第 2 章 GIS 设计思想、内容和标准

1. 2.1 GIS设计目标及其特点 2.2 GIS设计的理论基础——GIS工程学思想 2.3 GIS设计的内容 2.4 GIS的规范化与标准化 第2章GIS设计思想、内容和标准

2. 2.1.1 GIS设计目标 2.1.2 GIS设计特点 2.1 GIS设计目标及其特点

3. GIS设计目标就是通过改进系统设计方法、严格执行开发的阶段划分、进行各阶段质量把关以及做好项目建设的组织管理工作，从而达到增强系统的实用性、降低系统开发和应用的成本、延长系统生命周期的目的 2.1.1 GIS设计目标

4. 软件危机 如何开发软件，以满足对软件日益增长的需要 如何维护数量不断膨胀的已有软件 GIS软件危机情况日益严重 进行GIS设计是避免软件危机，保证GIS开发质量、提高开发效率、降低开发成本的一个重要手段 软件危机的出现

5. 软件危机的主要内容

6. GIS处理的空间数据 数据量庞大 实体种类繁多 实体间的关联复杂 GIS设计过程需要 分析系统的业务流 分析系统所涉及的地理实体类型以及实体间的各种关系 采用相关的地理数据模型表达这些关系 2.2.2 GIS设计特点（1）

7. GIS设计以空间数据为驱动 GIS设计以数据为导向进行系统建设 系统的功能设计以提高数据的存储、分析和处理效率为原则 GIS设计特点（2）

8. GIS工程投资大、周期长、风险大、涉及部门繁多。因此，在GIS设计中，项目计划管理是一个十分重要的部分GIS工程投资大、周期长、风险大、涉及部门繁多。因此，在GIS设计中，项目计划管理是一个十分重要的部分 在项目计划管理中，需要 估计系统建设的投资效益 评估系统建设的风险性和必要性 制定系统的建设进度安排，保证系统建设的高效性 建立系统建设的组织机构和进行人员协调 GIS设计特点（3）

9. 2.2.1 GIS工程学特点 2.2.2 GIS工程学体系 2.2.3 GIS工程学的基础理论 2.2 GIS设计的理论基础

10. 系统工程学是研究如何应用科学知识，特别是工程学原理来提高系统分析和设计效率、提高系统质量、降低系统建设成本的学科系统工程学是研究如何应用科学知识，特别是工程学原理来提高系统分析和设计效率、提高系统质量、降低系统建设成本的学科 GIS工程学在促进GIS的推广应用，加快GIS软件产业的发展方面具有十分重要的意义，可以看作是GIS设计的方法学 2.2.1 GIS工程学特点

11. GIS工程学特点有 以空间信息系统工程优化为目的 横跨多学科 直接面向决策，为可持续发展提供决策支持 与GIS产业化密切联系 返回

12. 任务 运用系统论的理论和方法，实现GIS工程的最优设计、最优管理和最优运行，以求得系统总体最优化 基础理论 系统学 地理信息科学 系统工程学 …… 方法论 根据理论形成的一系列程序化的基本操作技术与方法 2.2.2 GIS工程学体系

13. 系统工程学创始人之一霍尔（A.D.Hall）的三维结构（如图所示）系统工程学创始人之一霍尔（A.D.Hall）的三维结构（如图所示） 目前比较经典的、影响较大的一种系统工程基本方法 将系统工程活动的方法体系分为前后紧密衔接的七个步骤和七个阶段 同时考虑为完成各个步骤和阶段所需的各种专业知识

14. 知识维 计算机科学 地理学 测绘学 遥感学 管理科学 地理信息科学 逻辑维 意向阶段 规划阶段 拟订方案阶段 编制总体方案阶段 系统开发设计与研制阶段 调试阶段 安装阶段 业务运行阶段 时 系 系 计 间 划 统 统 维 优 综 实 化 合 施 与 方 案 选 问 题 定 义 指 系 问 标 题 统 系 分 模 统 型 析 设 化 计 GIS工程三维结构图 择

15. 系统学思想 系统可以定义为由相互作用、相互依赖的若干组成部分（要素）构成的具有一定功能的有机整体 每一个系统都有其独特的层次结构、功能与环境 2.2.3 GIS工程学的基础理论（1）

16. 系统的一般特征及其对系统设计的影响

17. 系统工程学 系统工程是以大型复杂系统为研究对象，按照一定的目标对其进行研究、设计、开发、管理和控制，以期达到总体效果最优的理论和方法 GIS工程学的基础理论（2）

18. 系统工程学具有下列特点 研究对象是一个表现为普遍联系、相互影响、规模和层次都极其复杂的大系统 系统工程学的知识结构复杂，是自然科学和社会科学交叉的边缘学科 系统工程学是方法学，是泛化系统的研究方法 系统工程学是目的性很强的应用学科

19. 地理信息科学 1992年GoodChild首次提出 研究地理信息的本质特征与运动规律 被划分为三个层次 地理信息科学被划分为三个层次 理论地理信息科学 技术地理信息科学 应用地理信息科学 GIS工程学的基础理论（3）

20. 区域可持续发展战略 目标 人文背景 社会、经济、政治及法律背景 背景 应用地理 信息科学 区域环境管理 空间信息基础设施 RS、GPS、GIS、SDI及集成 技术地理 信息科学 地理信息运动机理 地理信息的本质、结构、分类和表达 发生、抽取、传导、重构和作用机制 熵的增减、误导与不确定性 地理信息感应与人的行为机制 机器模拟的一般性问题 理论地理 信息科学 地理信息科学 基础学科 数学、测绘学、计算机科学、心理学、美学、哲学等等 地理信息科学的三个层次 注：RS、GPS、GIS、SDI分别表示遥感、全球定位系统、地理信息系统和空间数据基础设施 返回

21. 2.3.1 软件设计 2.3.2 数据库设计 2.3 GIS设计的内容

22. GIS设计应当根据GIS工程学的设计思想来开展，使应用GIS系统满足科学化、合理化、经济化的总体要求GIS设计应当根据GIS工程学的设计思想来开展，使应用GIS系统满足科学化、合理化、经济化的总体要求 GIS设计的基本原则------ 2.3.1 GIS软件设计

23. GIS设计的基本原则

24. GIS设计与一般信息系统设计的差异

25. GIS软件设计一般采用合适的软件生存周期模型 以图表和逻辑表达式的形式来描述定义和生产两个阶段 提供了一种有目的和有规划的方式来建立质量保证体系

26. 最常用的软件生存周期模型是瀑布模型 瀑布模型将软件过程分为六个阶段 存在缺乏灵活性、软件模块重用性差、开发周期长、修改困难、难以维护等缺陷 适应不同软件开发的需求，陆续出现了 快速原型模型 增量模型 螺旋模型 ……

27. 瀑布模型各阶段任务划分情况表

28. 数据库系统是存储、管理、处理和维护数据的软件系统，包括数据库、数据库管理员及相关软件数据库系统是存储、管理、处理和维护数据的软件系统，包括数据库、数据库管理员及相关软件 数据库的核心是数据模型 数据模型是一种形式化描述数据、数据之间联系以及有关语义约束的方法，包括 数据结构 操作的集合 完整性约束 2.3.2 数据库设计

29. 从文件系统算起，数据模型的发展经历了四代 文件模型 经典数据模型（网状、层次和关系模型） 语义数据模型 专用数据模型

30. 软件系统 数据库系统 要求分析与说明 形态描述、解空间描述 概念结构 设计 系统结构 结构描述、部分解 逻辑结构 实现 目标系统 具体描述，完全解 物理结构 软件系统与数据库系统设计过程的对应图

31. 地理数据库是一种应用于地理信息处理和信息分析领域的工程数据库，它管理的对象主要是地理数据地理数据库是一种应用于地理信息处理和信息分析领域的工程数据库，它管理的对象主要是地理数据 较为常用的是文件与关系数据库混合管理模式 ESRI公司推出的Geodatabase数据模型 基于面向对象技术，在通用的关系型数据库的基础上建立空间数据库 通过空间数据引擎进行访问 是一种较为优越和高效的空间数据库管理模式

32. 2.4.1 作用 2.4.2 内容 2.4 GIS规范化与标准化

33. 实现信息共享，推进GIS发展的最基本保障 避免简单重复的系统开发工作 方便了数据共享，节约了资源 GIS规范化和标准化的作用

34. GIS规范化和标准化的主要内容包括 GIS相关的名词术语标准 与GIS软件工程开发有关的各种标准化活动 与GIS数据库建设有关的活动 与GIS数据共享有关的标准化工作 GIS规范化和标准化的内容

35. 从以下方向实行GIS规范化和标准化建设 地理信息标准 数据标准 信息技术标准 应用标准 GIS的设计标准和系统评价标准

36. 地理信息标准 统一的地理坐标系统 统一的地图投影系统 统一的地理格网系统 统一的区域多边形或空间统计单元系统 空间信息分类和编码系统 数据模型标准

37. 数据标准 数据交换 空间元数据标准 数据质量 GIS数据产品标准 标准的数据格式 标准的概念模式 标准的外包装

38. 现有的空间元数据标准

39. 空间数据的质量元素

40. 我国软件工程标准体系

41. GIS的设计标准和系统评价标准 系统设计规范 信息系统建设流程规范体系 模型开发 系统评价是系统建设的重要一环，系统开发人员应在系统逻辑性、系统扩充性与兼容性、系统开放性、系统实际可运行性（业务系统）、系统先进性等方面遵照相关规范、标准严格实施监督和把关