn)行模型的管理與維護(hù)，它相當(dāng)于一個(gè)小的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理信息系統(tǒng)。采用這種管理方式，需要設(shè)計(jì)兩種表：模型字典表和模型結(jié)果表

30、。GIS模型庫管理方式模型字典表的一般結(jié)構(gòu)模型編號(hào)模型名稱功能描述存放位置所需數(shù)據(jù)格式運(yùn)行環(huán)境與之相關(guān)聯(lián)的模型開發(fā)者開發(fā)時(shí)間 模型結(jié)果表的一般結(jié)構(gòu)所用數(shù)據(jù)的時(shí)間所用數(shù)據(jù)的名稱所用數(shù)據(jù)的存放位置所用的模型名稱結(jié)果名稱結(jié)果存放位置返回四、GIS接口設(shè)計(jì) （一）系統(tǒng)與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的接口 （二） 互操作接口 （三） 空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的接口 （四） GIS與系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境的接口 返回系統(tǒng)與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的接口 當(dāng)我們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)GIS軟件時(shí)，需要設(shè)計(jì)系統(tǒng)與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的接口。所謂“標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)”是指常用的商業(yè)GIS軟件的數(shù)據(jù)格式，如Arc/Info的Coverage、ArcView的Shp、MapInfo的Mif、Inter

31、graph的MGE工程、DGN文件和FRAME文件等格式。一種是直接存取，所開發(fā)的軟件提供對(duì)該數(shù)據(jù)格式的支持。這種方法使用較為方便，也不存在數(shù)據(jù)損失，但是實(shí)現(xiàn)起來較為繁瑣。而且，目前，常用的GIS數(shù)據(jù)格式種類很多，很難實(shí)現(xiàn)對(duì)所有格式的支持。另一種是通過導(dǎo)入/導(dǎo)出機(jī)制進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，提供一種標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式，用來與其它標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換。如MapInfo軟件的交換數(shù)據(jù)格式Mif格式，可以導(dǎo)出成為Dxf格式；同時(shí)，用Dxf格式存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)也可以用導(dǎo)入的方式轉(zhuǎn)換成為Mif格式，從而實(shí)現(xiàn)MapInfo支持的數(shù)據(jù)格式與其它標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式的交流。使用該方法與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的交換，在數(shù)據(jù)格式變換過程中可能存在一定的數(shù)據(jù)損

32、失。 接口的形式返回互操作接口 互操作接口設(shè)計(jì)是指設(shè)計(jì)GIS之間、GIS內(nèi)各子系統(tǒng)之間和子系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)模塊之間的接口，使它們能夠較好地進(jìn)行通訊和實(shí)現(xiàn)功能共享。異質(zhì)環(huán)境下的GIS互操作設(shè)計(jì)GIS子系統(tǒng)之間以及子系統(tǒng)各模塊之間的接口設(shè)計(jì) 對(duì)于異質(zhì)環(huán)境下的GIS互操作，要考慮到因網(wǎng)絡(luò)、操作系統(tǒng)、GIS軟件平臺(tái)等的不同而帶來的接口設(shè)計(jì)問題。通常，異質(zhì)環(huán)境下的GIS接口設(shè)計(jì)，主要采用中間件來實(shí)現(xiàn)，如Microsoft的COM/DCOM或OMG的CORBA等。中間件處于應(yīng)用軟件和系統(tǒng)軟件之間，是客戶與服務(wù)器之間的連接件，它能屏蔽硬件、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、操作系統(tǒng)和異構(gòu)數(shù)據(jù)庫等的差別。中間件的種類有終端仿真/屏幕轉(zhuǎn)換、

33、數(shù)據(jù)訪問中間件、遠(yuǎn)程過程調(diào)用中間件、消息中間件、交易中間件和對(duì)象中間件等。異質(zhì)環(huán)境下的GIS互操作設(shè)計(jì)GIS子系統(tǒng)之間以及子系統(tǒng)各模塊之間的接口設(shè)計(jì) GIS內(nèi)部接口設(shè)計(jì)需確定接口約定，主要包括以下內(nèi)容： 命名約定 命名約定用來解決不同語言在命名方面的差別所帶來的問題。各種語言對(duì)用來標(biāo)識(shí)程序?qū)ο蟮臉?biāo)識(shí)符（或稱名字）都有自己的規(guī)定，因而在混合編程時(shí)必須有一套轉(zhuǎn)換規(guī)則。程序員只有遵守它，相應(yīng)的語言編譯程序才能實(shí)現(xiàn)它。 調(diào)用約定 調(diào)用約定主要解決子程序的參數(shù)傳遞順序問題。子程序的調(diào)用者和被調(diào)用者之間并非直接傳遞參數(shù)，一般是通過堆棧進(jìn)行的。調(diào)用約定規(guī)定子程序調(diào)用者以什么順序?qū)⒆映绦虻膶?shí)參推入堆棧，被調(diào)用

34、者以什么順序從堆棧中取走實(shí)參。參數(shù)傳遞約定參數(shù)傳遞約定確定參數(shù)是按值傳遞還是按引用傳遞。GIS內(nèi)部接口設(shè)計(jì)的形式有多種，主要包括消息傳遞、直接引用、用過程語句調(diào)用等。其中，消息傳遞在面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)中用得很多；直接引用是指一個(gè)模塊直接存取另一個(gè)模塊的某些信息，例如全程變量、共享的通信區(qū)等；而用過程語句調(diào)用是指通過模塊的名字調(diào)用整個(gè)模塊，一個(gè)模塊只有一個(gè)入口，所有數(shù)據(jù)來往都以參數(shù)形式出現(xiàn)。采用何種內(nèi)部接口形式需要根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇。返回空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的接口 在GIS中，空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的結(jié)合有兩種形式：綁定式和分離式，下表給出兩種結(jié)合方式的比較。綁定式分離式思路空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)都由GI

35、S軟件來管理空間數(shù)據(jù)由GIS軟件來管理，屬性數(shù)據(jù)由通用的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫來管理 優(yōu)點(diǎn)不需要考慮接口問題對(duì)數(shù)據(jù)的利用更為靈活，能為其它MIS系統(tǒng)提供屬性數(shù)據(jù)共享服務(wù)缺點(diǎn)空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)綁定，屬性數(shù)據(jù)不靈活要考慮接口問題軟件 舉例MapInfoArc/Info分離式的空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的接口設(shè)計(jì)可以通過唯一的ID碼聯(lián)系在一起，然后通過GIS軟件提供的專用接口與標(biāo)準(zhǔn)商用數(shù)據(jù)庫連接或使用ODBC等技術(shù)來實(shí)現(xiàn)兩者的互訪。隨著網(wǎng)絡(luò)和分布式技術(shù)的發(fā)展，屬性數(shù)據(jù)可能分布在不同的站點(diǎn)上，可采用遠(yuǎn)程ODBC來訪問遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)。在GIS設(shè)計(jì)中，通過ODBC與關(guān)系型數(shù)據(jù)庫連接也有兩種形式，一是GIS軟件本身內(nèi)置了ODBC應(yīng)

36、用程序，如MapInfo通過它自己的遠(yuǎn)程ODBC訪問遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)； 另一種形式是通過程序設(shè)計(jì)語言（如VC、VB、Delphi等），用標(biāo)準(zhǔn)的ODBC與關(guān)系型數(shù)據(jù)庫互連。例如，在VB中，先通過ODBC連接數(shù)據(jù)庫源(Oracle、Sybase、Informix、DB2等)，再通過RDO(Remote Data Object)和SQL來訪問數(shù)據(jù)；Delphi則通過BDE(Borland DataBase Engine)和SQL來訪問數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫接口技術(shù)也在不斷發(fā)展，常用數(shù)據(jù)庫接口技術(shù)有：開放式數(shù)據(jù)庫連接ODBC、OLE DB、ADO (ActiveX Data Object)等，這些接口都用SQL作為查詢

37、語言對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行操作。返回GIS與系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境的接口 CAD、OA、RDBMS是政府部門GIS工程方案中系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境的組成部分。CAD是指某些部門（如規(guī)劃局）用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件（如AutoCAD）建立起來的數(shù)據(jù)，OA是指辦公自動(dòng)化，主要是通過網(wǎng)絡(luò)分發(fā)數(shù)據(jù)、文檔、圖形（含地圖）和通知等，RDBMS是指用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理的數(shù)據(jù)。將這三者和GIS集成起來，設(shè)計(jì)良好的接口，組建高效的圖文信息系統(tǒng)，是GIS工程方案的核心內(nèi)容之一。GIS軟件可通過直接讀取的方式實(shí)現(xiàn)與CAD（Dxf格式）數(shù)據(jù)的交互，或通過導(dǎo)入/導(dǎo)出機(jī)制來解決數(shù)據(jù)格式差異帶來的不兼容問題。GIS與OA的接口則一般采用OLE或DDE技術(shù)來實(shí)

38、現(xiàn)，如用Delphi程序設(shè)計(jì)語言通過創(chuàng)建OLE對(duì)象將MapInfo功能和Word功能集成在一塊。設(shè)計(jì)良好的GIS與系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境的接口，實(shí)現(xiàn)GIS與系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境的高效集成，這也是開放式GIS和組件式GIS的發(fā)展趨勢(shì)，下圖表示了這種模式在電力局電力系統(tǒng)中的應(yīng)用。Arc/Info組件實(shí)時(shí)監(jiān)控營(yíng)業(yè)系統(tǒng)RDBMSArcSDECoverage/Library應(yīng) 用 界 面工程數(shù)據(jù)CAD系統(tǒng)除了采用Arc/Info組件來分析顯示地理及地理相關(guān)信息外 ，還可以通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的監(jiān)視。電力網(wǎng)狀態(tài)可以以圖形形式顯示出來，同時(shí)，在對(duì)某一開關(guān)操作之前，可以用Arc/Info的網(wǎng)絡(luò)分析功能進(jìn)行分析，預(yù)

39、測(cè)斷電區(qū)域、負(fù)荷變化等。在意外斷電時(shí)可分析斷電原因、輔助故障定位并制定恢復(fù)供電方案。要注意的是這些工作能在一個(gè)界面上完成，而不需要切換應(yīng)用界面，任何操作都可以在界面上立即反映出來。這種應(yīng)用所占用的系統(tǒng)資源要比兩個(gè)單獨(dú)的通過其它方法通信的應(yīng)用所占用的資源少得多。另外，Arc/Info的功能可以嵌入到營(yíng)業(yè)和設(shè)備管理系統(tǒng)中，它們可以共用一個(gè)數(shù)據(jù)庫，設(shè)備管理和營(yíng)業(yè)數(shù)據(jù)可以以圖形方式來管理，更直觀形象，可以為電力用戶提供更好的服務(wù)，也為野外設(shè)備維修提供更詳細(xì)的地理位置及車輛行駛調(diào)度方案等。返回 GIS用戶界面是GIS用戶與GIS系統(tǒng)之間傳遞、交換信息的媒介，是用戶使用系統(tǒng)的綜合操作環(huán)境和與系統(tǒng)交互的唯一

40、通道。在GIS設(shè)計(jì)中，作為處理空間信息和可視化表達(dá)的GIS要真正融入IT信息世界就必須考慮用戶界面問題。所以，用戶界面設(shè)計(jì)在GIS設(shè)計(jì)中占有非常重要的地位。 五、GIS用戶界面設(shè)計(jì) 六、GIS用戶界面設(shè)計(jì) （一） 以用戶為中心的人機(jī)界面（二） GIS用戶界面設(shè)計(jì)與開發(fā)返回以用戶為中心的人機(jī)界面GIS的用戶分析人機(jī)交互方式GIS用戶界面的設(shè)計(jì)原則返回GIS的用戶分析 GIS已經(jīng)從學(xué)術(shù)研究逐步走進(jìn)了政府、企業(yè)及大眾，開始在城市規(guī)劃、土地利用、環(huán)境保護(hù)、商業(yè)選址分析、在線旅游等眾多應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮愈來愈重要的作用。用戶的多樣化和他們的知識(shí)背景、計(jì)算機(jī)應(yīng)用水平都使GIS的設(shè)計(jì)具有面向大眾的多層次目標(biāo)，GI

41、S的發(fā)展從實(shí)驗(yàn)技術(shù)驅(qū)動(dòng)向市場(chǎng)應(yīng)用驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)變已是大勢(shì)所趨。 從人機(jī)界面學(xué)的角度來看，必須了解各種用戶的習(xí)性、技能、知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，并預(yù)測(cè)他們對(duì)人機(jī)界面的不同需求和反應(yīng)，為用戶界面系統(tǒng)的分析設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)?？紤]到GIS應(yīng)用的特殊性（具有地學(xué)應(yīng)用特性的空間信息處理）， GIS用戶分類如圖所示。 專業(yè)人員：來自傳統(tǒng)測(cè)繪、地圖學(xué)、遙感等 按專業(yè)程度 領(lǐng)域，具有堅(jiān)實(shí)的地理學(xué)和測(cè)繪學(xué)基礎(chǔ) 非專業(yè)人員 專家用戶：某個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域需要空間信息支持其研究的專家 用戶分類 按應(yīng)用領(lǐng)域 一般應(yīng)用人員：具有一定的專業(yè)知識(shí)的系統(tǒng)操作人員 非專業(yè)用戶：包括政府決策人員以及廣大的普通用戶 高級(jí)用戶：具有硬軟件開發(fā)能力 按計(jì)算機(jī)熟練程

42、度 熟練用戶：熟練使用計(jì)算機(jī) 生疏用戶：很少接觸結(jié)算機(jī) GIS用戶分類示意圖返回人機(jī)交互方式人機(jī)交互是通過計(jì)算機(jī)語言來表示用戶任務(wù)，并能被計(jì)算機(jī)有效識(shí)別和執(zhí)行的人機(jī)交流手段，目前主要有五種基本方式（如表所示）。命令語言菜單選擇填表方式自然語言直接操縱方式系統(tǒng)提示命令屏幕選擇命令屏幕操作序列類自然語言可視對(duì)象與動(dòng)作特點(diǎn)嚴(yán)格的句法功能直觀易操作符合人類交流習(xí)慣以用戶為中心缺點(diǎn)需記憶大量命令靈活性、功能方面較欠缺僅適用于數(shù)據(jù)錄入尚未成熟表達(dá)的內(nèi)容有限優(yōu)點(diǎn)比較靈活學(xué)習(xí)和記憶負(fù)擔(dān)最小 易操作，用戶掌握主動(dòng)權(quán)易掌握、智能控制水平高簡(jiǎn)單易學(xué)、速度快、操作靈活適用范圍適用于專家型用戶和高級(jí)用戶各種應(yīng)用系統(tǒng)多用

43、于向系統(tǒng)輸入大量數(shù)據(jù)多用于專家系統(tǒng)面向非專業(yè)用戶和生疏用戶返回GIS用戶界面的設(shè)計(jì)原則 基于標(biāo)準(zhǔn)窗口系統(tǒng)，具有統(tǒng)一界面風(fēng)格的圖形用戶界面已經(jīng)成為GIS用戶界面發(fā)展的主流。成功的GIS系統(tǒng)應(yīng)具備完善的功能和友好的圖形界面，能使用戶集中精力于他們的任務(wù)本身，給他們帶來愉悅而沒有“障礙”的感覺，并能對(duì)他們的每一個(gè)操作的反應(yīng)作出預(yù)測(cè)。 GIS用戶界面設(shè)計(jì)的基本原則是以用戶為中心，具體應(yīng)遵循以下原則： 一致性原則 一致性原則具體包括以下兩方面： 追求設(shè)計(jì)者模型、系統(tǒng)映象和用戶概念模型的一致性。系統(tǒng)映象反映設(shè)計(jì)者的意圖越好，設(shè)計(jì)者模型就會(huì)越接近于用戶形成的概念世界。即界面的概念表達(dá)方式應(yīng)盡可能接近用戶的想

44、法。 控制應(yīng)用方式的一致性。在類似的情況下，必須有一致的操作序列，并盡可能采用國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和用戶習(xí)慣的方式。合適的功能 功能欠缺的系統(tǒng)會(huì)使用戶喪失興趣；而過多繁瑣的功能則會(huì) 大量增加系統(tǒng)的復(fù)雜性。封裝性界面要盡量掩藏復(fù)雜的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，使用戶可以集中精力解決專業(yè)應(yīng)用問題。GIS用戶主觀上把客觀世界理解成許多數(shù)據(jù)層，即用戶視圖。而在計(jì)算機(jī)內(nèi)部，GIS設(shè)計(jì)者將數(shù)據(jù)抽象為不同數(shù)據(jù)類型，這一抽象是基于軟件設(shè)計(jì)者的數(shù)據(jù)模型視圖的，應(yīng)采用一定的封裝方法將其與用戶的數(shù)據(jù)視圖聯(lián)系起來。靈活性界面應(yīng)該靈活地安排各種對(duì)話方式，充分滿足用戶的各種選擇。合理、高效利用屏幕 要充分考慮海量數(shù)據(jù)與有限屏幕顯示的矛盾，從

45、可讀性的角度合理安排屏幕上的多個(gè)窗口及信息載負(fù)。首先，窗口顯示內(nèi)容應(yīng)協(xié)調(diào)一致；其次，功能菜單應(yīng)建立層次級(jí)聯(lián)系，主次菜單應(yīng)有區(qū)別；再次，研究空間信息可視化問題，以使用戶可以方便地操縱空間數(shù)據(jù)；另外，還要考慮屏幕色彩的合理搭配、屏幕刷新等問題。用戶界面的效率顯示、查詢和空間分析是GIS的基本功能，對(duì)海量空間數(shù)據(jù)進(jìn)行上述操作，其耗費(fèi)的計(jì)算機(jī)資源是巨大的，應(yīng)妥善解決好這些問題，提高界面的響應(yīng)速度。提供反饋、幫助信息以及出錯(cuò)處理機(jī)制當(dāng)系統(tǒng)執(zhí)行長(zhǎng)時(shí)間任務(wù)時(shí)，界面上應(yīng)顯示有意義的反饋信息，如顯示任務(wù)進(jìn)度的進(jìn)度條等；為更好地幫助用戶完成任務(wù)，系統(tǒng)應(yīng)提供提示幫助或聯(lián)機(jī)幫助文檔；當(dāng)用戶操作失敗時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)及時(shí)指出錯(cuò)

46、誤所在并提出改進(jìn)意見。與應(yīng)用程序設(shè)計(jì)分離 為了提高軟件開發(fā)的效率，通常采用用戶界面與應(yīng)用程序設(shè)計(jì)相分離的思路進(jìn)行軟件的開發(fā)，首先建立用戶界面，構(gòu)建好軟件的功能框架，然后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行應(yīng)用程序開發(fā)，添加相關(guān)的應(yīng)用程序來實(shí)現(xiàn)界面中提供的功能。一般準(zhǔn)則(用戶的注意力集中于任務(wù))注意一致性，用固定格式構(gòu)造菜單選項(xiàng)、命令輸入、數(shù)據(jù)顯示等對(duì)任何不同尋常的破壞性操作要求確認(rèn)允許大多數(shù)操作的方便退出和恢復(fù)減少操作中必須記憶的信息量盡量提高對(duì)話、動(dòng)作和思維效率容忍一般性錯(cuò)誤及系統(tǒng)自保護(hù)機(jī)制按功能將活動(dòng)分類及按功能組織屏幕布局提供必要的上下文幫助采用簡(jiǎn)單動(dòng)詞或動(dòng)詞短語給命令命名信息顯示(清晰性、一覽性)只顯示與當(dāng)

47、前上下文有關(guān)的信息信息載負(fù)量應(yīng)該適中使用一致的界面風(fēng)格，如顏色保持顯示內(nèi)容的上下相關(guān)性，如提供地圖圖形的全局視圖、索引圖提供有意義的出錯(cuò)信息文本顯示采用大小寫、行首縮進(jìn)和正文分組等盡可能用不同窗口來劃分不同類型的信息地圖符號(hào)的合理選擇合理利用屏幕的可用空間，避免零亂的窗口堆砌數(shù)據(jù)輸入/輸出盡量減少用戶的輸入動(dòng)作，如用“宏”操作保證信息顯示與數(shù)據(jù)輸入的一致性允許用戶定制輸入交互方式應(yīng)符合用戶要求和習(xí)慣屏蔽在當(dāng)前動(dòng)作的上下文中不適用的命令把控制交給用戶，讓用戶控制交互的流程具備自動(dòng)數(shù)據(jù)校驗(yàn)和檢查功能(組合檢查、范圍檢查、完整性檢查)為輸入動(dòng)作提供實(shí)時(shí)幫助機(jī)制盡量采用缺省值方式輸出設(shè)計(jì)具備易存取性、

48、及時(shí)性、相關(guān)性、準(zhǔn)確性、可用性用戶友好界面設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)準(zhǔn)則列表 返回GIS用戶界面設(shè)計(jì)與開發(fā)為了使人機(jī)界面開發(fā)形成快速、高效的生產(chǎn)能力，將人機(jī)界面設(shè)計(jì)者從繁瑣枯燥、低水平重復(fù)的勞動(dòng)中解脫出來，人們愈來愈重視人機(jī)界面開發(fā)工具（UIMS）的研制。UIMS的基本出發(fā)點(diǎn)是用戶界面與應(yīng)用功能模塊的分離，即用戶界面開發(fā)的獨(dú)立，用戶界面獨(dú)立的概念正在使用戶界面開發(fā)的理論與技術(shù)成為計(jì)算機(jī)科學(xué)中一個(gè)新的研究領(lǐng)域“人機(jī)界面軟件工程學(xué)”。作為軟件工程學(xué)的組成部分之一，人機(jī)界面軟件工程學(xué)總體上符合和繼承了軟件工程學(xué)的原理。同樣，人機(jī)界面開發(fā)的過程、方法、工具和環(huán)境與一般軟件系統(tǒng)是相似的，但在細(xì)節(jié)上有較大差別。在GIS用戶

49、界面的開發(fā)中，一般采用原型化方法。原型化開發(fā)模型體現(xiàn)了人機(jī)界面設(shè)計(jì)過程的反復(fù)性，即由人-機(jī)界面需求快速設(shè)計(jì)建立界面原型，然后由用戶進(jìn)行評(píng)價(jià)，再根據(jù)他們的意見進(jìn)行需求調(diào)整，建立新的原型。此過程反復(fù)進(jìn)行，直至產(chǎn)生用戶滿意的界面產(chǎn)品為止。目前，以VB、Delphi等為代表的可視化編程語言和大量界面快速設(shè)計(jì)工具的出現(xiàn)，為快速生成窗口環(huán)境界面提供了幫助。GIS用戶界面的設(shè)計(jì)主要包括兩部分：輸入設(shè)計(jì)輸出設(shè)計(jì)GIS輸入設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)輸入就是將空間數(shù)據(jù)編碼轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可讀形式并把數(shù)據(jù)寫入GIS數(shù)據(jù)庫的過程。數(shù)據(jù)輸入通常是GIS建立的主要瓶頸問題。經(jīng)驗(yàn)表明，建立數(shù)據(jù)庫的基本費(fèi)用通常是GIS硬件和軟件的510倍。對(duì)GIS的操作而言，要求有一個(gè)正確而良好的數(shù)據(jù)庫。輸入到GIS數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)有兩類，即空間數(shù)據(jù)和與之相聯(lián)系的屬性數(shù)據(jù)?？臻g數(shù)據(jù)描述了地理實(shí)體的空間位置，屬性數(shù)據(jù)提供如街道名稱、湖泊面積和林地植被組成等描述信息?？臻g數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)輸入GIS后應(yīng)正確地聯(lián)結(jié)起來（即屬性必須與描述的地物位置在邏輯上匹配），還應(yīng)有嚴(yán)格的質(zhì)量檢查過程，以檢驗(yàn)數(shù)據(jù)是否滿足質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。輸入方式設(shè)計(jì)主要是根據(jù)總體設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的要求來確定數(shù)據(jù)輸入的具