GIS设计与实现总结.docx
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GIS设计与实现总结
西北农林科技大学（地理信息系统08冰封艺人）
一、名词解释：
地理信息系统：
以计算机技术为系统，已具有空间内涵的地理数据为处理对象，云管用系统工程和信息科学的理论，采集、存储、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。
GIS设计目标：
通过改进系统设计是方法、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，打到增强系统的实用性、降低系统开发应用的成本，延长系统生命周期的目的。
内聚和耦合：
又称内联系和块间联系，是度量模块独立性的2个定性标准。
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，模块的独立性则会提高。
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。
地理建模：
云管用数学语言、地理知识和程序设计工具，对地理信息（如地理现象、地理数据等）加以翻译和归纳。
地理建模的大致过程包括：
建模准备、模型假设、建立模型、模型求解、模型分析、模型检验。
地理坐标：
采用经纬度（φ,λ）来确定地球表面上任意一点的位置。
从通过格林威治天文台的子午面向东为东经（0~180），向西为西经，从赤道算起，向北为北纬，向南为南纬（0~90）。
空间元数据：
描述空间数据的数据。
他描述空间数据集的内容、质量、表示方式、空间参考、管理方式以及数据集的其他特征，是空间数据交换的基础，也是空间数据标准化与规范化的表征，在一定程度上位空间数据的质量提供了保障。
地理编码：
为识别点、线、面得位置和属性而设置的编码，可以反映空间实体的几何特征和属性特征，分为拓扑编码和坐标编码两种。
组件：
是一个在整个分布式系统中可以即插即用的独立对象，在完成其功能的过程中，它可以跨越网络、应用、语言、工具和操作系统，按照分布式对象的封装方式，一个分布式对象就是一个组件，是完成系统一部分功能的一个独立的分布式单元。
二、填空题：
1.GIS数据管理的基本思想是利用（空间坐标）来表达实体的空间位置
2.GIS软件技术经历了五个阶段，即：
集成式GIS、模块式GIS、核心式GIS、组件式GIS和万维网GIS
3.软件过程主要可以分为软件定义、软件设计和软件维护3个时期，每个时期有可以进一步划分为若干个阶段。
判断用户类型是进行系统建设目标和任务分析的关键。
系统的服务对象不同，那么系统的目标也不相同。
4.GIS结构化分析常用的分析同居主要有数据模型、数据字典以及对数据流进行描述的加工逻辑说明、GIS数据流模型一般采用（数据流图，DFD，dataFlowDiagram）来表示；实现数据字典常用方法有：
全人工过程、全自动过程和混合过程。
数据字典和数据流图在一起构成信息系统的逻辑模型，叫那个逻辑说明包括加工的激发条件、加工逻辑、优先级别、执行条件、出错处理等细节，其中最基本的部分是加工逻辑。
用于写加工逻辑说明的工具有结构化英语、判定表和判定树。
5.软件可以简单地理解为模块的集成，模块是指具有输入和输出、逻辑功能、运行程序、内部数据、调用和被调用等属性的一组程序语句。
6.写出些列英文缩写的中文意思；UIMS（人机界面开发工具）、OMT（面向对象建模技术）、UML（统一建模语言）、PFC（程序流程图）、PAD（问题分析图）、PDL（类程序设计语言）、OLE（对象链接与嵌入）、API（应用程序编码接口）、DDE（动态数据交换）、ORB是指（对象请求代理）、DII是指（动态调用接口）、IDL是指（接口定义语言）、HOP（互联网ORB间协议）
7.人机交互的基本方式包括命令语言、菜单选择、填表方式、自然语言、直接操纵等
8.定位错误位置是程序调试工作的主要内容。
四种常见的排错方式包括硬件排错、归纳法排错、演绎法排错、跟踪法排错。
9.GIS软件测试方法主要三种：
文档审查、模块运行测试、模块开发测试。
10.数据组织方式包括文件型、文件与数据库结合型、全关系型三种。
11.二次开发接口的接口类型主要有：
API函数库、可重用类库、宏语言、动态链接库DLL等
12.空间数据库功能设计包括空间数据输入设计、空间数据检索设计、空间数据输出设计、空间数据更新设计、空间数据共享设计等。
13.GIS软件开发的相关技术包括：
结构化程序设计、面向对象技术、组件是技术、网络技术、虚拟现实技术、嵌入式技术、多媒体技术等。
三、选择题知识点
1.结构化程序设计概念最早由E.W.Dijkstra于1965年提出；GIS工程学体系三维结构由A.D.Hall提出的；地理信息科学由GoodChild1992年首次提出；GradyBooch是面向对象方法最早倡导者之一；Jackbson提出了OOSE方法；Yourdon提出了进行GIS总体设计的结构图：
基本E-R模型由PeterChen于1976年提出。
2.地理数据存储是GIS中最底层和最基本的技术。
3.需求分析是GIS设计最基础的内容。
4.瀑布模型将软件过程分为6个阶段，并规定了它们自上而下、相近衔接的固定的顺序是可行性分析-需求分析-总体设计-详细设计-编码-系统运行和维护
5.GIS软件设计一般采用合适的软件生存周期模型进行开发，最常用的软件生存周期模型是瀑布模型
6.在成寻流程图常用符号中方框表示处理步骤菱形表示逻辑判断箭头表示控制流。
7.关系型数据库规范化中第二范式的特点是每个表都必须有且仅有一个数据元素是主关键词
8.E-R图中椭圆表示:
属性
9.磁盘容错方式主要有：
磁盘镜像、磁盘双工、磁盘阵列，它们的容错性能一次增强
10.API函数库的特点是：
提供对基本数据进行操作的函数
11.通过数据校正（）等手段可以提高输出质量
A）编辑与图形整饰
B）误差消除
C）坐标转换
D）数字化
E）出版印刷
12.地理信息系统科学体系分为三个层次：
理论地理信息科学、技术地理信息科学、应用地理信息科学。
A）理论地理信息系统
B）技术地理信息系统
C）应用地理信息系统
D）空间地理信息系统
E）虚拟地理信息系统
13.对GIS软件有一下要求（）
A）可操作性和使用性
B）提供图形与属性数据同步查询统计分析功能
C）简单易用的图形用户界面
D）提供显示、操作地理数据的常用工具
E）提供空间数据库管理系统
14.GIS软件可分为（）
A）基础软件
B）工具型软件
C）嵌入式应用软件
D）应用型软件
E）数据处理软件
15.空间数据结构分为（）
A）不规则三角网
B）栅格数据
C）拓扑数据
D）矢量数据
E）属性数据
16.根据GIS中的角色，可将GIS用户分为（）
A）GIS开发上/系统集成商
B）系统管理员
C）最终用户
D）GIS专业人员
E）一般用户
17.GIS产品可以归结为以下几个模式（）
A）数字地图
B）桌面地图
C）电子地图
D）桌面GIS
E）专业化GIS
18.GIS整逐步走向成熟，并呈现出（）发展态势
A）趋于综合性发展
B）GIS数据模型研究
C）数据共享和互操作
D）产业化
E）专业化GIS
19.基于GIS本身的特性，GIS设计自身的特点包括（）
A）处理的事空间数据
B）以空间信息系统工程优化为目的
C）以空间数据为驱动
D）与GIS产业化密切联系
E）GIS工程投资大、周期长、风险大、涉及部门繁多
20.GIS工程学体系主要任务、基础理论和方法研究3方面组成其基本任务是（）
A）最优决策
B）最优管理
C）最优运行
D）系统总体最优化
E）最优设计
21.与一般工程技术相比，系统工程学具有（）特点
A）研究对象是一个极其复杂的系统
B）知识结构复杂
C）直接面向决策
D）目的性很强的应用学科
E）泛华系统的研究方法
22.从文件系统开始，数据模型的发展经历了4代，包括（）
A）文件模型
B）专用数据模型
C）经典数据模型
D）面向对象数据模型
E）语义数据模型
23.原型从应用目的和场合出发可以分为（）
A）丢弃型原型
B）研究型原型
C）试验型原型
D）进化型原型
E）仿真型原型
24.GIS系统功能和性能分析常用方法（）
A）结构化分析法
B）统一建模语言UML方法
C）面向独享分析方法
D）模块化分析方
E）快速原型化分析方法
25.GIS可行性研究工作的主要内容包括（）等
A）数据源调查预评估
B）技术可行性评估
C）经济和社会效益分析
D）系统开发和运行环境评价
E）生态效益分析
26.GIS总体设计主要任务是将系统需求转换为数据结构和（）
A）数据设计
B）软件体系结构
C）层次图、HPO图、结构图
D）体系结构设计
E）GIS地理建模
27.系统标准数据接口有（）形式
A）直接存取
B）间接存取
C）导入机制
D）导出机制
E）动态链接库DLL
28.系统总体设计报告的主要内容包括（）
A 引言（或概述）
B 用户需求分析成果
C 可行性分析
D 界面设计
E 数据库分析
29、详细设计的表达工具包括（）
A IPO图
B PFC图
C PDL图
D N-S盒式图
E PAD图
30、空间数据库中常用的坐标系有（）
A 地理坐标系
B 平面直角坐标系
C 屏幕坐标系
D 设备坐标系
E 极坐标系
31、数据模型可以分为传统的数据模型、面向对象数据模型以及针对空间数据特征而设计的空间数据模型。
空间数据模型又可分为（ABCD）
A 混合数据模型
B 全关系型空间数据模型
C 对象-关系型空间数据模型
D 面向对象空间数据模型
E 层次模型
32、服务于空间分析的地理编码分为（AC）
A 拓扑编码
B 直接编码
C 坐标编码
D 无损压缩编码
E 有损压缩编码
33、从体系结构上，分布式GIS经历了（ABC）发展阶段。
A C/S结构
B B/S结构
C 多层定义
D GIS用户自定义结构
E 全分布式GIS
34、基于C/S模式分布式GIS的特性有（ABCDE）
A 位置和数据结构透明性
B 平台独立性
C 各数据库管理系统有独立性
D 分布式查询
E C/S模式
35、最基本得分布对象系统框架标准主要有（）3种
A OMG—CORBA
B Microsoft-COM/DCOM/COM+
C Microsoft-MFC
D SUN-EJB
E JAVA-J2EE
36、分布式GIS的基本开发模式包括（）
A 基于数据共享的分布式GIS
B 基于分布式计算的WebGIS
C 基于Internet的开放式GIS
D 基于ArcIMS的分布式GIS
E 基于CORBA的分布式GIS
37、系统实施阶段的任务可概括为（）
A 软硬件购置及安装
B 程序编写与调试
C 系统安装与调试
D 培训
E 数据的录入或转换
38、GIS数据的安全和保密包括（）
A 数据存储加密
B 数据存取控制
C 数据传输加密
D 加密算法和加密方式
E 安全与保密管理
简答题：
1．简要描述GIS五个发展阶段特征？
项目
集成GIS
模块式GIS
核心式GIS
组件式GIS
万维网GIS
特点
在一个系统中集成了GIS的各项功能
系统分成许多相对独立的功能模块
从底层提供GIS功能，通过API访问
通过标准通信接口实现模块间通信及GIS与其他系统集成
结合Internet，实现GIS的共享和互操作
功能
满足了GIS综合应用的需要
用户根据需求选择功能模块
易于集成其他系统
开发成本低、难度小，可以在通用语言环境中实现gIS功能
社会化得GIS，可扩展性好，跨平台
存在问题
系统过于复杂，软件成本高，难于与其他系统集成
难于与其他系统集成
开发难度高，不能进行可视化程序设计
有待于进一步发展
目前还不成熟
2．简述GIS规范化和标准化建设的内容。
GIS规范化和标准化的主要内容更包括：
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数据共享有关的额标准化工作。
总体来说，可以从以下几个方面实现GIS规范化和标准化建设
1）地理信息标准
A）统一的地理坐标系统包括：
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
B）空间信息分类和编码系统
C）数据模型标准
2）数据标准
A）数据交换
B）空间元数据标准
C）数据质量
D）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
3）信息技术标准
A）计算机软、硬件技术标准
B）数据库技术和图形、图像处理技术规范
C）地图制图标准
4）应用标准
A）空间算法标准
B）解释标准
5）GIS的设计标准和系统评价标准
A）系统设计规范
B）信息系统建议流程规范体系
C）模型开发
D）系统评价
3．结构化生命周期法、原型法、面向对象开发的方法，这三种GIS基本设计方法有各自的特点，试从开发思想、开发模式、优缺点和使用性等方面对三种设计方法进行比较
设计方法
结构化生命周期法
原型法
面向对象开发的方法
开发思想
划分六个阶段，并规定它们自上而下，相互衔接的固定次序
借助原型（它反映了最终系统的部分重要性）来辅助软件开发
将客观世界看成相互联系的实体（即对象）组件，以对象为单元进行设计开发
开发模式
整体开发模式，下一阶段开发前完成上一阶段所有细节
非整体开发模式，推迟某些阶段的细节工作，从而较早产生工作软件
非整体开发模式，分阶段有底向上提取对象，实现阶段自顶向下建立对象
优点
是一种较为成熟和完善的管理模式、整体性好
具有一定灵活性和可修改性，增进了开发人员和用户对系统需求的理解
与人类思维方法一致，版与描述客观世界，开发的软件性能稳定、易于重用和维护
缺点
缺乏灵活性难修改和维护，模块重用性差，开发周期长
整体性差，由于不断滴对原型修改完善，工作的重复率高工作量大
对象和实体设计存在盲目性，对象间的消息传递不能完整体现系统总体工作能，系统结构性差
适用性
功能和性能明确完整，无重大变化的软件开发
需求不明确，设计方案有一定风险的中小型软件开发
数据结构复杂、事务联系密切的软件开发
4．模块化原则
1、每一个模块表示一个自我包含的逻辑任务
2、每一个模块都是简单的
3、每一个模块都是封闭的
4、每个模块都是可以独立测试的
5、每个模块对应单一、独立的程序功能
6、每个模块都有单一的入口和出口
7、每个模块都由一个标准返回点返回上层模块开始执行该模块的那一点
8、可以把多个模块组合成较大的模块，而不必了解模块内部构造的知识
9、每个模块都有严格规定的接口，其中包括由入口和出口形成的控制链，有参数和共享的用户数据形成的数据连接以及由模块间的服务支持形成的功能连接。
5．结构化程序设计原则
1）尽量少用或者不用GoTo语句
2）采用自顶向下逐步求精的设计方法
3）采用顺序、选择、循环三种基本结构组成程序的控制结构
4）尽量使用单入口/单出口的控制结构，减少传递参数的个数
5）提高模块的内聚度，降低模块间的关联度
6．详细设计的具体任务
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，主要内容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、控制逻辑符。
7．空间处理与分析主要内容
GIS空间数据处理
编辑处理：
图形数据和属性数据的编辑，图形数据的拼接和分割等
变换处理：
投影变换、坐标变换、比例尺变换、几何校正等
编码和压缩处理：
数据编码、多余节点去除以及栅格数据压缩等
数据插值：
点的内插、区域的内插等
数据类型转换：
矢量与栅格数据转换、系统间数据格式的转换
GIS空间分析设计
查询分析：
如拓扑查询、条件查询等
几何分析：
如面积周长距离两算、开窗分析、多边形合并等
地形分析：
如空间内插分析、等值线分析、坡度坡向分析、分水岭分析、淹没分析
流域分析：
如地形剖面分析、三维地形显示与分析等
叠置分析：
如多边形叠置分析、视觉信息复合分析、条件与非条件叠置分析等
邻域分析：
如缓冲区分析、走廊分析、泰森多变形分析、拟合分析等
网络分析：
如最佳路径分析、时空规划分析、网络流量模拟分析等
图像分析：
图图像增强、图像分割、图像细化、空间滤波、高程影像叠置分析等
多元分析：
如聚类分析、主成分分析、判别因子分析、趋势面分析、回归分析等
8.传统数据模型包括哪三种主要类型？
简述它们之间的区别。
层次模型
网络模型
关系模型
结构特征
父结点与子结点的关系必须是一对一或一对多
一个子结点可以有两个或多个父结点，两个结点之间可以有两种或多种联系。
实体间的联系通过公共值隐含的表达，并用关系代数和关系运算来操作。
优点
结构清晰，较容易实现
可以表示多对多的关系，冗余度较小
结构简单灵活，数据修改和更新方便，容易维护和理解。
缺点
不能表示多对多的联系，难以顾及数据共享和实体间的拓扑关系，数据冗余度大。
采用循环指针来联系结点，结构复杂，难以修改和维护，更新较为困难
难以处理复杂的目标，效率、数据语义和目标标识等方面还有不足。
9.地理编码的具体原则
1、标准化和通用性
2、唯一确定性：
每一个代码都唯一确定的代表某个具体的地理要素或属性
3、编码系统结构清晰，编码有明确的分类体系
4、代码系统具有可扩展性河稳定性
5、便于计算机处理与信息交换
6、易于识别和记忆
7、适度的代码长度
10.公认的良好的编程风格
1、在适当的位置应该加入必要的注解，即程序内部的文档。
2、数据说明应以方便阅读、理解、查找和维护为目的；变量名等标识符应作到恰如其分的表达内容含义；注意声明次序的标准化；不同变量在同一语句中声明时，应按字母先后顺序排列。
3、语句书写应有层次性，便于理解。
例如采用缩进排列、避免使用大量的嵌套结构、不将多个语句放在同一行中书写、避免复杂的条件测试等。
4、程序组织应具有固定的层次。
如先进行数据输入或数据初始化，然后进行数据处理，最后是结果输出。
5、数据输入应进行完整性检查，格式力求统一、简单，应有必要的提示信息及友好的用户界面。
6、对输出的结果应采用良好的格式，并加以必要的说明。
11.结构化程序设计是进行以模块功能和处理过程设计为主的详细设计的基本原则。
1、由问题结构导出系统结构，即问题结构到系统结构的映射。
2、通过自顶向下分解和层次组织的方法来简化系统，产生模块结构。
3、运用一系统的图表工具。
4、提供一系列的系统设计策略。
5、提供一组评价系统设计质量的准则。
五、论述题
1、从思想、优点、缺点、等方面论述结构化程序设计与面向对象程序设计的区别。
答：
（一）结构化程序设计
思想：
面向数据流；自顶向下，逐步求精；按功能模块组成树状结构；各模块相对独立；模块内部有顺序、选择和循环三种结构组成；模块化的实现方法是通过子程序。
优点：
复杂任务简单化；使用方便。
缺点：
数据与过程相互独立，程序因数据格式或处理过程不同要分别编写程序，代码重用性差；可能导致数据与所需处理过程不匹配现象；封装和隐蔽性差。
（二）面向对象程序设计
思想：
以对象的观点分析现实世界的问题、从普通人认识世界的观点出发，把事物归类、综合，提取共性并加以描述、在面向对象的系统中，世界被看成是独立对象的集合，对象之间通过“消息”传递。
以对象为单元进行设计开发。
优点：
与人类思维方法一致，便于描述客观世界；开发的软件性能稳定、易于重用和维护。
缺点：
对象和实体设计存在盲目性；对象间的消息传递不能完整体现系统总体功能；系统结构性较差。
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