文档介绍：第八章地理信息系统设计与标准化
第二节地理信息系统设计
一、概述
GIS的开发建设和应用是一项系统工程,涉及到系统的最优设计、最优控制运行、最优管理,以及人、财、物资源的合理投入、配置和组织等诸多复杂问题。需要运用系统工程、软件工程等的原理和方法,结合空间信息系统的特点进行实施建设。GIS的用户不要认为购置了GIS硬软件就已大功告成。其实,在GIS中最有价值的是“信息”,而不是计算机等硬件。国际上的统计数据表明,一个信息系统如果硬件投资为1,则软件开发为5,而信息的采集、整理和加工为10。因此,在建立GIS过程中确定应用目标是什么,选用哪些数据源、什么数据入库,以及数据的质量、精度如何等一系列重大问题是至关重要的,直接关系到系统的有效性和实用性,也即GIS工程的成败及效益,取决于GIS工程的总体规划和设计、技术力量的组织、工程的建设实施和数据源的组织等问题。
地理信息系统的开发研究分为四个阶段:系统分析、系统设计、系统实施、系统评价及维护。系统分析阶段的需求功能分析、数据结构分析和数据流分析是系统设计的依据。系统分析阶段的工作是要解决“做什么”的问题,它的核心是对地理信息系统进行逻辑分析,解决需求功能的逻辑关系及数据支持系统的结构,以及数据与需求功能之间的关系;系统设计阶段的核心工作是要解决“怎么做”的问题,研究系统由逻辑设计向物理设计的过渡,为系统实施奠定基础。
地理信息系统设计要满足三个基本要求,即加强系统实用性、降低系统开发和应用的成本、提高系统的生命周期。在系统实施和测试过程中,发现软件开发领域内的错误大部分是由于系统设计不周而引起的。
系统设计可分为:地理信息系统设计方法、管理信息系统的设计方法和软件工程的设计方法。所有这些设计都要根据设计原理并采用结构化分析方法。其中最有用的理论是模块理论及其有关的特性、例如内聚性和连通性。所谓结构化就是有组织、有计划和有规律的一种安排。结构化系统分析方法就是利用—般系统工程分析法和有关结构概念,把它们应用于地理信息系统的设计,采用自上而下划分模块,逐步求精的系统分析方法。这种结构化分析和设计的基本思想包括如下要点:
1、在研制地理信息系统的各个阶段都要贯穿系统的观点。首先从总体出发,考虑全局的问题,在保证总体方案正确,接口问题解决的条件下,然后按照自上而下,一层一层地完成系统的研制。这是结构化思想的核心。
2、地理信息系统设计的基本原则是首先进行调查研究,掌握必要的数据,否则就不可能进行系统分析。只有设计出合理的逻辑模型,才有可能很好地进行物理设计。事实上地理信息系统的开发是一个连续有序、循环往复、不断提高的过程,每一个循环就是—个生命周期,要严格划分工作阶段,保证每个阶段任务很好地完成。
3、用结构化的方法构筑地理信息系统的逻辑模型。在系统的逻辑设计中包括分析信息流程,绘制数据流程图;根据数据的规范,编制数据字典;根据概念结构的设计,确定数据文件的逻辑结构;选样系统执行的结构化语言,以及采用控制结构作为地理信息系统的设计工具等。
4、结构化分析和设计还包括系统结构上的变化和功能上的改变,以及面向用户的观点等。
信息系统的设计路线可以分为三类:地理信息系统的设计方法、管理信息系统的设计方法和和软件工程的设计方法。所有这些设计方法都已经采用了结构化分析和设计原理,其中最有用的理论就是模块理论及其有关的特征,例如内聚性(cohesiveness)和连通性(connectivity)。所谓结构化就是有组织、有计划和有规律的一种安排。结构化系统分析方法,就是利用一般系统工程分析法和有关结构概念,把它们应用于地理信息系统的设计,采用自上而下,划分模块,逐步求精的一种系统分析方法。这种结构化分析和设计的基本思想包括如下的要点:
1、在研制地理信息系统的各个阶段都要贯穿系统的观点。首先从总体出发,考虑全局的问题,在保证总体方案正确,接口问题解决的条件下,然后按照自上向下,一层层地完成系统的研制,这是结构化思想的核心。
2、地理信息系统的开发是一个连续有序、循环往复不断提高的过程,每一个循环就是一个生命周期,要严格划分工作阶段,保证阶段任务的完成。例如,没有调查研究和掌握必要的数据,就不可能很好地进行系统分析。没有设计出合理的逻辑模型,就不可能有很好的物理设计等等。这是系统设计的基本原则。
3、用结构化的方法构筑地理信息系统的逻辑模型和物理模型,包括在系统的逻辑设计中,分析信息流程,绘制数据流程图;根据数据的规范,编制数据字典;根据概念结构的设计,确定数据文件的逻辑结构;选择系统执行的结构化语言,以及采用控制结构(图7—2)作为地理信息系统设计工具。这种用结构化方法构筑的地理信息系统,其组成清晰,层次分明,便于分工协作,而且容易调试和修改,是系统研制较为理想