特性播報：GIS工程的廣泛性它是系統原理和方法
更新時間：2024-04-24 15:13:13作者：佚名
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GIS工程具有一定的廣泛性
它是系統原理和方法在GIS工程建設領域的具體應用。 其基本原理是系統工程，即從系統角度出發，立足整體，統籌全局，將系統分析與系統綜合有機結合，采用定量或定性與定量相結合的方法，提供GIS工程解決方案。 。 建設模式。 同時，GIS工程在很大程度上是一個計算機軟件系統。 在軟件設計和實現中必須遵循軟件工程原理，研究軟件開發方法和軟件開發工具，力爭以較低的成本獲得令用戶滿意的軟件產品。 ，支持GIS項目。
GIS項目比較有針對性
GIS工程總是為特定的應用而存在，它隨著用戶的背景、要求、能力、用途等諸多因素而變化。 該方法表明GIS具有強大的功能。 另一方面，需要從系統的高層次抽象出與一般GIS工程設計和建設相一致的思想和模型，以指導各類GIS工程的建設。
GIS工程涵蓋范圍廣泛
貫穿于工程設計、優化、施工、評價、維護、更新的全過程，綜合考慮人的因素和物的因素，做到統籌兼顧，做到“物盡其用、物盡其用”。使用人”。 以最低的成本獲得最大的效益。
GIS工程涉及很多因素，可以概括為硬件、軟件、數據和人。 硬件是GIS系統的物理基礎； 軟件構成GIS系統的驅動模型； 數據是GIS系統的血液； 人是 GIS 項目中活躍的另一個非常重要的因素。 人既是制度的提出者，也是制度本身。 設計者和構建者，也是系統的用戶和維護者。 人如果發揮好自己的作用，就能增強系統的功能，增加系統的效益，增加系統的價值。 相反，它會削弱系統的潛力。 如果說硬件、軟件和數據呈現出一定的層次關系，即軟件建立在硬件之上，數據依賴于軟件，那么人類的角色就嵌入到了整個GIS工程領域中。
比較差異廣播
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與其他信息系統的比較
與一般信息系統相比，GIS是一種計算機軟硬件系統，其主要特點是對具有定位特征的空間數據進行管理。 它功能強大、種類繁多、數據類型多樣、適用性強、結構復雜。 其主要特點是：
（一）跨學科的邊緣體系。 GIS是由計算機科學、測繪遙感、攝影測量、地理學、地圖學、人工智能、專家系統、信息科學等組成的邊緣學科。
(2)以空間數據為主，數據類型多樣：從內涵上講，GIS包括圖形數據、屬性數據、拓撲數據。 從形式上來說，它包括文本數據、圖形數據、統計數據和表格數據。 所有數據以空間位置數據為主要核心，連接在圖數據庫和屬性數據庫之間。
(3)數據結構復雜。
（4）面向應用，類型多樣：GIS以應用為主，針對不同領域有不同的GIS，如土地信息系統、資源環境信息系統、輔助規劃系統、地籍信息系統等。 不同的 GIS 具有不同的復雜性、功能和要求。
（五）注重空間分析。
上述情況決定了GIS工程是一個投資大、周期長、風險高、涉及部分多、非常復雜的系統工程。 它具有一般項目的共同特征，但同時也有其特殊性。 在一個具體的GIS開發建設過程中，需要領導、技術人員、數據擁有單位、使用單位和開發單位之間的相互配合與配合，涉及立項、系統調研、系統分析、系統設計、系統開發、系統運行和維持多階段遞進建設需要在資金分配、人員配備、開發環境規劃、開發進度控制等多方面進行組織和管理。 如何形成一套科學、高效的方法，開發一套可行的開發工具，進行GIS開發建設，是獲得理想GIS產品的關鍵和保證。 [1]
施工廣播
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按照GIS建設的時間順序，建設過程可分為系統調研、系統分析、系統設計、系統實施、系統維護和評估五個階段。 另外，在每個開發階段都會形成一定的文檔，以保證GIS開發的成功、最經濟的人力物力投入、以及易于操作和維護。 這些文檔作為軟件產品的成果之一，凝聚了GIS開發建設人員大量腦力勞動的成果，是GIS不可或缺的一部分。
當前系統調查
對現有系統的調查是GIS項目開發和建設的第一步，由系統分析員承擔。 主要任務是通過用戶調查發現系統中存在的問題，完成可行性研究，確定建立GIS是否合理可行。 調查方法可采用訪談、座談、填寫表格、抽樣、資料查閱、深入現場工作、與用戶合作等多種調查研究方法，獲取有關現狀的有用信息，解決以下問題:
·確定現有系統的調查范圍；
·發現當前系統存在的問題；
·初步確定新GIS的主要目標；
·估計新GIS可能帶來的好處；
·根據用戶的資金和技術實力分析建立GIS是否可行。
(1)發現當前系統存在的問題
通過對當前系統組織架構、組織分工、工作任務、范圍、業務操作流程、信息處理方式、數據使用、工作量、人員配備、設備、費用等方面的調查研究，指出當前系統以工作效率、費用支付、人力利用等工作情況中的主要問題和薄弱環節作為待建GIS的突破口。
(2)初步確定系統主要目標
系統目標規定了待建GIS建成后所需要達到的運行指標。 它是可行性分析、系統分析設計、系統實現、系統測試、系統評估和維護的重要依據，在GIS生命周期中發揮著重要作用。 。 通過對現有系統功能、當前系統存在的問題、用戶的各種意見和要求、系統建設軟硬件環境、GIS發展水平、投資規模、建設周期等因素的分析，初步確定了系統的目標。 系統目標決定了未來GIS建設的定位和水平：
（1）建立數據庫（圖、屬性數據庫），實現相關數據的錄入、存儲、檢索和查詢統計，提高信息資源的管理和利用；
（2）不僅實現相關數據的有效管理，還提供強大的空間分析功能，建立相應的應用模型，提供輔助決策功能，如土地評估系統、輔助規劃系統等；
(3)先進的GIS系統，具有智能推理功能。
一般來說，調查研究階段的制度目標不可能非常具體和精確。 隨著后續分析和設計工作的深入，新GIS系統的目標將逐漸變得更加具體和量化。
（三）技術能力調查分析
GIS是一門跨學科的邊緣學科。 GIS建設的各個階段都需要各個層次、各個專業的技術人員參與，如系統分析人員、設計人員、程序員、操作人員、軟硬件維護人員、組織管理人員等。對新建的GIS，應調查分析從事這些工作的技術人員的數量、結構和水平。 如果無法投入足夠數量的上述人員或者投入的人員技術水平不理想，則可以認為GIS建設依賴于技術力量。 這是不可行的。
（四）財務能力調查分析
GIS項目的建設需要充足的資金保障。 根據擬建GIS的規模，需要預測和估算GIS開發、運維過程中所需的各種成本，包括軟硬件資源、技術開發、人員培訓、數據采集錄入、系統維護、材料消耗等支出，衡量是否有足夠的資金保證GIS項目的建設。
（五）數據調查與分析
數據是信息的載體，是系統運行的“血液”。 GIS涉及的數據種類繁多、形式多樣、結構復雜，往往同時包括圖形數據、圖像數據、表格數據、文本數據、統計數據等。 需要對相關部門擁有和提供的數據從數據類型、完整性、準確性、準確度等方面進行深入調查、統計和分析，明確數據資料是否適合GIS有效管理以及它們是否提供 GIS 的有效操作。 。 特別是對作為定位依據的地形圖等基礎數據，必須進行認真調查和統計。
數據的調查還包括相關技術規范的調查和分析。 應該說，這一步工作非常重要。
(6)系統效益調查與分析
一般來說，GIS建設需要較大的投資，且短期效益不明顯。 需要估算GIS建成后將帶來的直接或間接的經濟和社會效益，并與GIS建設各階段的投資進行比較，看看能帶來多少效益。 可從投資回收期、效益/成本等多方面進行分析預測，節省人力、降低勞動強度、改善薄弱環節、提高工作效率、提高數據處理的及時性和準確性、輔助決策、提供決策- 制定基礎。
（七）運營可行性調查分析
評估新GIS運行的可行性以及運行所引起的各種變化（如組織結構、管理方法、工作環境）對社會或人為因素的影響。 主要包括GIS運行后對現有組織架構的影響、現有人員對系統的實用性、現有人員培訓的可行性、人員補充方案的可行性、對環境條件的影響等。
當前的系統調查研究需要系統分析員與GIS用戶、新參與的部門甚至領導充分交流和溝通，正確分析GIS建設帶來的利弊，最后系統分析員提交可行性報告。
系統分析
(1)分析當前運行流程，獲取當前系統流程圖
系統分析師在深入調查用戶當前工作流程的基礎上，對當前系統進行深入細致的分析研究，明確系統的目標、規模、邊界、主要功能、組織架構、業務流程、數據流程，以及當前系統的數據。 存儲、對外聯系、日常事務處理以及存在的主要問題，全面了解當前系統。
根據當前系統的功能劃分和業務范圍，對當前系統的業務框圖或業務流程圖進行歸納和抽象。 通過各個業務功能的相互關系和可實現性，初步明確GIS建設中可以實現的業務內容和可以改進的功能。 。 例如，對于基于空間數據庫提供空間分析功能的土地管理信息系統，我們可以查詢和統計各種與土地相關的指標，并對土地資源進行單項或多用途的評級和評價，但這是不可能期望的通過這一級別GIS的建設，可以實現土地利用的自動規劃。
根據當前系統對數據的使用、處理和處理，得到當前系統的數據流程圖。 對于以空間數據處理為目標的部門來說，其操作需要大量的圖形、表格、文檔、數據等，流程圖是其具體業務流程和操作流程的體現，代表了數據操作的邏輯模型。
(2) 進行數據分析，獲取數據字典
描述和定義數據流圖中出現的所有空間數據和屬性數據，形成數據字典，列出數據流條目、文件條目、數據項條目等的名稱、組成、組織方式、取值范圍等。處理條目。 數據類型、存儲形式、存儲長度等
數據流條目：組成、流向、源、目的地； 文件條目：文件名、組成、存儲方式、訪問頻率；
數據項錄入：數據項名稱、類型、長度、取值范圍；
處理項目：處理名稱、輸入數據、輸出數據、處理邏輯。
(3)推導當前系統的邏輯模型
圖8-1 邏輯模型
在理解當前系統“如何”的基礎上，明確其本質“什么”，抽象出當前系統的具體模型，去掉那些具體的、非本質的、給進一步深入造成不必要負擔的東西。深度分析。 ，得到反映系統本質的邏輯模型，作為構建GIS邏輯模型的基礎。 例如，通過抽象非本質因素，可以得到如圖8-1所示的邏輯模型。
(4)分析和描述用戶需求
在對現有系統進行深入分析的基礎上，找出當前系統存在的問題和不足，對用戶提出的需求進行全面抽象和提煉，形成對擬建GIS需求的文字描述，包括功能要求、性能要求和數據管理。 能力要求、可靠性要求、安全保密要求、用戶界面要求、組網要求、軟硬件要求、運行環境要求等的文字描述。
（五）明確GIS建設目標
進一步深化和明確可行性分析的目標，使GIS建設目標更加明確、具體。
(6)導出待建GIS的邏輯模型
這是系統分析的重要一步。將要構建的系統的邏輯模型與系統的邏輯模型進行比較
比較GIS的目標，找出邏輯差異，確定變更范圍，明確要建設的GIS“做什么”； 將變化的部分視為新的處理步驟或模塊，并對現有的數據流圖進行調整； 從外到內逐層分析，得到待構建GIS的邏輯模型。
（7）制定設計實施初步方案
分解工作任務并確定每個子系統（或模塊）的開發順序。
程序，將工作任務分配給特定的組織和人員； 安排GIS建設的時間進度； 評估 GIS 建設成本。
在系統分析的最后階段，分析師提交用戶需求分析報告。 用戶需求分析報告一般應經用戶主管部門批準。 經用戶和開發商雙方認可后，具有合同功能，是GIS建設中開發、設計和實施的依據。 驗收依據。
系統設計
GIS總體設計總體設計任務主要包括：
(1) 系統的目的、目標和屬性的確定
系統的目的是系統完成后應該達到的水平標志，或者說系統預期達到的水平標志
到這個水平。 GIS系統必須有明確的系統目的來指導工作的開展。
系統目標是實現目標過程中努力的方向。 GIS工程中提出的系統目標會因具體問題而發生變化，例如：
·投資規模（大、中、?。?/p>
·建設周期（一年、兩年……）
·數據準備（半年、一年……）
·數據收集（半年、一年、……）
·舊設備的利用
·效益估算·系統接受度和使用（或滿意度）估算
……
系統屬性是目標的度量。 由于GIS項目建設的多樣性和測量的難度留學之路，GIS項目的屬性通常通過以下方式來測量：
·直接經濟效益和社會效益
·間接經濟效益和社會效益
·系統對原有工作模式的改進程度
·用戶滿意度調查...
在處理實際問題時，我們常常遇到的不僅僅是一個系統目標，而是多個系統目標，它們共同構成一個目標集。 在處理目標集時，常常將目標分解為子集，并分層繪制成樹形結構，稱為目標樹。
構建目標樹的原則是：
(1)根據目標的性質對目標子集進行分類，同一類型的目標分為一個目標子集；
(2)分解目標，直至其可衡量。
將目標結構繪制為樹結構的優點是目標集的組成和分類相對清晰直觀； 更重要的是，根據目標的性質劃分為子集，這有利于目標之間的價值權衡，即在確定目標的權重系數的過程中，可以清楚地表明決策- 應該與哪些級別和部門的制定者進行交談。
(2)劃分并描述各子系統或模塊的功能
根據各種GIS功能的銜接和耦合程度，劃分用戶功能部門，
處理過程的相似性和數據資源的共享程度，將GIS劃分為若干子系統或功能模塊，形成整體的系統結構圖，描述各個系統或模塊的功能。 (3)模塊或子系統之間的接口設計
作為整個GIS的一部分，各個子系統或模塊之間通過函數調用進行交互，
信息共享和信息傳遞之間或多或少存在著聯系，因此需要設計它們的接口方式和權限設置。 例如，城市規劃土地信息系統可分為基礎信息、規劃信息、土地管理、市政管道、房產管理、建筑設計管理等子系統。 相關基礎數據、規劃數據、市政管網數據、地籍數據必須相互共享。 與此同時，還有相互的呼喚。 對調用方式、數據共享權限等進行嚴格的規定和設計。
(4)軟硬件配置設計
硬件：包括計算機、存儲設備、數字化儀、繪圖儀、打印機、
其他外部設備。 說明其型號、數量、內存等性能指標，并繪制硬件設備配置圖。
軟件：描述與硬件設備配合的系統軟件、開發平臺軟件等。
(5)網絡設計包括網絡結構和功能的設計。例如，在城市規劃和建設中
土地信息系統中，基礎信息、規劃管理、土地管理、市政管線、房產管理、建筑設計管理等子系統之間存在數據共享和功能調用關系。 由于它們是由不同的部門使用，因此需要設計相應的網絡。 結構以實現相互之間以及與通用系統的聯網。 同時，城市規劃土地信息系統也可與城市經濟信息系統聯網。
(6) 輸入、輸出和數據存儲要求
新GIS輸入輸出的類型和格式要求以及數據庫要求
總體描述了目的、組織方式、數據共享、文件類型等，詳細設計時考慮細節。
（七）發展戰略規定
包括資金管理、條件保障、運營管理、計劃實施、實施方案
規章制度、組織協調等
(8) 成本和效益分析 成本是指開發和/或運行GIS系統所支付的資金，而效益是
指因投資新系統而增加的收入或降低的成本。 開發系統是一項投資，這意味著當前正在向項目支付資金，以期在未來某個時候實現收益。 開發周期的每個階段都需要投資，預期收益來自降低成本或增加收入。 如果預期收入低于成本，那么該系統可能不值得繼續使用。
詳細設計
詳細設計是在總體設計的基礎上進一步深化的。 主要內容有：
(1)模塊設計
詳細設計是對總體設計中已劃分的子系統或主要模塊進行進一步深入、詳細的設計。 根據內聚耦合程度、功能完整性、可修改性等對模塊進行進一步劃分，形成功能進一步獨立、規模適當的模塊。 每個模塊都要求具有高內聚和低耦合（即塊內緊密，塊間松散）。 對模塊進行設計，繪制各模塊的結構組成圖，詳細描述各模塊的內容和功能。
(2)代碼設計
GIS數據量大、數據類型多樣。 為了減少數據冗余，便于數據分類、統計、檢索和分析處理，提高處理速度，便于管理，節省存儲，需要對相關數據元素或數據結構（如土地利用）進行分析。 分類、公共建設設施性質、管道類型、管道名稱等）設計規范，形成編碼文件。 如有必要，應構建代碼字典，記錄代碼與數據的對應關系。 GIS設計的代碼應具有唯一性、標準化和通用性、可擴展性和穩定性、易于修改、易于識別和記憶等特點。
(3)數據庫設計
常用的關系數據庫不適合GIS中大量空間數據的有效管理。 GIS一般應包含兩個數據庫：空間數據庫和屬性數據庫。 一般來說，GIS開發平臺已經提供了相應的數據庫管理系統，或者可以從現有的系統中購買。 數據庫設計需要完成數據庫模型設計和數據結構設計。
對于大型GIS來說，數據庫設計是一個非常復雜的過程，要求數據庫設計者對數據庫系統和GIS應用系統有深入的了解。 空間數據庫的設計需要明確數據分層、要素屬性定義、空間索引或搜索等。
(4)數據采集方案設計
數字化作為GIS數據采集的重要手段，是GIS獲取圖形、地圖信息的重要手段。 數字化方案設計的內容包括：內容選擇與分層、數字化中元素關系處理的原則與策略、對應主題內容的數字化解決方案、數字化操作步驟、數字化質量保證等。
(5)界面設計
GIS作為可視化產品，具有友好、易學、靈活、方便的界面，是GIS建設的重要組成部分。 GIS數據信息的提供和顯示與圖形符號化關系更為密切，需要多種繪圖布局形式、繪圖布局內容、色彩搭配、菜單形式、菜單布局以及交互操作方法。 (6) 輸入輸出設計
在總體設計的基礎上，對內容、類型、格式、使用設備、媒介、準確性、輸入輸出負責人等作出明確規定。
(7)程序模塊設計
為模塊設計中的各個模塊提供逐模塊的程序描述，主要包括算法和程序流程、輸入輸出項、與外界的接口等。
(八)安全性能設計
用于避免各種危險引起的事故，保證GIS系統的安全使用和可靠運行。 根據擬建GIS的情況和用戶對象，設計如下內容：對用戶進行分類，設置相應的操作權限； 對數據進行分類并設置不同的訪問權限； 檢查密碼，建立操作日志文件，跟蹤系統運行情況； 數據加密; 數據轉儲、備份和恢復； 計算機病毒的預防和治療。
（九）實施方案設計
分解工作任務，明確每項任務的要求和負責人，提出每項工作的進度要求，對每項實施成本進行估算和總預算。
系統設計的主要結果是系統設計規范，包括總體設計規范和詳細設計規范，它是GIS系統的物理模型，是GIS實施的重要依據。
系統開發與實施
開發和實施是GIS建設付諸實踐的實踐階段。 實現了系統設計階段完成的GIS物理模型的建立并實施系統設計方案。 這個過程需要投入大量的人力、物力，耗時較長。 因此，必須按照系統設計規范的要求組織工作，安排計劃，培訓人員。 開發實施的內容和流程如圖8-3所示。
圖8-3 GIS開發實施內容及流程
(1)編程與調試
編程和調試的主要任務是用一定的編程語言實現詳細設計產生的各個模塊，并驗證程序的正確性。 為了保證編程??、調試及后續工作的順利進行地理信息系統專業，軟硬件人員首先要對GIS系統設備進行安裝和調試。 一般情況下，程序編譯和調試都是在GIS提供的環境中進行的。 根據具體問題，分析編寫詳細的程序流程圖，確定程序標準化措施，最終完成程序編譯、調試和測試。 編程可以采用結構化編程方法，使每個程序具有很強的可讀性和可修改性。 當然也可以采用面向對象的編程方法。 每個程序都應該有詳細的程序描述，包括程序流程圖、源程序、調試記錄、所需的數據輸入格式和生成的輸出格式。
(2)數據收集與數據庫建立
在GIS過程中，需要大量的人力來收集、整理和錄入數據。 GIS規模龐大，數據類型復雜多樣。 數據收集和準備是一項繁瑣且勞動密集型的任務。 要求數據庫模型確定后，進行數據錄入。 數據輸入應符合數字化作業計劃的要求。 應嚴格執行，投入人員應接受相應培訓。 （三）人員技術培訓
GIS的建設需要很多人參與工作，包括系統開發人員、用戶和領導。 為了保證GIS的調試和用戶盡快掌握，應提前對相關開發人員、用戶和操作人員進行培訓，使其掌握GIS的概述和使用方法。 。
對于廣大人員和領導人員，也應進行一定的宣傳教育，使他們了解新的GIS系統，關心和支持GIS的實施。
(4)系統測試
系統調試和測試是指對新的GIS系統從上到下進行全面的測試和檢查，是否滿足系統需求分析中規定的功能要求，發現系統中的錯誤，保證GIS的可靠性。 一般來說，系統分析員應該提供測試標準，制定測試計劃，確定測試方法，然后與用戶、系統設計者、程序設計者一起對系統進行測試。 測試數據可以是模擬的，也可以來自用戶的實際業務。 通過新的GIS處理后，檢查輸出數據是否滿足預期結果，以及它是否可以滿足用戶的實際需求，并改善缺陷，直到滿足。 直到用戶要求。
可以使用以下過程實現測試方法：設計一組測試用例→實際運行每個測試用例的輸入數據→檢查實際輸出結果是否與預期的輸出結果一致。 用于測試的數據起著非常重要的作用。 為了測試不同的功能，測試數據應滿足各種要求； 包含某些錯誤數據； 數據之間的關系應滿足程序要求。
GIS的開發和實施階段將生產一系列系統文檔材料，通常包括用戶手冊地理信息系統專業，操作手冊，系統測試說明，程序設計說明，測試報告等。
系統維護和評估
（1）系統維護
GIS維護主要包括以下四個方面。
（1）錯誤校正
當系統操作期間發生異常或故障時，進行糾正性維護。 通常，在開發過程中未發現遺留錯誤的糾正。 使用大規模GIS系統后，可能會發現隱藏錯誤。
（2）數據更新
數據是GIS操作的血液。 有必要確保GIS中數據的當前性并及時更新數據，包括地形圖，各種主題地圖，統計數據，文本數據以及其他空間數據和屬性數據。 由于空間數據在GIS中具有大量數據，因此研究如何使用空中和各種遙感數據來實時更新GIS數據庫具有重要意義。 例如，空中圖像可用于更新地圖。
（3）改進和自適應維護
修改和維護由軟件功能擴展，性能改進，用戶業務更改，硬件更新，操作系統升級和數據格式更改引起的系統。
（4）維護硬件設備
包括日常管理和維護機械和設備。 例如，一旦機器崩潰，將需要專門的人員來修復它。 此外，隨著業務的需求和開發，需要更新硬件設備。 為了避免系統維護過程中副作用（對其他過程或子系統的影響），加強維護過程的管理非常重要。 要求嚴格遵循以下步驟：提出修改要求→領導者批準→分配維護任務→接受工作結果。
（2）系統評估
評估是指GIS性能的估計，檢查，測試，分析和審查。 包括將實際指標與計劃指標進行比較以及評估實現系統目標的程度。 在GIS運行一段時間后進行。 系統評估的指標包括經濟指標，績效指標和管理指標。 最后，應根據評估結果制定系統評估報告。
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