基于GIS的多媒体查询系统.docx
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基于GIS的多媒体查询系统
目录
基于GIS的多媒体查询系统..........................................03
一、系统设计背景与目标..........................................03
1.1背景......................................................03
1.2目标......................................................03
1.3路线......................................................03
二、设计原则与设计方法..........................................03
2.1设计原则..................................................03
2.2设计方法..................................................03
三、需求分析....................................................03
3.1系统设计的目标和方法.......................................03
3.2现状调查分析...............................................04
3.3功能和性能要求.............................................06
3.4系统模型设计...............................................06
四、系统设计.....................................................07
4.1软件体系结果设计...........................................07
4.2系统硬件配置方案...........................................07
4.3系统模块设计...............................................08
4.4数据结构设计...............................................09
五、数据库设计...................................................10
5.1空间信息和属性信息的采集与编码.............................10
5.2系统存储模式...............................................10
5.3系统数据库设计.............................................11
5.4逻辑模型设计...............................................12
5.5物理模型设计...............................................12
六、系统实施计划.................................................14
6.1系统设计的评价.............................................14
6.2代码编写工作的组织和管理...................................14
6.3程序语言的选择.............................................14
6.4数据库建库.................................................14
6.5功能的实现.................................................14
6.6整个项目流程管理...........................................15
七、课程设计总结.................................................15
基于GIS的校园多媒体查询系统设计
一、系统设计背景与目标
一、背景：
1、随着社会经济的发展，国家对人才的需要也逐渐迫切。
在此基础上，为迎合社会的需要，大学的人才培养也逐渐在跟上社会的需求，因此许多大学都在扩大自己的学校的规模。
在扩大规模的同时，学校也加快了现代化的进程。
在此基础上，大学的校园规模也在逐渐扩大，对于校园的管理难度也在加大。
此时，传统的管理模式已经不能满足现代化大学校园的管理需求。
2、随着科学技术的发展，地理信息系统的产生与发展，为现代化的地理信息管理提供了新的思路。
对于大学校园对学校的地理信息的管理和地理信息与传统的人、财、物的管理的结合管理来说，地理信息系统管理模式为其找到了解决的方法。
3、昆明理工大学目前正处于快速的发展时期，在发展的过程中也面临着校园管理的难题。
对此，为满足昆明理工大学校园管理的需求，特建立相应的GIS系统，进行基本信息的管理。
二、目标：
通过设计合理的系统，对校园的基本信息进行管理，包括路及道路基本信息、建筑基本信息、校园特殊标记。
同时根据起始点和目标定位信息，给出导航。
三、路线：
能够介绍所查询的目标信息；可查询学生、教师、专业、院系等相关的基本信息；能实现图文互查目标定位。
实现管理、查询等综合职能。
设计的系统具有经济、技术等可行性。
同时在进行系统建立的时候保证软件系统质量。
二、设计原则与设计方法
一、设计原则
1、满足GIS设计的基本原则，合理地组织开发该管理系统。
2、根据实际情况，考虑经济、技术、项目的可行性，降低软件系统开发的风险。
二、设计方法
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、系统应用的类型、系统需求说明程度等。
鉴于此次需建立的昆明理工大学校园多媒体查询系统的设计要求以及管理对象的复杂性，为了保证软件系统的可靠性和实用性，因此采用整体性好、开发成熟的结构化生命周期法进行系统设计。
三、需求分析（系统定义）
一、系统设计的目标和方法
1、目标：
明确用户对系统的具体要求，摸清相关业务的具体流程，收集有关的图纸、表格和文本，并对这些信息进行分析处理，制定面向现对象的系统模型。
主要包括绘制业务流程图和E-R图、制作数据字典等，为系统设计做好前期准备。
2、方法：
系统定义工作主要包括调查了解和分析整理两部分的工作。
调查了解工作主要采取工作人员面谈和意向收集的方法进行调查，摸清系统目标，业务职能，业务流程，数据状况等基本情况。
分析整理工作主要是在调查的基础上利用系统分析工具进行分析和成果的整理。
二、现状调查分析
1、业务调查分析
传统的进行系统定义的方法有三种：
结构化分析方法、原型化分析方法和面向对象分析方法。
在基于GIS的校园多媒体查询系统设计的分析过程中，由于系统涉及业务多，关系比较复杂，故采用结构化分析方法来进行系统定义，理清业务关系，明确管理职能，建立管理流程。
通过学习，结构化分析方法的主要策略是“自顶向下，逐步求精”。
校园多媒体查询系统设计结构化系统分析的具体实施步骤如下：
1.确定系统的主体业务。
根据实际调查分析，可以确定校园多媒体查询系统涉及的业务包括，数据管理，数据查询，图形查询。
2.对主要管理业务进行细化，直到最小的职能单元。
通过细化，明确所需要的具体项目，为系统的构建打下坚实的基础。
3.详细调查各个职能单元，绘制每个职能单元的业务处理流程图。
2、相关信息和数据
在现状分析中，对系统现状信息和数据的调查也是必不可少的，是进行系统可行性分析和设计的主要依据之一，在该校园多媒体查询系统中，经过调查将该系统所涉及的信息和数据分为图形数据、属性数据和文档信息三类。
具体的数据表如下：
空间信息构成
类别
图形信息
属性信息
文档信息
道路
道路分布图
道路边界图
道路规划图
道路属性：
包括道路编号、位置、交叉口编号、路长、路宽
相应的道路管理条例
校园道路管理规范
校园道路行驶
建筑物
建筑物分布图
建筑物简单模型图
位置、编号、楼层、用途、建筑结构、建筑材料、防灾等级、建筑面积、管理单位、修建时间
建筑物管理条例
建筑物防灾条例
建筑物管理标准等
校园特殊标志
标志分布图
标志图形
位置、用途、类型、修建时间
特殊标志管理办法
学生
无
性别、出生时间、学院、专业班级、学号、姓名
学生档案
教室
无
教室编号、姓名、性别、学院、系
教室档案
三、功能和性能要求
明确系统功能和性能要求是系统定义阶段的任务之一，在校园多媒体查询系统的系统定义过程中，通过现状调查，详细考察用户业务范围、工作流程及各科室的分工，并在与用户认真讨论和研究后，明确校园多媒体查询系统的功能和性能必须满足如下要求：
1、功能要求
系统功能应涵盖规划管理工作的日常业务，侧重于日常管理功能，并提供信息查询、统计分析、报表和图件制作等功能。
数据流转应能清楚体现业务的工作流程。
通过该查询系统，用户可以很方便地管理和查询所需要的信息。
为满足数据共享的要求，系统的数据库结构设计应参照相应的校园多媒体查询系统的建设标准和有关的信息系统建设标准和行业规范。
在系统设计时应留有数据接口，以方便地调用校园信息数据，为相关部门提供常用格式的数据。
由于相关表格间的数据有着密切的联系，要充分利用数据库强大的管理功能和计算机高效的计算能力，实现有关数据的提取、分析和计算，避免数据重复输入，实现报表的自动生成。
同时能对相关数据进行检查。
可充分利用现有的校园信息系统建设的成果，自动提取有关信息，同时提供简便的方法，进行图件的管理和应用。
为保障系统安全，对不同身份的用户设置不同的权限。
每个用户只能进入各自权限内的功能模块，只能对有权限的数据进行相应级别的数据操作，如浏览、修改、添加和删除。
比如学生只能查询相关的学生和教师信息，不能查询学校的财务信息。
2、性能要求
系统界面友好，操作简单。
系统要有良好的人机交户界面，界面风格应符合校园办公业务习惯和操作人员心理等特点，按业务类型和工作环节来进行系统界面布局。
功能设计无论是文本部分还是图形部分都从实用的角度出发，做到形象直观，操作方便。
操作流程应尽可能地简单实用，尽量把复杂的功能简化，并提供完善的联机帮助。
系统稳定，系统具有一定的容错和纠错功能。
系统效率，系统具有较高的运行效率。
四、系统模型设计
1、建立系统模型的主要目的
前一阶段调查分析工作的总结
通过标准的、通用的模型来促进系统分析和设计两阶段的交流
进行系统的存档，方便系统的更新和维护
2、建立系统模型的主要任务
通过对现行系统业务流程以及系统所涉及的信息类型、信息量等的分析，结合用户对系统功能和性能的要求，整理出满足用户要求的数据流程图及用作数据与信息说明的数据字典等。
3、建立系统模型的方法采用结构化分析方法主要原则
一是分解，根据主要的业务及其关系，确定系统数据流图的顶层，然后逐步进行分解和细化；
二是抽象，即先考虑问题最本质的属性而暂时略去细节，以后在逐层添加细节。
结构化分析方法主要采用数据流程图、数据字典、加工说明以及必要的补充材料相结合的方式来进行系统概念模型的描述。
其中，数据流程图是与业务流程图相对应的，它主要从数据的角度描述了系统的组成以及各组成部分之间的联系。
四、系统设计（系统结构体系、模块设计）
总体设计的主要任务是确定系统总体结构与软、硬件配置，进行系统功能模块的划分，设计接口，并制定数据结构。
校园多媒体查询系统以此为基础，逐步开展系统的设计工作，并最终确定系统如下内容：
一、软件结构体系设计
系统开发平台采用MapX及MicrosoftOffice2003进行开发集成并采用比较成熟的Client/Server（用户/服务器）结构，按三层模型，即数据服务层、业务逻辑层、用户界面层来构建系统，其中数据库服务器端采用MicrosoftSQLServer2005服务器版统一管理数据，地图图形数据通过SpatialWare存放到SQLServer数据库中进行管理。
整个系统由数据库服务器、应用程序服务器（也可与数据库服务器放在同一台工作站）和多个客户端的微机组成计算机局域网系统。
下图为软件体系结构图：
二、系统软硬件配置方案
1、网络和硬件配置
局域网建设的主要目的是利用网络进行协同办公。
从网络设备投资及维护成本、技术先进性与稳定性、应用系统的开发难易程度等诸多方面考虑，本系统局域网架构基于快速以太网技术，网络结构采用星形拓扑结构。
通过该网络，可以实现在昆明理工大学内，任何办公及学生查询使用。
2、软件环境
客户端
操作系统：
MicrosoftWindowsXP/7
开发环境：
MapInfoMapX
应用环境：
MicrosoftOffice2003
服务端
操作系统：
MicrosoftWindowsXP/7
开发环境：
MapInfoMapX
数据库管理系统：
MicrosoftSQLServer2005
三、系统模块设计
模块是采用结构化设计方法进行系统总体设计的一个重要概念，因此，在系统总体设计中，一项主要的工作就是确定功能模块结构。
基于GIS的校园基建信息管理系统的建设既是对校园基建过程的科学化、标准化管理，提供管理者查阅数据的平台，了解学校动态发展情况，对部门提出的请示做出决策，依靠软件平台下达工作指令，监督部门工作情况。
同时也是对将来完全的数字校园建设是一个试探和基础。
系统设计了五个功能模块，分别是：
电子地图模块、检索查询模块、空间信息模块、权限设置模块、日志管理模块，其中：
电子地图功能模块提供基本的电子地图浏览功能，通过校园鸟瞰，整体浏览以及校区内部具体房间的空间形状三级描述，可以以无缝衔接的方式显示出来，也可以通过用户的双击查看相对应的下一级地图。
检索查询模块提供了图文双向查询检索功能，可以将各种输入的空间信息，如道路、建筑边界等以不同的颜色和图案显示在屏幕上，也可以移动光标到查询点或区域，将相关的描述信息列表出来。
校园空间信息发布模块提供空间信息录入、编辑和修改的功能模块，通过实现全校园内的信息的实时更新。
权限设置模块用于对用户使用权限进行设置。
日志管理模块主要用于日常数据管理。
四、数据结构设计
总体设计阶段不仅要进行系统的模块划分，还要进行系统的数据结构设计。
主要有：
空间数据结构设计和属性数据结构的设计
1、空间数据结构设计
1.明确空间数学基础
2.进行空间数据表索引设计
编号
表名
中文名
备注
101
JZW
建筑物要素基本属性结构表
102
DL
道路要素基本属性结构表
103
TSBZ
特殊标志基本属性结构表
104
ZJ
注记要素基本属性结构表
…
…
…
…
2、属性数据结构设计
1.明确命名规则
该多媒体校园查询系统采用标准的命名原则进行命名
2.属性数据表索引设计
编号
表名
中文名
备注
业务数据库
101
JZW-BH
建筑物编号表
建筑物管理
102
JZW-YT
建筑物用途表
建筑物管理
103
DL-QZD
道路起止点表
道路管理
…
…
…
…
3.逻辑数据库设计
（1）实体
实体名
JZW-BH
实体类型
独立
关键字
BH
定义
建筑物编号
备注
（2）实体属性
属性名称
数据类型
是否为空
定义
说明
BH
CHAR8
否
编号
输入
DL-QZD
CHAR16
否
道路起止点
输入
JZW-YT
CHAR16
否
建筑物用途
输入
…
…
…
…
…
五、数据库设计
一、空间信息和属性信息的采集与编码
系统数据库设计主要包括空间数据库和属性数据库两部。
二、系统存储模式
系统的数据管理模式采用全关系的数据管理模式，在这种模式中，不定长的空间几何体坐标数据以二进制数据块的形式被关系数据库管理。
换言之，坐标数据被集成到RDBMS中，形成空间数据库。
可以认为一个地物对应于数据表中的一条记录，这样它带来的最直接的好处是避免了对“连接关系”的查找。
目前，关系数据库不论是理论还是工具，都己经成熟，它们提供了一致的访问接口（SQL）以操作分布的海量数据，并且支持多用户并发访问，安全性控制和一致性检查。
这些正是构造企业级的地理信息系统所需要的。
此外，通用的访问接口也便于实现数据共享。
三、系统数据库设计
系统数据库概念设计
说明：
在模型设计过程中，椭圆部分表示属性，长方形表示实体，菱形表示关系。
通常我们通过E-R模型来进行抽象。
四、逻辑模型设计
逻辑模型，我将通过表的形式来表示各实体的属性关系。
建筑表
名称
楼层
建筑结构
用途
修建年代
图书馆
11
钢筋混凝土结构
图书收藏
2006年
多媒体
5
钢筋混凝土结构
教室
2005年
中心区
5
钢筋混凝土结构
教室
2005年
明理楼
5
钢筋混凝土结构
实验楼
2005年
…
…
…
…
…
学生表（示例）
学号
姓名
性别
学院
专业
200910405324
小池
男
信自学院
计科
200910405325
王二
男
信自学院
计科
200910405326
张三
女
信自学院
计科
200910405327
李四
男
信自学院
计科
200910405328
赵五
女
信自学院
计科
…
…
…
…
…
五、物理模型设计
此处通过表和逻辑物理模型图进行展示。
建筑表设计
列名
数据类型
长度
是否可空
默认值
说明
名称
定长字符型
（char）
8
否
无
主键
楼层
整数型（int）
4
否
无
建筑结构
定长字符型
（char）
4
否
1
用途
定长字符型
（char）
16
否
无
建筑年代
定长字符型
（char）
12
否
无
学生表设计
列名
数据类型
长度
是否可空
默认值
说明
学号
定长字符型
（char）
8
否
无
主键
姓名
定长字符型
（char）
8
否
无
性别
位型
1
否
1
学院
定长字符型
（char）
16
否
无
专业
定长字符型
（char）
12
否
无
六、系统实施计划
一、系统设计的评价
在系统功能、数据库规模、所需硬软件等都已明确，但尚未正式实施之前，应对系统设计成果进行评价，以确保系统设计的质量，避免在实施阶段造成重大损失。
对于一般的信息系统，其设计的评价指标主要有数据结构是否简明、设计是否灵活、设计是否完整、设计是否可靠、设计是否经济等几个方面。
对GIS设计成果进行评价，除应考虑以上指标内容外，还应考虑其特殊要求。
同一般的信息系统相比，GIS的实施费用可能高得多。
除了数据量大、处理复杂而带来的硬软件、培训成本高于一般信息系统外，数据的收集和输入工作成本也颇高。
因此，费用估计在GIS设计的评价中就显得尤为重要了，它对GIS项目获得批准以及实施过程中成本控制、目标检查等都有重要作用。
二、代码编写工作的组织和管理
通过合理的组织管理提高编写工作的效率。
三、程序语言的选择
传统的语言模式有低级语言、中级语言、高级语言三种，此处结合实际需要采用高级语言进行编程。
四、数据库建库
1、库的建库按空间数据和属性数据分别进行。
2、间数据包括图形和图形的属性数据两部分，这部分数据库的建立，首先是将多种源数据转换为特定GIS软件系统支持下的数据格式。
其转化过程可以是手工数字化、自动扫描、由坐标值自动生成等。
在校园多媒体查询系统的构建中，主要采用屏幕数字化的方法进行数字化信息的获取，然后再借助spatialware4.5及MSSQLServer完成空间数据库的建库。
3、属性数据库的建库，主要依据总体设计阶段和详细设计阶段的成果，利用商业数据库软件MSSQLServer2005辅助完成。
五、功能的实现
功能的实现主要包括系统界面的设计绘制和功能代码的实现。
下面以建筑物查询为例进行设计。
此处由于技术限制，故只列出设计结构模式。
六、进行整个项目流程管理
结合校园多媒体查询系统的实际情况，此处采用project进行项目管理。
此处管理的仅仅是设计的过程，没有涉及到具体的开发以及投入使用的过程。
其甘特图如下：
七、课程设计总结
在这个学习的过程中，对GIS系统设计和开发有了进一步的了解。
主要体现对知识的掌握上。
通过校园多媒体查询系统的设计与实现，对整个GIS的体系有了进一步的了解。
对GIS的设计思想、内容、和标准、GIS的设计方法、系统定义、系统设计、空间数据库系统的设计与实现、系统实施、GIS测试与维护以及项目管理和质量保证等过程设计都有了具体的了解。
对于开发设计一个系统来说，需要的知识是多方面的。
但是最主要的就是必须具有一个很好的逻辑性。
对于系统的整体必须有一个很好的把握。
在准备开发前必须很好地了解系统开发的风险，包括商业风险、技术风险和项目风险。
在开发前期主要是了解用户的需求，根据需求进行系统定义和设计。
最重要的莫过于总体设计、详细设计和数据库设计这几个地方。
与此同时，必须兼顾到每个设计的过程。
每一个环节做好了，整体才会有一个很好的效果。
通过一个星期的课程设计，总算是把它结束了。
在这个过程中，发现了许多自身的不足但也有许多的收获。
不足：
和收获相比，不足就体现在以下方面。
在知识的掌握上，还是显得不好。
对软件的了解不是很多，在使用后也是只知皮毛，在今后还要进一步学习，以求掌握得更好，以便能运用自如。
对于做出来的成果也有很多缺点，也希望通过努力能够得到提高。
收获：
在这个课程设计的过程中收获是十分多的。
主要体现在两个方面，一是知识的掌握上，二是心态的把握上。
通过课程设计实践，通过在GIS设计过程中对GIS知识的使用，对GIS的理解更加深刻。
平时虽然见到其他的系统设计，但是却不知道是怎么做出来的，现在也找到了答案。
在整个实践过程中，通过对软件的使用，对erwin、visiio、project等软件也有了了解，在今后的工作生活中，这些软件都是十分重要的，因此在这个实践的过程中学到这么多东西，我是十分高兴的。
实践是检验真理的唯一标准在我心中有了更坚实的地位。
用句比较俗的话说，人在江湖走，哪有不湿鞋。
同样的道理，作为一名学生，在学习的过程中
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