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余云鹏
一、什么是空间数据库，具有什么特点？
答：1、空间数据库是某一区域内关于一定地理要素特征的数据集合，是地理信息系统在计算机物理存储介质存储的与应用相关的地理空间数据的总和，一般是以一系列特定结构的文件的形式组织在存储介质之上的。
2、特点：（1）数据量特别大。地理信息系统是一个复杂的综合体，要用数据来描述各种地理要素，尤其是要素的空间位置和空间关系等，其数据量往往很大。
（2）不仅有地理要素的属性数据，还有大量的空间数据，即描述地理要素空间分布位置的数据，并且这两种数据之间具有不可分割的联系。
（3）数据应用广泛。例如地理研究、环境保护、土地利用和规划、资源开发、生态环境、市政管理、道路建设等。
二、矢量数据的管理方式有哪些，各有什么优缺点？
答：1、文件─关系数据库混合管理。
优点：除通过OID连接之外，图形数据和属性数据几
乎是完全独立组织、管理与检索的。其中图形系统采用高级语言编程管理，可以直接操纵数据文件，因而图形用户界面与图形文件处理是一体的，两者中间没有逻辑裂缝。
缺点：（1）需要同时启动图形文件系统和关系数据库系统，甚至两个系统来回切换，使用起来不方便。
（2）属性数据和图形数据通过ID联系起来，使查询运算、模型操作运算速度慢。
（3）数据发布和共享困难。
（4）属性数据和图形数据分开储存，数据的安全性、一致性、完整性、并发控制以及数据损坏后的恢复方面缺少基本的功能。
（5）缺乏表示空间对象及其关系的能力。2、全关系数据库管理。
（1）对变长的几个数据进行关系范式分解，分解成定长记录的数据表进行存储。
（2）将图形数据的变长部分处理成Binary二进制Block块字段。
优点：图形数据与属性数据都采用现有的关系型数据库存储，使用关系数据库标准机制来进行空间数据与属性数据的连接。
缺点：（1）处理一个空间对象时，需要进行大量的连接操作，非常费时，并影响效率。
（2）虽省去大量关系连接操作，但是二进制块的读写效率要比定长的属性字段慢的多，特别是涉及对象的嵌套，速度更慢。
3、对象─关系数据库管理
优点：主要解决了空间数据的变长记录的管理，由数据库软件商进行扩展，效率要比前面的二进制块的管理高的多。
缺点：仍然没有解决对象的嵌套问题，空间数据结构也不能由用户任意定义，使用上仍受到一定限制。
三、栅格数据的管理有哪些方式，各有哪些优缺点？
答：1、文件管理方式
优点：大部分GIS软件和遥感图像处理软件都采用文件方式来管理遥感影像数据，是基础。
缺点：遥感影像数据库不仅仅包含图像数据本身，还有大量图像元数据信息，本身还具有多数据源、多时相等特点。另外数据的安全性、并发控制和数据共享等都将使文件管理无法应付。
2、文件─数据库管理方式
优点：在关系数据库中，每个文件都有唯一的标识号对应影像信息。由于影像数据存在，使影像数据的检索效率得到提高
缺点：不是真正的数据库管理方式，影像数据并没有
放入数据库中，数据库的管理的只是其索引。
3、关系数据库管理
优点：（1）所有数据集中存储，数据安全，易于共享。
（2）较方便管理多数据源和多时态的数据。
（3）支持事务处理和并发控制，有利于多用户的访问与共享。
（4）影像数据和元数集成到一起，能方便的进行交互式查询。
（5）对Client/Server的分布式应用支持较好，
网络性能和数据传输速度都有很大提高。
（6）有利于数据的一致性和完整性控制，数据不
会被随意移动、修改和删除。
（7）支持异构的网络模式。
缺点：正在发展阶段，可能不够成熟
四、数据库中空间数据是如何进行分幅分层组织的？
答：工作层被定义为空间数据处理的一个工作单元，工作区由若干工作层组成。工作区中除了包含相应图幅的各层空间数据之外还包含对数据库的连接和操作。
五、空间数据的索引方式有哪些，比较各种方法的优缺点。答：（1）对象范围索引
缺点：没有真正的创建空间索引文件，而是在空间的空间对
象的数据文件中增加了最大最小范围
（2）格网索引
优点：思路简单，容易理解和实现
缺点：所划分的格网数不能太多，否则，索引表本身太大而不利于数据的索引和检索
（3）四叉树空间索引
优点：不仅可以用来对栅格数据进行组织，还可以用于建立空间数据的索引
缺点：建立索引和维护都比较困难
（4）R树和R+树空间索引
优点：允许矩形相互重叠；不仅利用单个实体的外接矩形，还将空间位置相近的实体外接矩形重新组织为更大的的虚拟矩形。
拓展题
ArcSDE（空间数据库引擎）将图形和属性都存入RDBMS中，适用于超大数据量和并发用户很多时的快速应用。
ArcSDE是专为GIS应用开发的地理数据库服务器，而Oracle Spatial 是对数据库存储空间数据的一个补充。两者的产品定位不同，具体区别如下：
1、数据存储的形式不同
Oracle Spatial存储的是简单的空间要素，ArcSDE存储的是空间对象，引入了面向对象的数据模型Geodatabase，在存放空间几何特征
的同时，又增加了对数据对象及对象之间的关系、操作规则的描述，因而，用户面对的数据不再是抽象的点、线、面，而是实际应用中的熟悉的对象：光缆、电缆、地井、管线、基站等。
2、ArcSDE具有长事务处理和版本管理功能
通常DBMS中采用“锁定-修改-释放”的策略以实现其对多用户并发操作数据库的控制。但这种策略不很适合用于处理地理数据的DBMS。对地理数据的编辑工作，可以几分钟做完，也可能要拖上几个月。这种情形即是所谓“长事务处理”。ArcSDE对长事务处理提供了底层的支持。当ArcSDE服务器的一个实例（instance）第一次启动时，就建立了数据库缺省的状态和版本。用户可在此基础上建立公共的或私有的数据版本。用户各自在自己的数据版本上工作，因而无须对多个用户同时访问的数据对象进行锁定。每个用户都是在直接对数据库进行操作（编辑、修改），但是ArcSDE为其建立了记录所有修改“痕迹”的增量记录，即版本。用户在这个数据版本进行编辑修改时，并不用关心其他用户是不是也在对同一数据进行操作。只有当用户完成了他的（长）事务处理工作时，系统才将其当时的数据版本“合并”到原来的数据版本中去，“冲突”也是在此时再加以处理。系统为用户提供了解决冲突的三种选择：维持原状、否决自己的修改或否决别人的修改。
3、空间索引的建立
Oracle Spatial提供的是一个通用的数据存储平台，所建立的空间索引是基于简单要素的索引。ArcSDE是专用地理信息数据库引擎，
是面向对象的，建立的空间索引是适合GIS应用的。因为ArcSDE采用的是Client/Server体系结构，有专用的客户端，如ArcInfo、ArcInfo Editor、ArcView GIS、Arc Explorer、ArcIMS Viewer等。ArcSDE提供了应用程序接口（API），开发人员可将空间数据检索和分析功能集成到他们客户端的应用工程中去。
X41614027 余云鹏 一、什么是空间数据库，具有什么特点？ 答：1、空间数据库是某一区域内关于一定地理要素特征的数据集合，是地理信息系统在计算机物理存储介质存储的与应用相关的地理空间数据的总和，一般是以一系列特定结构的文件的形式组织在存储介质之上的。 2、特点：（1）数据量特别大。地理信息系统是一个复杂的综合体，要用数据来描述各种地理要素，尤其是要素的空间位置和空间关系等，其数据量往往很大。 （2）不仅有地理要素的属性数据，还有大量的空间数据，即描述地理要素空间分布位置的数据，并且这两种数据之间具有不可分割的联系。 （3）数据应用广泛。例如地理研究、环境保护、土地利用和规划、资源开发、生态环境、市政管理、道路建设等。 二、矢量数据的管理方式有哪些，各有什么优缺点？ 答：1、文件─关系数据库混合管理。 优点：除通过OID连接之外，图形数据和属性数据几
乎是完全独立组织、管理与检索的。其中图形系统采用高级语言编程管理，可以直接操纵数据文件，因而图形用户界面与图形文件处理是一体的，两者中间没有逻辑裂缝。 缺点：（1）需要同时启动图形文件系统和关系数据库系统，甚至两个系统来回切换，使用起来不方便。 （2）属性数据和图形数据通过ID联系起来，使查询运算、模型操作运算速度慢。 （3）数据发布和共享困难。 （4）属性数据和图形数据分开储存，数据的安全性、一致性、完整性、并发控制以及数据损坏后的恢复方面缺少基本的功能。 （5）缺乏表示空间对象及其关系的能力。2、全关系数据库管理。 （1）对变长的几个数据进行关系范式分解，分解成定长记录的数据表进行存储。 （2）将图形数据的变长部分处理成Binary二进制Block块字段。 优点：图形数据与属性数据都采用现有的关系型数据库存储，使用关系数据库标准机制来进行空间数据与属性数据的连接。 缺点：（1）处理一个空间对象时，需要进行大量的连接操作，非常费时，并影响效率。
gis设计与开发 Gis设计与开发思路 现实需求、GIS概念模型、机理过程、人机交互系统、现实需求 开发方式：独立开发，扩展式二次开发，集成式二次开发 第一章GIS设计思想内容，标准 （一）GIS设计目标 通过改进系统设计方法，严格执行开发的内容划分，进行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，延长系统生命周期的目的。 （二）GIS设计的特点 1、数据：数据量大，实体种类繁多、实体间关联复杂的特点 2、功能：GIS设计以空间数据为驱动 3、工程：GIS工程投资大，周期长，风险大，涉及部门繁多 二gis设计的理论基础 Gis工程学：GIS本身发展和将系统工程学思想引入GIS设计的产物 （一）GIS工程学体系 1、任务：寻求系统总体最优化 2、基础理论：（1）系统学思想（整体性，层次性，相关性，功能性，动态性），（2）系统工程学（3）软件工程学（4）地理信息科学三层次（理论，技术，应用） 3、方法论：根据GIS工程学的基础理论而形成的一系列程序化的基本操作技术与方法（二）GIS工程学的特点 1、以空间信息系统工程优化为目的 2、横跨多学科 3、直接面向决策，为可持续发展提供决策支持 4、与GIS产业化密切相关 三GIS设计的内容 （一）设计原则：标准化，先进性，兼容性，高效性，可靠性通用性 （二）设计内容 软件设计和数据库设计 第二章gis设计的方法 一、结构化生命周期法 1、结构化生命周期法又称结构化分析和设计方法，又称结构化系统开发方法 结构化生命周期法是系统分析员，软件工程师，程序员以及最终用户按照用户至上的原则，自顶向下分析与设计和自底向上逐步实施建立计算机系统的一个过程，是组织，管理和控制信息系统的开发过程的一种基本框架。 2、基本思想：（1）要求设计过程必须严格按照阶段进行 （2）在系统建立之前就必须严格的定义和描述用户的需求。 3、阶段划分：（1）系统开发的准备阶段 （2）调查研究及可行性研究阶段
国家科学数据共享工程 中国地球系统科学数据共享试点 2004DKA20180 空间与属性数据库建库规范 （征求意见稿） 中国科学院地理科学与资源研究所 二○○五年三月，北京
中国地球系统科学数据共享试点 矢量数据库建库规范 （征求意见稿） （二○○五年三月） 前 言 资源环境领域的历史数据具有重要的研究价值，把历史数据及时数字化、建库管理，不仅能够使积累的历史数据更方便地为科技工作者使用，同时这也是科学数据共享工程中的重要一环。在长期矢量数据库建库（以下简称矢量库）的过程中，对其建设路线、操作规程和实际应用进行总结提炼、制定出本矢量数据库建设规范，以期为中国地球系统科学数据共享网中的矢量建库进行指导。 本规范包括五个部分和一个附录。 本规范起草单位：中科院地理科学与资源研究所 本规范由中国地球系统科学数据共享服务网组织起草并负责解释。 1 适应范围 本规范适用于地学领域的矢量数据建库建设以及相关的空间数据处理工作。 2 引用标准 GB/T 14512—93 1:1000000地形图编绘规范及图式 GB/T 16831--1997 地理点位置的纬度、经度和高程的标准表示法 GB/T 17278—1998 数字地形图产品模式 GB/T 17797—1999 地形数据库与地名数据库接口技术规程 GB/T 17798—1999 地球空间数据交换格式 GB/T 18315—2001 数字地形图系列和基本要求 GB/T 18316—2001 数字测绘产品检查验收和质量评定 GB/T 18317—2001 专题地图信息分类与代码 GB 14051—93 地形图用色 GB 12409—90 地理格网 GB/T 2260-2002 中华人民共和国行政区划代码 GB2808-81 全数字式日期表示法
目录 1．设计背景：................................................................................................................ 2．设计目标.................................................................................................................... 设计原则与设计方法...................................................................................................... 1．设计原则：................................................................................................................ 设计方法.......................................................................................................................... 三、需求分析（系统定义）.......................................................................................... 1．系统设计的方法........................................................................................................ 2．系统定义：................................................................................................................ 四、系统设计（系统结构体系、模块设计）.............................................................. 结构体系设计：.............................................................................................................. 2．系统模块设计：........................................................................................................ 五、数据库设计.............................................................................................................. 1．概述............................................................................................................................ 2．需求分析.................................................................................................................... 3．概念设计.................................................................................................................... 4．逻辑模型.................................................................................................................... 5．物理设计.................................................................................................................... 6．数据字典设计............................................................................................................ 六、系统实施计划.......................................................................................................... 七、总结.......................................................................................................................... 设计背景与目标 1．设计背景： 随着现代社会的发展，大学校园的规模日益扩展，传统的管理方法显得力不从心，为了提高效率，节省物力人力资源，大学校园的管理也将逐步实现现代信息化管理。而地理信息系统（一种基于空间数据库的空间信息处理与分析技术，已被广泛应用于市政、交通、电信、军事和旅游等领域，具有极其广泛的应用前景，从地理关系的角度分析和解决与地理信息有关的问题往往会得到意想不到的效果。）技术的发展恰好迎合了这个需求，可以为大学校园的数字化、信息化管理提供相应的技术支持，大学校园多媒体管理系统应运而生。我校虽然已经有了较完善的校园多媒体管理系统，但是身为我校地理信息系统专业的学生，专业相关的课程设计选择这个题目显得更有意义，特建立我校的空间管理GIS系统。 2．设计目标 要求包括道路及道路基本信息、建筑基本信息、校园特殊标记的空间数
第31卷总第77期 西北民族大学学报(自然科学版)Vol.31,No.1 2010年3月 Journal of N orthw est U niversity for N ationalities(Natural Science)Sep,2010 GIS空间数据库设计方法讨论 薛国梁 (西北民族大学人事处,甘肃兰州730030) [摘 要]通过分析地理信息系统建设过程中空间数据库的建设内容1综述空间数据块的划分、图层的分层设计方法、专题图层划分和数据集设计、分析空间数据库的结构,讨论了空间数据库系统建设的方法和需解决的关键技术问题1 [关键词]GIS;空间数据库;专题图层;元数据 [中图分类号]TP311.131 [文献标识码]A [文章编号]1009-2102(2010)01-0049-04 0 引言 地理信息系统是集计算机科学、空间科学、信息科学、测绘遥感科学、环境科学等学科于一体的新兴边缘科学1GIS从20世纪60年代出现以来,至今只有短短的40多年时间,但已成为已成为多学科集成并应用于各领域的基础平台,成为地学空间信息分析的基本手段和工具1目前,地理信息系统不仅发展成为一门较为成熟的技术科学,而且已成为一门新兴产业,在测绘、地质、水利、环境检测、土地管理、城市规划、国防建设等领域发挥越来越重要的作用1 1 空间数据库内容 每个GIS数据集都提供了对世界某一方面的空间表达,包括: 基于矢量的要素(点、线和多边形)的有序集合; 诸如数字高程模型和影像的栅格数据集; 网络; 地形和其他地表; 测量数据集; 其他类型数据,诸如地址、地名和制图信息; 描述性的属性1 除了地理表现形式以外,地理数据集还包括传统的描述地理对象的属性表1许多表和空间对象之间可以通过它们所共有的字段(也常称为“关键字”)相互关联1就像它们在传统数据库应用中一样,这些以表的形式存在的信息集和信息关系在GIS数据模型中扮演着非常关键的角色1 2 空间数据表现形式 211 空间关系:拓扑和网络 空间关系,比如拓扑和网络,也是一个GIS数据库的重要部分1使用拓扑是为了管理要素间的共同边界、定义和维护数据的一致性法则,以及支持拓扑查询和漫游(如确定要素的邻接性和连接性)1 [收稿日期]2009-12-10 [作者简介]薛国梁(1980—),男,陕西韩城市人,党政管理研究实习员,主要从事高教管理工作1
1、GIS数据库：是空间数据集合，它实现对具有一定地理要素特征的相关空间数据集合的统一管理，空间数据间紧密联系共同反映现实世界中某一区域内综合信息或专题信息间的联系，主要应用于地理空间数据处理和分析。 2、空间数据库是存在于电脑信息介质（如硬盘、光盘）上，而且数据按一定的格式存放，可长期存储、有组织的、可共享的数据集合2、数据（data）：是数据库中存储的基本对象，是描述事物的符号记录。 3、数据库（database）：长期存储在计算机内的、有组织的、可共享的数据集合，数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和存储。 5、数据库系统（database system,DBS）：是指在计算机系统中引入数据库后的系统，一般有数据库、数据库管理系统、应用系统、数据库管理员和用户构成。 6、地理系统：开放的复杂系统。是指某一个特定时间、特定空间的，由两个以上相互区别又相互凉席、相互制约的地理要素或过程所组成的，并具有特定功能和行为，与外界环境相互作用，并能自动调节和具有自组织功能的整体，是一种宏观范围的时空有序结构，具有自组织功能。 7、地理现象：地理现象是指地理事物在发生、发展和变化中的外部形式和表面特征 8、几何实体（空间对象）：将地理现象进行抽象处理后，就得到空间现象。可分为简单空间对象和复合空间对象。
9、描述空间对象的数据组织方式，称为空间数据内部结构。分为矢量结构和栅格结构。矢量结构中，地理现象被抽象成点、线、面来表达。栅格结构中，空间被规则地划分为栅格。栅格数据表示的是二维表面上的地理数据的离散化数值。 10、关系是一个规范化了的二维表。表的每行对应一个元组；表的每列对应一个域，称为属性。 11、主键：如果一个属性集能唯一地标识一个关系中的元组并且不包含多余的属性，则称该属性集为该关系的候选键。当一个关系有多个候选键时，可以选择其中的一个作为主键。主键是那个被用户选中的候选键。 12、外键：如果一个关系R1的某个属性集是另一个关系R2的主键，则该属性集对于关系R1来说是外键。使用外键能够将多个关系联系起来。 13、关系模式：是对关系的描述，一个关系模式确定了这个关系的框架。 14、关系模型：是由若干个关系模式组成的集合。它是用二维表格结构表示数据集数据之间联系的数据模型。 15、要素类：要素表示有空间集合的尸体，有位置相关信息。要素类是一个地理要素的集合。要素类中的个要素具有相同的集合类型、相同属性列集合，以及相同的坐标系统。 16、数据仓库：是支持管理决策过程的、面向主题的、继承的，稳定的、不同时间的数据集合。
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。
第一章 1.GIS研究内容：数据采集、数据存储、数据处理和分析、数据输出 2.GIS设计含义：遵循软件工程的原理和方法，结合GIS开发的特点要求，对GIS软件从定义、设计、 地理模型库设计、GIS实施、GIS测试维护各个阶段进行工程化规范的体系。 3.GIS设计目标：通过改进设计方法，做好项目组织管理，增强实用性，降低成本，延长系统生命周期。 4.GIS设计的基本原则：标准化、先进性、兼容性、高效性、可靠性、通用性。 5.GIS设计的内容： （1）软件设计：首先，进行系统的工程管理，保证了系统建设的进度和软件质量；其次，针对GIS软件设计特点，采用最适合的软件生存周期模型，确保了系统的用户接受度和系统功能设置的合理 性；最后，对系统技术实现方案进行设计，确保软件开发风格的同意和功能模块之间的有机联系。 （2）数据库设计：取决于设计者的开发经验，工程组织和数据源准备等方面。同时，数据库设计与整个系统设计的相关环节是紧密结合的，有必要将软件工程的方法和工具应用于数据库设计中。6.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 1.GIS工程学结构体系：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。 GIS工程三维结构图P27 2.系统定义：由相互作用、相互依赖的若干组成部分构成的具有一定功能的有机整体。 3.系统工程学特点：
①研究的对象是一个表现为普遍联系、相互影响、规模和层次都极其复杂的大工程。 ②知识结构复杂，是自然科学和社会科学交叉的边缘学科。 ③工程学是方法学，是泛化系统的研究方法。 ④是目的性很强的应用科学。 4.结构法生命周期法：它要求设计过程必须严格的按阶段进行，只有前一阶段完成之后，才能开始下一 阶段的工作，同时，它要求在系统建立之前就必须严格地定义和描述用户的需求。 5.系统开发过程六个主要阶段： （1）系统开发准备阶段 （2）调查研究及可行性研究阶段 （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 6.面向对象的概念： 7.面向对象分析与设计方法的特点： ①分析与设计能自然转换，设计变得简单，分析阶段成为重点。 ②面向对象的分析是分析系统中的对象和这些对象之间相互作用时出现的时间。 ③实现映射的工具可以使面向过程的，也可以是面向对象的，当实现工具是面向对象时，映射关系有 着比较一一对应的关系。 ④面向对象的开发方法促使软件开发按应用域的观点来工作和思考。 ⑤分析和设计中使用差异很大的工具。 8.面向对象设计方法： （1）OMT：采用对象模型、动态模型和功能模型等来描述一个系统。（34-35） （2）UML：是一个通用的标准建模语言。一种定义良好、易于表达、功能强大且普遍适用的建模语言。其支持模型化和软件系统开发的图形化语言，为软件开发的所有阶段提供模型化和可视化支持，包括由需求分析到规格，到构造和配置。 9.原型法概念：其主要思想是借助原型来辅助软件开发。开发人员根据自己对用户需求的理解，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
一、国内外主流GIS软件介绍 国外： （1）ArcGIS：ArcGIS是美国ESRI公司在全面整合了GIS与数据库、软件工程、人工智能、网络技术及其他多方面的计算机主流技术之后，成功地推出的代表GIS最高技术水平的全系列GIS产品。ArcGIS作为一个可伸缩的平台，无论是在桌面，在服务器，在野外还是通过Web，为个人用户也为群体用户提供GIS的功能。 ArcGIS系列软件包括： ArcGIS Desktop：一个专业GIS应用的完整套件 ArcGIS Engine：为定制开发GIS应用的嵌入式开发组件 ArcSDE、ArcIMS和ArcGIS Server：服务端GIS ArcGIS Mobile：Esri公司移动GIS解决方案之一； ArcGIS Online：一个面向全球用户的公有云GIS平台，为用户提供了按需的、安全的、可配置的GIS服务。 ( ArcGIS Desktop界面) （2）MapInfo：是美国MapInfo公司的桌面地理信息系统软件，是一种数据可视化、信息地图化的桌面解决方案。它依据地图及其应用的概念、采用办公自动化的操作、集成多种数据库数据、融合计算机地图方法、使用地理数据库技术、加入了地理信息系统分析功能，形成了极具实用价值的、可以为各行各业所用的大众化小型软件系统。MapInfo 含义是“Mapping + Information（地图+信息）”即：地图对象+属性数据。
（MapInfo Professional界面） （3）Skyline：是美国Skyline公司研发的一套优秀的三维数字地球平台软件。凭借其国际领先的三维数字化显示技术，它可以利用海量的遥感航测影像数据、数字高程数据以及其他二三维数据搭建出一个对真实世界进行模拟的三维场景。目前在国内，它是制作大型真实三维数字场景的首选软件。 Skyline软件优点 1)产品线齐全，涵盖了三维场景的制作，网络发布，嵌入式二次开发整个流程； 2)支持多种数据源的接入，其中包括WFS，WMS，GML，KML，Shp，SDE，Oracle，Excel以及3DMX，sketch up等，方便信息集成； 3)通过流访问方式可集成海量的数据量，它可制作小到城市，大到全球的三维场景； 4)飞行漫游运行流畅，具有良好的用户体验； 5)支持在网页上嵌入三维场景，制作网络应用程序； SkylineTerrasuite主要包含3类产品： 1）TerraBuilder 融合海量的遥感航测影像数据、高程和矢量数据以此来创建有精确三维模型景区的地形数据库。 2）TerraExplorer
ArcView简介 ArcView是美国环境系统研究所（Environmental System Research Institute简称ESRI）开发研制的集成地理信息系统软件它集空间图形、关系型数据库、统计图形、空间分析、网络通讯、面向对象的程序设计于一体。它支持应用程序之间的通讯并提供与其它应用程序之间的接口它支持多种平台：Unix，Microsoft Windows98和Windows NT等并保持用户界面基本相同而且可利用Windows 的各种资源具有强大潜力的桌面GIS系统。 一、ArcView主要优点 1) 数据兼容性好：ArcView可以支持多种格式的空间数据格式并与其它地理信息系统软件或制图软件数据兼容。属性数据库可经SQL Connect 与读取其它类型数据库如Sybase、Excel、Access 等且可以直接读取INFO、DBASE数据及以逗号间隔的文本文件。ArcView生成的数据库是DBF格式也可被其它软件使用。 2）支持汉字汉字处理：ArcView的操作界面是英文的但它支持中文Windows操作系统对汉字的处理极其方便。 3）系统升级容易：ArcView是采用模块组合方式构成如果有新的需求时可配置其它扩展模块如空间分析模块（Spatial analysis 、网格分析模块（Network analysis）、3D（3D analysis）分析模块或可在INTERNET上发布系统信息的IMS模块。 4）系统可跨平台运行：ArcView具有跨平台运行的能力可在常见的操作系统如Windows 95Windows NT以及Unix等上运行。 二、ArcView主要功能 数据采集手段图层管理功能属性库及其管理功能专题图和统计图各类查询功能导出图形（象）功能二次开发功能空间分析功能。 三、ArcView的项目基本结构 ArcViewGIS是以项目（project.apr）为空间图形（像）单位。 项目构成： 1、View： 可以进行地图显示信息查询空间分析它支持多种数据格式主要有shape文件、Arcinfo中的coverage文件和Autocad中的.dxf .dwg 文件以及各种图象文件.image .jpeg .gif. bmp等等。ArcView 所引入的数据格式—SHAPE是一种矢量数据它有属性数据库可以与其它表（Table）相连可和其他主题（Theme）一样进行多种操作。ArcView可以直接建立编辑删除shape文件而且shape格式是开放的用户也可以用各种方法产生shape文件并加入到View中。 此外对点的位置信息可以直接显示和编辑其坐标可由ASCII文件、数据文件和GPS外部数据源输入。 ArcView是通过xy坐标存储地理要素的点被看作一个xy坐标对线是一组有序的xy坐标序列面（多边形）则是由通过xy定义的起始点相同的一组线构成的。ArcView的shape的数据结构扩展了其原有保存图形xy坐标方式增加了存储值（m）和高程值（z）的信息。因此地理要素被保存成(xym)(xyz)(xymz)。高程值（z）的增加可以在二维空间中显示查询在3D Analyst扩展模块中生成的数据。度量值（m）的增加使得ArcView可以支持动态分段。
GIS实习数据库设计报告 一、任务要求 1.道路扩建引起的建筑物拆迁补偿估计； 2.以村为单位，统计该村农业用地、建筑用地和未利用土地所占的比例， 并以专题地图的方式输出； 3.完成该区域的三维可视化场景制作。 二、任务分析 任务一：道路扩建引起的建筑物拆迁补偿估计 1.流程分析 1)选定欲扩建的道路，通过缓冲区分析建立该道路的缓冲区图层； 2)对缓冲区图层及居民地图层进行叠置分析建立叠置图层； 3)对叠置图层进行空间查询，提取位于缓冲区内的居民地建筑物； 4)统计不同建筑物的类型（楼房、简易房、棚房、廊房）及各自面积， 根据不同补偿标准及补偿面积计算补偿金额，并计算总补偿总额； 5)成果输出。 2.所需数据 1)道路图层； 2)居民区图层。 任务二：以村为单位，统计该村农业用地、建筑用地和未利用土地所占的比例，并以专题地图的方式输出 1.流程分析 1)将土地类型图层与行政区划图层进行叠置分析生成叠置图层； 2)将叠置后的图层进行融合处理； 3)打开融合图层属性表，添加区别字段； 4)选中每个区域的属性数据并分别以饼图的形式输出。 2.所需数据 1)土地类型图层； 2)行政区划图层。
任务三：完成该区域的三维可视化场景制作 1.流程分析 1)在ArcScene中导入数据图层； 2)设置每个图层的基本高度； 3)设置居民区图层的拉伸系数； 4)调整边界线图层与行政区划图层形成封闭盒子。 2.所需数据 1)边界线图层； 2)居民区图层； 3)行政区划图层； 4)利用高程点数据建立的TIN图层； 5)蚌埠开发区卫星影像图。 三、数据结构设计 1.表结构 1)高程点（点要素：点号、高程点类型、高程值） 2)道路（线要素：线号、长度、道路名） 3)居民区（面要素：面号、类型、层数、补偿单价、补偿总价） 4)土地类型（面要素：面号、面积、土地类型） 5)行政区划（面要素：面号、面积、区域） 6)边界线（线要素） 2.文件目录结构
《GIS设计与实现》复习资料 第一章引论 1、何谓GIS？GIS主要研究的内容是什么？ GIS是以计算机技术为依托，以具有空间内涵的地理数据为处理对象，运用系统工程和信息科学的理论，采集、储存、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。 研究内容：数据采集、数据存储、数据处理和分析、数据输出。 2、GIS逐步走向成熟的今天，其发展呈现出哪些趋势？ ①GIS趋于综合性发展②GIS数据模型研究 ③GIS数据共享和互操作促进GIS社会化发展 ④GIS产业化发展⑤GIS软件向组件式GIS发展 3、从发展历程角度来看，GIS软件经历了哪几个阶段，各阶段的主要特点是什么？ ①集成式GIS：在一个系统中集成了GIS的各项功能； ②模块式GIS：系统分成许多相对独立的功能模块； ③核心式GIS：从底层提供GIS功能，通过API访问； ④组件式GIS：通过标准通信接口实现模块间通信及GIS与其它系统集成； ⑤万维网GIS：结合Internet，实现GIS的共享和互操作。 第二章GIS设计思想和方法 1、GIS设计与一般信息系统设计相比较，有什么差异？ 3、GIS作为一个特殊的软件领域，其设计过程有哪些区别于其他软件设计的独有特点？ 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。 4、什么是UML？数据质量？结构化生命周期法、原型法、编码、继承、对象？ 1）UML（Unified Modeling Language）又称统一建模语言或标准建模语言。它是一种定义良好、易于表达、功能强大且普遍适用的建模语言。其支持模型化和软件系统开发的图形化语言,为软件开发的所有阶段提供模型化和可视化支持，包括由需求分析到规格，到构造和配置。 UML是一个通用的标准建模语言，可以对任何具有静态结构和动态行为的系统进行建模，而且，UML适用于系统开发过程中从需求规格描述到系统完成后测试的不同阶段。 2）数据质量：是对空间数据在表达空间位置、空间关系、专题特征等要素时，所能达到的准确性、一致性、完整性的度量，一般描述为空间数据的可靠性和精度，用误差来表示。 3）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。 4）原型法：其主要思想是借助原型来辅助软件开发。在开发初期，开发人员根据自己对用户需求的理解，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。 5）编码：是根据一定的协议或格式把模拟信息转换成比特流的过程。 6）继承：是对具有层次关系的类的属性和操作进行共享的一种机制。如在一个已有的基础上加上若干新内容形成新类。
GIS空间数据库文献综述 姓名：张磊 摘要：通过分析地理信息系统建设过程中空间数据库的建设内容1 综述空间数据块的划分、图层的分层设计方法、专题图层划分和数据集设计、分析空间数据库的结构,讨论了空间数据库系统建设的方法和需解决的关键技术问题。 关键字：GIS；空间数据库 引言：地理信息系统是集计算机科学、空间科学、信息科学、测绘遥感科学、环境科学等学科于一体的新兴边缘科学1GIS 从20 世纪60 年代出现以来,至今只有短短的40 多年时间,但已成为已成为多学科集成并应用于各领域的基础平台,成为地学空间信息分析的基本手段和工具。目前,地理信息系统不仅发展成为一门较为成熟的技术科学,而且已成为一门新兴产业,在测绘、地质、水利、环境检测、土地管理、城市规划、国防建设等领域发挥越来越重要的作用。目前，国际上在此领域进行深入研究并形成软件产品的有目前，国际上在该领域进行过深入研究并形成软件产品的有：ESRIArcSDE1,MapInfo Spatial Ware2以及Oracle Spatial 3,DB2 Spatial Extender4和Informix Spatial Data Blade 等。 1 . 空间数据库的设计 1.1空间数据库的设计思路 空间数据库由图形数据库和属性数据库两部分组成, 运用地理信息系统技术分别建好图形数据库和属性数据库后, 通过统一的编码来实现滑坡的图形数据库与属性数据库的无缝连接, 最终形成完整的空间数据库5。 1.2 间数据库的主要内容 每个GIS 数据集都提供了对世界某一方面的空间表达,包括: 基于矢量的要素(点、线和多边形) 的有序集合; 诸如数字高程模型和影像的栅格数据集; 网络; 地形和其他地表; 测量数据集; 其他类型数据,诸如地址、地名和制图信息; 描述性的属性。 除了地理表现形式以外,地理数据集还包括传统的描述地理对象的属性表1 许多表和空间对象之间可以通过它们所共有的字段(也常称为“关键字”) 相互关联1 就像它们在传统数据库应用中一样,这些以表的形式存在的信息集和信息关系在GIS 数据模型中扮演着非常关键的角色。 1.3 空间数据表现形式 1.3.1空间关系:拓扑和网络 空间关系,比如拓扑和网络,也是一个GIS 数据库的重要部分1 使用拓扑是为了管理要素间的共同边界、定义和维护数据的一致性法则,以及支持拓扑查询和漫游 1胡金星.空间数据库实现及其集成技术研究[J].计算机应用研究,2003,3:12-15． 2Andrew S Tanenbaum,Albert S.Woodhull :Operating SystemDesign and Implementation[Z]. 3Forta B, Fonte P, Brewer G.Windows2000 开发人员指南[M].杜大鹏,译.北京: 中国水利水电出版 社,2001.144 ,428. 4David J Kruglinski.Visual C++6. 0 技术内幕[M].4 版.希望图书创作室.北京:北京希望电子出版 社.209-426. 5 兰恒星,吴法权,周成虎,等.基于GIS 的滑坡空间数据库研究以云南小江流域为例[ J].中国地质灾害与防治学报, 2002, 13( 4):10-16.
《地理信息系统》课程设计 一、课程设计目的 课程设计二是在学完GIS原理后，按照教学大纲所进行的一次重要实习。围绕有关GIS的空间数据获取、管理、分析、设计、开发和应用等工作，在教师指导下，按照GIS的原理完成实习内容。目的在于进一步巩固对GIS基本原理的掌握，锻炼对GIS基本技能的运用，培养学生应用GIS解决实际问题的能力。 课程设计的基本要求有以下几点： 1. 熟练运用GIS软件进行空间数据的采集与编辑处理，结合数据的类型、数量 与质量，建立空间数据库。 2. 掌握GIS空间查询与空间分析的方法，运用GIS软件针对具体问题设计解决 方案与操作步骤，并运用GIS软件输出设计成果。 3. 掌握GIS统计分析的方法与专题图制作方法，运用GIS软件设计一幅专题地 图，并进行排版输出。 4. 掌握地理信息可视化的基本方法，运用GIS软件实现三维景观图的制作。与 专题图的制作GIS空间数据的获取和处理的基本方法； 5. 任选任务进行GIS设计，写出课程设计报告并提交电子版成果资料。 二、课程设计任务 （一）．专题图制作 1. 总体设计：明确制图目标，搜集专题图制作相关资料与数据，制定专题图技 术路线与流程，要求技术路线完整，实施性强； 2. 详细设计： 1）专题图制作所需数据的收集与整理，要求数据的现势性好，精度高； 2）地理地图的制作，要求符合国家基本比例尺地形图的要求，内容完整、符合制图规范； 3）专题属性信息的整理与编辑，要求信息丰富，现势性好，数据完整准确； 4）专题地图的设计与制作，要求制图设计方案合理，颜色协调、符号分级明确；
5）专题图的布局与整饰，要求布局合理，要素完善，配置协调。 3. 设计报告编写：内容完整，图表清晰、编号一致，心得体会较深。（二）．空间分析的应用 1. 分析问题，应用GIS空间分析功能设计解决方案； 2. 收集必要的数据，进行数据转换、编辑与重分类； 3. 依据空间分析模型进行数据的各项空间分析，包括数据查询与分类、缓冲区 分析、叠置分析、统计分析、分级分析等。 4. 输出地图、图例及图表等可视化成果； 5. 不同分析模型间的成果分析与比较； 6. 撰写课程设计报告。 三、技术设计方案 （一）.专题图的制作 1.设计来源：考虑到现在雾霾对大家的生活影响很大，是人们谈论的热点。因 此想做一个关于河北省各个市雾霾污染程度的专题图，来让大家了解所在的廊坊和河北其他地区的对比，更好的了解现在环境问题，提倡保护环境。 2.设计思路：首先要找到河北省的比较完整清晰的栅格格式的地图图片，以及 河北各个市的经纬坐标，用来配准。然后到河北环保厅里搜索有关的数据，进行数据收集。最后利用supermap进行专题图的制作，包括地图的修饰等。 （二）.空间分析的应用 1.设计来源：上海的小李要在上海购买一套房子，在选择时遇到了很多限制因 素，需要方便快捷地找到最适合自己的位置。寻求的区域应满足以下条件（按优先级排序）： 1）.离主要交通要道（线属性：RoadCenter_L）150m之内，方便出行。 2）.离医院(点属性：Hospital_P)500m。 3）.距离名胜古迹等旅游景点(点属性：Tour_P) 500m以外，避免人多嘈杂。 4）.离公园(面属性：Park_R)500m。 5）.喜欢看电影，距离影院(点属性：Cinema_P) 500m以内。 6）.在找到的区域任意选一点求到附近1000m内的景点(点属性：Tour_P)的最
姓名：田志富函授站：涿州物探年级：2010级专升本专业：测绘工程学号：201051613568 测验作业一： 1、何为GIS？GIS的主要研究内容是什么？ 答：地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）作为信息处理技术的一种，是以计算机技术为依托，以具有空间内涵的地理数据为处理对象，运用系统工程和信息科学的理论和方法，集采集、存储、显示、处理、分析、输出地理信息于一体的计算机系统。 地理信息系统主要研究内容包括：数据采集、数据存储、数据处理和分析、数据输出等。 2、常用的GIS设计方法主要有结构化生命周期法、原型法和面向对象的设计方法。试简要说明使用结构化生命周期法进行GIS设计需要完成的六个阶段内容。答：（1）系统开发准备阶段 现行系统无法满足需求时，用户提出开发新系统的要求。有关人员进行初步调查，成立专门负责新系统开发的领导小组，制定新系统开发的进度和计划，负责新系统开发的一切工作。 （2）调查研究及可行性研究阶段 了解现行系统的界限、组织分工、业务流程、资源及薄弱环节等，绘制现行系统的相关图表。与用户协商方案，提出初步的新系统目标，并进行系统开发的可行性研究，提交可行性报告。 （3）系统分析阶段 在上一阶段的基础上，进行系统的目标分析，划分子系统以及功能模块，构造出新系统的逻辑模型及其逻辑功能需求，交付逻辑功能说明书。 （4）系统设计阶段 根据新系统的逻辑模型进行物理模型的设计，并具体选择一个物理的计算机信息处理系统。这个阶段还要进行人—机过程的设计、代码设计、输入、输出、文件数据库设计及程序模块、通讯网络设计等。 （5）系统实施阶段 实现系统设计阶段所完成的新系统物理模型。首先进行计算机系统设备的安装和调试工作，然后程序员根据程序模块进行程序的设计、代码编写和调试工作。对用户和操作人员进行培训，编制操作、使用手册和有关文档。 （6）维护和评价阶段 在新系统使用期间，需要对系统进行不断的修改完善。并将新建成的系统与预期的目标做一比较。 3、系统总体设计报告是系统总体设计阶段的最终成果，说明GIS总体设计报告的构成和内容。 答：表：GIS系统总体设计报告的构成和内容 1 引言 编写目的（阐明编写需求说明的目的，指明用户对象） 1.1 GIS项目背景（应包括：a.GIS项目的委托单位、开发单位和主管部门；b.该GIS软件系统与其它系统的关系）