地理信息系统设计与实现复习笔记

第一篇：地理信息系统设计与实现复习笔记

概论

一、基本概念

数据：是指对某一目标定性、定量描述的原始数据。包括数值，字符，图像，图形，视频等，在计算机中数据按符号进行存储和处理。

信息：狭义的信息指两次不定性之差，即人们在获取信息前后对事物认识的差别；广义的信息是指主体与客体之间相互联系的一种形式，是主体和客体之间的一切有用的信息或知识，是表征事物性质、特征和状态的一种普遍形式。

信息和数据不可分离。信息是数据的内涵，而数据是信息的一种表达方式，数据是客观对象的表示，数据在得到解释后才能成为信息。

系统：相互联系的若干要素构成的具有特定功能的整体。系统不仅指计算机信息系统，而且还包括其他系统，比如一个学校就是一个系统。

信息系统：是指具有处理、管理和分析数据能力，能够为决策提供有用信息的系统，信息系统不一定是计算机信息系统。

GIS显示，并采用地理模型分析方法，适时提供多种空间和动态的地理信息，为地理研究和地理决策而建立起来的计算机技术系统。

地理信息系统的类型：工具型(GIS开发平台，供其它系统调用或二次开发)、应用型(专题GIS和区域GIS)、大众型GIS.GIS的设计方法原型化（优：需求表示清楚，用户满意度较高；降低开始风险和开发成本；缺：不适合开发大型的信息系统；系统难于维护；带有一定盲目性）、面向对象（优：加强了对问题域和系统责任的理解；改进了与分析有关的各类人员的交流；对需求的变化具有较强的适应性；贯穿软件生命周期全过程的一致性、实用性；有利于用户参与。缺：需要一定的软件支持环境；不太适应大型的mis开发）、结构化程序设计（优：组成清晰，层次分明，便于调试和修改，是系统研制较为理想的工具；缺：结构化分析不适合需求经常改变的系统，因此结构化分析的前提是：面临静态需求）

GIS二次开发模式自、委、联，开发方式：独、宿、集。

GIS设计内容系统总体设计、数据模型设计、数据库设计、系统功能设计、应用模型设计、输入/输出设计

GIS设计过程系统分析｛需求分析（需求调查[用户情况、数据源、数据评价，方式：面谈、电话访谈、现场参加、调查问卷、索取资料、GIS专题报告等]、需求分析、需求文档编写[包括表和清单]）、可行性分析（经济因素[效益分析、经费问题]、技术因素[技术水平]、社会因素[有关部门和用户的支持程度]）、进度预测｝、系统设计、系统实施、运行维护

第二章 GIS系统分析

需求分析的过程实际上是一个继承与发展的过程。

系统分析工具数据流程图、数据字典

数据字典的内容：数据元素、数据结构、数据流、数据存储、处理过程、外部实体。

功能：①给管理者和用户提供关于可利用数据的线索；②为系统分析人员提供数据是否存在的信息；③为编程工作提供数据格式及数据位置。

第三章 应用型GIS总体设计

系统设计过程中确定目标的原则：针对性；实用性；预见性；先进性。

系统总体设计的原则:完备性、标准化、系统性、兼容性、通用性、可靠性、实用性、可扩充性。系统组网方案：B/S模式(浏览器/服务器)、C/S（客户/服务器）模式、混合模式。C/S：系统维护要求高、操作复杂；对网络要求高。B/S：胖服务器、瘦客户端。（表示层、应用层、数据层）。目前一般都采用以B/S为主，C/S为辅的网络结构模式。

地理编码：在地理数据分类基础上，以易于计算机和人识别的代码来唯一地标识地理实体的类型，这种代码是表征客观事物的一个或一组有序的符号。编码就是用数字或字母代表事物。

编码的功能（作用）：鉴别功能；分类；排序；专用含义。

编码类型：数字型、字母型、数字字母型。

编码的种类：顺序码、层次码、矩阵码、自检码、系列顺序码、助记码、特征组合码、混合码 编码的原则：唯一性、合理性、可扩充性、简单性、适用性、规范性、系统性

层次码：以分类对象的从属层次关系为排列顺序的一种编码

•编码分若干层，与对象的分类层次对应，左端为高位层次编码，右端为低位层次编码 •每层编码可采用顺序码或系列顺序码

•大类码*小类码*一级编码***二级编码*识别位*

•前4类码分别用数字顺序排列。识别位由用户自行定义，以便于扩充

顺序码：主要由按顺序排列的数字组成，有时也由按顺序排列的字母组成。

•只代表对象名称，代表描述对象属性在整个属性系列中的顺序，不提供对象其他信息。•顺序码要求长度统一，编码时应事先估计可能出现的最大长度，然后确定编码的位数 •优点：易添加，编码简短，使用方便，易于管理；缺点：没有给出对象的其他信息。用户界面设计原则：

1.在同一用户界面中，所有的菜单选择、命令输入、数据显示和其他功能应保持分割的一致性；

2.对所有可能造成损害的动作，坚持要求用户确认。对用户出错采取宽容的态度；

3.人机界面应该能对用户的决定做出及时的响应，最大可能减少击键次数、缩短鼠标移动距离；

4.人机界面应提供上下文敏感的求助系统；

5.合理划分并高效使用显示屏；

6.保证信息的显示方式和数据输入方式的协调一致。

用户界面只要考虑因素：标准化程度、运用性和协调性、应用条件、性价比

友好界面特征：操作简单、易学，易掌握，界面美观，快速反应，响应合理，用词语义一致。GIS应用模型根据具体的应用目标和问题，借助于GIS自身的技术优势，使观念世界中形成的概念模型，具体化为信息世界中可操作的机理和过程。

GIS应用模型设计

第四章 应用型GIS详细设计

功能设计的主要任务：根据系统研制的目的来规划系统的规模和确定系统的各个组成部分，并说明它们在整个系统中的作用与相互关系以及确定系统的硬件配置，规定系统采用的技术规范，保证系统总体目标的实现。

功能设计的原则：功能结构的合理性；功能结构的完备性；系统各功能的独立性；功能模块的可靠性；功能模块操作的简便性。

一个优化的应用型GIS必须具有运行效率高、控制性能好和可变性强等特点，故目前较有效的方法是采用模块化的结构设计方法。

GIS功能模块数据输入、数据管理、数据处理、数据分析、数据输出五大功能模块。空间数据库：包括图形数据库（功能有：图形输入，输出、图形转换，操作，编辑，处理、空间分析8个）和属性数据库（数据结构操作，属性数据输入，数据库操作，属性查询，输出方式）。

第五章 数据库设计

数据库设计是把现实世界一定范围内存在的应用处理和数据抽象成一个数据库的具体机构的过程。数据库设计目标满足用户要求，良好的数据库性能，对现实世界模拟的精确程度，能被某个数据库管理系统接受。

数据库设计原则

1.组织有序、层次分明：系统对空间数据的存取访问及空间分析模型的建立，均要求对系统设计的基础地理空间数据制定合理的组织、管理方法。

2.最小冗余度原则：数据尽可能不要重复，减少数据存储的冗余量，节约存储空间。

3.具有足够的数据吞吐量：GIS处理的问题复杂，不仅数据源丰富多样，而且数据量大，因此要求设计者应能有效的掌握计算机内存的实用技术、节约内存，最大限度地扩展数据存

储空间。

4.数据独立性原则：数据应尽可能的独立于应用程序，独立性分为物理独立性和逻辑独立性，逻辑独立性是指用户数据对立与数据结构，物理独立性是指用户数据对立与物理设备。

5.标准化、规范化原则：要合理规定数据库的名称，提供稳定的空间数据结构，对实体进行正确的分类和编码。

6.可扩展原则：数据库的建设不是一劳永逸的工作，是分期分批建设的，因此需要考虑与未来的接口问题。

7.数据可靠性、安全性与完整性原则：数据的安全性是指：系统对数据的保护能力，防止非法使用造成数据破坏；数据的完整性是指：数据的正确性、有效性和相容性。

数据库设计过程需求分析、概念设计、逻辑设计、物理设计、数据库实施

第六章 GIS实施与维护

系统实施阶段的任务：系统实施的主要内容是程序编制与调试、数据准备于数据库建立、运行环境的建立于调试，此外还包括人员技术培训等。

① 硬件准备：包括计算机、输入／输出设备、存储设备、辅助设备 通信设备等 辅助设备、通信设备等。

② 软件准备：软件包括操作系统、数据库管理系统、编译系统以及应用程序

③ 人员培训：主要指用户的培训，用户包括主管人员和业务人员

④ 数据准备：数据的收集、整理、录入是一项烦琐且劳动量大的工作。

⑤ 系统安装与调试：主要包括系统软、硬件的综合调试

程序编写工作的实施程序编写工作是为各个模块编写程序，它是系统实施阶段的核心工作

1.程序语言的选择原则（程序语言的选择应考虑的几点）：考虑编程的效率及代码的可读性；考虑编码和维护成本；系统的兼容性、移植性等；考虑要符合详细设计的思想；程序设计语言应是一种通用语言；可以针对特定的模块采用混合编程；根据系统开发的不同规模，选择合适的高级语言；根据不同的开发平台和使用平台，选择不同的语言

2.编程风格：应层次清晰、结构分明、易读好懂，要求程序员遵循一定的编程规则，即编程的风格 公认的良好编程风格：在适当的位置应该加入必要的注释，即程序内部的文档；（具体：注释必须与程序保持一致；注释应提供从程序本身难以得到的信息；注释应对程序段作注释，而不是对每个语句做注释）；数据说明应以方便阅读、理解、查找和维护为目的；语句书写应有层次感，便于理解；程序组织应具有固定的层次；数据输入应进行完整性检查，格式力求统一、简单；对输出的结果应采用良好的格式，并加以必要的说明。

3.编程需顾及的其他因素

运算速度；对硬、软件环境的依赖程度，对计算机内存的要求；算法的复杂程度；程序的可靠性和适用性；程序调试代价低；程序便于修改和维护

空间数据库建库

一般要经过数据准备和预处理、数据采集、数据处理与数据库建立等步骤。

1.数据准备

① 数据源的选择：一个应用型GIS系统的开发，其数据库开发的造价占到整个系统造价的70% ~ 80%。应用型GIS的数据源，一是要求可靠，二是要求具备更新能力。

② 数据采集存储原则：一般只采集存储基本的原始数据，不存储派生的数据，根据应用的频率，实现最少的冗余度。分类分级应采用或参照国际标准或国家主管权威部门的划分。数据采集的工作内容：

数据采集工作的主要任务是将现有的地图、外业观测成果、航空相片、遥感影像数据、文本资料等转换成GIS可以识别和处理的数字化形式。

空间数据获取通常有4中种途径：

利用扫描数字化地图进行空间数据自动或半自动采集；利用遥感影像提取空间数据来建立数据；利用卫星定位系统和测量仪器进行外业数据采集；利用空间数据编辑处理功能以人机交

互方式采集空间数据；

空间数据的编辑：数据采集、录入完成后，对其进行必要的编辑处理，以保证数据符合建库技术要求。

a.数据检查与编辑：分幅数字化完成后，对完成的图幅进行检查，及时编辑改正图形要素和注记中发现的错误。

b.误差校正：空间实体都具有唯一的空间位置，但在图件数字化输入的过程中，通常由于操作误差、数字化精度、图纸变形等因素，输入的图形与实际图形所在的位置之间往往有偏差，即存在误差。

c.投影变换：需要进行地图投影变换，将不同坐标系的数据转换到同一坐标系下同一比例尺的数据，即将所有图幅统一到系统所采用的某种地图投影。

d.拓扑关系生成：矢量化后的各图层，可以利用GIS软件提供的功能建立拓扑关系，在建拓扑关系时会发现图形数据错误，这时要进行编辑、修改，再重新建立拓扑关系。

e.图幅拼接：如果工作区由多幅图构成，还要对各相邻图幅分层进行拼接；图幅拼接的目的是保持图面数据的连续性。

f.图面整饰：在每一图幅数字化完成后，或工作区各图幅分层拼接之后，要将图面标注内容添加到图面上；要按有关图例符号标准和用色标准，对相应点、线、面图元的线型、符号、颜色进行设置和定义，在对图名、图例、比例尺及其图面内容进行整饰后，才可输出图件成果。程序的调试概述：1.可以保证新系统运行的正确性和有效性；2.将一切有可能发生的问题和错误尽量消灭在运行之前；3.系统调试实现应拟定一份方案；4.确定调试步骤，可提高效率，缩短周期，降低费用。

系统调试主要内容：（即错误的诊断和改正错误）

¾ 选取足够的测试数据对程序进行试验，记录发生的错误

¾ 定位程序中错误的位置，即确定是哪个模块内部发生了错误或模块间调用的错误 ¾ 通过研究程序源代码，找出故障原因并改正错误

系统维护：为了应对系统环境和其他因素的各种变化，保证系统正常工作采取的一切修改。系统维护的内容：

①程序的维护（在系统维护阶段，会有一部分程序需要改动；或者环境发生变化，部分程序需要修改。）②数据文件的维护（业务发生了变化，需要建立新的数据文件，或者要对现有数据文件的结构、内容进行修改。）

③ 代码的维护（随着环境的变化，旧的代码不能适应新的要求，必须进行改造，制定新的代码或修改旧的代码的体系。）

④ 机器、设备的维护（主要包括机器 设备的日常维护与管理）

系统维护的类型

① 改正性维护：改进性维护是指由于发现系统中的错误而引起的维护改造，其工作内容主要包括诊断问题与修正错误。（17%-20%）

② 适应性维护：适应性维护是指为了适应外界环境的变化而增加或修改系统部分功能的维护工作。（18%-25%）

③ 完善性维护：完善性维护是指为了改善系统功能或应用户的需要而增加新的功能的维护工作（重要工作，50%-66%）

④ 预防性维护：这是主动性的预防措施。目前尚能正常运行，但可能要发生变化的部分进行维护，以适应将来的修改或调整（4%）

第七章 GIS测试与评价

GIS软件测试原则

1.所有的测试都应追溯到GIS用户的需求

2.在需求分析阶段又应该制定测试计划

3.充分注意测试中的群集现象

4.应从“小规模”开始，逐步转向“大规模”

5.测试之前应当根据测试的要求选择在测试过程中使用的测试用例

6.牢记群举测试是不可能

7.应该有独立的第三方进行测试

8.测试用例应包括：输入数据和预期的输出结果

9.不仅要选用合理的暑热数据作为测试用例，而且应该用不合逻辑的输入数据作为测试用例

10.既要检查程序是否完成它应做工作，又要检查他是否做了不应该做的11.测试用例应长期保留，直至这个程序被抛弃

GIS软件测试任务1.预防软件发生错误；2.发现改正程序错误；3.提供错误诊断

GIS测试方法1.单元测试（涉及模块接口、局部数据结构、重要的执行路径、错误处理、边界（驱动模块(模拟被测模块的上级调用模块)和桩模块(代替被测模块所调用的模块)）等）；

2.集成测试（联合测试）（重点在于检查模块之间接口的有关问题。）；3.确认测试（验收测试）；4系统测试

GIS软件测试策略白盒测试—基于程序的结构测试（用来检测软件产品内部动作是否按照规格说明规定正常进行，每种内部在操作是否符合设计规格要求）和黑盒测试—基于规范的功能测试（主要关注被测软件功能实现而不是内部逻辑）

软件测试工具白盒测试、功能测试、负载压力测试工具、测试管理工具（贯穿整个生命周期）GIS软件评价是指对所建立系统的性能进行考察、分析和评判，判断其是否达到系统设计所预定的效果。评价指标包括：性能指标、经济指标和管理指标等各个方面，最后还应就评价结构形成系统评价报告。

第八章 GIS质量管理和项目工程

GIS项目进度安排表的制定办法：甘特图法、里程碑表示法、直方图法、关键路径法、计算评审技术、墙纸法。

GIS质量管理指标1.可用性，包括目的性、操作性及性能；2正确性，包括可靠性、准确性、保密性和可恢复性；3适用性：包括可维护性、扩展性、兼容性、可移植性及连接线。ISO 9000 质量体系标准内容：

ISO 9000 质量管理和质量保证标准：选择和使用规定的导则；

ISO 9001 质量体系：设计/开发、生产、安装和服务中的质量保证模式；

ISO 9002质量体系：生产和安装中的质量保证模式；

ISO 9003质量体系：最终检验和测试中的质量保证模式；

ISO 9004质量管理和质量体系要素：导则

CMM：CMM是指“能力成熟度模型”，是对软件组织定义、实施、度量、控制和改善其软件过程的实践中各个发展阶段的描述。CMM分为五个等级：一级为初始级，二级为可重复级，三级为已定义级，四级为已管理级，五级为优化级。

第九章 GIS标准化

GIS标准化的作用促进空间数据的使用及交换

数据质量、数据库设计要求标准化、数据档案、数据格式、数据的可视化、数据产品的测评 2 促进地理信息共享

面向地理系统过程语义的数据共享的概念模型、地理数据的技术标准、数据安全技术、数据互操作性（数据的互操作性体现在两个方面：在不同GIS数据库之间数据的自由传输；以及不同用户可以自由操作使用同一数据集并不会发生错误。）

OGC:开放地理空间信息联盟，非营利性国际组织。

CEN/TC 287： 欧洲标准化委员会/地理信息技术委员会

FGDC：美国联邦地理数据委员会

第二篇：地理信息系统原理与应用复习总结

地理信息系统原理与应用复习总结

第一章 绪论

1.美国联邦数字地图协调委员会(FICCDC)地理信息系统概念（GIS）： GIS是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设计用来支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的管理和规划问题。

GIS的物理外壳是计算机化的技术系统，GIS操作对象是地理实体的数据——区别于其他类

型信息系统的根本标志。

2.GIS组成：系统硬件、系统软件、空间数据、应用模型、应用人员。or Internet,设计和使

用GIS的人，空间数据，系统硬件，系统软件，分析处理程序。

3.GIS功能：1）基本功能：数据的采集与编辑、数据存储与管理、数据处理和变换、空间

分析和统计，产品制作和显示，二次开发和编程；

2）应用功能：资源管理、区域规划、国土监测、辅助决策。

第二章 地理信息系统的空间数据结构和数据库

1.空间数据结构概念：是指空间数据适合于计算机存储、管理、处理的逻辑结构，换句话

说就是空间数据以什么样的形式在计算机中存储和管理。

2.矢量数据结构概念：是通过坐标值来精确表示点、线、面等地理实体的。获取方式:外业测量，栅格数据转换，跟踪数字化

3.栅格数据结构概念：以规则的像元阵列来表示空间地物和现象的分布的数据结构，阵列中的每个数据表示地物或现象的属性特征。

获取方式:来自于遥感数据，图片的扫描，矢量数据转换，手工方法获取，格网DEM数据(当属性值为地面高程)栅格数据常用的相邻:四方向相邻，八方向相邻

栅格数据编码方法:①直接栅格编码(将栅格数据看做一个数据矩阵，逐行或逐列记录代码

操作方便 无数据压缩)②游程长度编码(按行扫描，将相邻等值像元合并，并记录代码重复的个数

区域越大，数据相关性越强则压缩越大 压缩效率高，叠加合并等运算简单，编码和解码运算快)③链式编码④四叉树编码 ⑤行程长度编码

4.空间数据(地理实体)基本特征:属性~ 空间~ 时间~ 5.根据地理实体的特征，可以把它的数据分为属性数据，几何数据(描述空间实体空间特征

定位数据)，关系数据(描述空间实体之间的空间关系的数据，主要指拓补关系)6.拓补关系:图形保持连续状态下变形，但图形关系不变的性质。拓补空间中不考虑距离函数。

7.最基本拓补关系:关联(不同拓补元素之间的关系，如结点与链 链与多边形)，邻接(相同拓补元素之间的关系，如结点与结点 链与链 面与面等，邻接关系是借助于不同类型的拓补元素描述的，如面通过链而邻接)

其他拓补关系:包含关系，连通关系，层次关系 8.拓补关系的表示:①面–链关系 面and构成面的面的链

(注意边的方向和构成面的方向)②链–结点关系

链and链两端的结点③结点–链关系 结点and通过该结点的链④链–面关系 链and左面and右面

第三章 空间数据的采集和质量控制

1.GIS数据源：是指建立GIS地理数据库所需要的各种数据的来源。主要包括地图数据、遥感图像数据、文本资料、统计资料、实测数据、多媒体数据和已有系统的数据。

2空间数据采集的任务：是将现有的地图、外业观测成果、航空图片、遥感图像、文本资料

等转换成GIS可以处理和接受的数字形式，通常要经过验证、修改和编辑等处理

3.GIS数据质量(GIS空间数据的可靠性，通常用空间数据的误差来度量)研究目的：建立一套空间数据的分析和处理体系，包括误差源的确定、误差的鉴别和度量误差的方法、误差传播的模型、控制和消弱误差的方法等，使未来GIS在提供产品的同时，提供产品的质量指标，即建立GIS产品合格证制度。

4.研究GIS数据质量的意义：对于评定GIS质量、评判算法的优劣性、减少GIS在设计与

开发时的盲目性具有重要意义。

5.空间数据的地理参照系：①地球的形状（大地水准面，参考椭球）

②坐标系：地理坐标系(大地坐标系)

平面坐标系

③高程系

高程是指由高程基准面起算的地面点的高度 6.地图投影（GIS不可缺少的）：将地球椭球面上的点映射到平面上的方法。

GIS以地图

方式显示地理信息，地图是平面，而地理信息则是在地球椭球上 因此地图投影在GIS中不可缺少。

7.空间数据采集:GIS的核心是地理数据库

建立GIS第一步就是把空间实体的几何数据和属性数据输入地理数据库中

——GIS的数据采集

三方面工作：几何数据采集(地图跟踪数字化，地图扫描数字化)、属性数据

采集、几何数据与属性数据的连接。

8.GIS数据质量内容：位置精度、属性精度、逻辑一致性、完备性、现势性。9.GIS误差类型：误差源、处理误差

10.GIS误差传播：代数关系下的误差传播(代数运算)

逻辑关系下的误差传播(逻辑交并等运算

如叠置分析时的误差传播)

推理关系下的误差传播(不精确推理)

第四章 空间数据的处理

1.矢量数据拓扑关系的自动建立：链的组织

结点匹配

检查多边形是否闭合建立多边形

岛的判断

确定多边形的属性

内点个数=多边形个数 2.空间数据的坐标变换：1）几何纠正：高次变换、二次变换、仿射变换

2）投影变换：解析变换法(反解变换法 正解变换法 换带算法)、数值变换 数值解析变换

题:一般从扫描仪上直接得到的地图存在图形变形、坐标系不一致等问题，可以通过几何纠正和投影变换来纠正。

3.空间数据的压缩处理：1）矢量数据(压缩目的:删除冗余数据，减少数据存储量，节省存

储空间，加快后继处理速度)：道格拉斯▪普克法

垂距法

光栏法

2）栅格数据：直接栅格编码

游程长度（行程）编码

四叉树编码（最有效）例：

AAAA

ABBB

AABB

AABB 解：直接栅格编码：1）从左到右AAAAABBBAABBAABB

2)奇数行从左到右，偶数行从右到左AAAABBBAAABBBBAA

游程长度编码：A4A1B3A2B2A2B2或同样字符连续A5B3A2B2A2B2

第五章 空间查询与空间分析

1.空间数据查询：含义：数据库范畴，用户最常用功能，用户与数据库交流的途径，查询方

法与范围决定了GIS应用程度与应用水平。

从空间数据库找出满足属性约束条件和空间约束条件的地理对象的一种操作，不改变原有的数据集。

方式：扩展关系数据库查询语言（SQL）

可视化空间查询

超文本查询

自然语言空间查询

结果显示：显示方式、图形表示、绘图比例尺、显示窗口、相关空间要素、查询内容的检查

2.SQL对GIS的作用：SQL的查询语言作为用户与GIS的交互手段，决定了用户与GIS相互理解的程度。

3.空间关系查询:拓补关系查询，缓冲区查询

属性查询:简单属性查询,SQL查询，扩展的SQL查询

图形查询:按点查询，按规则图形查询，按多边形查询

4.叠置分析 ⑴基于矢量数据:将同一地区的两组或两组以上的要素进行叠置，产生新的特征。

矢量数据叠置的内容:点与多边形，线与多边形，多边形与多边形(不同图幅或不同图层多边形要素之间的叠置，产生一个新的多边形图层)不同类型的地图不同比例尺地图–多边形叠置的位置误差

⑵基于栅格数据叠置分析 ①单层栅格数据:布尔逻辑运算，重分类，滤波运算，特征参数计算，相似计算。②多层栅格数据

⑶操作形式:①交运算，输出两者共有范围②叠和运算，以输入图层为界，与输入顺序有关③合并运算，输出两层所有

5.缓冲区分析(应用于求地理实体的影响范围，即邻近度问题)点/线/面缓冲区分析，根据要素不同的属性特征，规定不同的缓冲区宽度，以形成可变宽度的缓冲区。

第三篇：《地理信息系统设计与开发》教学大纲

《地理信息系统设计与开发》教学大纲

一、课程基本情况

总 学 时： 32 讲课学时： 32 实验学时：0 总 学 分： 2 课程类别： 专业 必修 考核方式： 考查

适用对象： 地理信息系统专业 先修课程： 地理信息系统原理

参考教材： 地理信息系统设计与实现(第2版)，吴信才等编，电子工业出版社 地理信息系统设计与开发，陈正江等编，科学出版社

二、课程的性质、任务与目的

本课程是地理信息系统专业的一门必修课程，旨在使学生掌握地理信息系统设计的基本原理与开发技术；通过实例的学习，初步掌握地理信息系统的设计与开发方法。通过本课程的学习，使学生了解地理信息系统设计的特点、方法、过程和实现技术；掌握应用型GIS在系统分析、总体设计、功能设计、GIS数据库详细设计、应用模型分析、输入与输出设计、系统实施、系统管理与维护等方面的基本知识；懂得如何进行应用型GIS的设计。

在学完本课程后，学生应对应用型GIS的设计过程有一个较全面的了解，提高应用型GIS设计的能力。

三、课程内容、基本要求与学时分配

（一）地理信息系统设计与开发基础（4学时）1．掌握地理信息系统特点、基本结构、基本功能。2．了解流行开发工具及分类。

（二）地理信息系统设计与开发方法概述（16学时）

1．理解地理信息系统设计与开发的基本方法。

2．理解地理信息系统设计的特点、内容、步骤和方法。

3．理解需求分析、系统总体设计、系统详细设计、GIS软件设计、用户界面设计内容。

（三）地理信息系统的开发技术（10学时）1．了解ARCGIS及其二次开发语言。2．了解MapInfo及其二次开发语言。

（四）地理信息系统设计与开发实例（2学时）1．了解应用型地理信息系统设计与开发过程。

四、教学方法和手段

以多媒体教学为主，采用“任务驱动”式的教学方法，提高学生学习兴趣，增强学生求知欲望；采用“启发式”教学方法培养学生的自学能力和创新精神；采用“互动式”的教学方法活跃课堂气氛，培养学生交流沟通技巧。

增加课后实验教学环节。

五、成绩评定

总成绩=作业(5%)+考勤(5%)+课后实验(10%)+期末考试(80%)

六、其它说明

第四篇：地理信息系统课后题答案及笔记总结

l．什么是地理信息系统(GIS)?它与一般的计算机应用系统有哪些异同点?

地理信息系统即是管理和分析空间数据的应用工程技术，又是跨越地理科学、信息科学和空间科学的应用基础学科，其技术系统由计算机硬件、软件和相关的方法过程所组成，用以支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题。

GIS脱胎于地图学，是计算机科学、地理学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、空间科学、信息科学和管理科学等众多学科交叉融合而成的新兴学科。但是，地理信息系统与这些学科和系统之间既有联系又有区别。

（1）GIS与机助制图系统

机助制图是地理信息系统得主要技术基础，它涉及GIS中的空间数据采集、表示、处理、可视化甚至空间数据的管理。地理信息系统和数字制图系统的主要区别在于空间分析方面。一个功能完善的地理信息系统可以包含数字制图系统的所有功能，此外它还应具有丰富的空间分析功能。

（2）GIS与DBMS(数据库管理系统)

GIS除需要功能强大的空间数据的管理功能之外，还需要具有图形数据的采集、空间数据的可视化和空间分析等功能。因此，GIS在硬件和软件方面均比一般事务数据库更加复杂，在功能上也比后者要多地多。

（3）GIS与CAD系统

二者虽然都有参考系统，都能描述图形，但CAD系统只处理规则的几何图形、属性库功能弱，更缺乏分析和判断能力。

（4）GIS 与遥感图像处理的系统

遥感图像处理的系统是专门用于对遥感图像数据处理进行分析处理的软件。它主要强调对遥感栅格数据的几何处理、灰度处理和专题信息提取。这种系统一般缺少实体的空间关系描述，难以进行某一实体的属性查询和空间关系查询以及网络分析等功能。

2.GIS由哪几个主要部分组成?它的基本功能有哪些?试以目前广泛应用的两个基础GIS软件为例，列出它们的功能分类表，并按重要性进行排队和比较其异同点。

GIS 主要有以下五部分：

（1）系统硬件：用以存储、处理、传输和显示地理信息系统或空间数据

（2）系统软件：是系统的核心，用于执行GIS功能的各种操作，包括数据输入、处理、数据库管理、空间分析和图形用户界面等。

（3）空间数据：地理信息系统的操作对象，它具体描述地理实体的空间特征、属性特征和实践特征。

（4）应用人员：GIS应用人员包括系统开发人员和GIS技术的最终用户，他们的业务素质和专业知识是GIS 工程及其应用成败的关键。

（5）应用模型：GIS 应用模型的构件和选择也是系统应用成败至关重要的因素，是GIS技术产生社会经济效益的关键所在，也是GIS 生命力的重要保证。

其基本功能有:数据采集与编辑数据存储与管理数据处理和变换空间分析和统计产品制作与显示二次开发和编程

3．根据你的了解，阐述GIS的相关学科及关联技术，并就GIS基础理论的建立和发展问题，发表你的意见和观点。地理信息系统与其他相关学科系统间的关系

（1）GIS与 地图学

GIS 是以地图数据库（主要来自地图）为基础，其最终产品之一也是地图，因此它与地图有着极密切的关系。GIS 是地图学理论、方法与功能的延伸，GIS与地图学一脉相承，它们都是空间信息处理的学科，地图学强调图形信息传输，而GIS 则强调空间数据处理与分析，地图学与GIS之间的联系是通过地图可视化工具与他们的潜力来增强GIS 的数据综合和分析能力。

（2）GIS与一般事务数据库

GIS 离不开数据库技术。数据库技术主要通过属性来管理和检索，但一般没有空间概念，GIS 恩能够处理空间数据。

（3）GIS 与计算机地图制图

计算机地图制图技术的发展对GIS的产生起了有力的促进作用，GIS的出现又反过来为地图制图提供了现代化的先进技术手段。数字地图是GIS的数据源，也是GIS的表达形式，计算机地图制图是GIS的重要组成部分。

（4）GIS 与计算机辅助制图（CAD）

GIS 处理的多为自然目标，CAD处理的多为规则几何图形及其组合。GIS的属性库内容结构复杂，功能强大，图形属性的相互作用十分频繁，且多具有专业化特征。

4.GIS可应用于哪些领域？试结合你的专业论述GlS的应用和发展前景。

（1）在市政工作中的决策支持

城市发展的宏观决策中

宏观经济社会信息统计

公共安全、道路建设、税收管理、财政、工商行政、建筑物审批、水利、农业、环境、土地管理、矿业、国土绿化、医疗卫、人民防空、防震减灾

（2）在社会公共事业中

城市供水、公共交通、铁路、邮电通讯、电力供应、煤气燃气供应

（3）在第三产业中

物业估价、房地产管理、中介服务、广告宣传、金融保险、商业服务

（4）在军事中

作战指挥、后方管理

5．你对GIS社会化的发展趋势是怎么理解的？

GIS的社会化有一些的同义语，如“全球化”、“大众化”等等，他们实际上描述了GIS社会化的不同侧面。

“大众化”是社会化的主要方面，它是指GIS 技术已经融入到人们的日常生活中，迁移默化的改变着生活的方式：将地图存储在计算机中，使以往利用地图提供的定位、定向、导航功能可以通过GIS实现，而3S集成技术，可以使定位导航功能更加自动化和准确。利用GIS 可以将信息按照其空间坐标组织起来，进行查询检索，进而可以分析其空间分布特点，进行决策支持。汽车导航、野外探险和旅游、银行信用卡管理、商家经营分析、保险赔偿分析等等，人们生活的各个方面，GIS 都可以在其发挥作用。“数字地球“是GIS 应用的极致，也是GIS社会化的顶点。

公众在日常生活中使用着地理信息系统，可是他不需要了解任何GIS 的知识。GIS 应用和其他应用紧密结合在一起，已经成为人们日常生产和生活中不可分离的一部分，正如一些学者所预测的“GIS 发展的将来就是没有GIS。”

从应用角度来看，GIS 的社会化意味着每一个人都可以方便的使用GIS功能，而从应用开发角度来看，GIS 社会化的标志是GIS产业的形成与分化，形成专门的数据生产厂商，GIS平台/构件开发商，GIS集成商，GIS 服务提供商以及GIS 工程监理等等；相关GIS 技术标准的确立，对于GIS产业的发展提供了基础。

6.给出“Geomatics”一词的定义。如何理解“Geo”和“matics”的含义?“Geomatics”的出现有什么意义?

1990年Gagnon将“Geomatics”定义为“利用各种手段，通过一切途径来获取和管理有关空间基础信息的空间数据部分的科学技术领域。” “Geo” 是地理的意思，“Matics”是数据的意思，他们只是从地理学科来考虑地理信息系统，从“Geomatics”一词出现的过程可以看出，“Geomatics” 反映了现在测绘科学、遥感和地理信息系统御现代计算机科学和信息科学相结合的多学科集成，以满足对空间信息要求的发展趋势。

信息是向人们或机器提供关于现实世界各种事实的知识，是数据、消息中所包含的意义，它不随载体的物理形式的各种改变而改变。信息具有如下的特点：①信息的客观性。任何信息都是与客观事物紧密相联系的；②信息的适用性。信息对决策是十分重要的，建立地理信息系统的目的就是为生产、管理和决策服务的，因而信息具有适用性；③信息的传输性。信息可以在信息发送者和接受者之间传输，既包括系统把有用信息送至终端设备（包括远程终端），和以一定形式提供给有关用户，也包括信息在系统内各子系统之间的传输和交换。④信息的共享性。信息与实物不同，它可以传输给多个用户，为多个用户共享，而其本身并无损失。信息的这些特点，使信息成为当代社会发展的一项重要资源。

数据（Data）是通过数字化或直接记录下来的可以被鉴别的符号，不仅数字是数据，而且文字、符号和图像也是数据。地理信息是指表征地理系统诸要素的数量、质量、分布特征、相互联系和变化规律的数字、文字、图像和图形等的总称。

地理信息系统具有以下三个方面的特征：

1.具有采集、管理、分析和输出多种地理空间信息的能力；

2.以地理研究和地理决策为目的，以地理模型方法为手段，具有空间分析、多要素综合分析和动态预测的能力；并能产生高层次的地理信息；

3.由计算机系统支持进行空间地理数据管理，并由

第五篇：教学设计复习笔记

1． 教学设计是运用系统方法，将学习理论与教学理论的原理转换成对教学目标、教学条件、教学方法、教学评价等教学环节进行具体计划的系统化过程。（何克抗）

2． 学习需要：学习者目前的知识水平与期望达到的学习水平之间的差距。

学习需要分析的方法：内部参照需要分析法、外部参照需要分析法

3． 认知结构：学习者现有的知识数量、清晰度和知识结构，它是由学生能够回想起来的事实、概念、命题、理论等构成的。

认知结构变量：可利用性、可分辨性、稳固性 4． 学习态度如何调查：态度问卷量表、观察、访谈

5． 学习动机：指直接推动学生进行学习的一种内部动力，是激励和引导学生进行学习的一种需要。分类：A.内部动机和外部动机

B。认知内驱力、自我提高内驱力、附属内驱力

6． 教学目标：预先确定的、通过教学可以达到的，并且能够用现有的技术手段测量的教学结果，它具有客观性和主观性并存，动态性和稳定性并存，层次性和时限性等特点。

7． 教学目标的功能：导向功能、控制功能、激励功能、中介功能、测度功能 8． 编写教学目标的ABCD模式：

A——对象（audience）阐明教学对象 B——行为（behacvior）学生能够做什么

C——条件（condition）在什么条件下产生 D——标准（degreen）行为的最低标准

9．协作学习：是指学习者以小组形式参与，未达到共同学习目标，在一定的激励机制下为获得最大化个人和小组学习成果而合作互助的一切相关行为。

10．要实现有效协作学习，符合的条件：分工合作；各自尽力，密切配合；社会互动，学会沟通；必要指导。11．常用的协作学习策略：课堂讨论；角色扮演；竞争；协同；伙伴 12．我国三种教学组织形式：班级授课；个别化学习；小组协作学习13．教学媒体特征：

1）共同特性：固定性、扩散性、重复性、组合性、工具性、能动性。2）个别特性：表现性、重现性、接触性、参与性、受控性

14、选择教学媒体依据：依据教学目标；依据教学内容；依据教学对象；依据教学条件

15、选择教学媒体原则：最优决策原则；有效信息原则；优化组合原则

16、教学媒体选择方法：问题表、矩阵式、算法式、流程图

17、布鲁姆教学目标分类理论：

1）认知学习领域：认知、领会、运用、分析、综合、评价

2）动作技能学习领域：感知、准备、有指导的反应、机械动作、复杂的外显反应、适应、创新； 3）情感学习领域：接受或注意、反应、评价、组织、价值与价值体系的性格比

18、加涅的学习结果：言语信息、智力技能、认知策略、动作技能、态度

19、以教为主的教学模式和策略：接受学习模式与先行组织者策略（奥苏贝尔）；五环节教学模式；九段教学策略(加涅)；掌握学习模式；情境—陶冶教学策略；示范—模仿教学策略

20、以学为主的教学模式和策略：发现学习模式；支架式教学策略；抛锚式教学策略；随机进入教学策略；启发式教学策略；自我反馈教学策略；基于Internet的探究式学习策略

21、五环节教学模式：激发学习动机；复习旧课；讲授新课；运用巩固；检查效果

22、九段教学策略：引起注意；阐述教学目标；刺激回忆；呈现刺激材料；提供学习指导；诱发学习行为；提供反馈；评价表现；促进记忆与迁移

23、学习资源：广义的学习资源是指在学习过程中可被学习者利用的一切要素，主要包括支持学习的人、财、物、信息等。

分类：专业设计和非专门设计的资源； 依据表现形态的不同分：硬件资源和软件资源

24、学习资源的心理学依据：

1）注意：选择性、新异性、简洁性、适中性、期望性 2）知觉：整体性、相对性、对比性 3）记忆：组块性、有限性、4）概念形成：

25、学习内容：为了完成教学目标，要求学习者系统学习的知识、技能和行为经验的总和。

规定学习内容：

1）范围（知识和能力的广度）2）深度（知识的深浅和能力水平）

3）学习内容组成部分的联系（教学的顺序）

分析方法：归纳分析法、图释分析法、层级分析法、信息加工法、使用卡片法、ISM法、综合分析法、知识网络法 26．教学设计的理论基础：学习理论、教学与课程论、系统科学与传播理论 27．普通模式的四个基本要素:教学目标、学习者特征、教学资源、教学评价 28．概念图：是一种知识结构的表现方式

29．成人学习者特点：学习目的明确、注重教学效率、实践经验丰富、自律性和独立性强、参与教学决策 30．教学目标意义：有利于课程规模化、有利于学生的学习、有利于教师的教学、有利于交流沟通 31.教学媒体：在传播知识、技能和情感的过程中，储存和传递教学信息的载体和工具

32.教学评价：以教学目标为依据、制定科学的标准，运用一切有效的技术手段，对教学活动过程及其结果进行测定、衡量、并给以价值判断

33.教学评价功能：诊断、激励、调控、教学、导向、科学

34.教学评价原则：1.评价基准不同分：相对评价、绝对、自身

35.教学系统设计方案的评价可从几方面进行：完整性和规范性、可实施性、创新性 36．教学媒体的选择方法：问题表、矩阵式、算法式、流程图