系统结构与设计
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发布时间：2022-04-24 14:05
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时间：2022-04-09 19:07
14.2.1 需求分析
地理信息系统把现实世界表达成一系列地理特征，这些特征至少由空间几何位置参考和非几何位置信息两个部分组成。我们依据本课题拟定的目的与任务进行系统的需求分析。
实现目标：
（1）对全省范围内的TM数据、镶嵌影像等基本影像图件和1∶25万、1∶50万数字地图等基础地理信息的几何校正、高精度数字镶嵌、地理配准，建立RS和GIS一体化空间数据库。
（2）在分层的基础上，对基础数据和各课题解译成果（矢量、栅格数据）进行分景、分幅、分地区（14个地级市区）的管理。
（3）洞庭湖区相关数字地图的管理。
（4）全省及洞庭湖区的相关属性数据的管理。
（5）各课题成果的专题分析。
（6）实现数据检索查询、更新编辑、综合分析等功能。
（7）有效集成湖南省国土资源遥感综合调查中以多种数据方式存贮的基础资料、专题解译资料、辅助分析资料以及综合调查资料。
（8）完成上述研究目标内容的软件开发，建立可运行的遥感动态监测信息系统。
基本功能需求：
（1）图文互查：地理信息系统应该提供的最基本的功能。通过图查到对应的属性、图片及文档数据，通过数据库查询结果得到对应的图形及相关文档、属性信息。
（2）图层控制：主要控制图层叠加顺序、显示顺序和可操作性。
（3）数据的编辑与动态更新。
（4）遥感立体导游专题数字地图的制作与显示。
14.2.2 试验区及系统原型
对于本系统一类的大型软件项目，开发的最好方法是：首先选择试验区，采用原型化的方法对系统进行分析与设计。
我们以试验区可获取的数据代表全区的数据类型。实现原型系统的功能和技术可满足整个系统的要求为原则，优选TM数据123/40岳阳、123/41株洲和123/42郴县三景区覆盖范围组成试验区，并开发两套原型系统：一套立足于ArcVIEW GIS V3.0a以上版本，开发出以查询功能为主，分析功能为辅，无数据编辑、更新功能的轻型桌面GIS应用系统；另一套以Arc/INFO for WINDOWS NT V7.2.1以上版提供的ODE（Open Development Environment）开放开发环境和MapObjict为主，结合Delphi V5.0、SQL sever V7.0，开发出一套GIS功能较齐全、满足多层次用户需求的、可对RS与GIS实施一体化全面管理的信息系统原型。在软件开发过程中，原型是软件的一个早期可运行的版本，它反映最终系统的部分重要特性。在获得一定需求后，首先进行数据分析，再按统一的数据编码、数据交换格式和存贮方式，通过快速分析构造出一个小型的软件系统，满足应用的基本要求；然后开发者根据用户的意见对原型加以改进，随着不断试验、纠错、使用、评价和修改，获得新的原型版本。如此周而复始，逐步完善需求，不断提高质量，从而获得最终产品——具有独立应用结构、可运行的国土资源遥感综合调查信息系统。
14.2.3 系统总体结构
作为一个可运行的GIS应用软件系统，由三层次构造体系组成：底层是专业人员掌握使用的数据编辑、动态更新和空间综合分析应用系统；上层是供非专业领导部门直接使用的集成应用系统；中间层则是一套实用程序，它的主要功能是把专业人员操纵底层应用系统所获得的新数据和综合分析新成果，转为可供上层集成应用系统直接使用的数据库（图14-3）。
图14-3 系统总体结构图
本系统具有数据来源多种多样、数量庞大、后台数据处理复杂的特点，在综合比较多种开发方案以后，决定采用基于流行的GIS软件二次开发的原则来建设系统。利用软件商提供的地理信息系统开发工具以及 WINDOWS 应用编程接口 API，结合其它开发工具进行组件式集成开发。系统的开发模式如图14-4。
图14-4 系统开发模式示意图
（一）系统功能结构
本系统的数据获取、数据处理和交互分析功能分别支持具有不同任务的不同用户，这种分层功能概念决定了本系统的体系是基于组件方式的高度综合，且系统充分模块化，见图14-5系统功能结构与模块划分图。
（二）模块功能（表14-2）
14.2.4 系统功能
（一）基本原则
（1）图形（矢量）数据与属性数据相分离
Arc/INFO的Info数据库功能不强，且应用环境脱离其环境基本上无法使用。为了方便编辑（矢量）图形或属性数据，采用关系数据库的强大功能来管理属性数据。矢量数据与属性数据的关联通过（唯一）编码来实现。
（2）程序与数据相分离，力求系统的可扩充性、可移植性，尽量使应用系统能适用各种环境、各种数据。
（二）系统主要功能
（1）图文互查：地理信息系统最基本的功能，主要是提供使用者想了解的信息。获取信息的途径可分为：
①以图形查数据，即通过图查到对应的属性数据。在屏幕上选取对象，获得选中对象的信息，并以合适的形式表达给用户。
②以数据查图形，即通过数据库查询结果得到对应的图形及相关信息，将信息分类提供给用户，让用户确定类型及具体的查询条件，然后提供满足条件的信息并将对应的图形定位呈现给用户。
图14-5 系统功能结构与模块划分图
（2）图层控制：使众多的图层通过组合及定义相互关系能明确、有序、清晰地表达信息。主要原则有：有效性、完整性、离散性、一致性、对立性、互斥性、必要性、否定性、附加性等。
表14-2 系统各功能模块描述
（3）子系统控制：对系统界面和各子系统界面进行统一控制和管理。
14.2.5 数据库结构
ArcInfo的数据库管理功能与流行的关系型数据库相比较差，故在本系统中采用ArcInfo管理空间数据及其固有的几何属性数据，而采用关系型数据库管理所有其他属性数据。
本系统要管理的信息除各种基础数据外，还有综合信息（组合信息），即两种以上信息经逻辑运算或人工取舍或空间分析后的综合信息。
（一）管理功能需求
通过数据库、应用基础与数据分析，可确定在本系统中对数据库的基本要求包括：兼容流行操作系统的数据库平台；支持大容量数据存储、访问；支持数据备份与方便移植；支持数据日志与恢复；支持多用户访问、同步访问；支持事务处理；支持跨数据库的访问；支持数据库表的索引以及表之间的关联；支持标准（或高级）SQL查询；支持存储过程调用。
（二）数据库内容
（1）专题数据库：包括10个专题数据库，它们分别对应于项目的01～10课题。
（2）综合数据库：各课题专题数据库的综合。专题数据库存放的是自系统建立以来未经更新的数据，综合数据库存放各种数据的更新结果和空间分析结果数据。
（3）公共控制数据库：存放与数据库、应用系统操作和控制有关的数据，是系统的核心。
（4）系统数据库的设计
数据表的设计：本系统各个子课题的数据分数据库存放，数据表与各子系统查询数据相对应。为了便于在系统中实现对数据综合管理，在数据库中建立了所有数据的列表，包括数据名、数据层、所属子系统、类型、查询信息等。
存储过程设计：对各查询内容进行定制。
数据库的访问路径设计：采用程序与数据分离的方法，使数据的存储只与系统参数有关，与应用系统没有关系。空间数据采用了图形与属性相分离的方法，图形数据采用ArcInfo的存储方式，属性数据采用关系数据库存储；其他的栅格、影像数据采用文件系统存储，由数据库的索引表管理；其他的非空间数据的相关属性以及与系统控制有关的数据，直接采用数据库存储。在数据文件存储路径中，每大类数据分四个目录：Vector（存放矢量数据）；Raster（存放栅格、影像数据）；Doc（存放各种文档数据）；Other（存放非以上三类的其他数据）。
另外，为了保留各课题数据的完整性、原始性，01～10课题的数据自系统开始运行起，不再变更。系统开始运行时，综合信息数据是各专题数据的综合，在系统执行编辑、更新操作后，综合信息数据发生相应变更。也就是说，数据的编辑、更新只在“综合信息”目录进行，01～10课题对应目录的数据始终不变。
本系统由数据库来记录、管理系统的配置参数、运行参数等，整个系统的运行以数据库为中心。系统的数据库连接参数、系统路径、子系统划分、分幅（分区）划分、数据显示参数等均存放在数据库中，便于系统参数的编辑以及系统的移植。
（三）数据库实施
数据库的实施主要包括以下工作：用DDL定义数据库结构、组织数据入库、编制与调试应用程序和数据库试运行。
14.2.6 子系统设置
本系统共设置11个子系统，采用组件式集成开发方式，实现对湖南省国土资源遥感综合调查所有数据的一体化管理。所设11个子系统如下：
（1）数字地图成果子系统；
（2）土地资源遥感综合调查成果子系统；
（3）矿产资源遥感综合调查成果子系统；
（4）水资源遥感综合调查成果子系统；
（5）森林资源遥感综合调查成果子系统；
（6）旅游资源遥感综合调查成果子系统；
（7）地质构造解译及稳定性分区评价成果子系统；
（8）自然灾害遥感综合调查成果子系统；
（9）生态环境遥感综合调查成果子系统；
（10）洞庭湖区国土资源遥感综合调查成果子系统；
（11）RS解译与GIS分析综合成果子系统。
以上（1）～（10）子系统对应本项目的10个子课题；11子系统为前10个子系统的综合集成，并体现本课题的成果。子系统设置可以由后台数据库控制，可以增减，也可以控制各子系统的数据内容与功能。
