GIS设计与实现期末考试复习资料Word格式.docx
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）。
应用领域：
空间位置要求很明确的GIS；
小比例尺大区域的GIS；
经常需要进行投影变换的GIS。
、平面直角坐标系。
平面直角坐标系定义一个原点（0,0）及x，y轴方向，然后通过（x,y）值确定某个地理实体的位置。
大比例尺小区域的GIS；
需要统计面积、距离量算等的GIS；
测绘行业，如房产测绘等。
、高程坐标系
国家高程系：
1956黄海高程系、1985国家高程系
地方高程系可与国家高程系换算、3维GIS应用
4、地图投影。
投影是联系地理坐标（φ,λ）和平面直角坐标（x,y）的纽带。
不同类型的投影特点及其适用领域：
投影类型
特点
适用领域
等角投影
方位准确
航空、航海、气象、洋流和军事等方面
等积投影
面积正确
行政区划、自然或经济区划、土地利用、农业、经济和某种自然现象分布等方面
等距方位投影
距离准确
城市防空、地震台、雷达站等方面
5、E--R模型。
表示数据库概念模型设计的工具。
由实体类（实体）、关系类（关系）和属性三个抽象概念组成，是构建信息系统或数据库概念模型的一种有效工具或有效方法。
、基本E-R方法。
由PeterChen于1976年提出，由实体、关系和属性三个抽象概念组成。
表示方法：
E-R图。
其中，实体用方框表示，属性用椭圆表示，关系用菱形表示。
基本E-R方法用实体、属性、关系/联系来描述现实世界，并在此基础上转换为数据模型。
其中，实体是对客观事物的抽象，能够被唯一地标识；
属性是实体的特征。
关系指的是实体之间的联结。
分为一对一、一对多、多对一、多对多等关系类型。
一般地，实体和属性是数据库的存储对象，而关系是数据库所要进行的查询操作。
、扩展E-R方法。
扩展E-R方法是在基本E-R方法的基础上，引入下列抽象概念发展起来的：
分化与综合、聚集、范畴/类。
、空间E-R方法。
E-R方法在GIS中的应用可以归纳为两类：
一是直接应用于属性数据库的概念模型设计，二是对基本E-R模型进行改进，后者称为空间E-R模型。
、基本E-R方法和空间E-R方法比较
、传统数据模型。
主要用来进行纯属性数据库的设计。
可分为层次模型、网状模型、关系数据模型
空间数据模型：
、混合数据模型。
指在空间数据库建设中，采用将空间图形数据和相关联的属性数据分离开来管理的模式，空间数据与属性数据通过关键字连接。
、全关系型空间数据模型。
指空间数据和属性数据都采用关系模型进行设计，建立全关系型空间数据库管理系统。
、对象--关系型空间数据模型。
通过定义一系列空间操作对象（点线面等）的API函数，来直接存储和管理非结构化的空间数据。
、面向对象空间数据模型。
6、地理模型。
地理模型是对地理实体的特性及其变化规律的一种表示或者抽象。
地理模型的分类：
理论模型、经验模型、混合模型
GIS与地理模型集成的三个层次（集成方式）：
（1）松散集成。
GIS与模型是两套系统，只是借助于数据文件的转换，通过各自的接口来实现模型与GIS之间的交互。
优点：
比较简单，容易实现；
可以利用已有的平台软件。
缺点：
集成的效率低，操作复杂，数据结构不能统一；
用户操作的界面不能一致，难以满足GIS与模型集成的高层次要求。
（2）紧密集成。
在GIS系统上或应用软件系统（模型系统）上进行开发。
系统拥有一个统一的交互界面，既可以为模型提供输入数据，又能对模型运算结果进行处理和显示。
所有的数据转换通过交互界面自动进行。
实现的方式：
基于GIS平台上二次开发。
基于专业应用软件二次开发,嵌入GIS功能。
充分利用已有的平台软件，节约时间和成本；
系统界面一致，操作简便。
编程的工作量增大，对用户的开发能力要求较高
（3）完全集成。
模型和GIS同在一个系统中，二者共用同一个数据库，不存在数据交换问题，模型和GIS系统完全兼容。
系统的执行效率高。
模型的修改和扩展更为容易。
需要从底层开发，系统开发周期长，对于模型应用的人员要求较高。
GIS与地理模型的六种集成方法
（1）源代码集成。
（完全集成方式）利用GIS系统的二次开发工具和其他的编程语言，将已经开发好的应用分析模型的源代码进行改写，使其从语言到数据结构与GIS完全兼容，成为GIS整体的一部分。
（2）函数库集成。
（完全集成方式）是将开发好的应用分析模型以库函数的方式保存在函数库中，集成开发者通过调用库函数将应用分析模型集成到GIS中。
（3）可执行程序集成。
GIS与应用分析模型均以可执行文件的方式独立存在，二者的交互以约定的数据格式通过文件或者数据库进行。
分为独立方式和内嵌方式两种
独立方式（松散集成方式）：
GIS与应用分析模型以对等的可执行文件形式独立存在，两者之间不直接发生联系，而是通过中间模块实现数据的传递与转换。
集成方便、简单，代价较低。
不需太多的编程工作。
系统的运行效率不高，自动化程度不高；
系统的可操作性不强，视觉效果不好。
GIS与应用分析模型的交互性和亲和性不高。
内嵌方式（紧密集成方式）：
GIS与应用分析模型以对等的可执行文件形式独立存在。
两者之间的集成通过共同的数据约定进行，系统具有统一的界面和无缝的操作环境。
系统运行性能比前者好；
使用统一的操作界面，便于操作。
开发难度很大。
（4）DDE和OLE集成。
（紧密集成方式）DDE（动态数据交换）或OLE（对象连接和嵌入）集成与内嵌的可执行程序的集成方式很相似，只是系统的数据交换使用了操作系统内在的数据交换支持，使得程序的运行更加流畅。
（5）基于组件的集成。
（紧密集成方式）利用GIS系统和模型系统各自提供的组件，采用这些组件所支持的编程语言，来开发GIS与模型集成系统。
（6）模型库集成。
模型库是指按一定的组织结构存储的模型的集合体。
模型库可以有效地管理和使用模型，实现模型的重用。
模型库符合客户机／服务器（C/S）工作模式，当需要模型时，模型被动态地调入内存，按照预先定义好的调用接口来实现模型与GIS系统的交互操作。
7、软件测试的概念（详见问答题）
8、软件维护的类型及应用
软件维护活动类型总起来大概有四种：
纠错性维护（校正性维护）、适应性维护、完善性维护或增强、预防性维护或再工程。
除此四类维护活动外，还有一些其它类型的维护活动，如：
支援性维护（如用户的培训等）。
改正性维护是指改正在系统开发阶段已发生而系统测试阶段尚未发现的错误。
这方面的维护工作量要占整个维护工作量的17%～21%。
所发现的错误有的不太重要，不影响系统的正常运行，其维护工作可随时进行：
而有的错误非常重要，甚至影响整个系统的正常运行，其维护工作必须制定计划，进行修改，并且要进行复查和控制。
适应性维护是指使用软件适应信息技术变化和管理需求变化而进行的修改。
这方面的维护工作量占整个维护工作量的18%～25%。
由于目前计算机硬件价格的不断下降．各类系统软件屡出不穷，人们常常为改善系统硬件环境和运行环境而产生系统更新换代的需求；
企业的外部市场环境和管理需求的不断变化也使得各级管理人员不断提出新的信息需求。
这些因素都将导致适应性维护工作的产生。
进行这方面的维护工作也要像系统开发一样，有计划、有步骤地进行。
完善性维护是为扩充功能和改善性能而进行的修改，主要是指对已有的软件系统增加一些在系统分析和设计阶段中没有规定的功能与性能特征。
这些功能对完善系统功能是非常必要的。
另外，还包括对处理效率和编写程序的改进，这方面的维护占整个维护工作的50%～60%，比重较大．也是关系到系统开发质量的重要方面。
这方面的维护除了要有计划、有步骤地完成外．还要注意将相关的文档资料加入到前面相应的文档中去。
预防性维护为了改进应用软件的可靠性和可维护性，为了适应未来的软硬件环境的变化，应主动增加预防性的新的功能，以使应用系统适应各类变化而不被淘汰。
例如将专用报表功能改成通用报表生成功能，以适应将来报表格式的变化。
这方面的维护工作量占整个维护工作量的4%左右。
第六章空间数据库设计（4道题）
GIS空间元数据标准
7个主要子集：
标识信息（idendification）
标识空间数据的名称、由谁开发的、是关于哪个区域的、包括的专题、现势性如何、对数据的使用和获取有何限制等
数据质量信息（dataquality）
属性精度、完备性报告、空间位置精度和垂直精度报告等
空间数据组织信息（spatialdataorganization）
空间表示类型、矢量空间表示信息、栅格空间表示类型和影像空间表示类型等
空间参照信息（spatialreference）
空间参照系类型、水平坐标系统定义和垂直坐标系统定义等
实体和属性信息（entityandattribute）
实体类型定义、类型名称、属性名称和属性标识码等
发行信息（disribution）
发行部门、发行日期、订购程序等
元数据参考信息（metadatareference）
元数据日期信息、联系地址、限制条件和安全信息等
3个次要子集：
引用文献信息（citation）
标题、作者、参考时间、出版信息和版本等
时间期限信息（timeperiod）
起始和结束日期等
联系信息（contact）
联系人、联系地址和联系单位等
空间数据采集建库前期准备工作内容
1、数据源的选择
数据源的要求：
数据要满足系统功能的要求；
以用户为主导；
数据一要做到可靠、二要具备更新能力
2、数据采集存储原则：
一般只储存基本的原始数据，不储存派生的数据
3、数据的分级、分类原则：
数据的分级、分类应采用或参照国际标准、国家标准、行业标准或地方标准。
如无标准可供参考，数据的处理应最大限度地满足系统功能及用户的需求。
4、建库的数据准备。
1）、数据源的种类。
2）、鉴定和验收数据质量的依据。
3）、数据预处理。
空间数据采集建库流程
1、首先必须确定数字化的方法及工具
2、准备数字化原图，并掌握该图的投影、比例尺、格网等空间信息
3、按照分层要求进行一个图层的数字化，数字化的过程包括选择控制点、数字化控制点、确定投影信息、采集数据、编辑和修改数据等
4、给空间实体赋属性值
第九章GIS测试与评价（1道题）
软件测试准则
1、所有测试都应该能追溯到用户需求；
2、把Pereto原理应用到软件测试中；
3、应该从“小规模”开始，并逐步进行“大规模”测试；
4、穷举测试是不可能的；
5、为了达到最佳的测试效果，应该由独立的第三方从事测试工作。
测试步骤
1、模块测试（单元测试）。
把每个模块作为一个单独的实体来测试，目的是保证每个模块作为一个单元能正确运行，该过程发现的往往是编码和详细设计阶段的错误。
2、子系统测试。
把经过单元测试的若干模块放在一起形成一个子系统来测试，本步骤着重测试模块的接口。
3、系统测试。
系统测试是把经过测试的子系统装配成一个完整的系统来测试。
本步骤发现的往往是软件设计中的错误，也可能发现需求说明中的错误。
4、验收测试（确认测试）。
与系统测试基本相同，但是它是在用户积极参与下进行的，而且要用实际数据进行测试。
验收测试的目的是验证系统确实能够满足用户的需求，这个测试步骤中发现的往往是系统需求说明书中的错误。
5、平行测试。
所谓平行测试就是同时运行新开发出来的系统和将被它取代的旧系统，以比较新旧两个系统的处理结果。
单元测试
单元测试集中检测软件设计的最小单元——模块
测试重点：
1、模块接口2、局部的数据结构3、重要的执行通路4、边界条件
测试方法：
1、代码审查2、计算机测试
两种测试方法的比较：
代码审查技术可以在一次审查会上发现许多错误,但可靠性有待检验。
计算机测试发现错误后,必须先改正这个错误才能继续测试,因此错误是一个一个发现并改正的.。
计算机测试需要编写驱动程序和存根程序，增加了测试的工作量。
集成测试
集成测试是测试和组装软件的系统化技术,主要目标是发现与接口有关的问题.
组装程序有两种方法：
非渐增式测试；
渐增式测试（该方法又有两种集成策略：
自顶向下集成、自底向上集成。
）
优缺点
自顶向下的结合策略能在测试的早期对主要的控制进行检验。
如果选择深度优先的方法，可以在早期实现软件的一个完整功能并且验证这个功能，可以增加开发人员和用户双方的信心。
但自顶向下测试的初期，存根程序代替了低层次的模块，因此在软件结构中没有重要的数据自下往上流。
不同集成测试策略的比较
1、自顶向下测试方法的优点是不需要驱动程序，能够在测试阶段的早期实现并验证系统的主要功能；
2、自顶向下方法的缺点是需要存根程序，可能遇到与此相联系的测试困难，低层关键模块中的错误发现较晚；
3、自底向上方法的优缺点与自顶向下的优缺点正好相反。
混合法。
综合上述两种方法的优势，对软件结构中较上层使用自顶向下方法，而较下层使用自底向上方法进行结合。
白盒测试技术
白盒测试技术把程序看成装在一个透明的白盒子里，测试者完全知道程序的结构和处理算法，设计一种测试方案，对程序的语句、判定结构或执行路径进行测试。
测试方案包括具体的测试目的（测试的具体功能）、应输入的测试数据和预期的测试结果，通常又把测试数据和预期的输出结果称为测试用例。
黑盒测试技术
与白盒测试技术相反，黑盒测试技术把程序看成作一个黑盒子，完全不考虑程序的内部结构和处理算法，只检查程序功能是否能按规格说明书的规定正常使用。
黑盒测试技术最常用的方法是等价划分法。
调试途径
1.蛮干法
是寻找软件错误原因的最低效的方法,仅当其他方法都失败了情况下,才使用这种方法.
2回溯法
从发现症状的地方开始,人工沿程序的控制流往回追踪分析源程序代码,直到找出错误原因为止.
3.对分查找法
如果已经知道每个变量在程序内若干关键点的正确值,则可以用赋值语句或输入语句在程序中点附近‘注入’这些变量的正确值,然后运行程序并检查所得的输出.如果输出结果是正确的,则错误原因在程序的前半部分,反之,错误的原因在程序的后半部分.对错误原因所在的那部分再重复使用这个方法,直到把出错的范围缩小到容易诊断的程度为止.
第4章系统总设计（1道题）
总体设计主要任务
确定系统总体架构与软、硬件配置；
根据系统分析成果进行系统功能模块的划分；
建立模块的层次结构及调用关系；
确定模块间的接口及人机界面；
设计数据库总体结构
结构化总体设计常用的工具包括：
1、层次图。
层次图用来描绘软件的层次结构，层层图中的每个方框代表一个模块，方框间的连线代表模块的调用关系。
2、HIPO图。
HIPO图是由美国IBM公司发明的“层次＋输入／处理／输出图”的英文缩写。
HIPO图实际上由H图（即层次图）和IPO图两部分组成
3、结构图。
GIS软件体系结构的类型
C/S模式的特性：
位置透明性；
平台独立性；
数据结构透明；
分布式的查询
B/S模式一般采用三层结构：
软、硬件环境配置方案设计
一、硬件环境。
支持GIS开发和运行的硬件平台，用于存储、处理、传输和显示空间数据。
主要包括：
主机、外部设备、网络设备
GIS硬件选择的原则
（1）优先选择符合国际开放性系统兼容的产品；
（2）速度及容量方面能满足系统及用户的要求；
（3）设备具有足够的扩充、升级灵活性；
（4）有较好的图形显示和处理功能；
（5）实用性好、性价比高、可维护性好、可靠、安全保密性能好的设备；
（6）设备后援支持有保证；
（7）软件丰富，便于实用；
（8）有强大的联网能力，适应用户数的扩展。
GIS软件环境选择的原则
（1）符合开放式系统的要求
（2）有必要和足够的软件工具平台
（3）功能和效率
（4）对新技术的支持和扩充能力
（5）可靠性及性价比
（6）建设部门的经济承受能力
GIS功能模块设计
模块结构及表示。
模块结构表明了程序各个部件（模块）的组织情况，通常是树状结构或网状结构。
、树状结构。
（1）整个结构只有一个顶层模块；
（2）上层模块调用下层模块；
（3）同一层模块之间不互相调用。
、网状结构。
（1）任意两个模块间都可以有调用关系；
（2）不存在上级模块和下属模块的关系，也就分不出层次来；
（3）任何两个模块都是平等的，没有从属关系。
、两种结构比较。
网状结构由于模块间相互关系的任意性，使得整个结构十分复杂，这与原来划分模块，为便于处理的意图相矛盾，所以在软件开发的实践中，人们通常采用树状结构
GIS接口设计。
人机交互方式
名称
项目
命令语言
菜单选择（工具按钮）
填表方式
自然语言
直接操纵
方式
系统提示命令
屏幕选择命令
屏幕操作序列
类自然语言
可视对象与动作
严格的句法
功能直观
易操作
符合人类
交流习惯
以用户为中心
缺点
需记忆大量命令
灵活性、功能方面较欠缺
仅适用于数据录入
尚未成熟
表达的内容有限
优点
比较灵活
学习和记忆负担最小
易操作，用户掌握主动权
易掌握、智能控制水平高
简单易学、速度快、操作灵活
适用范围
适用于专家型用户和高级用户
各种应用系统
多用于向系统输入大量数据
多用于
专家系统
面向非专业用户和生疏用户
GIS用户界面设计的基本原则
1、一致性原则。
界面的表达方式应尽可能接近用户的想法；
尽可能采用国家及行业标准和用户习惯的方式。
2、合适的功能。
功能欠缺的系统会使用户丧失兴趣；
过多繁琐的功能则会大量增加系统的复杂性。
3、封装性。
界面要尽量掩藏复杂的内部实现细节，使用户可以集中精力解决专业应用问题。
4、灵活性。
界面应该灵活地安排各种对话方式，充分满足用户的各种选择。
5、合理、高效利用屏幕。
窗口显示内容应协调一致；
功能菜单应建立层次级联系，主次菜单应有区别；
研究空间信息可视化问题，使用户更方便地操纵空间数据；
考虑屏幕色彩的合理搭配、屏幕刷新等问题。
6、用户界面的效率。
对空间数据的操作耗费的计算机资源十分巨大，应解决好界面的响应速度问题。
7、提供反馈、帮助信息及出错处理机制。
当系统执行长时间任务时，界面上应显示有意义的反馈信息，如显示任务进度的进度条等；
为更好地帮助用户完成任务，系统应提供提示帮助或联机帮助文档；
当用户操作失败时，系统应及时指出错误所在并提出改进意见。
GIS输入设计的常用输入方式
类别
输入设备
适用性
键盘/鼠标输入
键盘和鼠标
直观、简便、
易于操作
工作量大、速度慢、出错率高
用于常规、少量的数据和控制信息以及原始数据的录入
数/模、模/数
转换输入
光电设备
快速、安全可靠
应用范围有限，有时需进行后续处理
条码主要应用于商业企业、工商等信息系统；
扫描仪用于图像数据的录入等
网络传送数据
网线
快速、操作方便、可靠、安全
只能在网络内部
进行数据传送
适用于网络化信息系统的数据传输
光/磁盘传送数据
光介质和磁介质
不需增加任何设备，操作方便
受传送介质容量的限制
适用于主-子系统间的数据联接
地图输出要求
地图内容的可靠性；
空间信息转化为地图符号的合理性；
空间内容的分类和分级的科学性；
符号配置定位的精确性；
制图要素的完备性，如图名、图例和比例尺等。
第10章GIS维护（1道题）
改正性维护适应性维护完善性维护
软件维护面临的问题
1、维护的代价高昂;
2、理解别人写的程序通常非常困难；
3、需要维护的软件往往
升级会员 