1.5 地理信息系统设计内容

1.5.1 地理信息系统设计内容

地理信息系统设计的主要内容如下。

1.系统总体设计

在对建设系统主、客观条件深入调查研究、用户信息需求分析等工作的基础上，确定系统目标和任务，设计出系统的总体框架结构、模块子系统、硬件系统组成、软件体系结构、用户界面等。

2.数据模型设计

依据系统所涉及专业数据及相关信息的特点等，为系统设计适合表达的数据模型及数据分类体系。例如ArcGIS用一个高级的通用地理数据模型——地理数据库（GeoDatabase）来表示空间信息，包括空间要素、遥感数据以及其他的空间数据类型。ArcGIS同时支持基于文件的空间数据类型和基于数据库的空间数据类型。GeoDatabase是一种采用标准关系数据库技术来表现地理信息的数据模型，它支持在标准的数据库管理系统（DBMS）表中存储和管理地理信息。

3.数据库设计

设计系统的数据库模型。地理数据库是一种应用于地理信息处理和信息分析领域的工程数据库，它管理的对象主要是地理数据（包括空间数据和属性数据），它要求数据库系统必须具备对地理对象（大多为具有复杂结构和内涵、相互关联的复杂对象）进行建模、操纵、分析和推理的功能。关系数据库系统主要操纵诸如二维表这样的简单对象，无法有效地支持以复杂地理实体对象（如图形、图像）为主体的GIS工程应用。目前，较为常用的是文件与关系数据库混合管理模式。但是，采用文件管理系统管理空间数据，数据的安全性、一致性、完整性、并发控制以及数据修复等方面都有很大欠缺，不能说是真正意义上的空间数据库管理系统。ESRI推出的GeoDatabase数据模型基于面向对象技术，在通用的关系型数据库的基础上建立空间数据库，通过空间数据引擎进行访问，这种对象-关系数据库管理模式已经在很多领域投入使用，是一种较为优越的高效空间数据库管理模式。

数据库为GIS的核心，一个完整的、开放的、柔性的数据库可以保证GIS运行的成功。一个数据库采取什么样的结构，是与其应用接口相关的，且要考虑将来的发展需要。GIS数据库的设计方法，和计算机在其他方面应用时相比较，是一样的方法，其基本原则是：数据应能反映真实世界的情况，具备查询功能，数据要能共享并加以保护，数据库应能扩展，可方便地进行管理与维护，同时数据库的结构应尽量少占存储空间。

数据库的结构可以采用层次结构、网状结构、关系结构中的一种。根据应用目的，综合考虑数据相互的独立性，连接方式、存取速度、存取容量、使用简易性、学习的困难程度等因素，选择其中一个合适的结构来完成一个数据库的建立。

4.系统功能设计

一个实用的GIS系统，要支持对空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示等功能，但任何功能完备的GIS工具软件不可能在自己的产品中囊括所有用户的所有应用问题。在绝大多数的应用地理信息系统开发中，总还会有少量乃至较多的用户应用问题在所使用的GIS工具软件中无法解决。这时，就需要系统开发者通过系统功能设计，开发通用GIS不具备的功能。

5.应用模型设计

应用模型代表了用户通过建立地理信息系统要求最终解决或处理的实际应用问题，它是应用系统开发、建设的根本目的。在一般的GIS工具软件中，必须借助于应用系统的开发者，通过软件设计并对工具型地理信息系统的底层功能调用，为系统设计适合表达数据的、解决专业问题的应用模型和主要的空间分析方法。此外，作为应用型地理信息系统，一般都有相对固定的用户群体和一定的专业特点，这必然要求应用系统的界面设计，除了配置完善、易于使用的帮助系统外，还要符合相应的专业习惯，使用相应的专业用语，适合相应用户的知识水平。

6.输入/输出设计

规划加工后的信息产品输出。