GIS工程设计与实现第五讲.ppt

GIS工程设计与实现第五讲.ppt

《GIS工程设计与实现第五讲.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《GIS工程设计与实现第五讲.ppt（62页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

第五讲系统总体设计地理信息系统设计与实践教程赵前胜武汉大学测绘学院2022/11/教学大纲教学大纲一、总体设计的任务、方法和准则二、系统总体设计工具三、接口设计四、界面设计五、GIS标准化设计六、总体设计报告2022/11/42武汉大学测绘学院武汉大学测绘学院一、总体设计的任务、方法和准则p设计n应用各种技术和原理，对设备、过程或者系统做出足够详细的定义，使之能够在物理上得以实现。

n“做什么”到“怎么做”的转换n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。

2022/11/43武汉大学测绘学院武汉大学测绘学院总体设计的任务总体设计的任务n数据设计n把分析阶段所建立的信息域模型变换成软件实现中所需的数据结构。

n体系结构设计n把系统的功能需求分配给软件结构，形成软件的模块结构图，并设计模块之间的接口关系。

2022/11/44武汉大学测绘学院武汉大学测绘学院总体设计需要完成的工作总体设计需要完成的工作p制定规范n阅读理解软件需求说明书n根据目标确定最合适的设计方法n确定设计文档的编制标准n通过代码设计确定代码体系，与硬件、操作系统的接口规约，命名规则等2022/11/45武汉大学测绘学院武汉大学测绘学院总体设计需要完成的工作（续）总体设计需要完成的工作（续）p软件结构设计n采用某种方法，将一个复杂的系统功能划分成模块的层次结构n确定每个模块的功能n确定模块间的调用关系n确定模块间的接口，即模块间传递的信息n评估模块划分的质量及导出模块结构的规则2022/11/46武汉大学测绘学院武汉大学测绘学院总体设计需要完成的工作（续）总体设计需要完成的工作（续）p数据库设计n确定输入、输出文件的详细的数据结构n结合算法设计，确定算法所必须的逻辑数据机构及操作n确定对逻辑数据结构所必需的那些操作的程序模块n若需要与操作系统或调度程序接口所必须的控制表等数据时，确定其详细的数据结构和使用规则2022/11/47武汉大学测绘学院武汉大学测绘学院总体设计需要完成的工作（续）总体设计需要完成的工作（续）p数据库设计n数据的保护性设计p防卫性设计p一致性设计p冗余性设计p编写总体设计阶段文档n总体设计说明书n数据库设计说明书n用户手册n初步的测试计划2022/11/48武汉大学测绘学院武汉大学测绘学院总体设计需要完成的工作（续）总体设计需要完成的工作（续）p总体设计评审n可追溯性n接口n风险n实用性技术清晰度n可维护性n质量n各种选择方案2022/11/49武汉大学测绘学院武汉大学测绘学院总体设计的准则总体设计的准则p模块化模块化n将较复杂的问题转化为一些简单问题的集合。

n简单的、封闭的、可以进行独立测试n对应单一、独立的程序功能n有单一的入口和出口、都由一个标准返回点返回上层模块开始执行该模块的那一点n可以把多个模块组合成较大的模块，而不必了解模块内部构造的知识、有严格规定的接口2022/11/410武汉大学测绘学院武汉大学测绘学院总体设计的准则（续）总体设计的准则（续）p抽象和信息隐蔽抽象和信息隐蔽n“抽象”帮助定义构成软件的过程实体，而“信息隐蔽”实施对过程细节的存取约束。

p模块独立性模块独立性n内聚和耦合。

内聚度和耦合度是相互联系的，模块的内聚度越高，则耦合度就越低。

2022/11/411武汉大学测绘学院武汉大学测绘学院二、总体设计工具二、总体设计工具p层次图（HierarchicalChart）pHIPO图（层次输入处理输出图）p结构图（StructuredChart）2022/11/412武汉大学测绘学院武汉大学测绘学院

（一）层次图p描绘软件的层次结构n适合于在自顶而下设计软件的过程中使用某土地定级信息系统某土地定级信息系统数据输入数据输入数据编辑数据编辑因子分析因子分析因素复合因素复合级别划定级别划定面积量算面积量算专题制图专题制图成果输出成果输出空空间间内内插插分分析析地地形形坡坡度度分分析析平平均均高高程程分分析析曲曲面面分分级级引引力力模模型型空空间间扩扩散散分分析析分分值值频频率率分分析析分分值值分分级级样样点点级级别别提提取取级级差差收收益益测测算算2022/11/413武汉大学测绘学院武汉大学测绘学院土地定级信息系统（示例）土地定级信息系统（示例）城城镇镇土土地地定定级级信信息息系系统统是利用地理信息系统的理论与方法，在机助制图和数据库管理等基础软件的支持下，对收集和整理后的定级资料进行管理、分析和运算，从而实现对城镇土地等级进行划分和确定的计算机应用技术。

2022/11/414武汉大学测绘学院武汉大学测绘学院城市排水地理信息系统（示例）城市排水地理信息系统是融入计算机图形和数据库于一体，存储和处理给水排水系统空间信息的高级技术，它把地理位置和相关属性有机结合起来，根据实际需要准确真实、图文并茂地输出给用户，借助其独有的空间分析功能和可视化表达，进行各项管理和决策。

满足管理部门对供水系统的运行管理、设计和信息查询的需要2022/11/415武汉大学测绘学院武汉大学测绘学院城市排水地理信息系统（示例）2022/11/416武汉大学测绘学院武汉大学测绘学院

（二）

（二）HIPO图pH图和IPO图两部分nH图是在层次图的基础上对每个方框进行编号，使其具有可跟踪性。

n编号规则如下：

最顶层方框不编号，第一层中各模块的编号依次为1.0，2.0，3.0，；如果模块2.0还有下层模块，那么下层模块的编号依次为2.1，2.2，2.3，；如果模块2.2又有下层模块，则下一层各模块的编号根据上面的规律依次为2.2.1，2.2.2，2.2.3，依次类推。

2022/11/417武汉大学测绘学院武汉大学测绘学院某土地定级信息系统某土地定级信息系统数据输入数据输入1.0数据编辑数据编辑2.0因子分析因子分析3.0因素复合因素复合4.0级别划定级别划定5.0面积量算面积量算6.0专题制图专题制图7.0成果输出成果输出8.0空空间间内内插插分分析析3.1地地形形坡坡度度分分析析3.2平平均均高高程程分分析析3.3曲曲面面分分级级3.4引引力力模模型型3.5缓缓冲冲区区分分析析3.6分分值值频频率率分分析析5.1分分值值分分级级5.2样样点点级级别别提提取取5.3级级差差收收益益测测算算5.42022/11/418武汉大学测绘学院武汉大学测绘学院IPO图图pIPO图图n和H图中每个方框相对应，用于描述这个方框所代表的模块的信息处理过程。

n使用简洁的方框来方便地描述数据输入、数据处理和数据输出三部分之间的关系。

净化后数据净化后数据影响度影响度空间影响半径空间影响半径1.选择影响模型选择影响模型2.提取影响主体提取影响主体3.计计算算模模型型参参数数4.缓冲带操作缓冲带操作图形输出图形输出数据存储数据存储输入输入处理处理输出输出缓冲区分析模块的缓冲区分析模块的IPO图图2022/11/419武汉大学测绘学院武汉大学测绘学院（三）结构图pYourdon提出的结构图（Structuredchart）是进行软件结构化设计的另一种有力的工具。

结构图和层次图类似，也是用来描述软件结构的，但其描述能力比层次图更强。

模块模块A模块模块B调用模块调用模块（Caller）被调用模块被调用模块（Subordinate）控制标识控制标识数据传递数据传递2022/11/420武汉大学测绘学院武汉大学测绘学院（三）结构图n模块模块是可以组合、分解和更换的单元，是组成系统、易于处理的基本单位。

系统中的任何一个处理功能都可看成一个模块。

-模块应具备以下四个要素输入和输出-模块的输入来源和输出去向都是同一个调用者；功能-模块把输入转换成输出；内部数据-仅供该模块本身引用的数据程序代码-用来实现模块功能的程序-前两个要素是模块的外部特性，即反映模块的外貌。

后两个要素是模块的内部结构特性。

2022/11/421武汉大学测绘学院武汉大学测绘学院n调用在模块结构图中，用连接两个模块的箭头表示调用。

箭头总是由调用模块指向被调用模块，但是应该理解成被调用模块执行后又返回到调用模块。

n一个模块是否调用一个从属模块，决定于调用模块内部的判断条件，则该调用称为模块间的判断调用，采用菱形符号表示。

如果一个模块通过其内部的循环功能循环调用一个或多个从属模块，则该调用称为循环调用，用弧形箭头表示。

2022/11/422武汉大学测绘学院武汉大学测绘学院（三）结构图p数据n在模块之间传送的数据，使用与调用箭头平行的带空心圆的箭头表示，并在旁边标上数据名。

p控制信息n为了指导程序下一步的执行，模块间有时还必须传送某些控制信息。

在模块结构图中，用带实心圆的箭头表示控制信息。

p控制信息与数据的主要区别是前者只反映数据的某种状态，不必进行处理。

2022/11/423武汉大学测绘学院武汉大学测绘学院（三）结构图2022/11/424武汉大学测绘学院武汉大学测绘学院（三）结构图p在结构图中，关键要描述的内容有两个：

n模块的功能，通常是由模块的名称来标识的；n描述模块与模块之间的接口。

p构造结构图时，要注意以下几个问题：

n一个模块可以被不同的模块所调用；n在同一层次中，模块的调用次序不一定是自左向右。

2022/11/425武汉大学测绘学院武汉大学测绘学院三、接口设计p系统与标准数据的接口p互操作接口p空间数据与属性数据的接口pGIS与系统开发环境的接口2022/11/426武汉大学测绘学院武汉大学测绘学院

（一）系统与标准数据的接口当我们设计一个GIS软件时，需要设计系统与标准数据的接口。

所谓“标准数据”是指常用的商业GIS软件的数据格式，如Arc/Info的Coverage、ArcView的Shp、MapInfo的Mif、Intergraph的MGE工程、DGN文件等格式。

2022/11/427武汉大学测绘学院武汉大学测绘学院接口形式接口形式p直接存取n所开发的软件提供对该数据格式的支持n使用较为方便，也不存在数据损失，但是实现起来较为繁琐，很难实现对所有格式的支持。

p导入/导出机制进行数据转换n提供一种标准数据格式，用来与其它标准数据格式进行转换。

n在数据格式变换过程中可能存在一定的数据损失。

2022/11/428武汉大学测绘学院武汉大学测绘学院

（二）互操作接口

（二）互操作接口p互操作接口设计是指设计GIS之间、GIS内各子系统之间和子系统内各个模块之间的接口，使它们能够较好地进行通讯和实现功能共享。

n异质环境下的GIS互操作设计nGIS子系统之间以及子系统各模块之间的接口设计2022/11/429武汉大学测绘学院武汉大学测绘学院异质环境下的GIS互操作设计p要考虑到因网络、操作系统、GIS软件平台等的不同而带来的接口设计问题。

p主要采用中间件来实现，如Microsoft的COM/DCOM或OMG的CORBA等。

n中间件处于应用软件和系统软件之间，是客户与服务器之间的连接件，它能屏蔽硬件、网络环境、操作系统和异构数据库等的差别。

2022/11/430武汉大学测绘学院武汉大学测绘学院GIS子系统之间以及子系统各模块之间的接口设计p命名约定命名约定n根据语言不同，命名约定稍有同，在混合编程时必须有一套转换规则p调用约定调用约定n主要解决子程序的参数传递顺序问题p参数传递约定参数传递约定n参数传递约定确定参数是按值传递还是按引用传递。

2022/11/431武汉大学测绘学院武汉大学测绘学院参数传递约定参数传递约定p消息传递n面向对象程序设计p直接引用n指一个模块直接存取另一个模块的某些信息，例如全程变量、共享的通信区等p用过程语句调用n指通过模块的名字调用整个模块，一个模块只有一个入口，所有数据来往都以参数形式出现2022/11/432武汉大学测绘学院武汉大学测绘学院（三）空间数据与属性数据的接口（三）空间数据与属性数据的接口p空间数据和属性数据结合方式空间数据和属性数据结合方式n绑定式n分离式绑定式分离式思路空间数据与属性数据都由GIS软件来管理空间数据由GIS软件来管理，属性数据由通用