专题播出

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GIS工程具有一定的广泛性

它是系统原理和方法在GIS工程建设领域的具体应用。 其基本原理是系统工程，即从系统角度出发，立足整体，统筹全局，将系统分析与系统综合有机结合，采用定量或定性与定量相结合的方法，提供GIS工程解决方案。 。 建设模式。 同时，GIS工程在很大程度上是一个计算机软件系统。 在软件设计和实现中必须遵循软件工程原理，研究软件开发方法和软件开发工具，力争以较低的成本获得令用户满意的软件产品。 ，支持GIS项目。

GIS项目比较有针对性

GIS工程总是为特定的应用而存在，它随着用户的背景、要求、能力、用途等诸多因素而变化。 该方法表明GIS具有强大的功能。 另一方面，需要从系统的高层次抽象出与一般GIS工程设计和建设相一致的思想和模型，以指导各类GIS工程的建设。

GIS工程涵盖范围广泛

贯穿于工程设计、优化、施工、评价、维护、更新的全过程，综合考虑人的因素和物的因素，做到统筹兼顾，做到“物尽其用、物尽其用”。使用人”。 以最低的成本获得最大的效益。

GIS工程涉及很多因素，可以概括为硬件、软件、数据和人。 硬件是GIS系统的物理基础； 软件构成GIS系统的驱动模型； 数据是GIS系统的血液； 人是 GIS 项目中活跃的另一个非常重要的因素。 人既是制度的提出者，也是制度本身。 设计者和构建者，也是系统的用户和维护者。 人如果发挥好自己的作用，就能增强系统的功能，增加系统的效益，增加系统的价值。 相反，它会削弱系统的潜力。 如果说硬件、软件和数据呈现出一定的层次关系，即软件建立在硬件之上，数据依赖于软件，那么人类的角色就嵌入到了整个GIS工程领域中。

比较差异广播

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与其他信息系统的比较

与一般信息系统相比，GIS是一种计算机软硬件系统，其主要特点是对具有定位特征的空间数据进行管理。 它功能强大、种类繁多、数据类型多样、适用性强、结构复杂。 其主要特点是：

（一）跨学科的边缘体系。 GIS是由计算机科学、测绘遥感、摄影测量、地理学、地图学、人工智能、专家系统、信息科学等组成的边缘学科。

(2)以空间数据为主，数据类型多样：从内涵上讲，GIS包括图形数据、属性数据、拓扑数据。 从形式上来说，它包括文本数据、图形数据、统计数据和表格数据。 所有数据以空间位置数据为主要核心，连接在图数据库和属性数据库之间。

(3)数据结构复杂。

（4）面向应用，类型多样：GIS以应用为主，针对不同领域有不同的GIS，如土地信息系统、资源环境信息系统、辅助规划系统、地籍信息系统等。 不同的 GIS 具有不同的复杂性、功能和要求。

（五）注重空间分析。

上述情况决定了GIS工程是一个投资大、周期长、风险高、涉及部分多、非常复杂的系统工程。 它具有一般项目的共同特征，但同时也有其特殊性。 在一个具体的GIS开发建设过程中，需要领导、技术人员、数据拥有单位、使用单位和开发单位之间的相互配合与配合，涉及立项、系统调研、系统分析、系统设计、系统开发、系统运行和维持多阶段递进建设需要在资金分配、人员配备、开发环境规划、开发进度控制等多方面进行组织和管理。 如何形成一套科学、高效的方法，开发一套可行的开发工具，进行GIS开发建设，是获得理想GIS产品的关键和保证。 [1]

施工广播

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按照GIS建设的时间顺序，建设过程可分为系统调研、系统分析、系统设计、系统实施、系统维护和评估五个阶段。 另外，在每个开发阶段都会形成一定的文档，以保证GIS开发的成功、最经济的人力物力投入、以及易于操作和维护。 这些文档作为软件产品的成果之一，凝聚了GIS开发建设人员大量脑力劳动的成果，是GIS不可或缺的一部分。

当前系统调查

对现有系统的调查是GIS项目开发和建设的第一步，由系统分析员承担。 主要任务是通过用户调查发现系统中存在的问题，完成可行性研究，确定建立GIS是否合理可行。 调查方法可采用访谈、座谈、填写表格、抽样、资料查阅、深入现场工作、与用户合作等多种调查研究方法，获取有关现状的有用信息，解决以下问题:

·确定现有系统的调查范围；

·发现当前系统存在的问题；

·初步确定新GIS的主要目标；

·估计新GIS可能带来的好处；

·根据用户的资金和技术实力分析建立GIS是否可行。

(1)发现当前系统存在的问题

通过对当前系统组织架构、组织分工、工作任务、范围、业务操作流程、信息处理方式、数据使用、工作量、人员配备、设备、费用等方面的调查研究，指出当前系统以工作效率、费用支付、人力利用等工作情况中的主要问题和薄弱环节作为待建GIS的突破口。

(2)初步确定系统主要目标

系统目标规定了待建GIS建成后所需要达到的运行指标。 它是可行性分析、系统分析设计、系统实现、系统测试、系统评估和维护的重要依据，在GIS生命周期中发挥着重要作用。 。 通过对现有系统功能、当前系统存在的问题、用户的各种意见和要求、系统建设软硬件环境、GIS发展水平、投资规模、建设周期等因素的分析，初步确定了系统的目标。 系统目标决定了未来GIS建设的定位和水平：

（1）建立数据库（图、属性数据库），实现相关数据的录入、存储、检索和查询统计，提高信息资源的管理和利用；

（2）不仅实现相关数据的有效管理，还提供强大的空间分析功能，建立相应的应用模型，提供辅助决策功能，如土地评估系统、辅助规划系统等；

(3)先进的GIS系统，具有智能推理功能。

一般来说，调查研究阶段的制度目标不可能非常具体和精确。 随着后续分析和设计工作的深入，新GIS系统的目标将逐渐变得更加具体和量化。

（三）技术能力调查分析

GIS是一门跨学科的边缘学科。 GIS建设的各个阶段都需要各个层次、各个专业的技术人员参与，如系统分析人员、设计人员、程序员、操作人员、软硬件维护人员、组织管理人员等。对新建的GIS，应调查分析从事这些工作的技术人员的数量、结构和水平。 如果无法投入足够数量的上述人员或者投入的人员技术水平不理想，则可以认为GIS建设依赖于技术力量。 这是不可行的。

（四）财务能力调查分析

GIS项目的建设需要充足的资金保障。 根据拟建GIS的规模，需要预测和估算GIS开发、运维过程中所需的各种成本，包括软硬件资源、技术开发、人员培训、数据采集录入、系统维护、材料消耗等支出，衡量是否有足够的资金保证GIS项目的建设。

（五）数据调查与分析

数据是信息的载体，是系统运行的“血液”。 GIS涉及的数据种类繁多、形式多样、结构复杂，往往同时包括图形数据、图像数据、表格数据、文本数据、统计数据等。 需要对相关部门拥有和提供的数据从数据类型、完整性、准确性、准确度等方面进行深入调查、统计和分析，明确数据资料是否适合GIS有效管理以及它们是否提供 GIS 的有效操作。 。 特别是对作为定位依据的地形图等基础数据，必须进行认真调查和统计。

数据的调查还包括相关技术规范的调查和分析。 应该说，这一步工作非常重要。

(6)系统效益调查与分析

一般来说，GIS建设需要较大的投资，且短期效益不明显。 需要估算GIS建成后将带来的直接或间接的经济和社会效益，并与GIS建设各阶段的投资进行比较，看看能带来多少效益。 可从投资回收期、效益/成本等多方面进行分析预测，节省人力、降低劳动强度、改善薄弱环节、提高工作效率、提高数据处理的及时性和准确性、辅助决策、提供决策- 制定基础。

（七）运营可行性调查分析

评估新GIS运行的可行性以及运行所引起的各种变化（如组织结构、管理方法、工作环境）对社会或人为因素的影响。 主要包括GIS运行后对现有组织架构的影响、现有人员对系统的实用性、现有人员培训的可行性、人员补充方案的可行性、对环境条件的影响等。

当前的系统调查研究需要系统分析员与GIS用户、新参与的部门甚至领导充分交流和沟通，正确分析GIS建设带来的利弊，最后系统分析员提交可行性报告。

系统分析

(1)分析当前运行流程，获取当前系统流程图

系统分析师在深入调查用户当前工作流程的基础上，对当前系统进行深入细致的分析研究，明确系统的目标、规模、边界、主要功能、组织架构、业务流程、数据流程，以及当前系统的数据。 存储、对外联系、日常事务处理以及存在的主要问题，全面了解当前系统。

根据当前系统的功能划分和业务范围，对当前系统的业务框图或业务流程图进行归纳和抽象。 通过各个业务功能的相互关系和可实现性，初步明确GIS建设中可以实现的业务内容和可以改进的功能。 。 例如，对于基于空间数据库提供空间分析功能的土地管理信息系统，我们可以查询和统计各种与土地相关的指标，并对土地资源进行单项或多用途的评级和评价，但这是不可能期望的通过这一级别GIS的建设，可以实现土地利用的自动规划。

根据当前系统对数据的使用、处理和处理，得到当前系统的数据流程图。 对于以空间数据处理为目标的部门来说，其操作需要大量的图形、表格、文档、数据等，流程图是其具体业务流程和操作流程的体现，代表了数据操作的逻辑模型。

(2) 进行数据分析，获取数据字典

描述和定义数据流图中出现的所有空间数据和属性数据，形成数据字典，列出数据流条目、文件条目、数据项条目等的名称、组成、组织方式、取值范围等。处理条目。 数据类型、存储形式、存储长度等

数据流条目：组成、流向、源、目的地； 文件条目：文件名、组成、存储方式、访问频率；

数据项录入：数据项名称、类型、长度、取值范围；

处理项目：处理名称、输入数据、输出数据、处理逻辑。

(3)推导当前系统的逻辑模型

图8-1 逻辑模型

在理解当前系统“如何”的基础上，明确其本质“什么”，抽象出当前系统的具体模型，去掉那些具体的、非本质的、给进一步深入造成不必要负担的东西。深度分析。 ，得到反映系统本质的逻辑模型，作为构建GIS逻辑模型的基础。 例如，通过抽象非本质因素，可以得到如图8-1所示的逻辑模型。

(4)分析和描述用户需求

在对现有系统进行深入分析的基础上，找出当前系统存在的问题和不足，对用户提出的需求进行全面抽象和提炼，形成对拟建GIS需求的文字描述，包括功能要求、性能要求和数据管理。 能力要求、可靠性要求、安全保密要求、用户界面要求、组网要求、软硬件要求、运行环境要求等的文字描述。

（五）明确GIS建设目标

进一步深化和明确可行性分析的目标，使GIS建设目标更加明确、具体。

(6)导出待建GIS的逻辑模型

这是系统分析的重要一步。将要构建的系统的逻辑模型与系统的逻辑模型进行比较

比较GIS的目标，找出逻辑差异，确定变更范围，明确要建设的GIS“做什么”； 将变化的部分视为新的处理步骤或模块，并对现有的数据流图进行调整； 从外到内逐层分析，得到待构建GIS的逻辑模型。

（7）制定设计实施初步方案

分解工作任务并确定每个子系统（或模块）的开发顺序。

程序，将工作任务分配给特定的组织和人员； 安排GIS建设的时间进度； 评估 GIS 建设成本。

在系统分析的最后阶段，分析师提交用户需求分析报告。 用户需求分析报告一般应经用户主管部门批准。 经用户和开发商双方认可后，具有合同功能，是GIS建设中开发、设计和实施的依据。 验收依据。

系统设计

GIS总体设计总体设计任务主要包括：

(1) 系统的目的、目标和属性的确定

系统的目的是系统完成后应该达到的水平标志，或者说系统预期达到的水平标志

到这个水平。 GIS系统必须有明确的系统目的来指导工作的开展。

系统目标是实现目标过程中努力的方向。 GIS工程中提出的系统目标会因具体问题而发生变化，例如：

·投资规模（大、中、小）

·建设周期（一年、两年……）

·数据准备（半年、一年……）

·数据收集（半年、一年、……）

·旧设备的利用

·效益估算·系统接受度和使用（或满意度）估算

……

系统属性是目标的度量。 由于GIS项目建设的多样性和测量的难度留学之路，GIS项目的属性通常通过以下方式来测量：

·直接经济效益和社会效益

·间接经济效益和社会效益

·系统对原有工作模式的改进程度

·用户满意度调查...

在处理实际问题时，我们常常遇到的不仅仅是一个系统目标，而是多个系统目标，它们共同构成一个目标集。 在处理目标集时，常常将目标分解为子集，并分层绘制成树形结构，称为目标树。

构建目标树的原则是：

(1)根据目标的性质对目标子集进行分类，同一类型的目标分为一个目标子集；

(2)分解目标，直至其可衡量。

将目标结构绘制为树结构的优点是目标集的组成和分类相对清晰直观； 更重要的是，根据目标的性质划分为子集，这有利于目标之间的价值权衡，即在确定目标的权重系数的过程中，可以清楚地表明决策- 应该与哪些级别和部门的制定者进行交谈。

(2)划分并描述各子系统或模块的功能

根据各种GIS功能的衔接和耦合程度，划分用户功能部门，

处理过程的相似性和数据资源的共享程度，将GIS划分为若干子系统或功能模块，形成整体的系统结构图，描述各个系统或模块的功能。 (3)模块或子系统之间的接口设计

作为整个GIS的一部分，各个子系统或模块之间通过函数调用进行交互，

信息共享和信息传递之间或多或少存在着联系，因此需要设计它们的接口方式和权限设置。 例如，城市规划土地信息系统可分为基础信息、规划信息、土地管理、市政管道、房产管理、建筑设计管理等子系统。 相关基础数据、规划数据、市政管网数据、地籍数据必须相互共享。 与此同时，还有相互的呼唤。 对调用方式、数据共享权限等进行严格的规定和设计。

(4)软硬件配置设计

硬件：包括计算机、存储设备、数字化仪、绘图仪、打印机、

其他外部设备。 说明其型号、数量、内存等性能指标，并绘制硬件设备配置图。

软件：描述与硬件设备配合的系统软件、开发平台软件等。

(5)网络设计包括网络结构和功能的设计。例如，在城市规划和建设中

土地信息系统中，基础信息、规划管理、土地管理、市政管线、房产管理、建筑设计管理等子系统之间存在数据共享和功能调用关系。 由于它们是由不同的部门使用，因此需要设计相应的网络。 结构以实现相互之间以及与通用系统的联网。 同时，城市规划土地信息系统也可与城市经济信息系统联网。

(6) 输入、输出和数据存储要求

新GIS输入输出的类型和格式要求以及数据库要求

总体描述了目的、组织方式、数据共享、文件类型等，详细设计时考虑细节。

（七）发展战略规定

包括资金管理、条件保障、运营管理、计划实施、实施方案

规章制度、组织协调等

(8) 成本和效益分析 成本是指开发和/或运行GIS系统所支付的资金，而效益是

指因投资新系统而增加的收入或降低的成本。 开发系统是一项投资，这意味着当前正在向项目支付资金，以期在未来某个时候实现收益。 开发周期的每个阶段都需要投资，预期收益来自降低成本或增加收入。 如果预期收入低于成本，那么该系统可能不值得继续使用。

详细设计

详细设计是在总体设计的基础上进一步深化的。 主要内容有：

(1)模块设计

详细设计是对总体设计中已划分的子系统或主要模块进行进一步深入、详细的设计。 根据内聚耦合程度、功能完整性、可修改性等对模块进行进一步划分，形成功能进一步独立、规模适当的模块。 每个模块都要求具有高内聚和低耦合（即块内紧密，块间松散）。 对模块进行设计，绘制各模块的结构组成图，详细描述各模块的内容和功能。

(2)代码设计

GIS数据量大、数据类型多样。 为了减少数据冗余，便于数据分类、统计、检索和分析处理，提高处理速度，便于管理，节省存储，需要对相关数据元素或数据结构（如土地利用）进行分析。 分类、公共建设设施性质、管道类型、管道名称等）设计规范，形成编码文件。 如有必要，应构建代码字典，记录代码与数据的对应关系。 GIS设计的代码应具有唯一性、标准化和通用性、可扩展性和稳定性、易于修改、易于识别和记忆等特点。

(3)数据库设计

常用的关系数据库不适合GIS中大量空间数据的有效管理。 GIS一般应包含两个数据库：空间数据库和属性数据库。 一般来说，GIS开发平台已经提供了相应的数据库管理系统，或者可以从现有的系统中购买。 数据库设计需要完成数据库模型设计和数据结构设计。

对于大型GIS来说，数据库设计是一个非常复杂的过程，要求数据库设计者对数据库系统和GIS应用系统有深入的了解。 空间数据库的设计需要明确数据分层、要素属性定义、空间索引或搜索等。

(4)数据采集方案设计

数字化作为GIS数据采集的重要手段，是GIS获取图形、地图信息的重要手段。 数字化方案设计的内容包括：内容选择与分层、数字化中元素关系处理的原则与策略、对应主题内容的数字化解决方案、数字化操作步骤、数字化质量保证等。

(5)界面设计

GIS作为可视化产品，具有友好、易学、灵活、方便的界面，是GIS建设的重要组成部分。 GIS数据信息的提供和显示与图形符号化关系更为密切，需要多种绘图布局形式、绘图布局内容、色彩搭配、菜单形式、菜单布局以及交互操作方法。 (6) 输入输出设计

在总体设计的基础上，对内容、类型、格式、使用设备、媒介、准确性、输入输出负责人等作出明确规定。

(7)程序模块设计

为模块设计中的各个模块提供逐模块的程序描述，主要包括算法和程序流程、输入输出项、与外界的接口等。

(八)安全性能设计

用于避免各种危险引起的事故，保证GIS系统的安全使用和可靠运行。 根据拟建GIS的情况和用户对象，设计如下内容：对用户进行分类，设置相应的操作权限； 对数据进行分类并设置不同的访问权限； 检查密码，建立操作日志文件，跟踪系统运行情况； 数据加密; 数据转储、备份和恢复； 计算机病毒的预防和治疗。

（九）实施方案设计

分解工作任务，明确每项任务的要求和负责人，提出每项工作的进度要求，对每项实施成本进行估算和总预算。

系统设计的主要结果是系统设计规范，包括总体设计规范和详细设计规范，它是GIS系统的物理模型，是GIS实施的重要依据。

系统开发与实施

开发和实施是GIS建设付诸实践的实践阶段。 实现了系统设计阶段完成的GIS物理模型的建立并实施系统设计方案。 这个过程需要投入大量的人力、物力，耗时较长。 因此，必须按照系统设计规范的要求组织工作，安排计划，培训人员。 开发实施的内容和流程如图8-3所示。

图8-3 GIS开发实施内容及流程

(1)编程与调试

编程和调试的主要任务是用一定的编程语言实现详细设计产生的各个模块，并验证程序的正确性。 为了保证编程​​、调试及后续工作的顺利进行地理信息系统专业，软硬件人员首先要对GIS系统设备进行安装和调试。 一般情况下，程序编译和调试都是在GIS提供的环境中进行的。 根据具体问题，分析编写详细的程序流程图，确定程序标准化措施，最终完成程序编译、调试和测试。 编程可以采用结构化编程方法，使每个程序具有很强的可读性和可修改性。 当然也可以采用面向对象的编程方法。 每个程序都应该有详细的程序描述，包括程序流程图、源程序、调试记录、所需的数据输入格式和生成的输出格式。

(2)数据收集与数据库建立

在GIS过程中，需要大量的人力来收集、整理和录入数据。 GIS规模庞大，数据类型复杂多样。 数据收集和准备是一项繁琐且劳动密集型的任务。 要求数据库模型确定后，进行数据录入。 数据输入应符合数字化作业计划的要求。 应严格执行，投入人员应接受相应培训。 （三）人员技术培训

GIS的建设需要很多人参与工作，包括系统开发人员、用户和领导。 为了保证GIS的调试和用户尽快掌握，应提前对相关开发人员、用户和操作人员进行培训，使其掌握GIS的概述和使用方法。 。

对于广大人员和领导人员，也应进行一定的宣传教育，使他们了解新的GIS系统，关心和支持GIS的实施。

(4)系统测试

系统调试和测试是指对新的GIS系统从上到下进行全面的测试和检查，是否满足系统需求分析中规定的功能要求，发现系统中的错误，保证GIS的可靠性。 一般来说，系统分析员应该提供测试标准，制定测试计划，确定测试方法，然后与用户、系统设计者、程序设计者一起对系统进行测试。 测试数据可以是模拟的，也可以来自用户的实际业务。 通过新的GIS处理后，检查输出数据是否满足预期结果，以及它是否可以满足用户的实际需求，并改善缺陷，直到满足。 直到用户要求。

可以使用以下过程实现测试方法：设计一组测试用例→实际运行每个测试用例的输入数据→检查实际输出结果是否与预期的输出结果一致。 用于测试的数据起着非常重要的作用。 为了测试不同的功能，测试数据应满足各种要求； 包含某些错误数据； 数据之间的关系应满足程序要求。

GIS的开发和实施阶段将生产一系列系统文档材料，通常包括用户手册地理信息系统专业，操作手册，系统测试说明，程序设计说明，测试报告等。

系统维护和评估

（1）系统维护

GIS维护主要包括以下四个方面。

（1）错误校正

当系统操作期间发生异常或故障时，进行纠正性维护。 通常，在开发过程中未发现遗留错误的纠正。 使用大规模GIS系统后，可能会发现隐藏错误。

（2）数据更新

数据是GIS操作的血液。 有必要确保GIS中数据的当前性并及时更新数据，包括地形图，各种主题地图，统计数据，文本数据以及其他空间数据和属性数据。 由于空间数据在GIS中具有大量数据，因此研究如何使用空中和各种遥感数据来实时更新GIS数据库具有重要意义。 例如，空中图像可用于更新地图。

（3）改进和自适应维护

修改和维护由软件功能扩展，性能改进，用户业务更改，硬件更新，操作系统升级和数据格式更改引起的系统。

（4）维护硬件设备

包括日常管理和维护机械和设备。 例如，一旦机器崩溃，将需要专门的人员来修复它。 此外，随着业务的需求和开发，需要更新硬件设备。 为了避免系统维护过程中副作用（对其他过程或子系统的影响），加强维护过程的管理非常重要。 要求严格遵循以下步骤：提出修改要求→领导者批准→分配维护任务→接受工作结果。

（2）系统评估

评估是指GIS性能的估计，检查，测试，分析和审查。 包括将实际指标与计划指标进行比较以及评估实现系统目标的程度。 在GIS运行一段时间后进行。 系统评估的指标包括经济指标，绩效指标和管理指标。 最后，应根据评估结果制定系统评估报告。