GIS设计与实现考试复习资料

第一章

1.GIS发展的各阶段特点

答：①集成式GIS，在一个系统中集成了GIS的各项功能，满足啦GIS综合应用的需求，但是系统过于复杂，软件成本高，难与其他系统集成。②模块式GIS,系统分为许多相对独立的功能模块，用户根据需求选择功能模块，难与其他系统集成。③核心式GIS，从底层提供GIS功能，通过API访问，易于集成其它系统，开发难度高。④组件式GIS，通过标准通线接口实现模块间通信及GIS与其它系统集成，开发成本低，难度小，可以在通用语言环境中实现GIS功能，系统开发依赖开发环境，难以实现移植。⑤WebGIS，结合Internet,实现GIS的共享和互操作，社会化的GIS，可扩展性好，跨平台，用户参与程度不足，分析功能较简单。

2.GIS规范标准化的原因！

答：GIS规范标准化是体现在GIS的软件开发，系统建立与运行质量的重要要素。从技术的角度看，GIS是建立在计算机，网络以及信息处理等多种技术标准之上的，离开了这些标准就无法开发哪怕是最基本的系统。从应用的角度看，标准是实现信息共享，推进GIS 发展最基本的保障。

3.GIS数据标准化的主要内容：GIS相关的名词或术语标准化；与空间数据库建设有关的标准化活动；与GIS数据共享有关的标准化工作。

4.地理信息标准：统一的地理坐标系统、空间信息分类和编码系统、数据模型的标准。

5.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。

元数据就是对数据集现势性，精度，内容，组织形式，属性，来源，适用性等多种信息的表述。空间数据元数据标准的建立是空间数据标准化的前提和保证，只有建立起规范的空间元数据才能有效地利用空间数据。数据质量;它对空间数据在表达空间位置，空间关系，专题特征以及时间等要素时，所能表达的准确性，一致性，完整性以及它们之间统一性的度量，一般描述为空间数据的可靠性和精度，用误差来表示。

6.GIS设计概念：在GIS开发的整体过程中，遵循一般软件工程的原理和方法，结合GIS 开发的特点、特殊规律和要求，对GIS软件从系统定义、系统总体设计、系统详细设计、空间数据库和地理模型库设计、GIS实施、GIS软件测试与评价、直到GIS维护的各个阶段进行工程化规范的方法体系。

7.GIS设计目标: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以及延长系统生命周期的目的。

8.软件危机：一是如何开发软件以满足对软件日益增长的需要；二是如何维护数量不断膨胀的已有软件。

9.GIS软件设计的内容：软件设计和数据库设计。

基本原则：标准化，先进行，兼容性，高效率，可靠性，通用型。

差异：设计重心，数据库建设，设计方法。

数据库设计的核心是数据模型设计。而数据模型包括能精确描述系统的静态结构（数据结构），动态结构（操作的集合）和完整性约束条件三部分。数据模型的发展经历了四代：文件模型，经典数据模型，语义数据模型和专用数据模型。另外，还可以把数据模型分为俩种类型。一是独立于任何计算机实现的数据模型，其强调语意表达的能力；二是直接面向数据库中数据的逻辑结构的数据模型，用于计算机上的实现。

10.GIS设计的特点：

（1）GIS处理的是空间数据，具有数据量庞大、实体种类繁多、实体间的关联复杂等特点；（2）GIS设计以空间数据为驱动；

（3）GIS工程投资大、周期长、风险大、涉及部门繁多。

第二章

11.GIS工程学结构体系主要由任务，基础理论和方法论三方面组成。

12.GIS工程学来源于系统学，系统工程学，软件工程学和地理信息科学的结合，因此系统学，系统工程学，软件工程学，地理信息科学都是其理论的基石。

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。而系统工程学属于工程技术类，是一门应用性很强的学科。

地理信息科学体系被划分为三个层次，理论地理信息科学，技术地理信息科学和应用地理信息科学。

13.GIS结构化划分的阶段（结构化生命周期法）：（1）系统开发准备阶段；（2）调查研究机可行性研究阶段；（3）系统分析阶段；（4）系统设计阶段；（5）系统实施阶段；（6）维护和评价阶段。

结构化生命周期法的特点：根据需求设计系统，严格按阶段进行，文档标准化和规范化，分解和综合，强调阶段成果审定和检验。

14.面向对象的主要概念和术语：①对象：人们对世界上的事物的认识形成概念，这些概念使我们可以感知和推理世界上的事物，这些概念应用到的事物称为对象。②类：具有一致数据结构和行为的对象抽象成类，它反映了与应用有关的重要的性质，而忽略掉其他一些无关的内容。③继承：对具有层次的类的属性和操作进行共享的一种机制。

15.面向对象设计方法：面向对象建模技术和统一建模语言。

面向对象建模技术中的OMT，采用对象模型，动态模型和功能模型等描述一个系统。OMT建模步骤，系统分析，系统总体设计，系统详细设计，软件编程。

16.原型法：开发人员在初步了解用户需求的基础上构造一个应用系统模型，即原型，用户和开发人员在此基础上发福探讨和完善原型，直到用户满意为止。

17.原型法开发信息系统的阶段：（1）确定用户的基本需求；（2）开发初始原型；（3）利用原型来提炼用户需求；（4）修正和改进原型。

原型从本质上可分为两种类型：丢弃型原型和进化型原型。从应用目的和场合出发又可分为三种类型：研究型原型，试验型原型和进化型原型。

18.GIS基本设计方法比较：

（1）结构化生命周期法：规定了软件开发过程中的各项工程活动，一般包括可行性分析、需求分析、总体设计、详细设计、编码及测试六项活动，并规定了它们自上而下，相互衔接的固定次序，前一阶段的成果是后一阶段工作开展的基础。

优点：1）提供了较为成熟和完善的管理模式，而且直观易学；2）缺乏灵活性；3）修改困难、难以维护和软件模块重用性差等缺点。

（2）原型法：主要思想是借助原型来辅助软件开发。利用开发工具快速构造出原型软件，用户及开发人员通过对原型软件的试运行、评价、修正和改进，逐步明确对软件的功能需求以进行正式开发或者直接把原型扩充成最终产品。

优点：1）增进了开发人员和用户对系统功能需求的理解；2）为用户提供了一种有力的学习手段，尤其是可以大大提高用户接受性；3）软件原型是否具有代表性直接影响到软件开发的成功与否。

（3）面向对象方法：面向对象技术将客观世界（即问题论域）看成是由一些相互联系的事物（即对象）组成，每个对象都有自己的运动规律和内部状态，对象间的相互作用和相互联系构成了完整的客观世界。

优点：1）人类思维方法一致，便于描述客观世界；2）开发的软件性能稳定、易于重用和维护。

19.GIS基本设计方法选择：

（1）考虑到GIS应用的特点以及GIS应用的多样化，进行GIS设计方法的选择需要考虑多方面的因素。（包括系统规模的大小、系统应用类型、系统需求明确程度等。）

（2）小型GIS软件设计常采用原型法进行开发；而大型GIS软件设计多采用结构化生命周期法或是面向对象方法进行开发，考虑到GIS设计需求不确定性特点，通常也在需求分析阶段应用原型法来确认用户需求。

第三章

20.系统定义时期的基本任务：1）功能需求；2）性能需求；3）环境需求；4）数据需求。

21.系统定义时期的主要任务：是确定软件开发工程必须完成的总目标以及工程可行性；导出实现工程目标应该采用的策略即系统必须完成的功能；估计完成该项工程需要的资源和成本；制定工程进度表；最后编写系统需求分析报告。这个时期的工作通常又称为系统分析。

22.GIS结构化分析常用的分析工具：数据流模图（数据流图）、数据字典以及对数据流进行描述的加工逻辑说明。

GIS数据流模型是GIS软件系统逻辑模型的一种图形表示，他描述了GIS数据流动，存储，处理等逻辑关系，一般采用数据流图来表示。数据字典是关于数据信息的集合。

23.加工逻辑是指用户对这个加工的逻辑要求，即加工的输入数据流与输出数据流之间的逻辑关系。

结构化英语：是一种介于自然语言和形式化语言之间的半形式化语言。判定表：为说明复杂的决策逻辑提供了一种形式化的以表格为基础的表达方法，它能够自动地实现对诸如完整性和无歧义性等特点的检测。判定树：它是判定表的变形，本质完全一样，所有用判定表能表达的问题都能用判定树来表达。

24.面向会对象的系统定义工具：用例图。

用例图是从软件需求分析到最终实现的第一步，它显示了系统的用户和用户希望提供的功能，有利于用户和软件开发人员之间的沟通。

用例图的四个组成要素：参与者，用例，系统边界和用例关系。参与者：参与者是系统外部的一个实体，它以某种方式参与了用例的执行过程。用例：定义了系统所提供的功能和行为单元。系统边界:是指系统与系统之间的界限。

25.系统可行性研究主要内容：数据源调查与评估、技术可行性评估、经济和社会效益分析、系统的支持状况。

26.用户需求调查分析方式：访谈交流，会议讨论，软件原型。

27.系统目标分析：1）进行用户类型分析；2）对现行系统进行调查分析；3）明确系统服务对象；4）用户研究领域现状调查。

28.GIS系统定义报告：类似于计算机软件工程中的“软件需求规格说明书”。

第四章

29.系统总体设计的目标：将系统需求转换为数据结构和软件体系结构，即数据设计和体系结构设计。

30.系统设计的任务：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，病设计数据库总体结构。

31.系统总体设计工具：

（1）结构化系统总体设计工具：层次图（适合自顶而下设计的软件的过程中使用）；HIPO 图、结构图；

（2）面向对象系统总体设计工具：类图

边界类，实体类，控制类

类图是由类，接口等模型元素以及它们之间的关系构成。

类是面向对象中系统组织结构的核心。类的属性，类的名称，类的操作。

接口是在没有给出对象的实现和状态的情况下对对象行为的描述。

类之间的关系，依赖关系，泛化关系，关联关系，实现关系。

32.GIS软件体系结构的类型: 单机结构，客户机/服务器体系结构，浏览器/服务器体系结构，面向地理信息服务的WebGIS。

面向地理信息服务的WebGIS的特点：①全球化的客户/服务器应用②真正大众化的GIS③良好的可扩展性④跨平台性

33.软件环境：系统软件、数据库软件和GIS专业软件（MapGIS，MapInfo，SuperMap）。GIS软件环境选择的原则：①所选的GIS软件环境必须符合开放式系统的要求②所选的GIS 软件环境必须有必要和足够的软件工具平台③必须充分考虑所选软件环境的功能和效率以及对采用新技术的支持和扩充能力④考虑所选软件环境的可靠性及性价比等常规的选择标准。

34.系统功能设计的原则：1）功能结构的合理性；2）功能结构的完备性；3）系统各个功能的独立性；4）功能模块的可靠性；5）功能模块操作的简便性。

35.模块:一个软件系统通常由许多的模块组成，函数和子程序都可以称为模块，它是程序语句按逻辑关系建立起来的组合体。

根据功能的差异可以将模块划分为：①输入模块②输出模块③变换模块④协调模块

而模块结构最普遍的形式就是树状结构和网状结构

36.GIS接口设计的内容：系统与标准数据的接口、互操作性接口、空间数据与属性数据的接口、GIS与其他开发环境之间的接口、人机接口等。

接口的形式;①直接读取②通过导入/导出机制进行数据转换

GIS内部接口设计需确定接口约定：①命名约定②调用约定③参数传递约定（按值传递或按引用传递）

37.空间数据与属性数据的结合有两种形式：绑定式和分离式

38.GIS用户界面设计的内容：以用户为中心的人机界面和GIS用户界面设计与开发。

人机交互的五种基本方式，命令语言，菜单选择，填表方式，自然语言，直接操作

39.GIS用户界面设计的原则：1）一致性原则；2）合适的功能；3）封装性；4）灵活性；5）合理、高效利用屏幕；6）用户界面的效率；7）提供反馈、帮助信息以及出错处理机制；8）与应用程序设计分离；9）复杂性和可靠性。

第五章

40.系统详细设计的任务：

（1）细化总体设计的体系流程图，绘出程序结构图，直到每个模块的难度可被单个程序员掌握为止；

（2）为每个功能模块选定算法；

（3）确定每个模块使用的数据组织；

（4）确定模块的接口细节，以及模块间的调用关系；

（5）描述每个模块的流程逻辑；

（6）编写详细设计文档。

41.详细设计以总体设计阶段的工作为基础，但又不同于总体设计阶段，主要表现于以下两个方面：①在总体设计阶段，数据项和数据结构以比较抽象的方式描述。②详细设计要提供关于算法的更多细节。

42.详细设计的模块包含实现对应的总体设计的模块所需要的处理逻辑，主要的内容：①详细的算法②数据表示和数据结构③实现的功能和使用的数据之间的关系。

43.程序流程图：它是应用最广泛的描述过程的方法，具有简单，直观，易于掌握的优点，特别适用于具体模块小程序的设计。缺点：①程序流程图本质上不是逐步求精的好工具，它使程序员过早地考虑程序的控制流程，而不去考虑程序的全局结构；②程序流程图中用箭头代表控制流，因此程序员可以完全不顾结构化程序设计的精神，随意转换控制；③程序流程图不易表示数据结构；④详细的程序流程图每个符号对定于源程序的一行代码，对于提高大型系统的可理解性作用甚微。

44.盒式图：它是另外一种用于详细设计表达的结构化图形设计工具，它也是一种清晰的图形表达式，能定义功能域；控制不能任意转移；易于确定局部或全部的数据工作域；易于表示传递。

45.问题分析图（PAD图）：它综合了流程图，盒式图和伪码等技术的一些特点。结构清晰，能直接导出程序代码，并可对其进行一致性检查，不仅支持软件需求分析和总体设计，也是当前广泛使用的一种软件设计方法。

46.类程序设计语言（PDL)：又称伪码，这是一个统称，现在有多种不同PDL在使用。它的特点：①关键字的固定语法，提供所有结构化构造，数据说明以及模块化的手段②自然语言的自由语法，用于描述处理过程和判定条件③数据说明的手段，既包括简单的数据结构，又包括复杂的数据结构④模块定义和调用的技术，提供各种接口描述模式。