第一章GIS研究內(nèi)容：數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)解決和分析、數(shù)據(jù)輸出GIS設(shè)計含義：遵循軟件工程的原理和方法，結(jié)合GIS開發(fā)的特點規(guī)定，對GIS軟件從定義、設(shè)計、地理模型庫設(shè)計、GIS實行、GIS測試維護(hù)各個階段進(jìn)行工程化規(guī)范的體系。GIS設(shè)計目的：通過改善設(shè)計方法，做好項目組織管理，增強(qiáng)實用性，減少成本，延長系統(tǒng)生命周期。GIS設(shè)計的基本原則：標(biāo)準(zhǔn)化、先進(jìn)性、兼容性、高效性、可靠性、通用性。GIS設(shè)計的內(nèi)容：（1）軟件設(shè)計：一方面，進(jìn)行系統(tǒng)的工程管理，保證了系統(tǒng)建設(shè)的進(jìn)度和軟件質(zhì)量；另一方面，針對GIS軟件設(shè)計特點，采用最適合的軟件生存周期模型，保證了系統(tǒng)的用戶接受度和系統(tǒng)功能設(shè)立的合理性；最后，對系統(tǒng)技術(shù)實現(xiàn)方案進(jìn)行設(shè)計，保證軟件開發(fā)風(fēng)格的批準(zhǔn)和功能模塊之間的有機(jī)聯(lián)系。（2）數(shù)據(jù)庫設(shè)計：取決于設(shè)計者的開發(fā)經(jīng)驗，工程組織和數(shù)據(jù)源準(zhǔn)備等方面。同時，數(shù)據(jù)庫設(shè)計與整個系統(tǒng)設(shè)計的相關(guān)環(huán)節(jié)是緊密結(jié)合的，有必要將軟件工程的方法和工具應(yīng)用于數(shù)據(jù)庫設(shè)計中。GIS設(shè)計的特點：（1）GIS解決的是空間數(shù)據(jù)，具有數(shù)據(jù)量龐大，實體種類繁多，實體間的關(guān)聯(lián)復(fù)雜等特點。（2）GIS設(shè)計以空間數(shù)據(jù)為驅(qū)動。（3）GIS工程投資大，周期長，風(fēng)險大，涉及部門繁多。第二章GIS工程學(xué)結(jié)構(gòu)體系：GIS工程學(xué)結(jié)構(gòu)體系重要由任務(wù)，基礎(chǔ)理論和方法論三方面組成。GIS工程三維結(jié)構(gòu)圖P27系統(tǒng)定義：由互相作用、互相依賴的若干組成部分構(gòu)成的具有一定功能的有機(jī)整體。系統(tǒng)工程學(xué)特點：①研究的對象是一個表現(xiàn)為普遍聯(lián)系、互相影響、規(guī)模和層次都極其復(fù)雜的大工程。②知識結(jié)構(gòu)復(fù)雜，是自然科學(xué)和社會科學(xué)交叉的邊沿學(xué)科。③工程學(xué)是方法學(xué)，是泛化系統(tǒng)的研究方法。④是目的性很強(qiáng)的應(yīng)用科學(xué)。結(jié)構(gòu)法生命周期法：它規(guī)定設(shè)計過程必須嚴(yán)格的按階段進(jìn)行，只有前一階段完畢之后，才干開始下一階段的工作，同時，它規(guī)定在系統(tǒng)建立之前就必須嚴(yán)格地定義和描述用戶的需求。系統(tǒng)開發(fā)過程六個重要階段：（1）系統(tǒng)開發(fā)準(zhǔn)備階段（2）調(diào)查研究及可行性研究階段（3）系統(tǒng)分析階段（4）系統(tǒng)設(shè)計階段（5）系統(tǒng)實行階段（6）維護(hù)和評價階段面向?qū)ο蟮母拍睿好嫦驅(qū)ο蠓治雠c設(shè)計方法的特點：①分析與設(shè)計能自然轉(zhuǎn)換，設(shè)計變得簡樸，分析階段成為重點。②面向?qū)ο蟮姆治鍪欠治鱿到y(tǒng)中的對象和這些對象之間互相作用時出現(xiàn)的時間。③實現(xiàn)映射的工具可以使面向過程的，也可以是面向?qū)ο蟮模?dāng)實現(xiàn)工具是面向?qū)ο髸r，映射關(guān)系有著比較一一相應(yīng)的關(guān)系。④面向?qū)ο蟮拈_發(fā)方法促使軟件開發(fā)按應(yīng)用域的觀點來工作和思考。⑤分析和設(shè)計中使用差異很大的工具。面向?qū)ο笤O(shè)計方法：OMT：采用對象模型、動態(tài)模型和功能模型等來描述一個系統(tǒng)。（34-35）UML：是一個通用的標(biāo)準(zhǔn)建模語言。一種定義良好、易于表達(dá)、功能強(qiáng)大且普遍合用的建模語言。其支持模型化和軟件系統(tǒng)開發(fā)的圖形化語言，為軟件開發(fā)的所有階段提供模型化和可視化支持，涉及由需求分析到規(guī)格，到構(gòu)造和配置。原型法概念：其重要思想是借助原型來輔助軟件開發(fā)。開發(fā)人員根據(jù)自己對用戶需求的理解，運(yùn)用開發(fā)工具快速構(gòu)造出原型軟件，用戶及開發(fā)人員通過對原型軟件的試運(yùn)營、評價、修正和改善，逐步明確對軟件的功能需求以進(jìn)行正式開發(fā)或者直接把原型擴(kuò)充成最終產(chǎn)品。原型法的工作方法：開發(fā)人員在初步了解用戶需求的基礎(chǔ)上構(gòu)造一個應(yīng)用系統(tǒng)模型，即原型，用戶和開發(fā)人員在此基礎(chǔ)上共同反復(fù)探討和完善原型，直到用戶滿意為止。原型法開發(fā)階段：（1）擬定用戶的基本需求（2）開發(fā)初始原型（3）運(yùn)用原型來提煉用戶需求（4）修正和改善原型三種GIS基本設(shè)計方法（P41）GIS設(shè)計方法的選擇（原則）：考慮多方面的因素，涉及系統(tǒng)規(guī)模的大小、系統(tǒng)應(yīng)用類型、系統(tǒng)需求明確限度等。小型GIS軟件設(shè)計常采用原型法進(jìn)行開發(fā)；而大型GIS軟件設(shè)計多采用結(jié)構(gòu)化生命周期法或是面向?qū)ο蠓椒ㄟM(jìn)行開發(fā)，考慮到GIS設(shè)計需求不擬定性特點，通常也在需求分析階段應(yīng)用原型法來確認(rèn)用戶需求。第三章系統(tǒng)定義的目的與任務(wù)：目的：明確系統(tǒng)要解決的問題是什么基本任①功能需求②性能需求③環(huán)境需求④數(shù)據(jù)需求系統(tǒng)定義時期的重要任務(wù)：擬定軟件開發(fā)工程必須完畢的總目的以及工程可行性；導(dǎo)出實現(xiàn)工程目的應(yīng)當(dāng)采用的策略即系統(tǒng)必須完畢的功能；估計完畢該項工程需要的資源和成本；制定工程進(jìn)度表；最后編寫系統(tǒng)需求分析報告。這個時期的工作通常又稱為系統(tǒng)分析。系統(tǒng)定義工具：①GIS數(shù)據(jù)流模型②GIS數(shù)據(jù)字典③加工邏輯說明：結(jié)構(gòu)化英語、鑒定表、鑒定樹數(shù)據(jù)流：一組有順序的、有起點和終點的字節(jié)集合，程序從鍵盤接受數(shù)據(jù)或向文獻(xiàn)中寫數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)字典：關(guān)于數(shù)據(jù)信息集合。1）用途：作為分析階段的工具2）實現(xiàn)方法：全人工過程、全自動過程、混合過程3）任務(wù)：使每一個圖形要素的名字都有一個確切的解釋。用例圖概述：用例圖是從軟件需求分析到最終實現(xiàn)的第一步，它顯示了系統(tǒng)的用戶和用戶希望提供的功能，有助于用戶和軟件開發(fā)人員之間的溝通。用例圖組成：用例圖的四個組成要素：參與者，用例，系統(tǒng)邊界和用例關(guān)系。參與者：參與者是指存在于系統(tǒng)外部并直接與系統(tǒng)進(jìn)行交互的人、系統(tǒng)、子系統(tǒng)或類的外部實體的抽象。用例：定義了系統(tǒng)所提供的功能和行為單元。參與者使用系統(tǒng)的每種方式都可以表達(dá)為一個用例。一個用例被認(rèn)為是一個類元，具有操作和屬性。用例之間的關(guān)系：（1）包含：用例可以簡樸地包含其他用例具有的行為，并把它所包含的用例行為作為自身行為的一部分。（2）擴(kuò)展：把新的行為加入到已有的用例中，把擴(kuò)展用例到基礎(chǔ)用例的關(guān)系就是擴(kuò)展關(guān)系。（3）泛化：一個父用例可以被特化形成多個子用例，而父用例和子用例之間的關(guān)系就是泛化關(guān)系。子用例繼承了父用例所有的結(jié)構(gòu)、行為和關(guān)系，子用例是父用例的一種特殊形式。技術(shù)可行性從哪幾個方面進(jìn)行評估：①采集系統(tǒng)性能、可靠性、可維護(hù)性和生產(chǎn)性能方面的信息②分析技術(shù)方面的風(fēng)險與成本③選擇硬件要與GIS軟件使用周期相適宜④以用戶需求為依據(jù)置頂開發(fā)方案⑤分析GIS設(shè)計技術(shù)人員，擬定設(shè)計可行性。第四章總體設(shè)計的目的與任務(wù)：（1）目的：將系統(tǒng)需求轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和軟件體系結(jié)構(gòu)，即數(shù)據(jù)設(shè)計和體系結(jié)構(gòu)設(shè)計。（2）任務(wù)：擬定系統(tǒng)總體架構(gòu)與軟、硬件配置，根據(jù)系統(tǒng)分析成果進(jìn)行系統(tǒng)功能模塊的劃分，建立模塊的層次結(jié)構(gòu)及調(diào)用關(guān)系，擬定模塊間的接口及人機(jī)界面，病設(shè)計數(shù)據(jù)庫總體結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)總體設(shè)計工具：結(jié)構(gòu)化的：層次圖：是在軟件總體設(shè)計階段最常用的工具之一，用來描繪軟件的層次結(jié)構(gòu)。HIPO圖（HIPO代表的含義）：“層次＋輸入／解決／輸出圖”的英文縮寫。HIPO圖事實上由H圖（即層次圖）和IPO圖兩部分組成。結(jié)構(gòu)圖：結(jié)構(gòu)圖和層次圖類似，也是用來描述軟件結(jié)構(gòu)的，但其描述能力比層次圖更強(qiáng)類圖（類是什么）：類圖是由類，接口等模型元素以及它們之間的關(guān)系構(gòu)成。類之間關(guān)系的種類：①依賴關(guān)系：兩個或多個模型元素之間的依賴關(guān)系②泛化關(guān)系：描述類之間的一般和具體的關(guān)系③關(guān)聯(lián)關(guān)系：類實例之間連接的描述④實現(xiàn)關(guān)系：說明和實現(xiàn)間的關(guān)系。GIS用戶界面設(shè)計方法：P81GIS用戶界面設(shè)計原則：一致性原則；合適的功能；封裝性；靈活性；合理、高效運(yùn)用屏幕；用戶界面的效率；提供反饋、幫助信息以及犯錯解決機(jī)制；與應(yīng)用程序設(shè)計分離；復(fù)雜性和可靠性。第五章具體設(shè)計階段的主線目的：擬定如何具體實現(xiàn)所規(guī)定的系統(tǒng)。具體設(shè)計階段的重要內(nèi)容：為細(xì)化總體設(shè)計中的每個功能模塊選擇算法描述出來，在具體編碼階段把描述直接翻譯成某種程序設(shè)計語言書寫的程序。具體設(shè)計的具體任務(wù)：1）細(xì)化總體設(shè)計的體系流程圖，繪出程序結(jié)構(gòu)圖，直到每個模塊的難度可被單個程序員掌握為止；2）為每個功能模塊選定算法；3）擬定每個模塊使用的數(shù)據(jù)組織；4）擬定模塊的接口細(xì)節(jié)，以及模塊間的調(diào)用關(guān)系；5）描述每個模塊的流程邏輯；6）編寫具體設(shè)計文檔。結(jié)構(gòu)化的系統(tǒng)具體設(shè)計工具：程序流程圖：它是應(yīng)用最廣泛的描述過程的方法，具有簡樸，直觀，易于掌握的優(yōu)點，特別合用于具體模塊小程序的設(shè)計。缺陷：①使程序員過早地考慮程序的控制流程，而不去考慮程序的全局結(jié)構(gòu)；②程序員可以完全不顧結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計的精神，隨意轉(zhuǎn)換控制；③程序流程圖不易表達(dá)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；④對于提高大型系統(tǒng)的可理解性作用甚微。N-S盒式圖：一種清楚的圖形表達(dá)式，能定義功能域；控制不能任意轉(zhuǎn)移；易于擬定局部或所有的數(shù)據(jù)工作域；易于表達(dá)傳遞。PDL：類程序設(shè)計語言（PDL）又稱為偽碼，是用正文形式表達(dá)數(shù)據(jù)和解決過程的設(shè)計工具，一方面具有嚴(yán)格的關(guān)鍵字外部語法，用于定義控制結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；另一方面，又具有靈活自由的內(nèi)部語法，以適應(yīng)各種工程項目的需要。PDL與實際的高級程序設(shè)計語言的區(qū)別在于：PDL的語句中嵌有自然語言的敘述，是不能被計算機(jī)辨認(rèn)和翻譯的序列圖（序列圖）概念與組成：概念：序列圖描述了一個交互，它由一組對象和它們之間的關(guān)系組成，并且還涉及在對象間傳遞的消息。序列圖是強(qiáng)調(diào)消息時間順序的交互圖。序列圖描述了類以及類間互相互換以完畢盼望行為的消息。組成P97：對象、生命線、激活、消息活動圖概念與組成部分：活動圖是一種描述系統(tǒng)行為的模型視圖。描述動作和動作導(dǎo)致對象狀態(tài)改變的結(jié)果?；顒訄D記錄單個操作或方法的邏輯、單個用例或商業(yè)過程的邏輯流程，強(qiáng)調(diào)計算過程中的順序和并發(fā)環(huán)節(jié)。組成：①動作狀態(tài)②活動狀態(tài)③組合活動④分叉與匯合⑥分支與合并⑦泳道第六章空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計的目的：空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計的目的是在充足考慮空間數(shù)據(jù)特性及數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)特性的基礎(chǔ)上，嚴(yán)格按照軟件工程學(xué)方法，設(shè)計具有安全性、可靠性、對的性、完整性、獨立性、共享性、低冗余度、可擴(kuò)展的空間數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)高效存儲管理，支撐GIS軟件的設(shè)計與應(yīng)用?？臻g數(shù)據(jù)庫設(shè)計的任務(wù)：進(jìn)行空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計的重要任務(wù)是擬定空間數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)模型以及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并提出空間數(shù)據(jù)庫相關(guān)功能的實現(xiàn)方案；空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實現(xiàn)的重要任務(wù)是將設(shè)計的空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行編碼實現(xiàn)，并將收集來的空間數(shù)據(jù)入庫，建立空間數(shù)據(jù)庫管理信息系統(tǒng)?？臻g數(shù)據(jù)庫需求分析：需求分析就是分析軟件用戶的需求是什么，涉及三個環(huán)節(jié)：一是用戶需求調(diào)查；二是空間數(shù)據(jù)現(xiàn)狀分析；三是系統(tǒng)分析。E-R模型：E-R模型（entity-relationdatamodel）又稱實體-關(guān)系數(shù)據(jù)模型。它是由實體類（簡稱實體）、關(guān)系類（簡稱關(guān)系）和屬性三個抽象概念組成，是構(gòu)成信息系統(tǒng)或數(shù)據(jù)庫概念模型的一種有效工具或有效方法（也稱為E-R方法）?？臻g數(shù)據(jù)庫的概念模型設(shè)計：數(shù)據(jù)庫概念模型是數(shù)據(jù)庫的全局邏輯數(shù)據(jù)視圖，是數(shù)據(jù)庫管理員所看到的實體、實體屬性和實體間的聯(lián)系。概念數(shù)據(jù)庫設(shè)計的兩方面任務(wù)：概念數(shù)據(jù)庫設(shè)計的任務(wù)涉及兩個方面：概念數(shù)據(jù)庫模式設(shè)計和事務(wù)設(shè)計。其中概念數(shù)據(jù)庫模式設(shè)計是以需求分析階段所提出的數(shù)據(jù)規(guī)定為基礎(chǔ)，對用戶需求描述的現(xiàn)實世界通過對其中信息的分類、聚集和概括，建立抽象的高級數(shù)據(jù)模型(如E-R模型)，形成概念數(shù)據(jù)庫模式；事務(wù)設(shè)計是考察需求分析階段提出的數(shù)據(jù)庫操作任務(wù)，形成數(shù)據(jù)庫事務(wù)的高級說明?？臻g數(shù)據(jù)庫的邏輯設(shè)計：傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型、面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型、空間數(shù)據(jù)模型關(guān)系模型三種傳統(tǒng)數(shù)據(jù)模型的比較：層次模型、網(wǎng)絡(luò)模型、關(guān)系模型空間數(shù)據(jù)庫的功能設(shè)計涉及：（1）空間數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)（2）空間數(shù)據(jù)檢索設(shè)計（3）空間數(shù)據(jù)輸出設(shè)計（4）空間數(shù)據(jù)更新設(shè)計（5）空間數(shù)據(jù)共享設(shè)計空間數(shù)據(jù)庫建庫流程：一方面，必須擬定數(shù)字化的方法及工具；另一方面，掌握該圖的空間信息；再次，按照分層規(guī)定進(jìn)行一個Coverage的數(shù)字化；再另一方面，進(jìn)行拓?fù)潢P(guān)系的建立，并給空間實體賦屬性值；最后，進(jìn)行坐標(biāo)變換和地圖接動解決。第七章地理模型概念：地理模型是對地理實體的特性及其變化規(guī)律的一種表達(dá)或者抽象，同時也是對地理實體的那些所要研究的特定特性進(jìn)行定量的抽象。地理建模：運(yùn)用數(shù)學(xué)語言、地理知識和程序設(shè)計工具，對地理信息加以翻譯和歸納。建立地理模型時遵守的原則：①相似性：在允許的精度范圍內(nèi)，較好地反映地理實體的客觀本質(zhì)。②抽象性：在進(jìn)一步結(jié)識地理實體的前提下，抽象出更深層次的理性表達(dá)。③簡潔性：既是地理實體的抽象表達(dá)，又必須是地理實體的簡化，以減少求解難度。④準(zhǔn)確性：必須使模型的運(yùn)營結(jié)果與所模擬的地理實體的演變有較高的精確度。⑤可控性：以地理模型所表達(dá)的地理環(huán)境，要能進(jìn)行控制下的運(yùn)營及模擬。地理模型的類型：理論模型、經(jīng)驗?zāi)Ｐ?、混合模型地理模型建模的一般過程：建模準(zhǔn)備；模型假設(shè)；建立模型；模型求解；模型分析；模型檢查。1）建模準(zhǔn)備：模型準(zhǔn)備涉及了解地理問題的實際背景、明確地理建模的目的、掌握地理對象的各種信息（如數(shù)據(jù)資料等）以及搞清對象的特性。2）模型假設(shè)：模型假設(shè)是根據(jù)地理對象的特性和建模的目的，對問題進(jìn)行必要的簡化，并且用精確的語言做出假設(shè)。這是地理建模至關(guān)重要的一步。3）建立模型：建立模型是指根據(jù)所做的假設(shè)，運(yùn)用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)工具，擬定各因子之間的聯(lián)系，通過表格、圖形或是其他數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)建立地理模型。4）模型求解：對以上建立的模型進(jìn)行數(shù)學(xué)上的求解，涉及：解方程、畫圖形、邏輯推理、穩(wěn)定性討論等。5）模型分析：對模型求解的結(jié)果進(jìn)行數(shù)學(xué)和地理上的分析。6）模型檢查：將模型分析的結(jié)果“翻譯”到地理對象中，用實際現(xiàn)象或數(shù)據(jù)檢查模型的合理性和合用性，即檢查模型的對的性。第八章GIS開發(fā)的三種方式：獨立開發(fā)：不依賴于任何GIS工具軟件，所有算法由開發(fā)者獨立設(shè)計，在一定操作系統(tǒng)平臺上通過編程實現(xiàn)。單純二次開發(fā)：完全借助GIS軟件工具軟件提供的開發(fā)語言進(jìn)行應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)。組件式二次開發(fā)：運(yùn)用GIS工具軟件生產(chǎn)廠家提供的GIS功能控件，直接將GIS功能嵌入其中，實現(xiàn)GIS的各種功能。第九章GIS軟件測試概念和內(nèi)容：下面的是環(huán)節(jié)①模塊測試（單元測試）。把每個模塊作為一個單獨的實體來測試，目的是保證每個模塊作為一個單元能對的運(yùn)營，該過程發(fā)現(xiàn)的往往是編碼和具體設(shè)計階段的錯誤。②子系統(tǒng)測試。把通過單元測試的若干模塊放在一起形成一個子系統(tǒng)來測試，本環(huán)節(jié)著重測試模塊的接口。③系統(tǒng)測試。系統(tǒng)測試是把通過測試的子系統(tǒng)裝配成一個完整的系統(tǒng)來測試。本環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)的往往是軟件設(shè)計中的錯誤，也也許發(fā)現(xiàn)需求說明中的錯誤。④驗收測試（確認(rèn)測試）。與系統(tǒng)測試基本相同，但是它是在用戶積極參與下進(jìn)行的，并且要用實際數(shù)據(jù)進(jìn)行測試。驗收測試的目的是驗證系統(tǒng)的確可以滿足用戶的需求，這個測試環(huán)節(jié)中發(fā)現(xiàn)的往往是系統(tǒng)需求說明