15地理信息系统应用项目.docx

1、15地理信息系统应用项目三个法国士兵打不过两个马穆鲁克人，100个法国士兵可以与100个马穆鲁克人站成平手，200个法国士兵则绝对可以战胜300个马穆鲁克人.拿破仑第十五章 地理信息系统应用项目组织和管理导读：本章首先简单概括了GIS应用项目，提出了GIS应用的三元划分，然后介绍了几种GIS应用的建立途径以及项目周期。在项目开始之前，需要进行策略性规划和实施规划，如果要进行项目承包，则要签订合同;在GIS项目进行过程中，要进行人员管理，数据管理以及质量控制，本章根据GIS具体技术特点，提出了相应的建议。在最后，介绍了软件研制和开发的质量控制的两个标准，ISO9000系列标准和CMM模型，作为项

2、目开发机构的指导。本章和地理信息系统软件工程技术一章讲述的内容是互相依赖的，后者重点在于技术，而本章则侧重于组织和管理，往往组织管理对项目成败的影响比所采用的技术更大。1GIS应用项目简介11GIS应用模式与分类地理信息系统可以区分为通用地理信息系统平台和面向特定专题或地区的GIS应用，前者提供了基本的空间信息处理方案，可以应用于各个领域，一般由专门的软件开发商完成，其开发过程类同于普通软件系统（如数据库管理系统、桌面出版系统等等）的开发；而后者往往针对某个用户单位提供特定的技术手段。具体而言，GIS应用按照其应用模式又可以分为两类，即科学研究工具和办公服务系统两种。1）科学研究工具将GIS作

3、为科学研究工具的应用模式，强调对于科学计算结果的获得和分析，把GIS作为科学研究的辅助手段。它主要应用于有关地学领域的科研项目研究中。它不仅需要用到地理信息系统通用软件所提供的功能，而且还要用到各种专业分析模型。2）办公服务系统办公服务系统应用于涉及空间数据的政府部门以及企业，以提高管理效率、制定好的决策和实现组织目标。办公服务系统按照其应用层次的高低，又可以分为空间事务处理系统(STPS-Spatial Transaction Process System)，空间信息管理系统(SMIS-Spatial Management Information System)，空间决策支持系统(SDSS-

4、Spatial Decision Support System)和专家系统（Expert System）。事务处理系统的目标是迅速、及时、准确地处理大量空间信息，能够有效地进行日常事务的自动化处理。它注重于空间数据的收集，处理和存储，以供将来使用在各种大型应用地理信息系统的数据采集部门和具体事务部门都有着广泛的应用，包括测绘、资源调查、地籍管理、地图出版等领域。空间管理信息系统是基于空间事务处理系统发展起来的，除了提供高效率的信息处理以外，还对决策者提供辅助决策信息，包括数据的查询和统计以及专业模型的分析功能。SMIS运用专业模型来处理和分析数据，以实现对业务工作中确定性问题的处理和管理，提供

5、决策服务。SDSS为决策者提供了一个模拟决策过程，并提供了选择方案的决策支持环境，强调系统推理的有效性，更多地应用于宏观决策过程。专家系统是能够模仿人工决策处理过程的基于计算机的信息系统，它由知识库、推理机、解释系统、用户接口和知识获得系统组成。它扩大了计算机的应用范围，使其从传统的资料处理领域发展到智能推理上来。SMIS能够提供信息帮助制定决策，SDSS帮助能够改善决策质量，只有专家系统能够应用智能推理制作决策并解释决策理由。上述应用模式之间的界限并不是绝对的，一个决策支持系统可以使用与科研工具中一致的分析模型，并且广义上讲，所有的地理信息系统应用的最终目标都是为了进行空间决策。除了从应用模

6、式上划分GIS应用，从规模上划分为小型、中型和大型应用。小型GIS使用数据量小，使用系统的用户少，主要针对一个部门或特定领域，注重于专业模型的开发和应用。中型GIS应用于多个部门，数据量大，运行于局域网或城域网环境，侧重于决策支持。大型的GIS应用则拥有非常多的用户和海量的数据，注重数据的管理，并通过网络实现分布式的计算和数据管理，并通过Internet发布空间信息。另外，再考虑到GIS具体应用的领域，可以对GIS应用进行三元划分（图15-1），每个GIS应用都对应于该三维空间特定的坐标（表15-1）。图15-1：地理信息系统应用的划分表15-1：GIS应用的三元划分示例名称规模应用模式和层次

7、领域XX小流域水土流失系统小型科学研究工具环境XX城区土地划拨系统中型空间事务处理系统地籍XX林场管理系统中型空间管理信息系统林业XX大城市市政管理系统大型空间管理信息系统城市管理XX省可持续发展决策支持系统大型空间决策支持系统资源与环境从应用领域的角度对GIS的划分GIS的数据模型可以划分为场模型和要素模型，图15-2表示了这两类模型在不同领域的应用。图15-2：根据场模型和要素模型对GIS应用领域进行划分N.R. Adam& A Gangopadhyay12开发GIS应用的方式一旦组织决定建立用于本单位的地理信息系统，可以采取三种方式，一是通过购买，在组织中实施；二是请软件开发商来开发；三

8、是由组织内部的人员开发，可以是专业的地理信息系统人员，也可以是最终用户。其中购买GIS又可以分为购买GIS平台软件进行二次开发，购买完整的软件产品，购买完整的GIS系统以及购买GIS服务。请软件开发商进行开发以得到完整的软件产品或系统，也可以认为是系统购买的一种形式，但是从购买到系统运行时间比直接购买时间要长。在请开发商进行开发时，可以有两种具体方式，即承包开发和合作开发。前者由开发商独立开发完整的系统，又称为“交钥匙”系统；后者在开发过程中，可以由用户方的技术人员参与开发，双方合作完成整个系统，这种方式有利于开发系统时对问题域的准确把握。上述的GIS应用建立方式各有利弊（表15-2），各个组

9、织可以根据具体情况确定采用何种方案。表15-2：建立GIS应用方案的比较据Aronoff扩展实施方案用户开发购买通用平台购买完整软件购买完整系统购买服务承包开发合作开发对提供者依赖性低低高很高很高很高中到系统运行时间长长-中长短很短很短长-中长长-中长初始费用低中等中等高高高中等人力费用高中等低低很低低中等风险和不确定性高较低低低中等高中等灵活性完全可以完全可以中等中等不定高完全可以对用户技术要求很高高中等中等很低中等高现有资源的利用高高中等低很低低中等-高13 GIS应用项目如果要建立GIS应用的组织不是购买现成的、直接可以使用的GIS系统，那么就意味着要进行系统开发工作，无论系统是自行开发

10、，还是承包开发、合作开发。从开始确立需求，到最终的系统投入运行，这一个时间段内的活动统称为GIS应用项目。通常一个项目包括四个阶段，识别需求，提出解决方案，执行项目以及结束项目，这四个阶段构成了项目的生命周期（图15-3）。图15-3：项目生存周期J. Gido识别需求由准备建立GIS应用系统的组织进行，包括认识当前组织的存在问题，准备用GIS解决哪个方面的问题，分析项目可行性以便进行项目预算等方面的问题。如果是用户方自行开发建立GIS应用，那么提出解决方案、执行项目以及结束项目都是由用户方来完成。如果需要由GIS开发商进行开发，那么需要向他们征询解决方案，并签订合同，前者可以通过招标的方式进

11、行。在签订项目合同之后，项目执行主要由开发方负责，用户方配合开发方的工作，直至整个项目结束。图15-4描述了这两种地理信息系统建立过程。图15-4：地理信息系统项目过程（A：表示用户自行建立系统；B表示通过招标由GIS开发商建立）2应用项目策略性规划越来越多的机构都在开发GIS，但是根据调查，有大量的GIS系统不能真正地完成并正常运行，造成这些项目失败的大都不是由于技术上的问题，而是组织和管理中的问题，而不能进行细致的项目规划是根本的原因。项目规划包括策略性规划和实施性规划，前者在项目正式启动之前进行，而后者则往往是项目实施的第一步工作。造成地理信息系统开发失败的因素村井俊治，从相反的角度说明

12、了如何才能开发一个成功的地理信息系统应用。图15-5：造成地理信息系统开发失败的因素应用项目策略性规划工作对应于项目生命周期的识别需求阶段，主要目的是确定要建立怎样的GIS应用，组织现有的条件，包括资金、人员、设备、场地等等，能否支持GIS的建立和应用。如果用户自行开发GIS系统，可以包括系统开发方案的选择；反之，一般由开发方提出解决方案。GIS项目策略性规划一般包括五个主要部分：1）机构的状况分析和调查从GIS的角度了解一个机构目前的组织、任务和技术状况，包括责任范围，发展目标，技术力量，对使用信息技术和GIS的态度，人力、物力和资金状况等等。状况分析和调查为下一步计划提供了概念化的基础。2

13、）机构的GIS系统开发目标明确定义整个机构GIS总的发展方向，这个方向应当与整个机构的任务和责任范围一致，并且应当对整个系统各方面的能力作出明确的定义。制定总方向的过程需要机构内高程管理人员的参与，他们对于整个系统开发的必要性的理解和认识会对整个系统的发展有所帮助。3）系统开发的可行性主要包括资金、技术力量和组织运作三个方面。资金的分析应当考虑到整个GIS实施、运行和维护的全过程，通用的方法是成本效益分析。在技术可行性方面，要考虑GIS项目中所要求的技术能否满足，技术发展以及新技术出现对项目的影响，是否需要对人员进行技术培训。组织方面，包括整个机构能否愿意承受引入GIS技术所带来的变化以及能否

14、在开发过程中相互协作完成开发任务。在进行可行性分析时，不可忽视各个方面的变化所引发的风险，要对风险进行客观的评价，并作出相应的防范措施。4）系统开发的方案选择系统开发的方案选择覆盖了GIS系统的各个方面，包括数据部分、功能部分、系统的整个软件和硬件的框架等，以确定各个方面的实施部门、进度安排和管理方法等等。5）GIS系统决策规划书的起草方案确定之后，需要将方案起草成文件形式，由有关部门审批，同时也可以作为系统规划和实施的指导性文件。在策略性规划完成并得到批准之后，如果是由用户自行开发系统，则可以直接进行下面的开发工作；如果需要由另外的GIS开发商合作开发或承包开发，则可以以需求建议书（RFP,

15、 Request for Proposal）的形式提交给开发商，而开发商将其作为进行需求分析的重要依据，此外，在合同中也体现了策略性规划的部分成果。3应用项目合同如果用户单位确定由其它软件开发商承包或合作开发GIS应用软件系统以及向开发商购买现成的软件系统，则需要由双方签订关于本次开发或购买统称为软件贸易的技术合同。技术合同确定了贸易的目的，双方的权利和责任等多个方面的内容。在中国，技术合同的签订、执行、变更与终止需要在著作权法和技术合同法中的有关原则的规范下进行。由于当事各方的具体情况不同，合同的具体内容和形式也不同。一般而言，采用双方合作开发的形式，因为用户拥有部分版权，合同中对于用户限制

16、较小；而采取“交钥匙”的开发方式或者直接购买软件，则对作为接受方的用户*的限制较为严格。具体地，软件技术合同通常所包含的条款有：1）引言是合同的第一个条款，包括合同签订日期，当事双方名称、地址，合同背景。2）定义在定义部分，对一些关键性的用词进行定义，避免双方对合同中用词和概念的不一致带来纠纷。对于信息系统技术合同，需要进行定义的名词包括“被许可软件”，“文档”等等。对于“被许可软件”，需要指明软件名称、版本、形式（目标代码，源代码）；而对于“文档”，要说明它是用户手册，还是工程文档，或者两者都包括。3）标的说明了开发系统名称、合作开发方式、使用许可以及系统的技术规格。技术规格又包括软硬件环境

17、，功能描述和性能说明。4）授权及限制该部分规定软件供应方和接受方的权利以及对这些权利的限制，在每一项具体的合同中，用户方获得的授权内容和限制是不一致的。在技术合同中，授权包括：（41）使用权：软件使用权是通过许可合同授予用户最主要的权利，是签订许可合同的标的，不过作为供应方可以对使用权增加一些限制，包括运行环境，数据等等。（42）分销权：如果接受方不是最终使用用户，可以经销系统，则需要在合同中确定其分销权。（43）独占性：使用权和分销权可以是独占的，也可以是非独占的。分销权独占性一般只是在一个地区范围内和行业范围内成立。（44）复制权：对用户制作合法拷贝备份的规定。（45）修改权：一般来说，获

18、得使用权或分销权的用户都无权修改供应方提供的软件。不过，根据实际的情况，可以在合同中作出更为合理的规定。对于专业GIS应用软件，由于一些专业模型需要由用户提供，并且需要修改，一般规定用户有修改权，以改进模型，但在这时要对供应方的维护责任作出规定。（46）对许可合同的转让权：被许可人可以将许可合同赋予自己的全部权利转让给第三方，但是只能转让一次，并且需要征得供应方的同意。（47）对计算机系统的限制：通过限制软件运行的计算机系统防止系统扩散。（48）地区限制：限制合同的运用地区。5）交付与安装明确规定供应方提供软件包括程序和文档的具体内容，对于程序，需要说明是否包括源代码；文档要说明包括哪些具体文

19、档；同时对于是否由供应方将应用软件安装在计算机内。6）移交与验收为了保证接受方得到的系统是可以实际使用的，在合同中必须对软件的移交和验收作出安排。7）培训如果需要供应方为接受方承担培训工作，则应在合同中设置培训条款，包括培训时间、内容和费用承担等。8）维护在任何软件技术合同中，都要包括维护条款，维护包括纠错性维护、适应性维护和完善性维护，合同中首先要注意的是纠错性维护。维护条款包括修正错误的时间，费用承担，同时规定哪些情况不在供应方维护范围内。9）期限期限规定了合同的有效时间。10）报酬与支付在报酬和支付部分包括三个方面的问题：支付方式、费用支付针对哪些软件产品和服务、支付时间。例如，对于最终

20、用户，采取的支付方式包括依次性固定支付，周期性固定支付和根据运行情况进行支付三种方式。11）纳税该部分规定的各项税款的承担单位。12）所有权的归属一般而言，接受方只是获得了软件的使用权，所有权并没有转让。但是在合作开发中，可以根据具体情况规定所有权归属。另外，在承包开发的情况下，为了保护接受方权益，可以规定所有权属于制定的委托方。13）保密与限制竞争在承包开发过程中，双方都有可能使用对方的机密，需要规定保密责任。14）担保和赔偿担保是指供应方对自己所供应软件的担保，包括功能、性能以及版权等方面。如果所做保证不能实现，则要向接受方提供损害赔偿。15）违约处理规定了合同双方发生违约时的处理，包括终

21、止合同以及赔偿等等。16）争议处理在合同执行中出现争议的处理，通常的做法是提请拥有计算机技术方面的专家仲裁裁决。17）终止如果合同没有确定期限，规定合同在哪些情况下终止以及合同终止后双方要做的事情和继续承担的责任。18）条款的完整性强调条款的完整性，未在合同中的内容，一律不能成为本次软件贸易的组成部分。19）不可抗力由于出现不可抗拒因素而影响合同的执行，通常一方应给予谅解并适当延长履行合同期限。20）法律的选择如果双方属于不同的国家，要说明发生纠纷时采用哪个国家的法律。21）生效一般合同签字后即可生效，在有些情况下，需要由有关部门批准后方可生效，在本条款中加以说明。上面是软件技术合同的一些基本

22、条款，除此之外，还往往包括一些附件以详细说明具体的技术问题。4应用项目实施性规划软硬件配置应用项目开始之后，就要进行实施性规划，在这一阶段，主要要确定系统软硬件设计。如果不是完全自行开发系统，软件设计过程中要进行软件配置，反之要进行软件的总体设计。在进行软硬件配置时，主要考虑的因素有：1）系统数据量；2）用户数目，并发访问情况；3）现有网络环境；4）投资规模；5）GIS应用在整个系统中的位置，是一个纯粹的GIS系统还是与其它系统结合而成的综合信息系统。这些因素，在策略性规划阶段就已经基本确定，此时要根据这些因素进一步选择软件以及硬件设备。在进行软硬件配置时，除了上述因素外，可以参照以下原则：1

23、）不要只重视硬件，而忽视软件的选择；2）保护已有的投资，包括软件、硬件设备、数据等；3）保证系统的可扩充性；4）考虑技术的发展方向；5）如果要进行二次开发，要着重考虑软件的二次开发支持能力；6）重点考虑软硬件功能能否满足项目需求；7）性能也是不可忽视的重要因素。8）选择软硬件的功能必须要满足系统要求，而性能指标可以事先界定，通常系统的性能与投资多少直接相关，这就需要根据投资数额确定一个最佳性能/投资比，不至于引起浪费或者不能满足项目要求。下面给出了进行GIS软硬件配置时的一些具体的意见（表15-3）。表15-3：GIS软硬件配置时的一些具体的参考意见项目具体考虑因素软件数据量数据的分布性已有数

24、据需要二次开发系统需要与其它软件协作现有的软硬件平台需要与Internet结合硬件数据量大，并且需要共享数据需要定期备份大量的数据录入地图输出高质量、大幅面地图输出数据采集移动计算已选择的软件网络局域网远程访问接入Internet如果数据量大，要关注软件对大数据量处理的性能，是否支持图库如果数据是分布管理的，需要软件支持网络软件能否顺利地读入现有的数据软件是否具支持二次开发，支持方式（API，控件，宏语言）软件对数据库是否支持软件必须能够运行于现有的软硬件平台上软件是否支持Web，具体方式(ActiveX,Java等)选择数据服务器磁带机，光盘课录机扫描仪，数字化仪彩色喷墨打印机喷墨绘图仪，其

25、它高档绘图仪GPS接收机，平板测图仪笔记本电脑使软件能够运行良好的硬件平台细缆线/双绞线，集线器拨号网络支持各种专线5子项目划分和进度安排在一个较大规模的地理信息系统建设过程中，由于要涉及各个部门，功能和数据数据的形式多种多样，并且要涉及不同的软硬件平台，需要在项目实施之初，制定计划以协调各个方面的问题*。通常，计划中最重要的内容是划分子项目以及整个项目进度的安排。51划分子项目子项目的确定是整个GIS系统设计过程中最重要的环节之一，子任务的合理制定使得各方面的细节不至于遗漏，使整个计划、预算和质量得到保证。子项目不仅要包括技术任务，而且要包括各种非技术的任务，包括管理、支持等等。划分子项目时

26、，可以按照整个项目、项目、任务、子项目、具体工作、步骤等六个层次，进行自顶向下地划分。表15-4列出了常用的GIS项目任务。表15-4：常用的GIS项目任务宫鹏项目规划1.可行性分析2.市场调查3.技术调查和评价4.起草报告试点项目1.数据收集2.数据数字化3.数据转换4.数据质量控制5.制图6.设备购买7.设备安装数据库生成1.数据库概念设计2.数据库详细设计3.数据收集4.数据数字化5.数据转换6.数据编辑7.数据质量控制8.数据修改9.自动化编程数据输出1.制图2.数据制表3.自动化编程GIS分析1.分析模型定义2.分析模型的过程设计3.分析模型实施4.分析制图5.分析制表6.分析自动化

27、编程7.分析报告生成应用系统开发1.系统的用户需求分析2.系统的设计3.系统设计报告起草4.系统编程5.系统测试6.系统运行报告和安装7.系统培训8.系统的用户报告9.系统维护报告10.系统维护的技术服务其它1.人员技术培训2.项目管理3.系统维护4.数据安全备案5.项目技术会议6.项目中期报告7.项目终期报告52进度安排的原则和表示方法项目进度安排是管理者在进入设计和实施阶段之前需要完成的，要在时间和顺序上安排各个子项目。在进行进度安排之前，首先必须估计每项活动从开始到完成所需要的时间，其次要考虑的因素包括活动之间的依赖关系（必须完成一项才能进行下一项）以及各个活动的最早开始结束时间和最迟开

28、始结束时间（例如：整个项目工期为120天，某项活动需要30天，那么它的最迟开始时间是第90天）。计划要有灵活性，可以根据变化进行相应的调整；此外，要保证参与人员有足够时间来完成各项任务，在任务之间安排一定的“机动时间”是一个较现实的办法。表示项目进度的常用方法有里程碑表示法(Milestone Chart)，甘特图法（Gantt Chart），关键路径法（CPM-Critical Path Method）和墙纸法（Wall Paper Method）。521里程碑表示法里程碑表示法适用于较小规模的项目，可用于起草项目计划书，该方法将主要任务作为一个阶段来处理，清晰并且容易使用。缺点是不能表达出

29、各项任务之间的关系，对项目进程的控制能力差。表5给出了该方法的样本。表15-5：里程碑表示法任务编码主要内容负责小组预计完成日期实际完成日期522甘特图法甘特图法又称直方图法、柱状图，是目前使用较多方法，它容易表现活动的时间长短和先后顺序，但是不能描述影响关系，难以进行复杂项目的控制。图15-6是甘特图法的一个例子。任务内容和编码1998年（季度）1999年（季度）一二三四一二三四项目规划试点项目1数据收集2数据数字化3数据编辑4质量控制应用软件开发1分析模型定义2模型定义3编程实现项目管理图15-6：甘特图法表现项目进度523关键路径法关键路径法表达了项目中各个任务之间的先后顺序和制约的双重

30、关系，适用于对大型的复杂项目进行进度控制。采用关键路径法需要管理人员对子项目之间的关系十分清楚，其缺点是不够灵活，并且制作烦琐。524墙纸法墙纸法主要适用于有较多人员参加的项目类型，它的特点是直接对每个具体人员安排任务。采用墙纸法制定项目进度时，需要一开始就有有关项目人员的参加，便于发挥其主动性。在进度安排时，可以利用计算机软件辅助进行，使进度更加合理。6项目预算61项目预算的主要内容项目预算是起草项目计划书时必须做的一个步骤，也是GIS项目管理人员最常做的事情之一。一般来说，GIS项目的支出主要有七类，与某一GIS项目直接发生关系的费用称为直接项目费用，否则被称为非直接项目费用。1）人力费用：指拥有和使用人力资源来完成任务的费用，主要包括员工的工资和福利，人力费用属于直接项目费用。2）材料和办公用品