注冊測繪培訓(xùn)講稿-第四篇地理信息

武漢大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院地圖科學(xué)與地理信息工程系第五篇地理信息系統(tǒng)工程

第1章地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)第2章基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)功能與組成第3章基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)第4章數(shù)據(jù)建庫與系統(tǒng)測試評價第5章基礎(chǔ)地理信息共享與服務(wù)

第五篇地理信息系統(tǒng)工程

§1.1GIS基本概念

§1.2GIS的主要功能

§1.3GIS的發(fā)展

第1章地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)

§1.1GIS基本概念

1.1.1GIS的定義地理信息系統(tǒng)（GeographicInformationSystem，簡稱GIS）是為特定的應(yīng)用目標(biāo)而建立的空間信息系統(tǒng)，是在計算機(jī)軟件、硬件及網(wǎng)絡(luò)支持下，對有關(guān)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理、輸入、存貯、查詢檢索、處理、分析、顯示、更新和提供應(yīng)用的技術(shù)系統(tǒng)。1.1.2GIS的構(gòu)成

1．硬件系統(tǒng)（1）計算機(jī)主機(jī)；（2）數(shù)據(jù)輸入設(shè)備：數(shù)字化儀、掃描儀、鍵盤、通訊端口等；（3）數(shù)據(jù)存儲設(shè)備：硬盤、磁帶、光盤；（4）數(shù)據(jù)輸出設(shè)備：圖形/圖像顯示器、矢量/點陣打印機(jī)；（5）網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：布線系統(tǒng)、網(wǎng)橋、路由器和交換機(jī)。2．軟件系統(tǒng)

（1）系統(tǒng)軟件：操作系統(tǒng)，UNIX、Windows2000/XP、WindowsNT等；（2）GIS軟件：對空間數(shù)據(jù)輸入、存儲、轉(zhuǎn)換、輸出和與用戶接口，包含了處理地理信息的各種高級功能，可作為其他應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)的平臺，Arc/GIS、MapGIS等；（3）數(shù)據(jù)庫軟件：除了在GIS專業(yè)軟件中用于支持復(fù)雜空間數(shù)據(jù)的管理軟件外，還包括服務(wù)于以非空間屬性數(shù)據(jù)為主的數(shù)據(jù)庫軟件，Oracle、SQLServer、DB2等。1.1.2GIS的構(gòu)成

3．地理數(shù)據(jù)是地理信息系統(tǒng)操作的對象，具體描述地理實體的空間特征、屬性特征和時間特征。根據(jù)地理實體的圖形表示形式，可將地理數(shù)據(jù)抽象為點、線、面三類元素，數(shù)據(jù)表達(dá)可以采用矢量和柵格兩種組織形式，稱為矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。4．系統(tǒng)開發(fā)、管理與應(yīng)用人員人是GIS中的重要構(gòu)成因素。僅有系統(tǒng)軟硬件和數(shù)據(jù)還不能構(gòu)成完整的地理信息系統(tǒng)，需人進(jìn)行系統(tǒng)組織、管理、維護(hù)和數(shù)據(jù)更新、系統(tǒng)擴(kuò)充完善、應(yīng)用程序開發(fā)，采用地理分析模型提取多種信息，為研究和決策服務(wù)。地理信息系統(tǒng)專業(yè)人員是地理信息系統(tǒng)應(yīng)用的關(guān)鍵，而強(qiáng)有力的組織是系統(tǒng)運行的保障。系統(tǒng)的管理、維護(hù)和使用人員是地理信息系統(tǒng)中的重要構(gòu)成因素之一。1.1.3GIS的分類

其內(nèi)容分為三大類：（1）專題地理信息系統(tǒng)：有限目標(biāo)和專業(yè)特點地理信息系統(tǒng)；（2）區(qū)域地理信息系統(tǒng)：區(qū)域綜合研究和全面信息服務(wù)為目標(biāo)（3）地理信息系統(tǒng)工具：它是一組具有圖形圖像數(shù)字化、存儲管理、查詢檢索、分析運算和多種輸出等地理信息系統(tǒng)基本功能的軟件包。國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會全國地理信息標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會（SAC/TC230）在《地理信息標(biāo)準(zhǔn)體系框架》中將地理信息系統(tǒng)分為：基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)、專業(yè)應(yīng)用的地理信息系統(tǒng)和專項應(yīng)用的地理信息系統(tǒng)。

1.1.4GIS與其他學(xué)科的關(guān)系

1.GIS與地圖學(xué)GIS是以地圖數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，最終產(chǎn)品之一是地圖，與地圖有密切關(guān)系。兩者都是地理信息載體，具有存儲、分析和顯示的功能。地圖學(xué)強(qiáng)調(diào)圖形信息傳輸，GIS強(qiáng)調(diào)空間數(shù)據(jù)處理與分析。2.GIS與一般事務(wù)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)GIS離不開數(shù)據(jù)庫技術(shù)。數(shù)據(jù)庫技術(shù)的優(yōu)點是數(shù)據(jù)存儲和管理有效，查詢和檢索方便，但數(shù)據(jù)表示不直觀，一般沒有空間概念。GIS能處理空間數(shù)據(jù)。3.GIS與CAD兩者都有空間坐標(biāo)，都能把目標(biāo)和參考系統(tǒng)聯(lián)系起來，都能描述圖形數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系，都能處理非圖形屬性數(shù)據(jù)。CAD處理的多為規(guī)則幾何圖形，屬性庫功能相對要弱。GIS處理的多為自然目標(biāo)，屬性庫內(nèi)容結(jié)構(gòu)復(fù)雜，圖形與屬性的相互操作十分頻繁

§1.2GIS的主要功能1.2.1數(shù)據(jù)采集與輸入數(shù)據(jù)采集與輸入是將系統(tǒng)外部原始數(shù)據(jù)傳輸?shù)降乩硇畔⑾到y(tǒng)內(nèi)部，把數(shù)據(jù)由外部格式轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)內(nèi)部格式的過程。地理數(shù)據(jù)來源是多種多樣的，對于不同來源的數(shù)據(jù)采用不同的輸入方法。主要有圖形數(shù)據(jù)輸入，柵格數(shù)據(jù)的輸入、測量數(shù)據(jù)的輸入、GPS或全站儀采集的數(shù)據(jù)輸入和文本數(shù)據(jù)的輸入等。1.2.2數(shù)據(jù)編輯與更新數(shù)據(jù)編輯主要包括圖形編輯和屬性編輯。圖形編輯主要包括拓?fù)潢P(guān)系的建立、圖形編輯、圖形整飾、圖幅拼接、圖形變換、投影變換、誤差校正等功能；屬性編輯主要與數(shù)據(jù)庫管理結(jié)合在一起的。數(shù)據(jù)更新是指以新的數(shù)據(jù)項或記錄來替換數(shù)據(jù)文件或數(shù)據(jù)庫中相對應(yīng)的數(shù)據(jù)項或記錄，是通過刪除、修改、插入等一系列操作來實現(xiàn)的。§1.2GIS的主要功能1.2.3數(shù)據(jù)存儲與管理數(shù)據(jù)存儲是將數(shù)據(jù)以某種格式記錄在計算機(jī)內(nèi)部或外部存儲設(shè)備上。各種圖形或圖像信息都以嚴(yán)密的邏輯結(jié)構(gòu)存放于空間數(shù)據(jù)庫中，屬性數(shù)據(jù)的管理一般直接利用商用關(guān)系數(shù)據(jù)庫軟件。1.2.4空間查詢與分析從數(shù)據(jù)庫中找出所有滿足屬性約束條件和空間約束條件的地理對象，主要包括圖形查詢、屬性查詢、圖形和屬性互查、地址匹配等?？臻g分析是對空間數(shù)據(jù)的分析技術(shù)，可實現(xiàn)緩沖區(qū)分析、疊加分析、網(wǎng)絡(luò)分析、空間插值、統(tǒng)計分析等功能。1.2.5數(shù)據(jù)顯示與輸出數(shù)據(jù)顯示是將中間處理過程和最終結(jié)果顯示在屏幕上，通過人機(jī)交互方式來選擇顯示的對象與形式。數(shù)據(jù)輸出是直接提供給用戶各種地圖、圖表、數(shù)據(jù)報表或文字報告。§1.3GIS的發(fā)展

1.3.1分布式GIS利用先進(jìn)的分布式計算技術(shù)來處理分布在網(wǎng)絡(luò)上的異構(gòu)多源的地理信息，集成網(wǎng)絡(luò)上不同平臺上的空間服務(wù)，構(gòu)建一個物理上分布，邏輯上統(tǒng)一的GIS。WebGIS是分布式GIS的一種表現(xiàn)形式，是交互式的、分布式的、動態(tài)的GIS。1.3.2智能GIS與空間數(shù)據(jù)挖掘在GIS系統(tǒng)中引入了空間數(shù)據(jù)挖掘與知識發(fā)現(xiàn)機(jī)制，有可能自動或半自動地從大量的空間數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)一些隱含的特定知識或普遍知識，解決GIS的知識獲取、表現(xiàn)、推理等知識工程技術(shù)問題1.3.3GIS、RS、GPS的集成三種技術(shù)取長補(bǔ)短，GPS獲得精確位置信息可幫助遙感航空像片的幾何校正；GPS和RS為GIS空間數(shù)據(jù)的實時動態(tài)更新提供了重要手段，而GIS的應(yīng)用也提高了遙感的數(shù)據(jù)提取和分析能力

§1.3GIS的發(fā)展

1.3.4時空GIS在許多應(yīng)用領(lǐng)域中，如環(huán)境監(jiān)測、地震救援、天氣預(yù)報等，空間對象是隨時間變化的。1.3.5三維GIS三維GIS必須支持真三維的矢量和柵格數(shù)據(jù)模型及以此為基礎(chǔ)的三維空間數(shù)據(jù)庫，解決了三維空間操作和分析問題。1.3.6移動GIS移動GIS是一種應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)，有狹義與廣義之分。狹義的移動GIS是指運行于移動終端（如PDA）并具有桌面GIS功能的GIS系統(tǒng)，不與服務(wù)器的交互。廣義的移動GIS是GIS、GPS、移動通信、互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)、多媒體技術(shù)等的集成。移動GIS系統(tǒng)主要由移動通信、GIS、定位系統(tǒng)和移動終端四個部分組成。

第2章基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)功能與組成

§2.1概述§2.2基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)功能

§2.3系統(tǒng)建設(shè)總體要求與工作流程

§2.4基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)的內(nèi)容與特點

§2.5基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)的采集

§2.6基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)更新

§2.7基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)

§2.1概述

2.1.1基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)概念基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)（FundamentalGeographicalInformationSystem，F(xiàn)GIS）是以基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)為管理對象，實現(xiàn)對基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)的采集、錄入、處理、存儲、查詢、分析、顯示、輸出、更新、共享的信息系統(tǒng)，它具有完善的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)管理體系和數(shù)據(jù)服務(wù)體系。2.1.2建設(shè)目標(biāo)（1）建立基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫；（2）建立信息網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施；（3）輸出符合標(biāo)準(zhǔn)或符合用戶要求的各種數(shù)據(jù)；（4）實現(xiàn)面向政府、企事業(yè)、公眾的網(wǎng)上基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)服務(wù)；（5）為專題信息系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)化、多比例尺基礎(chǔ)地理平臺；（6）實現(xiàn)基礎(chǔ)地理信息的動態(tài)或?qū)崟r更新。§2.1概述

2.1.3與NSDI的關(guān)系基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)是國家空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施（NSDI）的核心部分。NSDI是國家信息基礎(chǔ)設(shè)施的重要部分。以基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)為主體的技術(shù)相結(jié)合，可構(gòu)建空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施（SDI）。（SDI）包括四個部分：（1）空間數(shù)據(jù)框架集，空間定位控制數(shù)據(jù)、地形框架數(shù)據(jù)、土地利用覆蓋數(shù)據(jù)、地籍測繪數(shù)據(jù)、航測與遙感影像數(shù)據(jù)等。（2）空間數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)、管理與分發(fā)體系和機(jī)構(gòu)，從事空間數(shù)據(jù)獲取、加工、維護(hù)、更新和分發(fā)。（3）空間數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)，包括有關(guān)信息共享機(jī)制的法規(guī)和政策，以及地理信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。（4）空間數(shù)據(jù)交換網(wǎng)站，是指地理空間數(shù)據(jù)的生產(chǎn)者、管理者和用戶相連接的一個廣域的網(wǎng)絡(luò)工作站，是SDI建設(shè)的中樞。

§2.2基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)功能

1．?dāng)?shù)據(jù)采集與加工數(shù)據(jù)采集與加工功能既能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)化的內(nèi)外業(yè)一體化測圖需要，又能保證空間分析和制圖的要求。對基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入、編輯，面向DLG、DOM、DEM及相關(guān)的元數(shù)據(jù)。建立要素分類和編碼標(biāo)準(zhǔn)，是數(shù)據(jù)采集、組織、轉(zhuǎn)換輸出的依據(jù)2．?dāng)?shù)據(jù)檢查與入庫基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量檢查的功能，包括位置精度檢查、接邊檢查、拓?fù)錂z查、要素完備性檢查、屬性檢查、空間與屬性一致性檢查等。3．?dāng)?shù)據(jù)更新與維護(hù)包括區(qū)域數(shù)據(jù)更新、與原有數(shù)據(jù)實現(xiàn)無縫拼接、矢量數(shù)據(jù)以及屬性數(shù)據(jù)的拼接、多版本操作功能、歷史庫管理?！?.2基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)功能

4．?dāng)?shù)據(jù)查詢與瀏覽瀏覽空間數(shù)據(jù)、屬性查詢、空間查詢、元數(shù)據(jù)查詢、通過屬性查詢實體、通過空間關(guān)系查詢實體、統(tǒng)計幾何屬性、統(tǒng)計分類數(shù)據(jù)、定制專題地圖。5．?dāng)?shù)據(jù)輸出與轉(zhuǎn)換（1）數(shù)據(jù)輸出：屏幕顯示、制圖輸出、屬性及統(tǒng)計報表輸出（2）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換：對基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換6．?dāng)?shù)據(jù)發(fā)布與共享基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)共享發(fā)布平臺應(yīng)當(dāng)具備用戶管理、數(shù)據(jù)目錄查詢、元數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)查詢與瀏覽、數(shù)據(jù)下載等基本功能。7．元數(shù)據(jù)管理應(yīng)具備元數(shù)據(jù)輸入、編輯，元數(shù)據(jù)查詢、檢索功能，元數(shù)據(jù)合并與導(dǎo)入以及為網(wǎng)上發(fā)布提供元數(shù)據(jù)功能?！?.3系統(tǒng)建設(shè)總體要求與工作流程

2.3.1建設(shè)原則基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)建設(shè)過程中應(yīng)遵循以下基本原則：（1）實用性原則。系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)在技術(shù)指標(biāo)、標(biāo)準(zhǔn)體系、產(chǎn)品模式、數(shù)據(jù)庫模式等方面面向基礎(chǔ)地理信息應(yīng)用。（2）先進(jìn)性原則。利用先進(jìn)的技術(shù)手段，采用成熟的設(shè)計方案、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、硬件平臺和軟件環(huán)境，實現(xiàn)對多尺度、多數(shù)據(jù)源、多時相基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的管理，保障系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠地運行（3）開放性原則。系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)、硬件、軟件應(yīng)具有開放性。系統(tǒng)應(yīng)采用通用的地理信息數(shù)據(jù)交換格式和標(biāo)準(zhǔn)化的系統(tǒng)通訊協(xié)議，支持基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)與其他專題數(shù)據(jù)的集成、交換和共享2.3.1建設(shè)原則（4）標(biāo)準(zhǔn)化原則。數(shù)據(jù)生產(chǎn)及數(shù)據(jù)庫設(shè)計、建立、管理與維護(hù)等應(yīng)符合規(guī)范化要求。（5）安全性原則。在數(shù)據(jù)庫設(shè)計、建立、系統(tǒng)運行、管理與維護(hù)等方面中應(yīng)有嚴(yán)格的安全與保密措施。（6）現(xiàn)勢性原則。采用最新的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，應(yīng)建立維護(hù)更新機(jī)制，保證基礎(chǔ)地理信息的現(xiàn)勢性。（7）網(wǎng)絡(luò)化原則。應(yīng)基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和集中與分布相結(jié)合的數(shù)據(jù)管理模式，采用客戶/服務(wù)器、瀏覽器/服務(wù)器結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的管理維護(hù)和網(wǎng)絡(luò)信息發(fā)布。2.3.2技術(shù)要求

（1）空間參考系。應(yīng)采用統(tǒng)一的、符合國家規(guī)定的平面坐標(biāo)和高程系統(tǒng)。（2）時間參考。日期采用公歷紀(jì)元，時間采用北京時間。（3）數(shù)據(jù)內(nèi)容。數(shù)據(jù)應(yīng)針對相應(yīng)行政或自然區(qū)域的范圍，內(nèi)容包含地理空間定位基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、多種比例尺矢量地圖數(shù)據(jù)和柵格地圖數(shù)據(jù)、多分辨率正射影像數(shù)據(jù)和數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)、地名數(shù)據(jù)，以及相應(yīng)的元數(shù)據(jù)和其他專題數(shù)據(jù)（4）數(shù)據(jù)格式。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應(yīng)支持有關(guān)的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的數(shù)據(jù)格式。（5）數(shù)據(jù)質(zhì)量要求。數(shù)據(jù)質(zhì)量應(yīng)包括完整性、邏輯一致性、位置精度、屬性精度、現(xiàn)勢性等方面內(nèi)容。對于數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)加工過程、數(shù)據(jù)內(nèi)容取舍和數(shù)據(jù)更新維護(hù)過程等應(yīng)有記錄文檔2.3.2技術(shù)要求

（6）位置精度要求。入庫數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)及由數(shù)據(jù)庫產(chǎn)生的數(shù)據(jù)產(chǎn)品位置精度，應(yīng)滿足產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的精度要求（7）屬性精度要求。要素的屬性項及其名稱、類型、長度、順序、屬性值等應(yīng)完整正確。（8）現(xiàn)勢性要求。按需求分析定期或及時對數(shù)據(jù)進(jìn)行更新，保持?jǐn)?shù)據(jù)現(xiàn)勢性。更新按要素或區(qū)域進(jìn)行。元數(shù)據(jù)含時間標(biāo)識。（9）數(shù)據(jù)入庫與處理、數(shù)據(jù)的質(zhì)量及其控制等應(yīng)符合規(guī)定（10）安全與保密。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應(yīng)具有可靠的安全與保密性。（11）系統(tǒng)基本功能要求：系統(tǒng)應(yīng)具有數(shù)據(jù)輸入、輸出、存貯、處理、查詢、更新、輸出和應(yīng)用服務(wù)等基本功能。2.3.3工作流程

基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)建設(shè)包括數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計、數(shù)據(jù)建庫、系統(tǒng)開發(fā)與集成、系統(tǒng)測試驗收、用戶培訓(xùn)以及運行維護(hù)等階段。在確定數(shù)據(jù)庫建設(shè)總體目標(biāo)的基礎(chǔ)上，應(yīng)根據(jù)用戶調(diào)查、需求分析和可行性分析，結(jié)合基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)采集與更新情況，進(jìn)行系統(tǒng)的總體設(shè)計和詳細(xì)設(shè)計；根據(jù)設(shè)計要求建立集成化軟硬件環(huán)境，進(jìn)行數(shù)據(jù)庫模式設(shè)計，開發(fā)系統(tǒng)功能模塊，將各種數(shù)據(jù)在經(jīng)過入庫檢查和數(shù)據(jù)處理后加載到數(shù)據(jù)庫中，并進(jìn)行數(shù)據(jù)集成和功能集成；對不同類型的用戶，分別進(jìn)行系統(tǒng)細(xì)致的培訓(xùn)；經(jīng)系統(tǒng)測試、數(shù)據(jù)庫驗收后，開始數(shù)據(jù)庫的運行、服務(wù)和維護(hù)、更新。§2.4基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)的內(nèi)容與特點

2.4.1基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)的內(nèi)容基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)是描述地表形態(tài)及其所附屬的自然以及人文特征和屬性的總稱?；A(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)反映和描述地球表面測量控制點、水系數(shù)據(jù)、居民點及設(shè)施、交通、管線、境界與政區(qū)、地貌、植被與土質(zhì)、地名、數(shù)字正射影像、地籍、地名等有關(guān)自然和社會要素的位置、形態(tài)和屬性信息?！痘A(chǔ)地理信息標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)基本規(guī)定》作為強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)從數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、數(shù)據(jù)內(nèi)容、生產(chǎn)過程、數(shù)據(jù)認(rèn)定四個方面對標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行了界定。2.4.2基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)分類

1.按數(shù)據(jù)模型和結(jié)構(gòu)從數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可分兩大類：矢量數(shù)據(jù)和柵格數(shù)據(jù)。矢量結(jié)構(gòu)是利用幾何學(xué)中的點、線、面及其組合來表示地理實體空間分布。能最好的逼近地理實體的空間分布特征，數(shù)據(jù)精度高、數(shù)據(jù)冗余度低。柵格結(jié)構(gòu)是簡單、直觀的空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，又稱為網(wǎng)格結(jié)構(gòu)（raster或grid）或像元結(jié)構(gòu)（pixel），是將地球表面劃分為大小均勻、緊密相鄰的網(wǎng)格陣列，每個網(wǎng)格作為一個像元或像素，由行、列號定義，并含一個代碼，表示該像素的屬性類型或量值基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)根據(jù)要素分為12類：測量控制點、水系、居民點及設(shè)施、交通、管線、境界與政區(qū)、地貌、植被與土質(zhì)、地名、數(shù)字正射影像、地籍測量和其它。除數(shù)字正射影像圖外，一般為矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。2.4.2基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)分類

2.按數(shù)據(jù)表達(dá)形式按照數(shù)據(jù)的表達(dá)形式分為數(shù)字線劃圖（DLG）、數(shù)字正射影像圖（DOM）、數(shù)字高程模型（DEM）和數(shù)字柵格圖（DRG）通常稱為“4D”產(chǎn)品3.按其他分類方式按照數(shù)據(jù)的載體及表現(xiàn)形式可分為電子數(shù)據(jù)和非電子數(shù)據(jù)；按照比例尺可分為大、中、小比例尺數(shù)據(jù)。國家和城市相關(guān)技術(shù)文件中對比例尺的界定是不同的。根據(jù)數(shù)據(jù)采集、加工、處理所采用的技術(shù)手段分為野外采集數(shù)據(jù)、航測數(shù)據(jù)、衛(wèi)星數(shù)據(jù)、GPS數(shù)據(jù)等；根據(jù)數(shù)據(jù)采集的時間，分為歷史數(shù)據(jù)和現(xiàn)勢數(shù)據(jù)；按照要素發(fā)布的組成分為全要素數(shù)據(jù)和多要素數(shù)據(jù)，或者分為全要素、核心要素和公開版數(shù)據(jù)（集）。

基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)“4D”產(chǎn)品模式

2.4.3基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)的特點

（1）基礎(chǔ)性?；A(chǔ)地理數(shù)據(jù)是其他統(tǒng)計信息和專題信息的空間載體，是其他各類信息系統(tǒng)建設(shè)的空間定位框架，是國家信息化的基礎(chǔ)，具有通用性強(qiáng)、使用面寬的特點。（2）權(quán)威性。在數(shù)據(jù)體系、標(biāo)準(zhǔn)體系、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品模式和信息安全等方面都具有高度的統(tǒng)一性、完整性和精確性。（3）現(xiàn)勢性與動態(tài)性。是按一定數(shù)學(xué)法則，遵循一定綜合規(guī)律而形成的地球表面的真實縮影，它具有時空關(guān)系的確定性和客觀性?，F(xiàn)勢性直接制約其使用價值和使用范圍?；A(chǔ)地理數(shù)據(jù)只有實現(xiàn)動態(tài)更新才能維護(hù)其良好的現(xiàn)勢性。2.4.3基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)的特點

（4）抽象性。矢量格式的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)以點、線、面等較為抽象的幾何元素表達(dá)豐富多彩的現(xiàn)實世界。（5）多尺度性。往往包含多比例尺、多分辨率的數(shù)據(jù)，以便從宏觀到微觀表達(dá)現(xiàn)實世界。（6）多樣性。格式和表達(dá)形式具有多樣性。（7）復(fù)雜性。一個基礎(chǔ)地理對象可由一個點或很多個多邊形組成，分布在基礎(chǔ)地理空間中。通常不可能用一個關(guān)系表達(dá)，以定長組存儲這類對象的集合。基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫操作（如，相交、合并）比一般的關(guān)系數(shù)據(jù)庫操作要復(fù)雜得多，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜。2.4.3基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)的特點

2.5.1基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)采集方法（1）全野外數(shù)據(jù)采集。采用全站儀、實時動態(tài)GPS等技術(shù)在現(xiàn)場逐點采集要素特征點的X、Y、Z坐標(biāo)，經(jīng)編輯成圖，特點是成圖精度高、質(zhì)量好，但成本高。適用于面積較小區(qū)域的數(shù)據(jù)采集；其中，RTK技術(shù)能夠快速地獲取地面點的三維信息，受環(huán)境影響較小、機(jī)動靈活、實時快速，可以進(jìn)行直接或輔助地面數(shù)據(jù)的采集。（2）航空攝影測量和航天遙感。利用全數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)和遙感數(shù)字圖像處理系統(tǒng)采集DLG、DEM、DOM等數(shù)據(jù)，是大范圍數(shù)據(jù)采集和更新的主要手段。（3）原圖數(shù)字化技術(shù)。數(shù)字化板跟蹤和屏幕矢量化，其中，屏幕矢量化較多，用現(xiàn)勢性較好的地形圖數(shù)字化

基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)采集流程

2.5.2基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫

1.基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫的組成（1）控制測量成果庫是控制測量成果及其管理軟件的集合。控制測量數(shù)據(jù)包括點名、點號、等級、類別、各種系統(tǒng)的坐標(biāo)、點之記等?？刂茰y量成果是其他測繪工作的基礎(chǔ)，是遙感影像進(jìn)行校準(zhǔn)、糾正、疊加和進(jìn)行空間分析等重要數(shù)據(jù)。（2）數(shù)字線劃圖數(shù)據(jù)庫利用計算機(jī)存儲的各種數(shù)字地形數(shù)據(jù)及其數(shù)據(jù)管理軟件的集合。線劃圖數(shù)據(jù)庫含有政區(qū)、居民地、交通與管網(wǎng)、水系及附屬設(shè)施、地貌、地名、測量控制點等。從線劃圖數(shù)據(jù)庫可制作地形圖產(chǎn)品，可制作水系、交通、政區(qū)、地名等單要素或幾種要素組合的地圖產(chǎn)品。1.基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫的組成（3）數(shù)字正射影像圖數(shù)據(jù)庫是數(shù)字正射影像圖數(shù)據(jù)及其管理軟件的集合。數(shù)字正射影像圖生產(chǎn)周期較短，信息豐富、直觀，具有可判讀性和可測量性，可直接應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)，可作為背景從中提取自然地理和社會經(jīng)濟(jì)信息，可用于評價其他測繪數(shù)據(jù)的精度、現(xiàn)勢性和完整性。（4）數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)庫是定義在X、Y域離散點（規(guī)則或不規(guī)則）的以高程表達(dá)地面起伏形態(tài)的數(shù)據(jù)集合，是計算機(jī)存儲的數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)及其管理軟件的集合。可用于地貌形態(tài)分析，透視圖、斷面圖制作、土石方計算、表面積統(tǒng)計、通視條件分析、洪水淹沒區(qū)分析等1.基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫的組成（5）數(shù)字柵格圖數(shù)據(jù)庫是數(shù)字柵格地圖及其管理軟件的集合。紙質(zhì)地形圖掃描后經(jīng)幾何糾正，進(jìn)行內(nèi)容更新和數(shù)據(jù)壓縮處理的柵格數(shù)據(jù)文件。（6）地名數(shù)據(jù)庫是各種地名信息數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)管理軟件的集合。包括各級政區(qū)、居民地、交通地名和各類自然地理地名信息。包括：標(biāo)準(zhǔn)名稱、漢語拼音、行政駐地名、行政區(qū)代碼、圖號、地名點位坐標(biāo)等（7）元數(shù)據(jù)庫是描述數(shù)據(jù)庫/子庫和庫中各數(shù)字產(chǎn)品的元數(shù)據(jù)構(gòu)成的數(shù)據(jù)庫。包括系統(tǒng)各數(shù)據(jù)庫及與數(shù)字產(chǎn)品有關(guān)的基本信息、數(shù)據(jù)志信息、空間數(shù)據(jù)表示信息、參照系統(tǒng)信息基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫的組成

2.基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫建設(shè)的方式我國基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)從采集、加工到建庫，是按照行政級別采取分工協(xié)作的方式進(jìn)行的?；A(chǔ)地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫縱向?qū)哟慰驁D

§2.6基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)更新

2.6.1數(shù)據(jù)更新步驟基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)更新是一項長期、艱巨的工作，也是個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，既有組織與管理問題，也涉及技術(shù)問題?；A(chǔ)地理數(shù)據(jù)更新主要涉及確定更新策略、變化信息獲取、變化數(shù)據(jù)采集、現(xiàn)勢數(shù)據(jù)生產(chǎn)、現(xiàn)勢數(shù)據(jù)提供等5個步驟

1．確定更新策略

先需確定數(shù)據(jù)更新的目標(biāo)、任務(wù)，包括更新范圍（重點建設(shè)區(qū)域等）、更新內(nèi)容（道路、居民地等）、更新周期（定期全面更新、動態(tài)實時更新）、更新工程組織與實施方案。（1）更新周期?？刹捎枚ㄆ谌娓潞蛣討B(tài)實時更新2種模式：①定期全面更新。在一定的周期內(nèi)完成某個區(qū)域的更新。優(yōu)先保證規(guī)劃建設(shè)的熱點地區(qū)和重要項目對基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)的需求。②動態(tài)實時更新。通過竣工測量，對變化了的區(qū)域進(jìn)行實時或及時的測繪。（2）更新內(nèi)容。基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)的更新按全要素進(jìn)行，也可根據(jù)需要和周期選擇一種或幾種要素進(jìn)行更新，如道路、居民地、水系等，并按不同的取舍標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。1．確定更新策略

（3）更新精度。更新精度不宜低于原數(shù)據(jù)的精度，通過數(shù)據(jù)更新提高現(xiàn)勢性。（4）更新范圍。通常按圖幅更新，這種方式便于數(shù)據(jù)的生產(chǎn)和管理，是目前主要方式。也可按街區(qū)更新，將更新的區(qū)域按街巷和道路分片，這種方式可避免分幅而破壞要素的自然連接關(guān)系，有利于基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)組織與建庫。但給數(shù)據(jù)組織與管理帶來一定的困難。（5）組建專門的更新隊伍。要做到實時更新，一種行之有效的辦法是組建專門的更新隊伍及時更新測量。

2．變化信息獲取當(dāng)前人們用來獲取變化信息的方法主要有以下3種：（1）專業(yè)隊伍進(jìn)行現(xiàn)勢調(diào)查，發(fā)現(xiàn)變化；（2）將衛(wèi)星遙感影像與現(xiàn)有數(shù)據(jù)比較，發(fā)現(xiàn)變化；（3）根據(jù)其他渠道獲得變化信息，如有關(guān)專業(yè)單位、社會力量、新聞途徑等。

3．變化數(shù)據(jù)采集

（1）人工數(shù)據(jù)采集，包括對標(biāo)繪圖進(jìn)行數(shù)字化、野外勘測數(shù)字作業(yè)、GPS采集等。（2）交互式數(shù)據(jù)采集，包括攝影測量、遙感圖像處理等。（3）自動數(shù)據(jù)采集，衛(wèi)星遙感影像識別與處理等。數(shù)據(jù)的采集一般采用數(shù)字?jǐn)z影測量成圖和全野外數(shù)據(jù)采集。使用衛(wèi)星遙感影像進(jìn)行數(shù)據(jù)采集正逐漸成為一種更新的重要手段。①基于SPOT（2.5m、5m或10m）

、TM（30m）影像的更新，用于1：5萬～1：10萬更新；②基于IKONOS（1m）、QuickBird（0.61m）影像的更新，用1：1萬或比例尺更大基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)的更新。4．現(xiàn)勢數(shù)據(jù)生產(chǎn)

是一個多源、多尺度數(shù)據(jù)集的融合過程．即將新采集的變化數(shù)據(jù)與原有數(shù)據(jù)庫中未變化的數(shù)據(jù)融合，從而形成新的集成的現(xiàn)勢數(shù)據(jù)庫。原始數(shù)據(jù)可能會有新增、消失、改變等變化類型，相應(yīng)的處理包括：（1）插入。將新增的地物信息添加到數(shù)據(jù)庫中。（2）刪除。將已消失地物的信息從數(shù)據(jù)庫中刪除。（3）匹配并替換。根據(jù)相似性準(zhǔn)則，將空間形態(tài)、位置變化的地物與原始數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，確定替換對象，再用新的數(shù)據(jù)替換已變化的內(nèi)容。（4）歷史信息的保存與管理。被刪除、替換的數(shù)據(jù)需要保存，以便歷史數(shù)據(jù)的恢復(fù)、查詢與分析。5．現(xiàn)勢數(shù)據(jù)提供

提供給用戶的現(xiàn)勢數(shù)據(jù)可以是批量替代的方式。但由于用戶在購買數(shù)據(jù)后會在其中附加許多自己獨有的屬性及語義，需要予以保留，所以有時只需要提供變化部分和相應(yīng)的元數(shù)據(jù)，供用戶與其獨有屬性聯(lián)結(jié)。原則上應(yīng)該能讓用戶得到任一時期的快照，讓用戶盡量少地進(jìn)行集成與拓?fù)渲亟üぷ?，允許用戶保留與特有屬性的鏈接。與此相關(guān)的另一個問題是更新信息分發(fā)服務(wù)的政策與價格。

2.6.2數(shù)據(jù)庫更新

數(shù)據(jù)采集加工通常是以圖幅為單位進(jìn)行的。基于要素的數(shù)據(jù)更新在實際應(yīng)用中尚需時日。而且基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)的初始建庫也是基于圖幅的，因此，基于圖幅的數(shù)據(jù)更新策略是與數(shù)據(jù)采集相一致的。其更新流程如圖5-2-6所示。如果入庫以圖幅為單元，更新時仍只對涉及的圖幅進(jìn)行小范圍的改動。這種方式的優(yōu)點是文件的修改量小，缺點是每次入庫必須切割接邊。如果圖庫的存儲以街區(qū)為單元，更新時要逐層對數(shù)據(jù)進(jìn)行連接，一般居民地等面狀圖元需要保持其完整性，而道路、河流等跨街區(qū)的線狀圖元，則在該層單獨更新，這樣涉及的數(shù)據(jù)量可能相對大些，但數(shù)據(jù)的完整性較好。

圖5-2-6數(shù)據(jù)更新系統(tǒng)流程圖

1．?dāng)?shù)據(jù)庫更新方法

數(shù)據(jù)更新是指根據(jù)現(xiàn)勢性最強(qiáng)的資料，對照已有的數(shù)據(jù)，將局部范圍內(nèi)變化了的地形要素進(jìn)行修改（增、刪、改）。在進(jìn)行更新作業(yè)時，往往會出現(xiàn)許多作業(yè)人員對同一個數(shù)據(jù)文件內(nèi)的不同（矢量）要素進(jìn)行更新操作的情況，為了保證數(shù)據(jù)的一致性和可靠性，要求GIS軟件應(yīng)具有多用戶、歷史事件記錄、長事務(wù)處理等功能。數(shù)據(jù)庫的更新包含兩方面的內(nèi)容，其一是對成果數(shù)據(jù)庫及信息服務(wù)數(shù)據(jù)庫的更新，其二是對歷史數(shù)據(jù)庫的更新。

2．?dāng)?shù)據(jù)更新的一致性是指不同數(shù)據(jù)庫更新的一致性，包括：基礎(chǔ)地形數(shù)據(jù)庫與地名數(shù)據(jù)庫之間的一致性，基礎(chǔ)地形數(shù)據(jù)與DOM、DEM之間的一致性，基礎(chǔ)地形數(shù)據(jù)與專題信息數(shù)據(jù)一致性等。多源數(shù)據(jù)的一致性的解決方案是針對不同的數(shù)據(jù)來源及數(shù)據(jù)源之間的關(guān)系開發(fā)出相應(yīng)的數(shù)據(jù)提取或數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊，保證不同空間數(shù)據(jù)庫在數(shù)據(jù)更新時保持連動性及數(shù)據(jù)的一致性。增加從多比例尺地形數(shù)據(jù)上直接提取地名數(shù)據(jù)的功能，實現(xiàn)在基礎(chǔ)地形數(shù)據(jù)入庫的同時相應(yīng)的地名數(shù)據(jù)提取入庫，從而保證了地名庫和基礎(chǔ)地形數(shù)據(jù)更新的一致性。提供從基礎(chǔ)地形數(shù)據(jù)庫提取專題信息功能。當(dāng)基礎(chǔ)地形數(shù)據(jù)庫更新到一定程度時，可調(diào)用專題信息提取功能，重新生成現(xiàn)勢專題信息，從而保證專題信息和基礎(chǔ)地形庫數(shù)據(jù)一致性§2.7基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)

完善的技術(shù)體系是建設(shè)規(guī)范系統(tǒng)的重要保證。基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)技術(shù)體系包括標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)獲取、生產(chǎn)、管理、應(yīng)用和質(zhì)量控制等內(nèi)容。在基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)生產(chǎn)與基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)建設(shè)和應(yīng)用中都應(yīng)遵循一系列技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)?；A(chǔ)地理信息系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)為數(shù)據(jù)生產(chǎn)、數(shù)據(jù)庫建立、產(chǎn)品開發(fā)、系統(tǒng)建設(shè)和應(yīng)用等提供規(guī)范化的依據(jù)，是工程得以標(biāo)準(zhǔn)化實施的保證。

基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)技術(shù)體系

§2.7基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)

2.7.1基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)是基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)生產(chǎn)、建庫和系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用中其他標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)，是被普遍使用的具有廣泛指導(dǎo)意義和約束意義的標(biāo)準(zhǔn)。主要包括：空間參考系、分幅與編號、圖式、要素分類編碼、數(shù)據(jù)字典、元數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)交換格式等系列標(biāo)準(zhǔn)。2.7.2產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)是基礎(chǔ)地理信息數(shù)字產(chǎn)品必須達(dá)到的技術(shù)要求，主要包括DEM、DRG、DOM和DLG等基本類型。產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定產(chǎn)品的分類、標(biāo)記、技術(shù)指標(biāo)與要求、產(chǎn)品包裝、檢測與評價、分發(fā)格式等內(nèi)容。§2.7基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)

2.7.3技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)生產(chǎn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是對生產(chǎn)技術(shù)方法、工藝流程、技術(shù)指標(biāo)與要求、檢查等做出的相應(yīng)技術(shù)規(guī)定。也包括基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用服務(wù)的基本技術(shù)規(guī)定。2.7.4管理標(biāo)準(zhǔn)管理標(biāo)準(zhǔn)是在基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)生產(chǎn)、建庫和系統(tǒng)建設(shè)中需要統(tǒng)一協(xié)調(diào)的技術(shù)管理、質(zhì)量監(jiān)督等方面的標(biāo)準(zhǔn)，包括產(chǎn)品檢測與評價、數(shù)據(jù)庫設(shè)計與建庫、數(shù)據(jù)庫和管理系統(tǒng)運行管理與維護(hù)等方面的技術(shù)規(guī)定等。第3章基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

§3.1需求調(diào)查與分析

§3.2系統(tǒng)設(shè)計§3.3數(shù)據(jù)庫設(shè)計§3.4詳細(xì)設(shè)計

§3.1需求調(diào)查與分析3.1.1系統(tǒng)目標(biāo)獲取及分析（1）進(jìn)行用戶類型分析。進(jìn)行系統(tǒng)目標(biāo)和任務(wù)分析先應(yīng)確定系統(tǒng)的用戶類型，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步開展分析確定用戶需求。（2）對現(xiàn)行系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)查分析。通過對現(xiàn)行系統(tǒng)組織機(jī)構(gòu)、工作任務(wù)、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)備裝置和費用開支等的調(diào)查研究，指出現(xiàn)行工作狀況在工作效率、費用支付、人力配置等存在問題和薄弱環(huán)節(jié)（3）明確系統(tǒng)服務(wù)對象。服務(wù)對象不同，系統(tǒng)目標(biāo)不相同（4）用戶研究領(lǐng)域現(xiàn)狀調(diào)查。根據(jù)用戶希望系統(tǒng)解決哪些實際應(yīng)用問題可以確定系統(tǒng)設(shè)計的目的、應(yīng)用范圍和應(yīng)用深度，為總體設(shè)計中的系統(tǒng)功能設(shè)計和應(yīng)用模型設(shè)計提供科學(xué)、合理依據(jù)3.1.2系統(tǒng)功能獲取及分析

系統(tǒng)的功能和性能是在明確系統(tǒng)目標(biāo)的基礎(chǔ)上，對系統(tǒng)目標(biāo)和任務(wù)在具體實現(xiàn)上進(jìn)行設(shè)計和細(xì)分。方法有三種：（1）結(jié)構(gòu)化分析方法。采用自頂向下、逐層分解的系統(tǒng)分析方法來定義GIS系統(tǒng)的需求。在此基礎(chǔ)上，可做出系統(tǒng)的規(guī)格說明，由此建立系統(tǒng)的一個自頂向下任務(wù)分析模型。方法的要點是將系統(tǒng)開發(fā)的全過程劃分為若干階段，而后分別確定它們的任務(wù)，同時把系統(tǒng)的邏輯和物理模型，即系統(tǒng)“做什么”和“怎么做”分開，以保證其在各階段任務(wù)明確、實施有效。結(jié)構(gòu)化分析方法是一種使用相對廣泛、也較為成熟和完善的系統(tǒng)分析方法。3.1.2系統(tǒng)功能獲取及分析

（2）面向?qū)ο蠓治龇椒āＪ峭ㄟ^自底向上提取對象并進(jìn)行對象的組合來實現(xiàn)系統(tǒng)功能和性能分析。它提取的對象包括系統(tǒng)的實體、實體屬性和實體關(guān)聯(lián)以及系統(tǒng)的方法、函數(shù)和它們之間的關(guān)聯(lián)等。根據(jù)各實體和各函數(shù)方法的關(guān)聯(lián)度分析，逐步向上進(jìn)行功能和實體的綜合，最后得到系統(tǒng)的功能模塊和性能要求。（3）快速原型化分析方法。是在系統(tǒng)分析員和系統(tǒng)用戶之間交流的一種工具方法，用來明確用戶對系統(tǒng)功能和性能的要求?；谙到y(tǒng)需求不確定性因素，快速原型化分析方法在系統(tǒng)功能和性能分析領(lǐng)域的應(yīng)用相對廣泛。方法的主要思想是借助原型來輔助軟件需求的定義。在開發(fā)初期，開發(fā)人員根據(jù)自己對用戶需求的理解，利用開發(fā)工具快速構(gòu)造出原型軟件，用戶及開發(fā)人員通過對原型軟件的試運行、評價、修正和改進(jìn)，逐步明確軟件的功能及性能需求，作為軟件開發(fā)階段的基礎(chǔ)。

3.1.3可行性分析與系統(tǒng)分析方法對系統(tǒng)進(jìn)行初步調(diào)查后，開發(fā)者應(yīng)根據(jù)實際對下述問題做出選擇：該項目是否具有立項的必要性？如果立項建設(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？開發(fā)任何一個信息系統(tǒng)，都會受到時間和資源上的限制。因此，在接受項目之前必須根據(jù)用戶可能提供的時間和資源條件進(jìn)行可行性研究?？尚行匝芯抗ぷ鲀?nèi)容包括：（1）數(shù)據(jù)源調(diào)查與評估；（2）技術(shù)可行性評估；（3）系統(tǒng)的支持狀況；（4）經(jīng)濟(jì)和社會效益分析。系統(tǒng)分析方法包括：（1）數(shù)據(jù)流模型；（2）數(shù)據(jù)字典；（3）加工邏輯說明。3.1.4需求規(guī)格說明書

系統(tǒng)的軟件需求規(guī)格說明是在系統(tǒng)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)系系統(tǒng)需求分析與系統(tǒng)設(shè)計的重要橋梁。同時，系統(tǒng)軟件需求規(guī)格說明書作為系統(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，成為下一階段系統(tǒng)設(shè)計的依據(jù)。需求規(guī)格說明書的結(jié)構(gòu)如表5-3-1所示。。表5-3-1需求規(guī)格說明書的結(jié)構(gòu)1.引言1.1編寫目的（闡明編寫需求說明目的，指明用戶對象）1.2項目背景（包括：項目的委托單位、開發(fā)單位和主管部門；該系統(tǒng)與其它系統(tǒng)的關(guān)系）1.3定義（列出文檔中用到的專門術(shù)語定義和縮寫詞原文）1.4參考資料（包括：經(jīng)核準(zhǔn)的計劃任務(wù)書、合同或上級機(jī)關(guān)批文；開發(fā)計劃；文檔所引用的資料、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。列出這些資料的作者、標(biāo)題、編號、發(fā)表日期、出版單位或資料來源）2.項目概述

2.1項目目標(biāo)、內(nèi)容、現(xiàn)行系統(tǒng)的調(diào)查情況

2.2系統(tǒng)運行環(huán)境2.3條件與限制3.系統(tǒng)數(shù)據(jù)描述

3.1靜態(tài)數(shù)據(jù)3.2動態(tài)數(shù)據(jù)3.3數(shù)據(jù)流圖

3.4數(shù)據(jù)庫描述（給出所使用數(shù)據(jù)庫的名稱和類型）

3.5數(shù)據(jù)字典3.6數(shù)據(jù)加工3.7數(shù)據(jù)采集

4.系統(tǒng)功能需求

4.1功能劃分

4.2功能描述5.系統(tǒng)性能需求

5.1數(shù)據(jù)精確度

5.2時間特性（如響應(yīng)時間、更新處理時間、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與傳輸時間、運行時間等）

5.3適應(yīng)性（在操作方式、運行環(huán)境、與其它軟件的接口以及開發(fā)計劃等發(fā)生變化時，應(yīng)具有的適應(yīng)能力）6.系統(tǒng)運行需求

6.1用戶界面（如屏幕格式、報表格式、菜單格式、輸入輸出時間等）

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）§3.2系統(tǒng)設(shè)計

3.2.1系統(tǒng)總體設(shè)計

GIS項目的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和軟件體系結(jié)構(gòu)。1．體系結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）C/S結(jié)構(gòu)C/S模式的應(yīng)用系統(tǒng)基本運行關(guān)系體現(xiàn)為“請求／響應(yīng)”的應(yīng)答模式。當(dāng)用戶需要訪問服務(wù)器時就由客戶機(jī)發(fā)出“請求”，服務(wù)器接受“請求”并“響應(yīng)”，然后執(zhí)行相應(yīng)的服務(wù)，把執(zhí)行結(jié)果送回給客戶機(jī)，由它進(jìn)一步處理后再提交給用戶。C/S系統(tǒng)其核心是服務(wù)器集中管理數(shù)據(jù)資源，接收客戶機(jī)請求、并將查詢結(jié)果發(fā)送給客戶機(jī)；同時客戶機(jī)具有自主的控制能力和計算能力，向服務(wù)器發(fā)送請求，接收結(jié)果。1．體系結(jié)構(gòu)設(shè)計（2）B/S結(jié)構(gòu)B/S結(jié)構(gòu)是將C/S模式的結(jié)構(gòu)與Web技術(shù)密切結(jié)合而形成的三層體系結(jié)構(gòu)。第一層客戶機(jī)是用戶與整個系統(tǒng)的接口?？蛻舻膽?yīng)用程序精簡到一個通用的瀏覽器軟件。瀏覽器將HTML代碼轉(zhuǎn)化成圖文并茂的網(wǎng)頁。網(wǎng)頁還具備一定的交互功能，允許用戶在網(wǎng)頁提供的申請表上輸入信息提交給后臺并提出處理請求。這個后臺就是第二層的Web服務(wù)器。第二層web服務(wù)器將啟動相應(yīng)的進(jìn)程來響應(yīng)這一請求，動態(tài)生成一串HTML代碼，其中嵌入處理的結(jié)果，返回給客戶機(jī)的瀏覽器：如果客戶機(jī)提交的請求包括數(shù)據(jù)的存取，Web服務(wù)器還需與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器協(xié)同完成這一處理工作。第三層數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的任務(wù)類似于C/S模式圖5-3-1三層B/S體系結(jié)構(gòu)示意圖1．體系結(jié)構(gòu)設(shè)計（3）兩種結(jié)構(gòu)體系的比較在B/S和C/S的比較中，只能在某一方面有優(yōu)勢。任何一個項目或任何一種方案，都要分析實現(xiàn)的內(nèi)容和它將要面對的最終用戶的性質(zhì)。在很多跨區(qū)域的大型GIS中，經(jīng)常是包含二者。正是C/S的某些不足才開發(fā)了B/S，而B/S同樣也不是完美無缺的，在很多地方需要它們互補(bǔ)。舉例來講，如果管理計算機(jī)組的主要工作是查詢和決策，錄入工作比較少，所以采用B/S模式比較合適；而對于其他工作組需要較快的存儲速度和較多的錄入，交互性比較強(qiáng)，可采用C/S模式。2．軟件配置與硬件網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)（1）軟件配置一般選擇廣泛使用的跨平臺的操作系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)管理和權(quán)限管理的平臺，采用Windows操作系統(tǒng)作為管理信息系統(tǒng)和數(shù)據(jù)檢索系統(tǒng)的平臺。采用Unix或Oracle等分別作為服務(wù)器系統(tǒng)和運行數(shù)據(jù)庫的支撐平臺，采用WindowsNT或J2EE的開發(fā)體系。基礎(chǔ)平臺的選擇應(yīng)滿足：1）圖像、圖形與DEM三庫一體化及面向?qū)ο螅?）海量、無縫、多尺度空間數(shù)據(jù)庫管理；3）動態(tài)、多維與空間數(shù)據(jù)可視化；4）基于網(wǎng)絡(luò)的C/S、B/S系統(tǒng)（WebGIS）；5）數(shù)據(jù)融合與信息融合對于中、小型基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)，選用的系統(tǒng)應(yīng)成熟健壯；支持C/S、B/S體系結(jié)構(gòu)；支持多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。選擇具備數(shù)據(jù)自動備份和遷移的數(shù)據(jù)存儲和備份系統(tǒng)。2．軟件配置與硬件網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)（2）硬件及網(wǎng)絡(luò)環(huán)境設(shè)計系統(tǒng)對CPU的運算速度、存儲容量、圖形處理等能力有較高的要求。服務(wù)器可采用64位操作系統(tǒng)和系統(tǒng)模塊化設(shè)計。采用共享公共部件設(shè)計，其處理器、磁盤驅(qū)動器、電源和內(nèi)存等部件都是通用的，便于服務(wù)器的維護(hù)與升級。系統(tǒng)可根據(jù)建庫工作的實際需要，選擇部門級的微機(jī)服務(wù)器作為數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)平臺。存儲系統(tǒng)設(shè)備以三級存儲方式（在線、近線、離線）為主，以數(shù)據(jù)存儲為中心存儲局域網(wǎng)，對數(shù)據(jù)建庫、更新、運行管理、分發(fā)服務(wù)、海量數(shù)據(jù)存儲、備份等提供策略。可選擇自動磁帶庫作為近線存儲設(shè)備，磁盤陣列作為在線實時運行數(shù)據(jù)存儲設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)主干采用高性能交換機(jī)負(fù)責(zé)內(nèi)部IP地址過濾、訪問控制、虛擬局域網(wǎng)和網(wǎng)管。全網(wǎng)密鑰管理。

3.2.2系統(tǒng)功能設(shè)計

基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)主要管理DLG、DOM、DEM等基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)，并為其他專業(yè)地理信息系統(tǒng)提供統(tǒng)一的空間定位基礎(chǔ)。根據(jù)基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)的系統(tǒng)需求分析結(jié)果，系統(tǒng)的功能設(shè)計主要包括：數(shù)據(jù)采集與加工、數(shù)據(jù)檢查與入庫、數(shù)據(jù)更新與維護(hù)、數(shù)據(jù)查詢與瀏覽、數(shù)據(jù)輸出與轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)發(fā)布與共享、元數(shù)據(jù)管理等。此外，還可包括控制測量成果管理、地名管理等。

3.2.3系統(tǒng)安全設(shè)計

1．網(wǎng)絡(luò)的安全與保密安全性指的是保證數(shù)據(jù)和程序等資源安全可靠，對資源進(jìn)行保護(hù)以免受到破壞；保密性是對某些資源或信息，需要保密2．應(yīng)用系統(tǒng)的安全措施應(yīng)用系統(tǒng)的安全與系統(tǒng)設(shè)計和實現(xiàn)關(guān)系密切。應(yīng)用系統(tǒng)通過應(yīng)用平臺的安全服務(wù)來保證安全，如通信安全、通信雙方的認(rèn)證等3．?dāng)?shù)據(jù)備份和恢復(fù)機(jī)制數(shù)據(jù)備份是數(shù)據(jù)安全的一個重要方面。(1)恢復(fù)：在出錯時可回到修改前狀態(tài)；(2)備份：數(shù)據(jù)庫修改后，原數(shù)據(jù)應(yīng)有備份。4．用戶管理權(quán)限設(shè)置和管理。權(quán)限設(shè)置包括權(quán)限對象的維護(hù)和分配。權(quán)限：功能權(quán)限和數(shù)據(jù)權(quán)限。權(quán)限管理：權(quán)限提取和用戶授權(quán)。

§3.3空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計

分為數(shù)據(jù)概念設(shè)計、數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計和數(shù)據(jù)物理結(jié)構(gòu)設(shè)計。數(shù)據(jù)庫設(shè)計，就是把現(xiàn)實世界中一定范圍內(nèi)存在的應(yīng)用處理和數(shù)據(jù)抽象成一個數(shù)據(jù)庫的具體結(jié)構(gòu)的過程。對于一個給定的應(yīng)用環(huán)境，提供一個確定最優(yōu)數(shù)據(jù)模型與處理模式的邏輯設(shè)計，以及一個確定數(shù)據(jù)庫存儲結(jié)構(gòu)與存取方法的物理設(shè)計，建立能反映現(xiàn)實世界信息和信息聯(lián)系，滿足用戶要求，能被某個數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）所接受，同時能實現(xiàn)系統(tǒng)目標(biāo)并有效存取數(shù)據(jù)?？臻g數(shù)據(jù)庫設(shè)計是指在數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上建立空間數(shù)據(jù)庫的整個過程，主要包括需求分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計兩部分組成3.3.1需求分析

需求分析是整個空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計與建立的基礎(chǔ)，主要進(jìn)行以下工作。（1）調(diào)查用戶需求：了解用戶特點和要求，取得設(shè)計者與用戶對需求的一致看法；（2）需求數(shù)據(jù)的收集和分析：包括信息需求（信息內(nèi)容、特征、需要存儲的數(shù)據(jù)），信息加工處理要求（如響應(yīng)時間）、完整性與安全性要求等；（3）編制用戶需求說明書：包括需求分析的目標(biāo)、任務(wù)、具體需求說明、系統(tǒng)功能與性能、運行環(huán)境等，是需求分析的最終成果。3.3.1需求分析

需完成數(shù)據(jù)源的選擇和對各種數(shù)據(jù)集的評價。（1）數(shù)據(jù)源的選擇GIS的開發(fā)，其數(shù)據(jù)庫開發(fā)的造價占整個系統(tǒng)造價的70%－80%，所以數(shù)據(jù)源的選擇對整個系統(tǒng)格外重要。數(shù)據(jù)來源有：地圖、遙感影像、GPS數(shù)據(jù)及已有數(shù)據(jù)。（2）對各種數(shù)據(jù)集的評價①數(shù)據(jù)的一般評價。數(shù)據(jù)是否為電子版、是否為標(biāo)準(zhǔn)形式、是否可直接被GIS使用、是否與其他數(shù)據(jù)一致等；②數(shù)據(jù)的空間特性?？臻g特征的表示形式是否一致（如GPS點、大地控制測量點等），空間地理數(shù)據(jù)的系列性等；③屬性數(shù)據(jù)特征的評價。屬性數(shù)據(jù)的存在性、屬性數(shù)據(jù)與空間位置的匹配性、屬性數(shù)據(jù)的編碼系統(tǒng)及屬性數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性等。3.3.2結(jié)構(gòu)設(shè)計

空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計是得到一個合理的空間數(shù)據(jù)模型，是空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計的關(guān)鍵?？臻g數(shù)據(jù)模型越能反映現(xiàn)實世界，在此基礎(chǔ)上生成的應(yīng)用系統(tǒng)就越能滿足用戶對數(shù)據(jù)處理的要求。

數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計步驟

1．?dāng)?shù)據(jù)概念設(shè)計概念設(shè)計是通過對錯綜復(fù)雜的現(xiàn)實世界的認(rèn)識與抽象，最終形成空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)及其應(yīng)用系統(tǒng)所需的模型的過程。具體過程是對所收集的信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、整理，確定實體、屬性及其聯(lián)系，形成獨立于計算機(jī)的反映用戶觀點的概念模式。

地理實體到概念模型（E-R模型）

1．?dāng)?shù)據(jù)概念設(shè)計（1）數(shù)據(jù)庫概念模型對需求分析階段收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、整理、確定地理實體、屬性及其關(guān)系，把用戶的需求加以解釋，并用概念模型表達(dá)出來（主要指E-R模型）。（2）概念模型設(shè)計任務(wù)概念數(shù)據(jù)庫模式設(shè)計以需求分析提出的數(shù)據(jù)要求為基礎(chǔ)，對用戶需求描述的現(xiàn)實世界通過對其中信息的分類、聚集和概括，建立抽象的高級數(shù)據(jù)模型(如E-R模型)，形成概念數(shù)據(jù)庫模式。1．?dāng)?shù)據(jù)概念設(shè)計（3）概念模型設(shè)計步驟通過用戶需求分析，提取和抽象出空間數(shù)據(jù)庫中所有實體。確定各個實體的屬性。要求盡可能減少數(shù)據(jù)冗余，方便數(shù)據(jù)存取和操作，能實現(xiàn)正確無歧義地表達(dá)實體。根據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)流圖及實體的特征正確定義實體間的關(guān)系。根據(jù)提取、抽象和概括出的系統(tǒng)實體、實體屬性以及實體關(guān)系繪制空間E-R圖。根據(jù)劃分的標(biāo)準(zhǔn)和原則對這些單元的E-R圖進(jìn)行綜合，并對其進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，使其能夠無縫地形成為一個整體。將空間E-R圖轉(zhuǎn)化為適合GIS軟件和數(shù)據(jù)庫管理的數(shù)據(jù)模型。2．?dāng)?shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計

邏輯設(shè)計是將概念模型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為具體DBMS可處理的地理數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)（或外模式），也叫數(shù)據(jù)庫模式創(chuàng)建。包括確定：（1）確定數(shù)據(jù)項、記錄及記錄間的聯(lián)系；（2）安全性；（3）完整性；（4）一致性約束。導(dǎo)出的邏輯結(jié)構(gòu)是否與概念模式一致，能否滿足用戶要求，還要對其進(jìn)行評價，并予以優(yōu)化。從E—R模型向關(guān)系模型轉(zhuǎn)換的過程為：（1）確定各實體的主關(guān)鍵字；（2）確定并寫出實體內(nèi)部屬性之間的數(shù)據(jù)關(guān)系表達(dá)式；（3）把經(jīng)過消冗處理的數(shù)據(jù)關(guān)系表達(dá)式中的實體作為相應(yīng)的主關(guān)鍵字；（4）根據(jù)（2）、（3）形成新的關(guān)系；（5）完成轉(zhuǎn)換后，進(jìn)行分析、評價和優(yōu)化。2．?dāng)?shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計

數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)有三種：（1）傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型：層次模型、網(wǎng)絡(luò)模型、關(guān)系模型；（2）面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型；（3）空間數(shù)據(jù)模型：混合數(shù)據(jù)模型、全關(guān)系型空間數(shù)據(jù)模型、對象-關(guān)系型空間數(shù)據(jù)模型、面向?qū)ο罂臻g數(shù)據(jù)模型。GIS數(shù)據(jù)分為各種邏輯數(shù)據(jù)層或?qū)I(yè)數(shù)據(jù)層。數(shù)據(jù)的專業(yè)內(nèi)容的類型通常是數(shù)據(jù)分層的主要依據(jù)。如地形圖數(shù)據(jù)，可分為地貌、水系、道路、植被、控制點、居民地等諸層分別存貯。不同類型的數(shù)據(jù)在分析和應(yīng)用時會同時用到，可將這些數(shù)據(jù)作為一層。例如，湖泊、水庫，線狀的河流、溝渠，點狀的井、泉等，最后得出各層數(shù)據(jù)表現(xiàn)形式，各層數(shù)據(jù)的屬性內(nèi)容和屬性表之間的關(guān)系等。3．?dāng)?shù)據(jù)物理結(jié)構(gòu)設(shè)計

數(shù)據(jù)物理結(jié)構(gòu)設(shè)計是對數(shù)據(jù)庫存儲結(jié)構(gòu)和存儲路徑的設(shè)計，是指有效地將空間數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)在物理存儲器上實現(xiàn)，確定數(shù)據(jù)在介質(zhì)上的物理存儲結(jié)構(gòu)，邏輯設(shè)計如何在計算機(jī)的存儲設(shè)備上實現(xiàn)。物理設(shè)計在很大程度上與選用的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）有關(guān)。數(shù)據(jù)物理結(jié)構(gòu)設(shè)計的步驟：（1）確定數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu)：包括確定需要存儲的數(shù)據(jù)對象、確定數(shù)據(jù)的存放位置、確定數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)、確定數(shù)據(jù)的存取方法、確定系統(tǒng)配置等。（2）對物理結(jié)構(gòu)進(jìn)行評價：分析時間效率、空間效率、維護(hù)代價及用戶要求等。

4．?dāng)?shù)據(jù)字典設(shè)計

數(shù)據(jù)字典是關(guān)于數(shù)據(jù)信息的集合。每個要素對應(yīng)數(shù)據(jù)字典中的一個條目。數(shù)據(jù)字典最重要的用途是作為分析階段的工具。在數(shù)據(jù)字典中建立嚴(yán)格一致的定義有助于增進(jìn)分析員和用戶之間的交流，有助于增進(jìn)不同開發(fā)人員或不同開發(fā)小組之間的交流。數(shù)據(jù)字典和數(shù)據(jù)流圖一起構(gòu)成信息系統(tǒng)的邏輯模型。沒有數(shù)據(jù)字典，數(shù)據(jù)流圖就不嚴(yán)格；沒有數(shù)據(jù)流圖，數(shù)據(jù)字典也沒有作用。實現(xiàn)數(shù)據(jù)字典的常見方法有三種：全人工過程、全自動過程和混合過程。GIS數(shù)據(jù)字典的主要內(nèi)容包括：數(shù)據(jù)流圖中每個圖形要素的名字、別名或編號、分類、描述、定義、位置等。3.3.3符號庫設(shè)計

從空間地物的圖式符號來看，地物要素的符號庫設(shè)計包括了符號類型設(shè)計和地物要素符號樣例設(shè)計。符號類型包括如下七個類型。

地物要素的符號類型表

地物要素的符號樣例表

§3.3數(shù)據(jù)庫設(shè)計

3.3.4元數(shù)據(jù)庫設(shè)計是指描述空間數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，元數(shù)據(jù)設(shè)計的內(nèi)容主要包括：空間數(shù)據(jù)集的內(nèi)容、質(zhì)量、表示方式、空間參考、管理方式以及數(shù)據(jù)集的其它特征等，是空間數(shù)據(jù)交換的基礎(chǔ)，也是空間數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化的保證，在一定程度上為空間數(shù)據(jù)的質(zhì)量提供了保障。3.3.5數(shù)據(jù)更新設(shè)計通過地理信息更新可保證地理信息的現(xiàn)勢性，其手段包括5種：實測更新法、編繪更新法、數(shù)字地圖制圖更新法、遙感信息更新法和GPS信息更新法等。§3.4詳細(xì)設(shè)計

3.4.1詳細(xì)設(shè)計的任務(wù)

（1）細(xì)化總體設(shè)計的體系流程圖，繪出程序結(jié)構(gòu)圖，直到每個模塊的編寫難度可被單個程序員所掌握；（2）為每個功能模塊選定算法；（3）確定模塊使用的數(shù)據(jù)組織；（4）確定模塊的接口細(xì)節(jié)，及模塊間的調(diào)度關(guān)系；（5）描述每個模塊的流程邏輯；（6）編寫詳細(xì)設(shè)計文檔。包括細(xì)化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖及逐個模塊的描述，如功能、界面、接口、數(shù)據(jù)組織、控制邏輯等。3.4.2詳細(xì)設(shè)計說明書詳細(xì)設(shè)計說明書的內(nèi)容見表5-3-3所示。表5-3-3詳細(xì)設(shè)計說明書內(nèi)容1．引言1.1背景。說明該軟件系統(tǒng)名稱、開發(fā)者、詳細(xì)設(shè)計原則和方法。1.2參考資料。列出有關(guān)參考資料名稱、作者、日期、出版單位。1.3術(shù)語和縮寫語。列出本文件中專用的術(shù)語、定義和縮寫語。2．程序（模塊）系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)用圖表列出本程序系統(tǒng)內(nèi)每個模塊(或子程序)的名稱、標(biāo)識符，以及這些模塊(或子程序)之間的層次關(guān)系3．模塊（或子程序）。每個模塊（或子程序）設(shè)計考慮

3.1模塊（子程序）描述。簡要描述模塊的目的意義、特點。

3.2功能。描述模塊（子程序）要完成的主要功能。

3.3性能。描述模塊（子程序）要達(dá)到的主要技術(shù)性能。

3.4輸入項。描述每一個輸入項的特征，如：標(biāo)識符、數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)格式、數(shù)值的有效范圍、輸入方式。

3.5輸出項。描述每一個輸出項的特征，如：標(biāo)識符、數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)格式、數(shù)值的有效范圍、輸出方式。

3.6處理過程。詳細(xì)說明模塊（子程序）內(nèi)部的處理過程，采用的算法、出錯處理。

3.7接口。分別列出和本模塊（子程序）有調(diào)用關(guān)系所有模塊(子程序)及調(diào)用關(guān)系，說明與本模塊有關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

3.8存儲分配

3.9注釋設(shè)計

3.10限制條件。說明本模塊（子程序）運行中受到的限制條件

3.11測試計劃4．模塊（或子程序）用類似3的方式，說明第二個模塊（子程序）乃至第N個模塊（或子程序）的設(shè)計考慮。§3.5系統(tǒng)實現(xiàn)

3.5.1平臺選擇（1）GIS平臺選擇；（2）開發(fā)語言選擇；3）運行操作系統(tǒng)、中間件、數(shù)據(jù)選擇；（4）網(wǎng)絡(luò)、硬件平臺配置。3.5.2系統(tǒng)功能開發(fā)程序編寫工作，其產(chǎn)品就是一套程序，是GIS開發(fā)最終的成果。程序編寫是一項系統(tǒng)工程，投入大量的人力、物力，研制出一個成功的軟件產(chǎn)品。程序編寫工作的組織管理實際上就是對上述人員訓(xùn)練、軟件培訓(xùn)、程序編寫、調(diào)試和驗收等方面內(nèi)容的合理安排，提高程序編寫的質(zhì)量和效率。系統(tǒng)功能開發(fā)有以下工作：（1）程序語言的選擇；（2）程序設(shè)計；（3）進(jìn)行代碼編寫、調(diào)試和單元測試；（4）系統(tǒng)代碼文檔的編寫。§3.5系統(tǒng)實現(xiàn)

3.5.3系統(tǒng)功能集成在功能開發(fā)完成后，根據(jù)系統(tǒng)的模塊化分和接口設(shè)計進(jìn)行功能的集成。關(guān)鍵是做好接口的調(diào)試工作。3.5.4樣例數(shù)據(jù)試驗運行開發(fā)完成后，采用部分?jǐn)?shù)據(jù)加載到系統(tǒng)中，進(jìn)行試運行檢驗。3.5.5系統(tǒng)功能測試根據(jù)需求說明書和測試，檢驗系統(tǒng)功能運行的正確性及與需求文檔的符合程度。

第4章數(shù)據(jù)建庫與系統(tǒng)測試評價§4.1數(shù)據(jù)建庫

§4.2系統(tǒng)部署

§4.3系統(tǒng)測試與評價

§4.1數(shù)據(jù)建庫

4.1.1空間數(shù)據(jù)的三大特征（1）空間特征：表示現(xiàn)象的空間位置或現(xiàn)在所處的地理位置?？臻g特征又稱為幾何特征或定位特征，以坐標(biāo)數(shù)據(jù)表示，例如笛卡爾坐標(biāo)、經(jīng)緯度等。（2）屬性特征：用以描述事物或現(xiàn)象的特性，如事物或現(xiàn)象的類別、等級、數(shù)量、名稱等。（3）時間特征：用以描述事物或現(xiàn)象隨時間的變化，其變化的周期有超短期的、短期的、中期的、長期的等等。如土地利用、城市的范圍等變化。上述3個特征中，空間特征是空間數(shù)據(jù)獨有的。

4.1.2數(shù)據(jù)庫建構(gòu)

矢量數(shù)據(jù)采用適當(dāng)數(shù)據(jù)模型進(jìn)行存儲，在邏輯上根據(jù)圖件的比例尺和種類將空間數(shù)據(jù)劃分為不同的子庫，在每個子庫中將圖件按要素類別劃分成不同的圖層，將類別或性質(zhì)相關(guān)的圖層組織成大類。矢量數(shù)據(jù)按子庫、大類、圖層的層次關(guān)系進(jìn)行存儲柵格數(shù)據(jù)是正射影像圖和一些掃描圖件，對該類數(shù)據(jù)，以目錄文件方式進(jìn)行存儲，將每類柵格數(shù)據(jù)作為一個子庫，對每個柵格子庫建立目錄，在這個子庫級目錄下為其所包含的分區(qū)建立目錄，在具體的分區(qū)目錄中以圖幅為單位存放該區(qū)柵格圖像。數(shù)據(jù)的組織管理方式直接影響和決定了系統(tǒng)構(gòu)架的設(shè)計，在數(shù)據(jù)庫的邏輯設(shè)計時，采用基礎(chǔ)庫加專題庫的模式，構(gòu)建現(xiàn)狀庫和歷史庫。物理建庫時，通過構(gòu)建4D產(chǎn)品的方式組織數(shù)據(jù)，分別建立各種比例尺的DLG、DRG、DOM、DEM。

§4.1數(shù)據(jù)建庫4.1.3數(shù)據(jù)準(zhǔn)備（1）數(shù)據(jù)源的選擇；（2）數(shù)據(jù)采集存儲原則；（3）建庫的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備；（4）數(shù)據(jù)庫入庫的組織管理等。4.1.4數(shù)據(jù)庫模式創(chuàng)建邏輯設(shè)計第一階段收集和分析用戶需求按四步進(jìn)行：分析用戶活動；確定系統(tǒng)范圍；分析用戶涉及的數(shù)據(jù)和分析系統(tǒng)數(shù)據(jù)。設(shè)計第二階段建立E-R模型分兩步：先應(yīng)進(jìn)行局部E-R模型設(shè)計，然后進(jìn)行總體E-R模型的設(shè)計。設(shè)計第三階段在數(shù)據(jù)庫模式設(shè)計階段分兩步：初步設(shè)計，把E-R圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型；優(yōu)化設(shè)計，對模式進(jìn)行調(diào)整和改善邏輯設(shè)計涉及到數(shù)據(jù)圖層的設(shè)計。4.1.5數(shù)據(jù)入庫

1．?dāng)?shù)據(jù)庫入庫的組織管理建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)管理組來負(fù)責(zé)入庫數(shù)據(jù)的鑒定、審批和管理入庫工作。（1）凡入庫的數(shù)據(jù)應(yīng)同時提交數(shù)據(jù)說明書，數(shù)據(jù)管理組根據(jù)該類數(shù)據(jù)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，對數(shù)據(jù)說明書的內(nèi)容逐項進(jìn)行檢查和鑒定，鑒定合格的數(shù)據(jù)方可入庫；（2）數(shù)據(jù)入庫時，應(yīng)有數(shù)據(jù)的鑒定意見和鑒定小組的簽名，注明入庫日期；（3）數(shù)據(jù)入庫后，應(yīng)建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)安全和保密體系。2．空間數(shù)據(jù)庫建庫流程空間數(shù)據(jù)建庫涉及范圍廣，建庫的對象涉及到各種源格式，如CAD格式、TIF格式、SHP格式、文本格式等，對于每類數(shù)據(jù)的建庫要求不相同，對于空間數(shù)據(jù)建庫具體工作流程不相同。不同來源數(shù)據(jù)和不同目標(biāo)要求的空間數(shù)據(jù)建庫的過程基本相同2．空間數(shù)據(jù)庫建庫流程（1）原始數(shù)據(jù)分析：分析數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)坐標(biāo)系、數(shù)據(jù)質(zhì)量等，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)特征和問題。（2）制定工作方案：依據(jù)數(shù)據(jù)整理目標(biāo)和要求，針對空間數(shù)據(jù)特征和問題，制定數(shù)據(jù)加工整理、質(zhì)量檢查、入庫方案（3）數(shù)據(jù)加工整理：利用各種輔助工具按照工作方案對數(shù)據(jù)進(jìn)行加工整理，使原始數(shù)據(jù)能夠滿足數(shù)據(jù)建庫的要求（4）數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查：按照質(zhì)量要求對數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)有問題的返工處理，對質(zhì)量過關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行確認(rèn)。（5）數(shù)據(jù)入庫落地：經(jīng)過加工整理并檢查合格后，通過手工或利用數(shù)據(jù)管理軟件對各種成果數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一存儲。（6）編制數(shù)據(jù)說明：以元數(shù)據(jù)管理方式記錄已入庫數(shù)據(jù)的類別、來源、加工時間等要素，編制數(shù)據(jù)使用說明書。4.1.6數(shù)據(jù)質(zhì)量檢驗與程序監(jiān)理

1．?dāng)?shù)據(jù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)制定原則國家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)先采用；用專業(yè)部門或地方擬訂的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)2．?dāng)?shù)據(jù)質(zhì)量檢查依據(jù)數(shù)據(jù)的分類系統(tǒng)；數(shù)據(jù)獲取方法的評價；數(shù)據(jù)獲取用的儀器及其精度的規(guī)定；數(shù)據(jù)的計量單位和數(shù)據(jù)精度分級的規(guī)定；數(shù)據(jù)編碼或代表符號的規(guī)定3．?dāng)?shù)據(jù)質(zhì)量檢查與程序監(jiān)理按照數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和數(shù)據(jù)驗收標(biāo)準(zhǔn)，對入庫數(shù)據(jù)進(jìn)行空間和屬性檢查。包括圖形數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)的接邊等的檢查（1）圖形檢查：面、線、點狀要素檢查、一致性檢查。（2）屬性檢查：字段非空檢查、字段唯一性檢查、圖形屬性一致性檢查和數(shù)據(jù)整理檢查等四大方面。

4.1.7基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量控制

1．?dāng)?shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一是實現(xiàn)信息共享的前提條件。只有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，才能保證數(shù)據(jù)的系統(tǒng)性和規(guī)范性，有利于數(shù)據(jù)的維護(hù)、分析、更新和利用。不同尺度、不同區(qū)域的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)應(yīng)遵從統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，包括數(shù)據(jù)模型、投影、表達(dá)方式等，不同尺度的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)對于同一地理對象的描述要有連貫性和一致性。保證數(shù)據(jù)在水平方向、垂直方向和時態(tài)3個維度的有機(jī)集成?！痘A(chǔ)地理信息標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)基本規(guī)定》，適用于基礎(chǔ)地理信息標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的生產(chǎn)、認(rèn)定和使用。國家發(fā)布了一系列基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)生產(chǎn)和建庫方面的標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)都是基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)建設(shè)中應(yīng)該遵循的技術(shù)依據(jù)。2．空間數(shù)據(jù)質(zhì)量控制基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制具體表現(xiàn)在檢測數(shù)據(jù)可靠性和分析數(shù)據(jù)的不確定性，從定位精度、屬性精度、邏輯一致性、數(shù)據(jù)完整性等多方面對數(shù)據(jù)進(jìn)行過程控制、檢查與評價。其中，定位精度由兩部分組成，即偏差與精度。GIS系統(tǒng)的質(zhì)量控制分別包含了空間數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制、屬性數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制、空間實體之間關(guān)系和空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)之間關(guān)系的質(zhì)量控制?？臻g數(shù)據(jù)質(zhì)量控制是多工藝、多環(huán)節(jié)的。數(shù)據(jù)采集手段不同，其質(zhì)量控制內(nèi)容也有差異。2．空間數(shù)據(jù)質(zhì)量控制（1）數(shù)據(jù)質(zhì)量控制內(nèi)容①空間位置精度：數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、平面精度和高程精度。②屬性數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制：描述空間數(shù)據(jù)的屬性項定義（包括名稱、類型、長度等）須正確，屬性表中各數(shù)據(jù)項的屬性取值及其單位不得有異常；標(biāo)識碼是區(qū)分和標(biāo)識空間實體的依據(jù)，須唯一有效、不重復(fù)；空間數(shù)據(jù)與描述它的屬性數(shù)據(jù)之間一一對應(yīng)的關(guān)系正確，即空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)須具有正確的相關(guān)性，各屬性表之間的相關(guān)性和映射關(guān)系正確描述和建立。③空間關(guān)系的質(zhì)量控制：空間實體點、線、面之間的組合表達(dá)了實體間拓?fù)潢P(guān)系的相鄰性、連續(xù)性、閉合性、包含性、一致性等關(guān)系。2．空間數(shù)據(jù)質(zhì)量控制（2）質(zhì)量控制技術(shù)方法質(zhì)量控制技術(shù)分為：①設(shè)法減少和消除誤差及錯誤的技術(shù)；②提交成果（數(shù)據(jù)入庫）之前的檢查，以改正錯誤。質(zhì)量控制分成過程控制和結(jié)果控制。過程控制包括數(shù)據(jù)錄入前期的質(zhì)量控制、數(shù)據(jù)錄入過程中的質(zhì)量控制。結(jié)果控制為數(shù)據(jù)錄入完成后的質(zhì)量控制。質(zhì)量控制應(yīng)貫穿在整個數(shù)據(jù)采集過程中（3）基于拓?fù)潢P(guān)系規(guī)則的數(shù)據(jù)檢查用戶可指定空間數(shù)據(jù)必須滿足的拓?fù)潢P(guān)系約束，如，要素之間的相鄰、連接、覆蓋、相交關(guān)系等。所有這些關(guān)系都對應(yīng)相應(yīng)的規(guī)則。

§4.2系統(tǒng)部署

系統(tǒng)調(diào)試以后，應(yīng)進(jìn)行試安裝。狹義的系統(tǒng)安裝就是GIS軟件被安裝到計算機(jī)硬盤上；而廣義的系統(tǒng)安裝則包括：（1）系統(tǒng)硬件的安裝：硬件安裝指硬件設(shè)備，如打印機(jī)、繪圖機(jī)、掃描儀等安裝。把它們按照正確的順序和方式聯(lián)結(jié)、組織起來，把相應(yīng)的硬件驅(qū)動程序安裝到硬盤上。（2）系統(tǒng)硬件的調(diào)試：對連接好的硬件設(shè)備進(jìn)行調(diào)試。（3）系統(tǒng)軟件的安裝：軟件不僅包括GIS軟件包，還包括其它相關(guān)的支持軟件，如操作系統(tǒng)軟件和圖形處理軟件等。（4）系統(tǒng)軟件的測試：整個系統(tǒng)軟件的測試，GIS軟件和其它支持軟件是否兼容，軟件間接口、程序運行是否正?！?.2系統(tǒng)部署

4.2.2整體測試在系統(tǒng)軟件與硬件經(jīng)過安裝且所有子系統(tǒng)都測試成功以后，為使硬件、軟件、數(shù)據(jù)能協(xié)調(diào)地工作而進(jìn)行的一種測試，解決子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通信和數(shù)據(jù)共享及檢驗滿足用戶需求程度4.2.3系統(tǒng)驗收與交付1．驗收根據(jù)合同中規(guī)定準(zhǔn)則和方式對產(chǎn)品進(jìn)行驗收，確認(rèn)提供產(chǎn)品及相關(guān)服務(wù)是否已達(dá)到合同要求。驗收依據(jù)是項目合同文件、項目需求說明書及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范2．交付包括培訓(xùn)和成果移交。前者教會用戶使用和維護(hù)系統(tǒng)，后者包括安裝介質(zhì)交付、文檔交付、源代碼交付和數(shù)據(jù)成果交付4.2.4系統(tǒng)運行、管理與維護(hù)

1．運行與管理加強(qiáng)GIS的維護(hù)管理。按照系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及操作用戶類型，系統(tǒng)可分為客戶端系統(tǒng)和中心服務(wù)器系統(tǒng)兩部分。客戶端系統(tǒng)面向最終用戶，主要是微機(jī)；中心服務(wù)器系統(tǒng)可能是服務(wù)器，也可能是中小型機(jī)。大型GIS還包括復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。GIS管理包括微機(jī)資源、機(jī)房及安全管理。2．維護(hù)更新(1)數(shù)據(jù)維護(hù)與更新；(2)應(yīng)用系統(tǒng)維護(hù)與更新；(3)網(wǎng)絡(luò)維護(hù)與安全管理?！?.3系統(tǒng)測試與評價

4.3.1系統(tǒng)測試目的對開發(fā)的產(chǎn)品進(jìn)行市場定位，擴(kuò)大產(chǎn)品的應(yīng)用前景；給用戶以全面認(rèn)識，了解產(chǎn)品是否真正符合工作要求；避免不必要的浪費和重復(fù)投資4.3.2系統(tǒng)評價指標(biāo)及內(nèi)容評價是在GIS測試的基礎(chǔ)上，通過對技術(shù)因子和經(jīng)濟(jì)因子進(jìn)行評價，從而得出對系統(tǒng)整體水平及系統(tǒng)實施所能取得的效益的認(rèn)識和評價。軟件的評價分為技術(shù)評價和經(jīng)濟(jì)評價

表5-4-1系統(tǒng)技術(shù)評價指標(biāo)及內(nèi)容序號評價指標(biāo)具體內(nèi)容1可靠性安全性系統(tǒng)在正常環(huán)境下能夠穩(wěn)定運行而不發(fā)生故障，或者即使發(fā)生故障也可以通過系統(tǒng)具備的功能將數(shù)據(jù)恢復(fù)過來，減少系統(tǒng)故障造成損失的能力2可擴(kuò)展性為滿足新的功能需求而對系統(tǒng)進(jìn)行修改、擴(kuò)充的能力，對于商品化GIS產(chǎn)品是進(jìn)一步完善產(chǎn)品的功能，提供更佳的和更通用的用戶開發(fā)接口和平臺的能力3可移植性系統(tǒng)在多種計算機(jī)硬件平臺上正常工作的能力以及與其它軟件系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)共享、交換的能力4系統(tǒng)效率包括系統(tǒng)運行的速度和運算處理精度兩方面的要求表5-4-2系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)評價指標(biāo)及內(nèi)容序號評價指標(biāo)具體內(nèi)容1系統(tǒng)產(chǎn)生的效益系統(tǒng)應(yīng)用對國民經(jīng)濟(jì)與生產(chǎn)實踐所起的作用，以及GIS信息產(chǎn)品商品化能實現(xiàn)的價值2軟件商品化程度指用戶的認(rèn)可程度，體現(xiàn)在軟件安裝程序的易用性、產(chǎn)品的包裝、技術(shù)手冊、用戶手冊以及界面的友好性和易用性等方面3技術(shù)服務(wù)支持能力對用戶進(jìn)行的工作進(jìn)行跟蹤服務(wù)和技術(shù)指導(dǎo)，有時還可能需要對用戶進(jìn)行集中的技術(shù)培訓(xùn)4軟件維護(hù)與運行管理軟件的易維護(hù)和便于管理的能力4.3.3系統(tǒng)測試評價方法與內(nèi)容

1．測評方法包括文檔審查、模擬運行測試、模擬開發(fā)測試等2．測試內(nèi)容（