应用模型分析

2.3.5　应用模型分析

土地管理GIS经过系统分析、系统设计与论证之后，一般便进入工程开发的实施阶段。系统实施是在系统设计的原则指导下，按照总体设计方案所确定的目标和内容，分阶段、分步骤完成系统开发的过程。系统实施流程说明每一实施阶段的工作步骤，可用流程图详细表示出各个工作步骤之间的联系和相互制约关系等，它是系统能正确执行设计方案，保证按期完成开发任务的技术依据。

1.软硬件引进

前面已经介绍过土地管理GIS软硬件的配置原则。一般来说，在经费一定、系统开发目标正确的条件下，硬件、操作系统软件及GIS基础软件要同时考虑，制订最佳的配置方案。软硬件选择除了考虑和比较各种技术指标外，实施过程中还应注意同一系统各子系统之间软硬件的兼容，当然最好选用统一型号，硬件、软件最好由同一家公司负责，设备最好分批引进，以适应计算机迅速更新换代的特点。切忌在尚未完成设计之前，先购置大量高档设备和软件，造成积压浪费。

软硬件引进工作的实施步骤为:制定配置方案→购置(或开发)→安装调试→试运行。

软硬件引进工作实施中应注意的问题是:

(1)GIS基础软件对硬件和操作系统均有一定的要求，选择硬件和操作系统时要充分考虑这一因素。

(2)除非原来有较好的基础，否则不提倡从头开始自行研制GIS基础软件。最好从现有成熟的商品化软件中挑选，并在此基础上根据本系统的用户需求进行二次开发。

(3)较大的土地管理GIS一般要设中心机房，机房装修应由专业人员承担，要符合用电、防火、防静电、防尘、温度、湿度、通风等各项指标要求。

(4)网络规模应与系统规模相适应，设备应实用，效率高，安全性好。

(5)尽早安排人员培训，上岗人员必须经过一定程度的培训。

(6)安装、调试、试运行中发现的问题应及时处理。

2.数据库建立

无论采用何种GIS基础软件，数据库的建立均应包含数据源的选择、预处理、数据采集或录入、数据编辑和库体建立以及贯穿始终的数据质量控制等步骤。

1)数据源的选择

土地管理GIS数据源是建立土地管理GIS数据库所需各种数据的来源。数据源有多种形式，如各种比例尺、专题地图、资料文档、统计报表、遥感影像、野外测量数据、数字摄影测量数据、现有的各种专题和统计数据库等。不同的系统数据源的差别很大，数据源的质量良莠不齐，应对它们进行分析和筛选。通过对数据源的分析选择，确定建立土地管理GIS数据库所依据的主要数据源和各种补充资料。

选择数据源应考虑以下几个方面的因素:

(1)数据源的内容。应按系统设计的目标选择那些内容详尽、完整，且能满足用户应用的原始资料。

(2)数据源的精度和质量。应选择精度能满足用户需求，坐标系统一且易于转换、质量良好、具有权威性的原始资料。

(3)数据源的现势性。选择最新的、能反映现势情况的原始数据资料。

(4)数据源加工难易程度。图形数据应选择比例尺接近、易于采集处理的原始图件。若既有分版图，又有全要素图，应优先选择分版图。现有数据资料应选用格式易于转换的。

(5)数据源介质。图形数据应优先选择变形小的聚酯薄膜片介质，纸介质次之。

(6)数据源形式。优先选择数字形式的数据资料。

2)预处理

经过选择的数据源资料，一般要经过预处理才能借助数字化或其他途径转换成系统数据库可用的数据。预处理工作的主要内容包括:

(1)现势更新

作为数据源的图形资料，特别是各种比例尺地形图，应在数字化前对其进行现势更新，使之尽可能好地反映土地现势情况。

(2)专题地图转绘

用做数据源的各种专题地图，由于坐标系统、精度等方面的差异，往往与作为背景基础的地形图不完全一致，无法配准。应在数字化前以地形图为基础，将专题内容进行转绘，使之能与地形图基础协调，为数据的精确配准奠定基础。

(3)图画处理

用做数据源的地形图或专题地图，在数字化前，还需进行必要的图面处理，如将不清晰或遗漏的图廓角点标绘清楚，将模糊不清或因模拟形式的局限而中断的各种线状图形进行加工，以减少数字化和数据编辑处理的工作量。

(4)统计报表整理

用做数据源的各种专题数据和统计报表，在录入前应进行整理，包括数据项名称、度量单位的统一、统计单元与空间图形的匹配、公共项目设计等。

(5)数据转换

用做数据源的现有数据或数据库，需要根据土地管理GIS设计，对现有数据(库)项进行选择，对数据项的名称、类型、字长等定义进行调整，对数据记录格式进行转换等。对于图形数据有时还需要做投影转换，对于遥感数据还需要进行几何校正和分类处理。

(6)制作预处理图

对于地形图或专题地图上需采集的要素，按规定的分类编码进行选取和标绘，制作预处理图，以便于数字化作业。对于某些GIS软件，需分层存储数据，预处理图应分层制作。

3)数据采集或录入

数据采集分扫描数字化和手扶数字化两种方式，不论采用何种方式采集数据，都应注意以下方面:

①采集精度符合质量控制的要求;

②采点密度应合理，密度过大会增加不必要的工作量，密度过小会使图形失真，或经数学变换后图形误差增大;

③点状要素应采集符号的几何中心点或定位点;线状要素应沿中轴线采集;面状要素应采集多边形边界和标识点，边线应严格闭合。注意避免按图形符号的图案进行采集，符号采集圆弧，双线符号采集两条并行线条等。因为这种数据仅能用于输出绘图，而不能用于系统各种空间分析应用;

④图上汉字应作为属性采集，一般不要处理为图面说明注记。如有必要按原图位置写汉字时，可作特殊处理，采用人机对话处理或另外采集注记位置点等。如有可能还可通过编写软件，实现汉字的自动注记。

扫描数字化是目前越来越普遍采用的数字化方式，它具有速度快、精度高、劳动强度低等优点。扫描数字化需要一定的设备条件和配套的栅格编辑和矢量化软件。为保证采集数据质量，应规定扫描的最低分辨率和矢量化的采点密度。对用于影像库的影像(照片)扫描，也不能一味追求分辨率，应综合考虑软硬件的处理能力和查询显示速度。

手扶数字化目前仍在使用，尤其是对较简单的图形要素，手扶数字化比扫描数字化效率更高。此外，更新或补充少量内容时，也常用手扶数字化仪。手扶数字化分点方式和流方式，应结合图形特点分别选用，一般多采用点方式。

屏幕数字化是一种将扫描和手扶数字化结合起来的方法，即以扫描的栅格图形数据为背景，在屏幕上用人机对话方式采集数据。这种方法的优点在于可将图形放大，比较准确地采点，提高精度，减轻劳动强度。

数据录入指统计报表或属性数据的输入。为了统一表的格式，减少差错，最好先编制专用的录入软件。对于易混淆或较长的代码，不要人工逐字录入，应尽量采用灵活的菜单或图标等录入方法。

4)数据编辑

由于在数据采集的录入过程中，不可避免地会产生错误，进入系统的图形数据或多或少存在一些问题，因此，数据采集、录入完成后，要对其进行必要的编辑处理，以保证数据符合技术要求。数据编辑处理工作是按检查、编辑修改、再检查、再编辑修改、再检查……循环进行的，直到不再发现问题和错误为止。

图形数据的编辑工作，一般利用地理信息系统基础软件提供的功能，或数据采集软件提供的编辑工具进行。图形数据的编辑工作包括点、线、面数据的增加、删除、移动、链接、相交等。对于带属性的图形数据，在编辑阶段还要对其属性数据进行增加、删除或修改等。

利用具有拓扑关系的地理信息系统软件建库时，还应建好拓扑关系，并对其进行检查。扫描数据的编辑处理包括去噪声、彩色校正、矢量化等。此外，数据的几何校正、投影变换、接边处理等也应该在编辑处理阶段进行。专题统计数据的编辑处理主要是检查表中记录数据的正确性，进行增加、删除、修改等。

在数据编辑处理阶段，还应建立和完善图形数据与属性数据或专题统计数据之间的对应链接关系。

5)库体建立

利用所选GIS基础软件提供的库管理功能，将经过编辑处理的图形数据进行入库处理，建成数据库实体。

在库体中，图形数据的存储单元视地理信息系统基础软件的不同而不同。为便于数据快速查询检索，一般选择某一种空间区域范围作为基本存储单元，亦称分区。基本存储单元可以是图幅分幅，可以是某一规则区域，也可以是不规则区域，如大城市下属的区、县或县下属的镇、街道办事处等行政区域单元，有的软件采用无缝存储方式，即将数据库覆盖的整个区域范围作为一个存储单元，把所有图幅的图形数据全部连接成一片(分层或不分层)存储。

考虑到图形数据的复杂性和使用方便，图形数据在库中一般应按总体设计和子系统设计规定的数据分层方案存放。只有当区域范围不大、数据内容简单、数据量小时，才考虑不分层存放的可能性。

专题统计数据和属性数据经过编辑处理后，亦需按照所选用的关系数据库管理软件的要求，进行入库处理，建立各种链接关系、索引表等，以便对数据进行有效的管理和快速查询检索。

为保证数据的安全和保密，在建立数据库实体时，应当同时建立密码和设定权限，控制对数据库的读、写、修改等操作。

6)数据质量控制

为保证数据质量，尽可能避免出现错误和对发现的错误进行修改，建库过程中应不断进行检查修改，自始至终加强数据质量控制。

对图形数据，可以在屏幕上进行目视检查，利用软件进行检查或绘制检查图进行检查;对专题统计数据和属性数据则主要通过打印表格，对照原始资料进行检查，也可以显示或绘图来发现异常数值。检查出的错误和问题均应根据原始资料进行修改处理。

对数据的质量检查和修改需要反复进行，最后还应当进行专门的检查验收，从而最大限度地减少错误，确保质量。

3.系统二次开发

1)界面设计

将总体设计和子系统设计方案确定的系统管理和应用功能进行归类，自顶向下逐层分解，先设计出最高一级用户界面，即主界面所应包含内容的功能图标，每一图标实现一类功能。然后，针对每一类功能图标，分别设计其下一级界面，即二级界面上的功能。其上的每个图标实现该类功能某一方面的操作。此后，再设计下一级界面，依此类推，直到最低一级界面，只完成某一基本操作。最高一级用户界面是一个土地管理GIS的主菜单，反映该系统所具备的主要功能，各级界面之间通过不同菜单进行调用。

所有用户界面均应当是全汉化的、友好的。界面的配置应当整洁、美观、清晰、大方，主体突出，使用灵活方便，应当尽可能利用图文声像并举的多媒体技术和动画技术。

2)模块开发

在界面设计的基础上，利用地理信息系统基础软件提供的宏语言，按模块化结构开发应用管理功能。界面设计确定的最高一级界面主菜单中所包含的每个功能均作为一个主模块，其下一级界面上的各种功能作为它的子模块，依此类推，直到最低一级界面上的功能作为基本模块为止。

模块开发可以主模块为单元，一个个地逐步开发。但是，应采用统一设计的全程变量及参数定义。主模块、子模块和基本模块的说明启示应阐明模块名、模块功能、模块类型、输入输出参数、内部和外部调用的子模块名、开发日期、开发者、更新日期、更新者和模块版本号等。

设计和开发模块时，除了要重点考虑系统功能的实现外，还应顾及用户的职权范围，对用户要求的具体功能进行界定，根据系统的功能和用户的职权范围进行模块的划分，并明确不同用户可以使用不同的模块和数据。

在模块设计和开发的同时，开发图形符号库和编写用户手册，供调用。

3)测试与联调

开发完成的每一个模块，均应进行测试。将模块组装成系统时，也应当进行联调和测试。

系统测试是指利用人工或自动的方法执行和评价各个模块的过程。其目的在于验证模块是否满足规定的要求，查看期望的结果与获得的结果之间有无差别，以便最大限度地找出系统在实际运行中可能出现的错误和问题。

应用管理系统的测试工作可分为开发者自行测试和联调两部分，一般称为A测试。它又可分为三个不同的层次，即单元测试、确认测试和组装测试。

(1)单元测试

主要是对各个模块分别进行测试。重点在于检查模块界面输入输出数据是不是符合设计规定，检查模块涉及的局部数据结构的状况，检查模块内部的主要执行路径，包括出错路径。对于测试中发现的问题和错误，应当进行修改，并且重复进行测试和修改，直到不再发现问题为止。

(2)组装测试

在完成单元测试的基础上，将模块按照设计要求组装起来，并进行联调与测试。组装测试的重点在于检查模块之间接口的有关问题，发现公共数据与全程变量引起的模块间干扰和副作用。组装测试时，可采取逐个将模块联入系统、逐步测试和修改的方法，直至所有模块都正确集成到系统中为止。

(3)确认测试

测试的内容包括:

功能测试。检查是否能实现设计要求的全部功能，是否有未实现的功能，以便予以补充。

性能测试。检查和评估系统执行的响应时间、处理速度、网络承载能力、操作方便灵活程度和运行可靠程度等。

安全性测试。检查系统在容错功能、恢复功能、并发控制、安全保密等方面是否达到设计要求。

开发者自行测试应以系统设计阶段制定的测试大纲和测试数据为基础，检验开发的系统是否与预期的结果相一致。

4)试用修改

最终用户结合实际业务工作进行试用，并在试用过程中发现问题，责成开发者进行进一步修改。这一阶段的应用和测试，一般称为B测试。

为此，应用系统开发人员应当为用户安装调试系统提供用户手册和测试记录表，为用户进行演示和培训。然后，由用户自行结合其业务工作试用该系统。试用的期限一般为数周，在这期间，用户试用系统时发现的问题，应当及时填写测试启示。试用和测试期满后，提供给开发者。

开发人员对用户记录的问题，应认真核实，并对确认的错误和问题进行修改和调试，使系统更趋完善。