課程設(shè)計報告課程名稱地理信息系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)課程設(shè)計開課實驗室學(xué)院年級級專業(yè)班學(xué)生姓名學(xué)號開課時間2021至2021學(xué)年第二學(xué)期總成績目錄TOC\o"1-2"\h\u16306一、引言 23471.1系統(tǒng)設(shè)計背景 2171611.2系統(tǒng)目標(biāo) 211953二、設(shè)計原那么與設(shè)計方法 3193432.1設(shè)計原那么 3162942.2設(shè)計方法 41214三、需求分析〔系統(tǒng)定義〕 433483.1系統(tǒng)設(shè)計的目標(biāo)和方法 4312693.2現(xiàn)狀調(diào)查分析 414820四、系統(tǒng)設(shè)計 6231034.1系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu) 6156364.2系統(tǒng)模塊設(shè)計 624790五、數(shù)據(jù)庫設(shè)計 723025.1概念設(shè)計 7116905.2邏輯模型 986875.3物理設(shè)計 1012599六、系統(tǒng)實施方案 1017990七、實習(xí)心得 13基于GIS的校園多媒體查詢系統(tǒng)設(shè)計一、引言1.1系統(tǒng)設(shè)計背景地理信息系統(tǒng)是一門綜合性學(xué)科，結(jié)合地理學(xué)與地圖學(xué)以及遙感和計算機科學(xué)，已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在不同的領(lǐng)域，是用于輸入、存儲、查詢、分析和顯示地理數(shù)據(jù)的計算機系統(tǒng)，隨著GIS的開展，也有稱GIS為“地理信息科學(xué)〞，近年來，也有稱GIS為"地理信息效勞"。GIS是一種基于計算機的工具，它可以對空間信息進(jìn)行分析和處理〔簡而言之，是對地球上存在的現(xiàn)象和發(fā)生的事件進(jìn)行成圖和分析〕。GIS技術(shù)把地圖這種獨特的視覺化效果和地理分析功能與一般的數(shù)據(jù)庫操作〔例如查詢和統(tǒng)計分析等〕集成在一起。GIS與其他信息系統(tǒng)最大的區(qū)別是對空間信息的存儲管理分析，從而使其在廣泛的公眾和個人企事業(yè)單位中解釋事件、預(yù)測結(jié)果、規(guī)劃戰(zhàn)略等中具有實用價值。校園環(huán)境具有和地理位置極其密切的關(guān)系，校園的樓宇分布、草地雕塑的位置、校內(nèi)道路信息等都基于相應(yīng)的地理坐標(biāo)，具有地理位置確實定性。通過建立校園環(huán)境的GIS模型，利用GIS管理空間數(shù)據(jù)的功能，在一張校園電子地圖上集成極其豐富的空間、非空間(屬性)信息；以電子地圖為依托，把校園環(huán)境信息以圖像、圖片、聲音、文字等媒體形式展示在用戶面前；利用GIS的空間查詢、統(tǒng)計和分析功能，實現(xiàn)用戶附屬性到地圖和從地圖到屬性的雙向查詢和瀏覽，并為用戶提供相應(yīng)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)和諸如最短路徑選擇等分析工具。多媒體技術(shù)是使用計算機交互式綜合技術(shù)和數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)處理多種表示媒體——文本、圖形、圖像、視頻和聲音，使多種信息建立邏輯連接，集成為一個交互式系統(tǒng)，所以基于GIS的校園多媒體查詢系統(tǒng)有其必要性和實用性。1.2系統(tǒng)目標(biāo)設(shè)計總體目標(biāo)：設(shè)計“基于GIS的校園多媒體查詢系統(tǒng)〞。設(shè)計詳細(xì)目標(biāo)：1、該系統(tǒng)內(nèi)容涵蓋學(xué)生及教師根本信息、道路及道路根本信息、建筑根本信息、校園特殊標(biāo)記的空間數(shù)據(jù)組織；2、該系統(tǒng)要求以校園電子地圖為底圖，采用GIS等專業(yè)技術(shù)，需要建立空間數(shù)據(jù)庫和屬性數(shù)據(jù)庫；3、該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)校園分期基建工程方案中基建管理信息的快速查詢、統(tǒng)計、分析、輸出、演示等功能；4、該系統(tǒng)能夠?qū)︼@示在地圖窗口中的地圖進(jìn)行放大、縮小、漫游、計算直線距離等地圖操作和恢復(fù)全視圖等操作,便于用戶快速直觀全面地了解校園的地理環(huán)境信息。空間查詢根本功能包括：目標(biāo)定位；根據(jù)起始點和目標(biāo)定位信息，給出導(dǎo)航路線；能夠介紹所查詢的目標(biāo)信息；二、設(shè)計原那么與設(shè)計方法2.1設(shè)計原那么1、標(biāo)準(zhǔn)化：根本符合GIS的根本要求和標(biāo)準(zhǔn)，符合現(xiàn)有的國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；2、先進(jìn)性：硬件設(shè)備先進(jìn)性；軟件設(shè)計先進(jìn)性；技術(shù)方法先進(jìn)性；管理手段先進(jìn)性；3、兼容性：實現(xiàn)與不同數(shù)據(jù)庫之間的數(shù)據(jù)共享；4、高效率：具有高效率的學(xué)生及教師，道路及道路根本情況，主要建筑物根本屬性等信息的查詢；5、可靠性：保證各數(shù)據(jù)及系統(tǒng)正常運行以及系統(tǒng)運行結(jié)果的正確性6、通用性：系統(tǒng)數(shù)據(jù)組織靈活，可以滿足不同分析及查詢的需求2.2設(shè)計方法GIS設(shè)計方法的選擇需要考慮多方面的因素，包括系統(tǒng)規(guī)模的大小、系統(tǒng)應(yīng)用的類型、系統(tǒng)需求說明程度等。鑒于此次需建立的昆明理工大學(xué)校園多媒體查詢系統(tǒng)的設(shè)計要求以及管理對象的復(fù)雜性，為了保證軟件系統(tǒng)的可靠性和實用性，因此采用整體性好、開發(fā)成熟的結(jié)構(gòu)化生命周期法進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計。三、需求分析〔系統(tǒng)定義〕3.1系統(tǒng)設(shè)計的目標(biāo)和方法1、目標(biāo)：明確用戶對系統(tǒng)的具體要求，摸清相關(guān)業(yè)務(wù)的具體流程，收集有關(guān)的圖紙、表格和文本，并對這些信息進(jìn)行分析處理，制定面向現(xiàn)對象的系統(tǒng)模型。主要包括繪制業(yè)務(wù)流程圖和E-R圖、制作數(shù)據(jù)字典等，為系統(tǒng)設(shè)計做好前期準(zhǔn)備。2、方法：系統(tǒng)定義工作主要包括調(diào)查了解和分析整理兩局部的工作。調(diào)查了解工作主要采取工作人員面談和意向收集的方法進(jìn)行調(diào)查，摸清系統(tǒng)目標(biāo)，業(yè)務(wù)職能，業(yè)務(wù)流程，數(shù)據(jù)狀況等根本情況。分析整理工作主要是在調(diào)查的根底上利用系統(tǒng)分析工具進(jìn)行分析和成果的整理。3.2現(xiàn)狀調(diào)查分析1、業(yè)務(wù)調(diào)查分析傳統(tǒng)的進(jìn)行系統(tǒng)定義的方法有三種：結(jié)構(gòu)化分析方法、原型化分析方法和面向?qū)ο蠓治龇椒āＴ诨贕IS的校園多媒體查詢系統(tǒng)設(shè)計的分析過程中，由于系統(tǒng)涉及業(yè)務(wù)多，關(guān)系比擬復(fù)雜，故采用結(jié)構(gòu)化分析方法來進(jìn)行系統(tǒng)定義，理清業(yè)務(wù)關(guān)系，明確管理職能，建立管理流程。2、相關(guān)信息和數(shù)據(jù)在現(xiàn)狀分析中，對系統(tǒng)現(xiàn)狀信息和數(shù)據(jù)的調(diào)查也是必不可少的，是進(jìn)行系統(tǒng)可行性分析和設(shè)計的主要依據(jù)之一，在該校園多媒體查詢系統(tǒng)中，經(jīng)過調(diào)查將該系統(tǒng)所涉及的信息和數(shù)據(jù)分為圖形數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)和文檔信息三類。圖一：空間信息構(gòu)成3、系統(tǒng)模型設(shè)計1〕建立系統(tǒng)模型的主要目的前一階段調(diào)查分析工作的總結(jié)通過標(biāo)準(zhǔn)的、通用的模型來促進(jìn)系統(tǒng)分析和設(shè)計兩階段的交流進(jìn)行系統(tǒng)的存檔，方便系統(tǒng)的更新和維護(hù)2〕建立系統(tǒng)模型的主要任務(wù)通過對現(xiàn)行系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程以及系統(tǒng)所涉及的信息類型、信息量等的分析，結(jié)合用戶對系統(tǒng)功能和性能的要求，整理出滿足用戶要求的數(shù)據(jù)流程圖及用作數(shù)據(jù)與信息說明的數(shù)據(jù)字典等。3〕建立系統(tǒng)模型的方法采用結(jié)構(gòu)化分析方法主要原那么一是分解，根據(jù)主要的業(yè)務(wù)及其關(guān)系，確定系統(tǒng)數(shù)據(jù)流圖的頂層，然后逐步進(jìn)行分解和細(xì)化；二是抽象，即先考慮問題最本質(zhì)的屬性而暫時略去細(xì)節(jié)，以后在逐層添加細(xì)節(jié)。結(jié)構(gòu)化分析方法主要采用數(shù)據(jù)流程圖、數(shù)據(jù)字典、加工說明以及必要的補充材料相結(jié)合的方式來進(jìn)行系統(tǒng)概念模型的描述。四、系統(tǒng)設(shè)計4.1系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)系統(tǒng)分平臺用戶層、核心功能層、數(shù)據(jù)資源管理層以及硬件資源層。用戶層分為一般學(xué)生、路人、老師、內(nèi)部人員、各級領(lǐng)導(dǎo)三類；核心功能層即為系統(tǒng)的功能模塊；數(shù)據(jù)資源管理層完成空間數(shù)據(jù)庫、屬性數(shù)據(jù)庫、地名數(shù)據(jù)庫以及圖像數(shù)據(jù)庫的管理；硬件資源層為校園網(wǎng)平臺。圖二：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層4.2系統(tǒng)模塊設(shè)計模塊是采用結(jié)構(gòu)化設(shè)計方法進(jìn)行系統(tǒng)總體設(shè)計的一個重要概念，因此，在系統(tǒng)總體設(shè)計中，一項主要的工作就是確定功能模塊結(jié)構(gòu)。基于GIS的校園基建信息管理系統(tǒng)的建設(shè)既是對校園基建過程的科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化管理，提供管理者查閱數(shù)據(jù)的平臺，了解學(xué)校動態(tài)開展情況，對部門提出的請示做出決策，依靠軟件平臺下達(dá)工作指令，監(jiān)督部門工作情況。同時也是對將來完全的數(shù)字校園建設(shè)是一個試探和根底。系統(tǒng)設(shè)計了五個功能模塊，分別是：電子地圖模塊、檢索查詢模塊、空間信息模塊、權(quán)限設(shè)置模塊、日志管理模塊，其中：電子地圖功能模塊提供根本的電子地圖瀏覽功能，通過校園鳥瞰，整體瀏覽以及校區(qū)內(nèi)部具體房間的空間形狀三級描述，可以以無縫銜接的方式顯示出來，也可以通過用戶的雙擊查看相對應(yīng)的下一級地圖。檢索查詢模塊提供了圖文雙向查詢檢索功能，可以將各種輸入的空間信息，如道路、建筑邊界等以不同的顏色和圖案顯示在屏幕上，也可以移動光標(biāo)到查詢點或區(qū)域，將相關(guān)的描述信息列表出來。校園空間信息發(fā)布模塊提供空間信息錄入、編輯和修改的功能模塊，通過實現(xiàn)全校園內(nèi)的信息的實時更新。權(quán)限設(shè)置模塊用于對用戶使用權(quán)限進(jìn)行設(shè)置。日志管理模塊主要用于日常數(shù)據(jù)管理。圖三：校園信息系統(tǒng)各子功能模塊五、數(shù)據(jù)庫設(shè)計5.1概念設(shè)計概念模型是對現(xiàn)實世界抽象而產(chǎn)生的通用信息模型，獨立于系統(tǒng)實現(xiàn)的細(xì)節(jié)。概念模型是在系統(tǒng)設(shè)計者和用戶之間對系統(tǒng)的認(rèn)識進(jìn)行溝通的有效手段，是邏輯設(shè)計和物理設(shè)計的根底。因此，必須進(jìn)行周密的概念設(shè)計，防止無效數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)據(jù)庫，同時對數(shù)據(jù)進(jìn)行合理有效的組織。表示概念模型最有力的工具是E—R模型，即實體—聯(lián)系模型，包括實體、聯(lián)系和屬性三個根本成分。特點：強調(diào)實體間的關(guān)系，而非實體的屬性。表示方法：E-R圖。其中，實體用方框表示，屬性用橢圓表示，關(guān)系用菱形表示。圖四：全局E-R模型圖五：學(xué)生課表信息查詢系統(tǒng)的E-R模型5.2邏輯模型邏輯模型主要是關(guān)系模型的建立，確定E-R模型中各類實體之間的聯(lián)系類型。①M：N——將兩個實體建立獨立的關(guān)系模式，按照“實體—關(guān)系〞的方式建立，例如：“教室—屬性〞〔類型、位置、編號、面積、容人量、層數(shù)、功能、其它〕，確立實體的唯一識別符，此處編號最為恰當(dāng)；將實體間聯(lián)系也轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的關(guān)系模式，按照“關(guān)系—屬性〞的模式，該類屬性包括該聯(lián)系的所有屬性，例如，確定路段—道路之間的“組成〞關(guān)系，規(guī)定其關(guān)系的屬性，建立“組成關(guān)系—屬性〞。②1：N——將兩個實體建立獨立的關(guān)系模式，并在聯(lián)系的N端的實體對應(yīng)的關(guān)系模式中參加屬性，特別的，將聯(lián)系作為一個屬性參加其中，例如，“道路—道路類型〞。③1:1——將聯(lián)系的兩個實體建立獨立的關(guān)系模式，在這個關(guān)系模式中的任何一個之中參加屬性：另一個關(guān)系模式的鍵，以及聯(lián)系的非主碼的屬性。如圖：為基于GIS的校園多媒體查詢系統(tǒng)下一個子系統(tǒng)——學(xué)生課表信息查詢系統(tǒng)的邏輯模型。圖六：學(xué)生選課系統(tǒng)邏輯模型5.3物理設(shè)計物理設(shè)計：指有效地將空間數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)在物理存儲器上實現(xiàn)，確定數(shù)據(jù)在介質(zhì)上的物理存儲結(jié)構(gòu)，其結(jié)果是導(dǎo)出地理數(shù)據(jù)庫的存儲模式(內(nèi)模式)。主要內(nèi)容包括確定記錄存儲格式，選擇文件存儲結(jié)構(gòu)，決定存取路徑，分配存儲空間。數(shù)據(jù)庫的物理設(shè)計就是為一個給定數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)選取一個最適宜應(yīng)用環(huán)境的物理結(jié)構(gòu)和存取方法的過程。如下列圖為基于GIS校園多媒體信息系統(tǒng)中的學(xué)生選課物理模型：圖七：學(xué)生選課系統(tǒng)物理模型六、系統(tǒng)實施方案系統(tǒng)設(shè)施主要有幾個階段：圖八：實施步驟圖圖九：工程管理結(jié)構(gòu)在系統(tǒng)功能、數(shù)據(jù)庫規(guī)模、所需硬軟件等都已明確，但尚未正式實施之前，應(yīng)對系統(tǒng)設(shè)計成果進(jìn)行評價，以確保系統(tǒng)設(shè)計的質(zhì)量，防止在實施階段造成重大損失。對于一般的信息系統(tǒng)，其設(shè)計的評價指標(biāo)主要有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是否簡明、設(shè)計是否靈活、設(shè)計是否完整、設(shè)計是否可靠、設(shè)計是否經(jīng)濟等幾個方面。對GIS設(shè)計成果進(jìn)行評價，除應(yīng)考慮以上指標(biāo)內(nèi)容外，還應(yīng)考慮其特殊要求。同一般的信息系統(tǒng)相比，GIS的實施費用可能高得多。除了數(shù)據(jù)量大、處理復(fù)雜而帶來的硬軟件、培訓(xùn)本錢高于一般信息系統(tǒng)外，數(shù)據(jù)的收集和輸入工作本錢也頗高。因此，費用估計在GIS設(shè)計的評價中就顯得尤為重要了，它對GIS工程獲得批準(zhǔn)以及實施過程中本錢控制、目標(biāo)檢查等都有重要作用。因此工程的管理工作尤其重要，結(jié)合校園多媒體查詢系統(tǒng)的實際情況，此處采用project進(jìn)行工程管理。圖十：日歷安排圖十一：甘特圖七、實習(xí)心得地理信息系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)的課程設(shè)計結(jié)束了，回想自己在做課程設(shè)計的過程，實在是感慨良多，在這其中有遇到難點的迷茫，軟件出問題的煩躁，也有與同學(xué)交流的互相鼓勵，自己解決問題的喜悅。這其中特別是邏輯模型的那一局部，由于自己專業(yè)知識掌握不牢靠，對其中的原理和方法理解得非常吃力，不過慶幸的是，在同學(xué)和老師的幫助下，問題得以解決，但是也暴露出自己對根底知識欠缺的弱點，以后還得好好努力。當(dāng)然，這次課程設(shè)計的過程中我也掌握了許多知識，對GIS系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)有了進(jìn)一步的了解，實踐真的是一種很好的學(xué)習(xí)方式，通過校園多媒體查詢系統(tǒng)的設(shè)計與