《GIS设计与实现》复习资料

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第一章 引论

1、何谓GIS？GIS主要研究的内容是什么？

GIS是以计算机技术为依托,以具有空间内涵的地理数据为处理对象，运用系统工程和信息科学的理论，采集、储存、显示、处理、分析、输出地理信息的计算机系统，为规划、管理和决策提供信息来源和技术支持。

研究内容：数据采集、数据存储、数据处理和分析、数据输出。

2、GIS逐步走向成熟的今天，其发展呈现出哪些趋势?

①GIS趋于综合性发展 ②GIS数据模型研究

③GIS数据共享和互操作促进GIS社会化发展

④GIS产业化发展 ⑤GIS软件向组件式GIS发展

3、从发展历程角度来看，GIS软件经历了哪几个阶段，各阶段的主要特点是什么?

①集成式GIS：在一个系统中集成了GIS的各项功能；

②模块式GIS:系统分成许多相对独立的功能模块；

③核心式GIS：从底层提供GIS功能，通过API访问；

④组件式GIS：通过标准通信接口实现模块间通信及GIS与其它系统集成；

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⑤万维网GIS：结合Internet，实现GIS的共享和互操作。

第二章 GIS设计思想和方法

1、GIS设计与一般信息系统设计相比较，有什么差异？

3、GIS作为一个特殊的软件领域,其设计过程有哪些区别于其他软件设计的独有特点？

1)GIS处理的是空间数据，具有数据量庞大、实体种类繁多、实体间的关联复杂等特点。

2）GIS设计以空间数据为驱动.

3）GIS工程投资大、周期长、风险大、涉及部门繁多。

4、什么是UML?数据质量？结构化生命周期法、原型法、编码、继承、对象？

1）UML(Unified Modeling Language）又称统一建模语言或标准建模语言。它是一种定义良好、易于表达、功能强大且普遍适用的建模语言.其支持模型化和软件系统开发的图形化语言，为软件开发的所有阶段提供模型化和可视化支持，包括由需求分析到规格，到构造和配置。

UML是一个通用的标准建模语言,可以对任何具有静态结构和动态行为的系统进行建模,而且，UML适用于系统开发过程中从需求规格描述到系统完成后测试的不同阶段。

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2)数据质量：是对空间数据在表达空间位置、空间关系、专题特征等要素时，所能达到的准确性、一致性、完整性的度量，一般描述为空间数据的可靠性和精度，用误差来表示.

3）结构化生命周期法:规定了软件开发过程中的各项工程活动，一般包括可行性分析、需求分析、总体设计、详细设计、编码及测试六项活动，并规定了它们自上而下，相互衔接的固定次序，前一阶段的成果是后一阶段工作开展的基础。

4)原型法:其主要思想是借助原型来辅助软件开发。在开发初期，开发人员根据自己对用户需求的理解，利用开发工具快速构造出原型软件，用户及开发人员通过对原型软件的试运行、评价、修正和改进，逐步明确对软件的功能需求以进行正式开发或者直接把原型扩充成最终产品。

5）编码：是根据一定的协议或格式把模拟信息转换成比特流的过程。

6)继承:是对具有层次关系的类的属性和操作进行共享的一种机制。如在一个已有的基础上加上若干新内容形成新类。

7）对象:人们对世界上的事物的认识形成概念,这些概念使我们可以感知和推理世界上的事物，这些概念应用到的事物称为对象。

2、试从开发思想、开发模式、优缺点和适用性方面对三种GIS软件设计方法进行比较论述。

三种GIS基本设计方法的比较

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5、原型法开发信息系统包括哪几个阶段？各阶段的内容是什么？

1)确定用户的基本需求:用户根据系统的特点清楚地表达自己的基本需求,即应该具备的一些基本功能,用户界面的基本形式等。系统分析开发人员据此来确定系统的规模及基本框架,判断系统需要的数据能否得到，同时应估算出开发原型的成本。

2)开发初始原型:仅仅反映用户的基本需求，并不要求完善。开发初始原型的目的是快速建立一个满足用户基本需求的交互式系统，并且能够按照用户的要求不断修改。系统分析设计人员应使用一些可视化开发工具和高层次的开发语言来建立系统原型，帮助修正系统设计的内容。

3)利用原型来提炼用户需求：系统原型是开发人员和用户就系统设计的构思进行对话的桥梁。利用原型来提炼用户需求的阶段是整个开发过程的关键，用户通过亲自使用原型，从而了解其需求得到的满足程度以及存在的问题。开发人员一方面记录下用户提出的该系统的缺点和不足之处;另一方面也要借助原型系统引导、启发

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用户表达对系统的最终要求。

4）修正和改进原型:开发人员根据第三阶段中用户提出的修改意见或发现的问题，对初始原型系统进行修改、扩充和完善。这是一个多次反复的过程，直到用户满意为止。如果用户满意，则修改过的原型成为一个运行原型，运行原型可能成为一个新的应用系统,也可能作为应用系统开发的基础.

6、什么是信息社会的标志？实现地理信息资源共享需要具备哪几个条件？

1）信息社会的标志之一是信息资源共享。

2）实现地理信息资源共享需要具备以下三个基本条件：

①数据资源的贮备；

②要有技术支撑系统的保障，例如通讯技术、网络技术、数据库技术等现代化技术手段；

③共享规则的制定、被广泛采纳和遵循，主要包含标准、规范、政策和相关法律。

第三章 应用型GIS系统分析

1、GIS软件需求规格说明主要包括哪些内容？

GIS软件需求规格说明包括以下内容：(此题请大家有选择性的记忆，此处为了保持其完整性而全部给出）

1。 引言

1。1 编写目的（阐明编写需求说明的目的，指明用户对象）

1.2 GIS项目背景（应包括:a。GIS项目的委托单位、开发单位和主管部门；b.该GIS软件系统与其它系

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统的关系）

1。3 定义（列出文档中所用到的专门术语的定义和缩写词的原文)

1。4 参考资料（可包括:a。项目经核准的计划任务书、合同或上级机关的批文；b。项目开发计划;c.文档所引用的资料、标准和规范。列出这些资料的作者、标题、编号、发表日期、出版单位或资料来源）

2。 GIS项目概述

2。1 GIS项目目标、内容、现行系统的调查情况

2。2 GIS运行环境

2。3 条件与限制

3。 GIS数据描述

3.1 GIS静态数据

3.2 GIS动态数据（包括输入数据和输出数据)

3.3 GIS数据流图

3.4 GIS数据库描述（给出所使用数据库的名称和类型）

3。5 GIS数据字典

3.6 GIS加工逻辑小说明

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3.7 数据采集

4。 GIS功能需求

4.1 功能划分

4。2 功能描述

5。 GIS性能需求

5。1 数据精确度

5。2 时间特性（如响应时间、更新处理时间、

数据转换与传输时间、运行时间等)

5。3 适应性（在操作方式、运行环境、与其它软件的接口以及

开发计划等发生变化时，应具有的适应能力)

6。 GIS运行需求

6。1 用户界面(如屏幕格式、报表格式、

菜单格式、输入输出时间等）

6。2 硬件接口

6.3 软件接口

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6。4 故障处理

7。 质量保证

8. 其它需求 （如可使用性、安全保密、可维护性、可移植性等)

2、简要说明系统可行性分析的内容和具体工作.

1)数据源调查与评估：在立项之前要对系统数据源、数据结构和数据模型等进行全面分析,调查已有数据情况，确定它们的可用性,对所缺乏数据要确定其收集方法，测算数据采集与数据库建库的工作量。

2）技术可行性评估：使用目前可用的开发方法和工具能否支持系统需求的实现。

3）经济和赎回效益分析：成本—效益分析是可行性研究的重要内容,用于评估GIS的经济合理性，给出系统开发的成本论证，并将估算的成本与预期的利润进行对比。经济效益指应用系统为用户增加的收入，它可以通过直接的和统计的方法估算.社会效益大多只能用定性的方法估算.

4)系统开发与运行环境评价：对项目的开展起着制约作用的除技术与经济因素之外的社会因素：与项目直接相关的管理人员、工作人员是否对项目持支持态度；有多少人力可用于GIS系统,其中有多少人员需要培训；项目财力支持情况，包括组织部门所能给予的当前的投资额及将来维护GIS的逐年投资额等。

3、数据字典、数据流的概念

1）数据字典是关于数据信息的集合。它是数据流图中所有要素严格定义的场所，这些要素包括数据流、数据流的组成、文件、加工小说明及其他应进入字典的一切数据，其中每个要素对应数据字典中的一个条目。

2）数据流是数据结构在系统内传输的路径。对数据流的描述通常包括:数据流名，说明，数据流来源，数据流去处,数据流组成。平均流量，高峰期流量；其中，数据流组成指数据流所包含的数据结构。一个数据流可包含一个或多个数据结构。

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第四章

1、内聚、耦合、信息隐蔽、层次图概念。

1）内聚是模块内部各成分之间的联系，如果一个模块的内聚度大，模块的独立性就会提高.

2）耦合是指模块间的联系，耦合度是对模块独立性的直接衡量,模块间联系越小，模块的独立性则会越高，耦合度就会降低。

3）信息隐蔽是模块的一个重要特征.“信息隐蔽\"意味着有效的模块化可以通过定义一组独立的模块来实现，这些独立的模块彼此之间仅仅交换那些为了完成系统功能所必须交换的信息。

4)层次图（hierarchical chart）是在软件总体设计阶段最常用的工具之一，用来描绘软件的层次结构.

2、GIS用户界面设计需要遵循哪些原则?

①一致性原则 ②合适的功能

③封装性 ④灵活性

⑤合理、高效利用屏幕 ⑥用户界面的效率

⑦提供反馈、帮助信息以及出错处理机制 ⑧与应用程序设计分离

3、什么是地理建模？GIS地理建模包括哪些过程阶段？

1）地理建模是对地理实体的特性及其变化规律的一种表示或者抽象，同时也是对地理实体的那些所要研究的特定特征进行定量的抽象。

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2)地理建模的阶段包括：建模准备；模型假设；建立模型；模型求解；模型分析;模型检验。

第五章

1、什么是程序流程图？

程序流程图（Program Flow Chart，简称PFC）又称为程序框图，它是应用最广泛的描述过程的方法，具有简单、直观、易于掌握的优点,特别适用于具体模块小程序的设计。

2、什么叫分布式GIS?

分布式GIS 是通过分布式计算实现异地资源和信息共享、提高系统执行效率的GIS系统.

3、不同规模的分布式GIS软件开发有什么异同点？(此答案并不准确，希望大家再讨论总结,详见P151）

1）小规模分布式GIS软件开发：其适用于用户数量少、图形数据少、用户查询图形数据量也少的系统。在这种系统中,可选用高档PC作为服务器,采用Windows NT、Unix等操作系统，在其上运行Web服务器软件、ArcIMS服务器软件、应用服务器以及Oracle（或SQL Server、DB2、Informix)等数据库管理系统，所有的图形操作及非图形操作等Internet服务都由这台服务器提供。

2）中等规模分布式GIS软件开发:有着大量用户、大量图形数据的分布式GIS，当图形数据大到几十至几百兆字节，并且一个数据库由上千张图组成时,就需要用有效的手段来管理和维护图形数据。当数据量大到GB级别时，对空间数据库的维护或查询速度成为非常重要的问题。ESRI公司的ArcSDE在关系型数据库管理系统的基础上增加了空间数据管理工具，它提供了对于空间数据库的高效查询。中等规模的分布式。

3）大规模分布式GIS应用软件开发：大规模分布式GIS系统，可以考虑设计一个具有多台图形服务器的系统。 Internet服务器把具有不同要求的用户导向不同的图形服务器，这样可以减少图形服务器的压力.ArcIMS可以在多个应用服务器之间调度和发送图形操作请求并接受操作结果。这种配置使用户可以灵活方便地扩充现

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有系统，不断推出新的服务项目,而不必对Web服务器做大的改动.

在上述几种配置方案中， ArcIMS是连接GIS与Internet/Intranet的桥梁.在Internet/Intranet环境下应用软件系统的开发中，ArcIMS技术是关键.

第六章

1、什么是E-R模型？

E—R模型（entity—relation data model）又称实体-关系数据模型。它是由实体类(简称实体）、关系类（简称关系）和属性三个抽象概念组成,是构成信息系统或数据库概念模型的一种有效工具或有效方法（也称为E—R方法）。

2、系统详细设计的具体任务是什么？

1)细化总体设计的体系流程图，绘出程序结构图，直到每个模块的编写难度可被单个程序员所掌握为止。

2）为每个功能模块选定算法.

3）确定模块使用的数据组织。

4）确定模块的接口细节,及模块间的调度关系。

5）描述每个模块的流程逻辑。

6）编写详细设计文档。主要包括细化的系统结构图及逐个模块的描述，如功能、接口、数据组织、控制逻辑等。

3、以某种区域为例，详述怎样进行空间数据采集建库？(见P125)

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第九章 应用型GIS实施

1、概念：GIS软件评价、风险识别、GIS软件测试方法、风险驾驭

1）GIS软件评价是在GIS测试的基础上,通过对技术因子和经济因子进行评价，从而得出对系统整体水平以及系统实施所能取得的效益的认识和评价。其分为技术评价和经济评价。

2)风险识别是指识别项目、技术和商业中各自潜在的问题，分为项目风险、技术风险和商业风险。

3）GIS软件测试方法有：①文档审查，利用系统开发过程中所使用的一切文档资料来确定系统的开发依据、方法技巧、系统的功能特征以及可能达到的性能 。

②模拟运行测试，分为专项功能和系统综合测试,前者在运行中挑出一些系统文档资料中提到的功能来进行测试；后者针对某一应用课题或研究项目来运行软件系统，比较系统运行结果与实际情况的差异，得出系统总体性能水平。

③模拟开发测试，根据系统现有的功能模块及提供的开发环境，按照指定的开发项目要求由用户进行二次开发,完成指定的任务或目标。

4）风险驾驭：是指利用某些先进的技术和方法，如可靠性工程学、软件心理学、面向对象分析与设计方法、先进的开发平台和性能优越的数据库软件以及某些先进的项目管理方法等设法避开或转移风险。

2、系统实施过程中,怎样进行程序调试？常用的排错方法有哪些？

1）程序调试主要由三个步骤组成：

①选取足够的测试数据对程序进行试验，记录发生的错误。

②定位程序中错误的位置，即确定是哪个模块内部发生了错误或模块间调用的错误。

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③通过研究程序源代码，找出故障原因，并改正错误。

其中定位错误位置是调试工作的主要内容,约占调试总工作量的95%。

2）常用的排错方法有：硬性排错、归纳法排错、演绎法排错、跟踪法排错。

3、GIS软件测试有几种方法？各有什么特点？

GIS软件测试的方法及其特点如下:

1)文档审查:总体概括地了解系统能够提供什么功能，是测试系统功能是否被有效实施的依据。

2）模拟运行测试：是一种较直接和全面的测试方法，测试的结果较准确和可靠，适用于基础型、专用型和专题应用型。

3）模拟开发测试:测试软件本身的技术性能以及软件的易用性、易学性、联机帮助等功能，一般只适用于对基础型GIS。

4、GIS设计评价中，费用估计主要应考虑哪些方面?

1)所需地图输入量的大小，数据源的标准化、公开化程度.

2)数据库的一般管理费用，数据更新、维护的一般成本。

3）硬件和软件的配置是否合乎规模和必要。

4）硬件和软件维护费用的情况，所需耗材情况。

5)所需技术支持和人员培训的情况。

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5、GIS系统体系结构包括哪些内容?

①空间数据模型 ②空间数据结构 ③数据的组织方式

④应用程序间的通信数据共享 ⑤网络体系结构 ⑥分布式数据管理 ⑦ 跨平台设计

6、系统实施阶段包括哪些方面的任务?

①硬件和软件的购置及安装 ②程序的编写与调试 ③系统的安装与调试。

④培训 ⑤系统中有关数据的录入或转换。

第十章 应用GIS管理与维护

1、GIS维护中，数据的安全和保密涉及哪些内容？

①数据存贮加密 ②数据存取控制 ③数据传输加密

④加密算法和加密方式 ⑤安全与保密管理

2、怎样实现GIS软件的质量保证？

①明确GIS用户的需求 ②组织外部力量的协调 ③掌握开发新软件的方法

④提高软件开发能力 ⑤发挥每个开发者的能力 ⑥提高计划和管理质量

3、对地理信息进行维护时,有哪些更新方法？

①实测更新法 ②编绘更新法 ③计算机地图制图更新法

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④遥感信息更新法 ⑤GPS信息更新法。

4、在安排GIS项目进度时，需要考虑哪些因素？

①确定系统的验收与交付日期。 ②进度计划策略 ③如何定义和识别GIS各项任务。

④GIS项目管理人员如何掌握每一任务的结束时间，如何识别和监控关键路径以及如何确定任务的并行性,以确保项目顺利进行。关键路径是项目进度安排中的重点，应把它列为里程碑。关键路径通不过,对后面的安排影响是很大的.

⑤如何度量进度和质量,即对质量把关程度如何. ⑥非技术因素的影响，如风险因素。

5、概念:GIS软件质量保证体系

GIS软件质量保证体系:是指在GIS设计的各个阶段(系统定义、系统设计、系统实施、系统维护）、各个部门(用户、项目计划组、项目开发组、项目审查组）要进行的与质量有关的各项活动的总称。包括软件质量特性的确定、质量保证标准与方针的制定、重要质量问题的提出与分析、各阶段的质量保证工作、总结实现阶段的质量保证活动等。

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