地理信息系統(tǒng)

第7章地理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)內(nèi)容：第一節(jié)GIS設(shè)計(jì)概述第二節(jié)GIS的設(shè)計(jì)第三節(jié)GIS的標(biāo)準(zhǔn)化第四節(jié)GIS的評(píng)價(jià)第一節(jié)

GIS設(shè)計(jì)概述一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的地理信息系統(tǒng)工具型應(yīng)用型應(yīng)用型GIS：在工具型或基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)二次開(kāi)發(fā)，建成滿(mǎn)足專(zhuān)門(mén)用戶(hù)的、解決實(shí)際問(wèn)題的地理信息系統(tǒng)。特點(diǎn)：具有特定的用戶(hù)和應(yīng)用目的；具有為專(zhuān)門(mén)需要而開(kāi)發(fā)的空間數(shù)據(jù)庫(kù)和應(yīng)用模型；繼承工具型GIS開(kāi)發(fā)平臺(tái)提供的；

二、結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)模式

采用結(jié)構(gòu)化分析和設(shè)計(jì)原理，自上而下，劃分模塊，逐步求精。模塊劃分：主功能模塊子模塊1子模塊2子模塊n………………三、系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程（大致分為四個(gè)階段）生命周期設(shè)計(jì)法以上四個(gè)階段構(gòu)成系統(tǒng)的生命周期。照此順序分階段開(kāi)發(fā)的方法稱(chēng)為生命周期設(shè)計(jì)法。雖然便于開(kāi)發(fā)的組織管理，但缺點(diǎn)：（1）開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)；（2）效果的可見(jiàn)性差；（3）來(lái)自用戶(hù)的反饋遲緩；（4）不便于把握用戶(hù)需求的變化。原型化設(shè)計(jì)法1）設(shè)計(jì)思想：系統(tǒng)建設(shè)初期，生成一個(gè)實(shí)實(shí)在在的系統(tǒng)原型；然后交用戶(hù)使用，聽(tīng)取意見(jiàn)；根據(jù)反饋信息修正原型，再提交用戶(hù)……直至形成用戶(hù)滿(mǎn)意的應(yīng)用系統(tǒng)。2）特點(diǎn)：直接創(chuàng)建用戶(hù)看得見(jiàn)的樣板系統(tǒng)，便于試用和提出意見(jiàn)；對(duì)于復(fù)雜和具有不確定性的系統(tǒng)有較強(qiáng)的適應(yīng)性第二節(jié)GIS的設(shè)計(jì)一、系統(tǒng)分析對(duì)用戶(hù)進(jìn)行需求調(diào)查與可行性分析，最后提出系統(tǒng)的目標(biāo)和結(jié)構(gòu)方案。1、用戶(hù)需求調(diào)查：用戶(hù)對(duì)系統(tǒng)功能的要求和信息需求。Who，誰(shuí)使用該系統(tǒng)，組織機(jī)構(gòu)，人員分工，業(yè)務(wù)流程…What，做什么用，需要什么功能，要解決哪些問(wèn)題，需要哪些設(shè)備和數(shù)據(jù)Why，為什么要具有這些功能，功能、效率、效益怎樣？Where,資源從哪獲取，能否得到保證…Quality，數(shù)據(jù)精度，運(yùn)行速度，安全機(jī)制…2.用戶(hù)調(diào)查方式：訪問(wèn)、座談等。事先擬定提綱：功能，數(shù)據(jù)，應(yīng)用范圍，業(yè)務(wù)范圍，工作流程，部門(mén)聯(lián)系…事后撰寫(xiě)調(diào)查報(bào)告：并從技術(shù)、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)方面進(jìn)行可行性分析。二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.總體設(shè)計(jì)（邏輯設(shè)計(jì)）根據(jù)系統(tǒng)目標(biāo)規(guī)劃系統(tǒng)的規(guī)模系各個(gè)組成部分，最后撰寫(xiě)總體設(shè)計(jì)方案供論證審批。（1）用戶(hù)需求：（2）系統(tǒng)目標(biāo)：（3）總體結(jié)構(gòu)：（4）系統(tǒng)配置：（5）數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)確定空間數(shù)據(jù)及屬性數(shù)據(jù)的管理模式、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)及數(shù)據(jù)分類(lèi)等。（6）系統(tǒng)功能主要依靠基礎(chǔ)GIS提供的基本功能來(lái)開(kāi)發(fā)和實(shí)現(xiàn)。（7）經(jīng)費(fèi)和管理擬定系統(tǒng)開(kāi)發(fā)計(jì)劃、系統(tǒng)管理措施、經(jīng)費(fèi)概預(yù)算。2.詳細(xì)設(shè)計(jì)（實(shí)際設(shè)計(jì)）根據(jù)總體設(shè)計(jì)確定的目標(biāo)和階段開(kāi)發(fā)計(jì)劃，結(jié)合硬件、軟件和規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)的詳細(xì)設(shè)計(jì)，具體指導(dǎo)開(kāi)發(fā)。（1）子系統(tǒng)設(shè)計(jì)：（2）數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)：（3）功能模塊設(shè)計(jì)：（4）用戶(hù)界面設(shè)計(jì)：三、系統(tǒng)實(shí)施按照詳細(xì)設(shè)計(jì)，分步驟、分階段完成系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的過(guò)程。

（1）硬、軟件的引進(jìn)與調(diào)試（2）系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立數(shù)據(jù)源，數(shù)據(jù)采集方法，編輯，質(zhì)量控制，建立數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)體。（3）應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)二次開(kāi)發(fā)：利用開(kāi)發(fā)語(yǔ)言建立用戶(hù)界面、應(yīng)用模塊、圖形符號(hào)庫(kù)，編寫(xiě)用戶(hù)手冊(cè)。（4)系統(tǒng)測(cè)試與聯(lián)調(diào)單個(gè)模塊測(cè)試組裝后，進(jìn)行聯(lián)調(diào)與測(cè)試。（5）系統(tǒng)驗(yàn)收與鑒定

文檔、軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)等。四、系統(tǒng)運(yùn)行與維護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行：調(diào)試驗(yàn)收后交用戶(hù)使用；系統(tǒng)維護(hù)：保證系統(tǒng)正常運(yùn)行采取的一切措施。一、地理信息標(biāo)準(zhǔn)化的內(nèi)容統(tǒng)一的名詞術(shù)語(yǔ)內(nèi)涵；統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集原則；統(tǒng)一的空間定位框架；統(tǒng)一的數(shù)據(jù)分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)；統(tǒng)一的數(shù)據(jù)編碼系統(tǒng)；統(tǒng)一的數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)；統(tǒng)一的數(shù)據(jù)記錄格式；統(tǒng)一的數(shù)據(jù)質(zhì)量含義。第三節(jié)地理信息的標(biāo)準(zhǔn)化二、地理信息標(biāo)準(zhǔn)化的制定國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織:

ISO/TC211:國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織TC211專(zhuān)題組

FGDC:美國(guó)聯(lián)邦地理數(shù)據(jù)委員會(huì)

CEN/TC287:歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)

OGC:美國(guó)openGIS協(xié)會(huì)

MEGRIN:歐洲地圖事務(wù)組織

CGSD:加拿大標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)全國(guó)基礎(chǔ)地理信息標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)：國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局國(guó)家測(cè)繪局第四節(jié)

GIS的評(píng)價(jià)從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)兩方面，與預(yù)期目標(biāo)的比較，看是否達(dá)到設(shè)計(jì)時(shí)的預(yù)定要求。（1）系統(tǒng)效率及時(shí)提供有用信息，精度，是否方便，資源使用效率….（2）可靠性穩(wěn)定性及易修復(fù)性（3）可擴(kuò)展性不影響整體結(jié)構(gòu)即可增加模塊，留有接口。（4）可移植性不僅在一種機(jī)器上使用，能在其他型號(hào)的機(jī)器上使用。即必須遵守國(guó)家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。（5）系統(tǒng)的效益經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益兼顧。第8章地理信息系統(tǒng)產(chǎn)品的輸出設(shè)計(jì)第一節(jié)地理信息系統(tǒng)產(chǎn)品的輸出形式第二節(jié)地理信息系統(tǒng)圖形輸出系統(tǒng)設(shè)計(jì)第一節(jié)地理信息系統(tǒng)產(chǎn)品的輸出形式一、產(chǎn)品分類(lèi)（一）按輸出載體類(lèi)型：常規(guī)地圖、數(shù)字地圖數(shù)字地圖的優(yōu)點(diǎn)：信息存儲(chǔ)量大、體積小，易攜帶；借助高分辨率的顯示器實(shí)現(xiàn)地圖顯示，可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)縮放、漫游、動(dòng)態(tài)選擇、查詢(xún)和量算；與遙感信息結(jié)合，實(shí)現(xiàn)地圖快速更新，便于多層次信息的綜合表現(xiàn)與分析。

（二）按輸出的內(nèi)容和形式分為：全要素地形圖；各類(lèi)專(zhuān)題地圖；遙感影像地圖；統(tǒng)計(jì)圖表與數(shù)據(jù)報(bào)表。二、各種地圖圖型實(shí)例

定點(diǎn)符號(hào)法專(zhuān)題圖專(zhuān)題地圖質(zhì)別底色法舉例專(zhuān)題地圖分區(qū)圖表法舉例專(zhuān)題地圖點(diǎn)值法舉例統(tǒng)計(jì)圖表舉例數(shù)字地圖舉例一、基本理論1.圖形坐標(biāo)系（1）地表的世界坐標(biāo)系與大地坐標(biāo)系世界坐標(biāo)系（用戶(hù)坐標(biāo)系）：由用戶(hù)自己選定，圖形輸入、輸出都是用此坐標(biāo)系。我國(guó)大于1：50萬(wàn)地形圖選用高斯-克呂格投影坐標(biāo)系；個(gè)別地區(qū)的局部坐標(biāo)系。第二節(jié)地理信息系統(tǒng)圖形輸出系統(tǒng)設(shè)計(jì)大地坐標(biāo)系：大地原點(diǎn)，一般由國(guó)家或地區(qū)選定，采用天文測(cè)量方法決定經(jīng)緯度。目前“1954北京坐標(biāo)系”與“1980大地坐標(biāo)系”并存。（2）輸出設(shè)備的物理坐標(biāo)系設(shè)備坐標(biāo)系是物理設(shè)備的輸入輸出（I/O）空間。因此，設(shè)備坐標(biāo)系又稱(chēng)為物理坐標(biāo)系。2、顏色模型與顏色空間用于彩色監(jiān)視器的RGB模型，用于印刷設(shè)備的CMY模型，用于廣播電視彩色的YIQ模型等。（1）RGB模型。RGB三種原色（疊加性）匹配可產(chǎn)生混合色，這樣的顏色子空間構(gòu)成RGB立方體模型:（2）CMY模型青色（C）、品紅（M）、黃色（Y）是紅、綠、藍(lán)的補(bǔ)色，又是顏料的三原色。CMY模型與RGB模型的關(guān)系：綠青藍(lán)品紅黑黃減藍(lán)減綠減紅顏色模型與顏色空間舉例3.GIS圖形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)庫(kù)（1）矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)點(diǎn)狀要素：由表示其幾何位置的坐標(biāo)對(duì)（X，Y）表示；線(xiàn)狀要素：坐標(biāo)串；面狀要素：首尾相連的坐標(biāo)串或多個(gè)坐標(biāo)串（邊集）；符號(hào)和文字：幾何位置由幾何中心的坐標(biāo)表示。（2）柵格圖像數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)每個(gè)元素用行、列唯一地標(biāo)識(shí)。易于與圖像數(shù)據(jù)混合處理形成應(yīng)用。要求：有效的逼近對(duì)象的分布特征；最大限度壓縮數(shù)據(jù)量；數(shù)據(jù)提取和分析的邏輯單位為數(shù)據(jù)串。專(zhuān)題圖的符號(hào)系統(tǒng)舉例點(diǎn)符號(hào)線(xiàn)符號(hào)面符號(hào)二、輸出的幾何變換目的：實(shí)現(xiàn)從用戶(hù)坐標(biāo)系到熒屏坐標(biāo)系的變換，顯示輸出。1.二維圖形變換（1）比例變換（2）旋轉(zhuǎn)變換（3）平移變換（4）鏡像變換（5）觀察變換2.三維圖形變換（1）比例變換（2）平移變換（3）旋轉(zhuǎn)變換（4）平行投影變換（5）透視投影變換3.地圖投影變換常用投影變換方法：解析變換法；數(shù)值變換法；數(shù)值-解析