物流管理信息系统总体设计.ppt

,第七章物流管理信息系统总体设计,主讲人：陈颖彪博士/副教授TEL:020-31878078(小灵通)/36230186(家),广州大学地理科学学院,在系统定义阶段确定系统建设的目标和任务之后，需要进行系统的总体设计。系统总体设计阶段的主要任务是将系统需求转换为数据结构和软件体系结构，即数据设计和体系结构设计。数据设计就是把分析阶段所建立的信息域模型变换成软件实现中所需的数据结构。体系结构设计则是把系统的功能需求分配给软件结构，形成软件的模块结构图，并设计模块之间的接口关系。在总体设计阶段，各模块还处于黑盒子状态，模块通过外部特征标识符（如名字）进行输入和输出。使用黑盒子的概念，设计人员可以站在较高的层次上进行思考，从而避免过早地陷入具体的条件逻辑、算法和过程步骤等实现细节，以便更好地确定模块和模块间的结构。,一、总体设计的任务、方法和准则二、系统总体设计工具三、系统总体设计报告四、GIS应用分析模型设计五、GIS接口设计六、GIS用户界面设计七、基于GIS的物流管理信息系统集成方法,退出,教学提纲,一、总体设计的任务、方法和准则,（一）总体设计的任务和方法（二）总体设计的准则,返回,总体设计的任务是要求系统设计人员遵循统一的准则和采用标准的工具来确定系统应包含哪些模块、用什么方法联结在一起，以构成一个最优的系统结构。总体设计一般采用结构化设计方法进行实现。结构化设计强调软件总体结构的设计，是一种自顶向下、逐步求精和分阶段实现的设计策略。,总体设计的任务和方法,结构化设计的基本特点由问题结构导出系统结构，即问题结构到系统结构的映射。问 题结构主要用数据流图（DFD）来描述系统的逻辑模型，而系 统结构是指用系统的模块结构图来描述软件结构通过自顶向下分解和层次组织的方法来简化系统，产生模块结 构运用一系列的图表工具。为使系统设计流程易于理解，结构化 设计使用了两种主要的图表工具：伪码和结构图。伪码描述的 是模块的处理逻辑，用来表达程序的设计思路；结构图用于描 述软件的总体结构，采用自顶向下、层次组织的方法,提供一系列的系统设计策略。结构化设计提供了两种设计 策略，它们分别是面向过程的数据流方法与面向数据结构 的Jackson方法和Warnier-Orr方法。提供一组评价系统设计质量的准则。结构化设计方法提供 了一系列评估准则，如耦合、内聚、扇入和扇出、信息隐 蔽以及模块化等。,结构化设计方法与一般设计方法的比较,设计方法和策略问题如何构造（导出）软件的总体结构软件评估准则问题什么样的软件结构是“最优”的软件设计工具问题如何表述软件的结构,采用结构化设计方法需解决的问题,在结构化设计过程中，模块是一个重要的概念。模块指的是具有输入和输出、逻辑功能、运行程序、内部数据四种属性的一组程序语句。其中，输入、输出和逻辑功能是其外部属性，反映功能，是可见的；运行程序、内部数据是其内部属性，反映具体实现途径，是不可见的。除了上述四个主要属性外，模块还有其它的属性。例如，它有一个名称，可以使用别的模块，也可以被别的模块使用，即“调用”和“被调用”。在结构化系统总体设计中，主要关心的是模块的外部属性，即它的功能，而不是它的内部属性，即如何去实现。,结构化设计中的模块,返回,总体设计的准则,采用结构化设计方法进行系统总体设计的最大优势是它提供了一种便于衡量软件设计质量的广泛的评价准则。这些评价软件设计质量的主要准则包括：模块化抽象和信息隐蔽模块独立性,软件可以简单地理解为模块的集成。目前，几乎所有的软件体系结构都体现为模块化。模块化是软件设计的一个基本准则，它使得一个程序易于为人们所理解、设计、测试和维护。高层模块可使我们从整体上把握问题，隐蔽细节以免分散我们的注意力，在需要时，又可以深入到较低的层次以了解进一步的细节。模块化往往将较复杂的问题转化为一些简单问题的集合，使我们可以将工作量分散到各个工作组以集中力量解决各个问题。,模块化,每一个模块表示一个自我包含的逻辑任务；每个模块都是简单的；每个模块都是封闭的；每个模块都是可以独立测试的；每个模块对应单一、独立的程序功能；每个模块有单一的入口和出口；每个模块都由一个标准返回点返回上层模块开始执行该模块的那 一点；可以把多个模块组合成较大的模块，而不必了解模块内部构造的 知识；每个模块都有严格规定的接口，其中包括由入口和出口形成的控 制连接、由参数和共享的公用数据形成的数据连接以及由模块间 的服务支持形成的功能连接。,模块化原则,抽象和信息隐蔽,抽象是抽出事物的本质特性而暂时不考虑它们的细节，它反映在数据和过程两方面。在模块化问题求解时，在最高抽象级可以采用面向问题环境语言的抽象术语进行叙述；而在较低抽象级，则可采用过程性术语。模块化的概念加上逐步求精的方法将面向问题的术语和面向实现的术语两者结合起来，前者是后者的一种抽象。在软件模块结构图中，下层模块是上层模块的细化，因此顶层或上层模块的抽象程度较高，而在下层模块中则体现功能实现的细节。,信息隐蔽是模块的另一重要特征。“信息隐蔽”意味着有效的模块化可以通过定义一组独立的模块来实现，这些独立的模块彼此之间仅仅交换那些为了完成系统功能所必须交换的信息。一个模块内部所包含的信息（数据或过程），如果它不允许外部的模块访问的话，其它模块是不能对它们访问的。抽象和信息隐蔽从两个不同方面说明了模块化设计的特征。“抽象”帮助定义构成软件的过程实体，而“信息隐蔽”实施对过程细节的存取约束。,模块独立性,模块独立性的概念是模块抽象和信息隐蔽的直接结果，是保证软件质量的关键性因素。采用结构化设计方法进行系统总体设计强调把系统设计成具有层次式的模块化结构。模块独立性程度较高的软件，其功能易于划分，接口简单，因此开发、测试和维护都较容易，修改引起的副作用也较小。模块独立性有两个定性的标准来度量，即内聚（cohesion，又称块内联系）和耦合（coupling，又称块间联系）。内聚是模块内部各成分之间的联系，如果一个模块的内聚度大，模块的独立性则会提高。耦合是指模块间的联系，耦合度是对模块独立性的直接衡量，很显然，块间联系越小，模块的独立性则会越高，耦合度就会降低。在系统中，内聚度和耦合度是相互联系的，模块的内聚度越高，则耦合度就越低。,采用好的设计规则，改进软件结构，提高模块独立性，设计出软件初步结构以后，应该审查和分析这个结构，通过模块的分解和合并，力求降低模块耦合度，提高模块内聚度。例如，多个模块公用的一个子功能可以独立成一个模块，供这些模块调用。有时则可通过分解或合并模块以减少控制信息的传递及对全局数据的引用，降低接口的复杂程度。经验表明，模块规模应当适中，过大则可能导致独立性降低，引起开发、测试和维护的不便。,返回,二、系统总体设计工具,（一）层次图（二）HIPO图（三）结构图,返回,层次图 层次图（hierarchical chart）是在软件总体设计阶段最常用的工具之一，用来描绘软件的层次结构。下图为某土地定级信息系统的局部层次图，图中的每个方框代表一个模块，方框间的连线表示模块的调用关系。层次图适合于在自顶而下设计软件的过程中使用。,返回,HIPO图 HIPO图是由美国IBM公司发明的“层次输入处理输出图”的英文缩写。HIPO图实际上由H图（即层次图）和IPO图两部分组成。这里的H图是在层次图的基础上对每个方框进行编号，使其具有可跟踪性。编号规则如下：最顶层方框不编号，第一层中各模块的编号依次为1.0，2.0，3.0，；如果模块2.0还有下层模块，那么下层模块的编号依次为2.1，2.2，2.3，；如果模块2.2又有下层模块，则下一层各模块的编号根据上面的规律依次为，依次类推。,H图举例（某土地定级信息系统的局部H图）,和H图中每个方框相对应，应该有一张IPO图描述这个方框所代表的模块的信息处理过程。IPO图使用简洁的方框来方便地描述数据输入、数据处理和数据输出三部分之间的关系。值得强调的是，HIPO图中的每个IPO图都应该明显地标出它们所描绘的模块在H图中的编号，以便跟踪了解这个模块在软件结构中的位置。如下图描述的是缓冲区分析模块，对应的编号是3.6。,IPO图举例（缓冲区分析模块的IPO图）,返回,结构图 Yourdon提出的结构图（Structured chart）是进行软件结构化设计的另一种有力的工具。结构图和层次图类似，也是用来描述软件结构的，但其描述能力比层次图更强。如下图，图中每个方框代表一个模块，框内注明模块的名字或主要功能，模块的名称通常是动宾结构的名词，方框之间的箭头（或直线）表示模块间的调用关系。,在结构图中通常还用带注释的箭头表示模块调用过程中来回传递的信息，如果希望进一步标明传递的信息是数据还是控制信息，则可以利用注释箭头尾部的形状来区分：尾部是空心圆表示传递的是数据，尾部是实心圆表示传递的是控制信息。此外，还可以附加一些符号以表示模块的选择调用或循环调用关系。,在结构图中，关键要描述的内容有两个：一是模块的功能，通常是由模块的名称来标识的；二是要描述模块与模块之间的接口。构造结构图时，要注意以下几个问题：首先，一个模块可以被不同的模块所调用；其次，在同一层次中，模块的调用次序不一定是自左向右。结构图并不严格地表示模块的调用次序，虽然多数人习惯于按照调用次序从左到右描述模块，但也可以出于其它考虑（例如为了减少交叉线），完全不按这种次序画。模块的调用次序在很多情况下可以根据模块所传递的数据和控制来区分。此外，结构图和层次图一样，并不指明什么时候调用下层模块。通常上层模块中除了调用下层模块的语句外还有其它语句，究竟是先执行调用下层模块的语句还是先执行其它语句，在图中并没有表示。,返回,系统总体设计阶段的最终结果是系统总体设计报告，它是下一步系统实施的依据。下表中列出系统总体设计报告的主要内容。总体设计报告应该包括数据库的总体设计，考虑到数据库设计在GIS设计中的重要地位，数据库总体设计和详细设计以及数据库建库的过程单独作为一章进行详细介绍。,三、系统总体设计报告,总体设计报告的主要内容,返回,四、GIS应用分析模型设计,（一）GIS空间处理与分析设计（二）GIS地理建模,返回,GIS空间处理与分析设计主要内容,返回,GIS地理建模（一）,地理模型是对地理实体的特性及其变化规律的一种表示或者抽象，同时也是对地理实体的那些所要研究的特定特征进行定量的抽象。可以说，地理模型是地理实体通过适当的过滤，用适当的表示规则简洁描述的模仿品。通过这个模仿品，我们可以了解到所研究地理实体的本质，从而便于对地理实体进行分析和处理。,地理建模主要是运用数学语言、地理知识和程序设计工具，对地理信息（如地理现象、地理数据等）加以翻译和归纳。地理模型经过演绎、求解及推断过程，给出数学上和地理上的分析、预报、决策或控制，再经过翻译和解释回到现实世界中，完成实践-理论-实践的循环。如果检验结果是正确或可行的，即可用于GIS分析和操作，否则，就要重新考虑翻译、归纳过程，重新修改地理模型。,GIS地理建模（二）,1、地理建模过程2、GIS应用模型库的设计3、GIS模型库管理,GIS地理建模,返回,地理建模过程地理建模是一项复杂而具有创造性的活动（改造已有模型或创造新模型），建立地理模型没有固定的模式，下图大致归纳了地理建模的一般过程。建模准备模型假设建立模型模型求解模型分析模型检验,地理建模流程图,建模准备建模准备包括了解地理问题的实际背景、明确地理建模的目的、掌握地理对象的各种信息（如数据资料等）以及搞清对象的特征。为了做好准备，有时建模者需进行深入细致的调查研究，碰到问题要虚心向有关方面的专家请教，按模型的需要有目的地收集所需资料。本阶段的重点是进行模型的因子分析。,模型假设模型假设是根据地理对象的特性和建模的目的，对问题进行必要的简化，并且用精确的语言作出假设。这是地理建模的第二步，也是关键的一步。有时，假设过于详细，试图把复杂的实际现象的各个因素都考虑进去，可能使得建模者很难继续下一步的工作。因此要善于辨别问题的主要和次要方面，尽量将问题均匀化、线性化。,建立模型建立模型是指根据所做的假设，利用适当的数学工具，确定各因子之间的联系，通过表格、图形或是其它数学结构建立地理模型。这是地理建模的第三步。为了完成这项地理建模的主体工作，建模者需要掌握较为广泛的数学知识，有时还要用到规划论、排队论、图论、对策论等知识，但并不要求建模者对数学的每个分支都精通。事实上，建模的一个原则就是尽量采用简单明了的数学工具，供更多的人了解和使用。,模型求解 对以上建立的模型进行数学上的求解，包括解方程、画图形、逻辑推理、稳定性讨论等。模型求解不仅要求建模者掌握相应的数学知识，还要掌握一些常用数据分析软件，如集计算和可视化于一体的Matlab软件及用于统计分析的SPSS软件等。,模型分析对模型求解的结果进行数学和地理上的分析。这一阶段有时需根据地理问题的性质，分析各变量之间的依赖关系；有时要求对结果进行预测、最优决策或控制等。,模型检验 将模型分析的结果“翻译”到地理对象中，用实际现象或数据检验模型的合理性和适用性，即检验模型的正确性。若检验结果正确，模型即可用；若检验结果有误，则需修改或重新建模。经验表明，模型假设是最易导致结果有误的环节。,返回,GIS应用模型库的设计GIS有着强大的空间分析功能，如缓冲区分析、邻近分析、叠加分析等。只有建立与之相应的GIS应用模型，GIS才真正有用武之地。下表反映了GIS应用模型的分类情况。,GIS应用模型分类,其中，适宜性分析模型（Suitability）主要通过因子分析、专家打分和判别标准来建模，例如土地适宜性模型，地址选择模型；预测模型（Predictive）主要是根据以往的数据分析事件发生的可能性，建立模型，如洪水预测模型，人口扩散模型；模拟模型（Simulation）主要是根据不同自然条件和人为条件下产生的可能结果进行模拟，如森林的增长模型，地下水沉降模型；最优化模型（Optimization）是从多种可能性中选择一个最佳解决方案，如道路的最佳选线、资源的最优化配置等；影响模型（Influence）是由一个事件而引起的对周围地区的影响模型，如建一个有污染的工厂对周围环境的影响程度，海上油轮泄露对周围渔业的影响等。,GIS应用模型的设计是GIS设计的核心内容之一，其优劣直接影响到系统功能运行效率。好的GIS应用模型，要求设计者具有较为丰富的地理知识（包括GIS知识）、数学知识和专业知识。设计GIS应用模型时，主要考虑要用它来解决什么问题，有哪些数据可用，采用何种建模方法为切入点或有哪些现成模型可供借鉴。由于这些模型大部分都要通过GIS的缓冲区分析、叠置分析等功能体现出来，即模型结果要高度可视化，数字、图形、表格是可视化最基本的表达方式。,另外，要考虑GIS与应用模型的结合方式，可以是直接结合，也可以是间接结合。直接结合是指用GIS软件提供的二次开发语言来建立应用模型，这种结合方式较为紧密，但应用模型的通用性较差。间接结合采用GIS与应用模型相对分离的方法，通过动态链接技术（如OLE、ActiveX等）实现两者的结合。这种方式较为松散，应用模型的通用性较强。在利用GIS解决实际问题时，常常需要结合多个模型，构成模型库来解决特定问题。其中每个模型以某方面为重点，主要解决某一具体问题，模型之间通过一定的环节连接起来实现相互之间的反馈和协调。,下面以耕地保护预警系统（以江苏省江阴市为背景）的模型库为例，介绍GIS应用模型库的设计。耕地保护预警系统是在确保区域发展及安定的基础上，在合理配置、利用区域各类资源的同时，为了保证在社会发展的一定阶段下的人民生活标准的稳定，而对该阶段区域人口发展所确定的最低耕地量的临界警戒线。其目的是为区域的宏观决策提供支持，为区域耕地资源的开发、利用提供度量标准，以实现区域各方面、尤其是区域耕地与社会的协调统一发展。因此，根据区域耕地资源开发利用的先后顺序，可以设计出以下具有特定顺序关系的模型，它们构成了本系统的模型库。,耕地保护预警系统的模型库,区域耕地资源综合评价模型区域耕地资源综合评价模型从区域耕地资源系统整体出发，对其数量、质量以及组合进行分析和评价。具体包括耕地资源评价模型、耕地资源潜力估算模型以及耕地资源经济利用评价模型等。区域耕地资源动态分析和供需预测模型分析区域耕地资源动态变化过程是其资源供需预测的基础。前者表现为在时间维上多因素的综合作用；后者则需要从时空变化两个方面来考察。因此，区域资源区位模型和预测推断模型占重要地位。,区域耕地资源开发规划和分配模型模型为区域耕地资源开发和利用提供优化方案或对其原有方案进行优化。在各种资源优化分配中，土地利用优化是区域资源开发规划的核心。目前，区域土地利用除了农业利用之外，部分还涉及到市内工业、交通以及居民点用地，并且农业土地利用结构的设计还涉及到许多其它因素（固定的、变化的、随机的等）。这使区域农业土地利用结构模型的结构设计大为复杂。区域耕地资源承载力分析模型与补充潜力分析立足资源开发、考虑经济发展和社会进步是区域耕地资源开发的主要指导，而资源的人口承载力研究则是区域资源开发合理程度的度量标准。区域的耕地增加数量总有上限，对区域耕地利用的补充分析是耕地保护利用度的最佳体现。,耕地保护临界预警模型在上述4个模型的基础上，选择人均粮食量为模型临界阈值，以区域耕地资源的数量、质量、单产、人口预测值为主要因子构建预警临界模型，并确定预警警示的触发分量。这是对区域耕地资源主要评价因子的综合评定，也是对区域耕地保护的总体成效的鉴定。下面重点谈耕地保护临界预警模型的建立过程。图下所示为耕地保护临界预警模型建立的流程图,模型因子选择应着重考虑图5.6中给出的4个基本因子，其它因子（如气候资源、水资源、生物资源、人口劳动力资源、基础设施条件、经济条件等）虽然对区域的耕地保护工作有一定影响，但影响的深度和广度不仅难以评述和量化，而且部分因子与模型因子间存在相关关系或已包容在模型因子中，故将其设为定值，对模型的应用不产生作用，而在今后的研究中，可根据实际需要进行模型微调。选择预警临界阈值预警临界阈值应能与区域社会、经济、生态的发展需要相适，以达到区域粮食生产的供需平衡。在此，系统阈值采用江苏省农科院确定的人均原粮警戒线420公斤。,预警模型的建立。在以上分析的基础上，设置系统变量如下：Q：某一时间区域耕地的数量总量，由系统数据库及图库面积查询得到；S：某一时间区域耕地的“等”指数，由土地质量指数、土地利用系数、土地经济系数三者的计算得到；M：某一时间区域单位面积耕地的生产能力，由FAO推荐的“农业生态区域法”（AEZ法）结合灰色GM（1，1）趋势分析模型相互校正后得到；R：某一时间区域的人口规模，由区域现有人口数量和区域人口的增长率共同计算得到；G：区域粮食生产相对于理论需要量的理想满足程度；Z：某一时间区域的人均原粮量。确定系统Z值对系统预警的触发分量如表所示。,Z值对系统预警的触发分量,返回,GIS模型库管理 当GIS中应用模型很多时，有必要对它们实施管理，包括模型运行结果的管理，如不同时段的同一地理对象的数据经同一应用模型运行后得到的结果，这些结果对于地理对象的空间和时间序列分析是很重要的。对GIS模型库的管理有助于系统设计人员和用户对模型的功能、数据、存储位置等具有清晰的认识，便于对模型库中的模型进行增加、修改、删除、查询等操作，使模型库趋于完善。,文本形式的管理方式该方式用文字来描述模型的各种参数，如模型名称、模型功能、存储位置等，并用文本文件存储起来；模型库中各个模型的建模过程的说明也可用文本形式的方式来管理。但这种方式只能起浏览的作用。数据库形式的管理方式该方式采用关系型数据库的关系表来存储应用模型的内容，也用关系表来存储不同时段的同一地理对象的数据经同一应用模型运行后得到的结果。这种管理方式在实际中用得较多，且可做成统一的界面进行模型的管理与维护，它相当于一个小的关系型数据库管理信息系统。采用这种管理方式，需要设计两种表：模型字典表和模型结果表。,GIS模型库管理方式,模型字典表的一般结构,模型结果表的一般结构,返回,四、GIS接口设计,（一）系统与标准数据的接口（二）互操作接口（三）空间数据与属性数据的接口（四）GIS与系统开发环境的接口,返回,系统与标准数据的接口 当我们设计一个GIS软件时，需要设计系统与标准数据的接口。所谓“标准数据”是指常用的商业GIS软件的数据格式，如Arc/Info的Coverage、ArcView的Shp、MapInfo的Mif、Intergraph的MGE工程、DGN文件和FRAME文件等格式。,一种是直接存取，所开发的软件提供对该数据格式的支持。这种方法使用较为方便，也不存在数据损失，但是实现起来较为繁琐。而且，目前，常用的GIS数据格式种类很多，很难实现对所有格式的支持。另一种是通过导入/导出机制进行数据转换，提供一种标准数据格式，用来与其它标准数据格式进行转换。如MapInfo软件的交换数据格式Mif格式，可以导出成为Dxf格式；同时，用Dxf格式存储的数据也可以用导入的方式转换成为Mif格式，从而实现MapInfo支持的数据格式与其它标准数据格式的交流。使用该方法与标准数据的交换，在数据格式变换过程中可能存在一定的数据损失。,接口的形式,返回,互操作接口 互操作接口设计是指设计GIS之间、GIS内各子系统之间和子系统内各个模块之间的接口，使它们能够较好地进行通讯和实现功能共享。异质环境下的GIS互操作设计GIS子系统之间以及子系统各模块之间的接口设计,对于异质环境下的GIS互操作，要考虑到因网络、操作系统、GIS软件平台等的不同而带来的接口设计问题。通常，异质环境下的GIS接口设计，主要采用中间件来实现，如Microsoft的COM/DCOM或OMG的CORBA等。中间件处于应用软件和系统软件之间，是客户与服务器之间的连接件，它能屏蔽硬件、网络环境、操作系统和异构数据库等的差别。中间件的种类有终端仿真/屏幕转换、数据访问中间件、远程过程调用中间件、消息中间件、交易中间件和对象中间件等。,异质环境下的GIS互操作设计,GIS子系统之间以及子系统各模块之间的接口设计 GIS内部接口设计需确定接口约定，主要包括以下内容：命名约定 命名约定用来解决不同语言在命名方面的差别所带来的问题。各种语言对用来标识程序对象的标识符（或称名字）都有自己的规定，因而在混合编程时必须有一套转换规则。程序员只有遵守它，相应的语言编译程序才能实现它。调用约定 调用约定主要解决子程序的参数传递顺序问题。子程序的调用者和被调用者之间并非直接传递参数，一般是通过堆栈进行的。调用约定规定子程序调用者以什么顺序将子程序的实参推入堆栈，被调用者以什么顺序从堆栈中取走实参。,参数传递约定参数传递约定确定参数是按值传递还是按引用传递。GIS内部接口设计的形式有多种，主要包括消息传递、直接引用、用过程语句调用等。其中，消息传递在面向对象程序设计中用得很多；直接引用是指一个模块直接存取另一个模块的某些信息，例如全程变量、共享的通信区等；而用过程语句调用是指通过模块的名字调用整个模块，一个模块只有一个入口，所有数据来往都以参数形式出现。采用何种内部接口形式需要根据实际需要进行选择。,返回,空间数据与属性数据的接口 在GIS中，空间数据与属性数据的结合有两种形式：绑定式和分离式，下表给出两种结合方式的比较。,分离式的空间数据与属性数据的接口设计可以通过唯一的ID码联系在一起，然后通过GIS软件提供的专用接口与标准商用数据库连接或使用ODBC等技术来实现两者的互访。随着网络和分布式技术的发展，属性数据可能分布在不同的站点上，可采用远程ODBC来访问远程数据。在GIS设计中，通过ODBC与关系型数据库连接也有两种形式，一是GIS软件本身内置了ODBC应用程序，如MapInfo通过它自己的远程ODBC访问远程数据；,另一种形式是通过程序设计语言（如VC、VB、Delphi等），用标准的ODBC与关系型数据库互连。例如，在VB中，先通过ODBC连接数据库源(Oracle、Sybase、Informix、DB2等)，再通过RDO(Remote Data Object)和SQL来访问数据；Delphi则通过BDE(Borland DataBase Engine)和SQL来访问数据。数据库接口技术也在不断发展，常用数据库接口技术有：开放式数据库连接ODBC、OLE DB、ADO(ActiveX Data Object)等，这些接口都用SQL作为查询语言对数据库进行操作。,返回,GIS与系统开发环境的接口 CAD、OA、RDBMS是政府部门GIS工程方案中系统开发环境的组成部分。CAD是指某些部门（如规划局）用计算机辅助设计软件（如AutoCAD）建立起来的数据，OA是指办公自动化，主要是通过网络分发数据、文档、图形（含地图）和通知等，RDBMS是指用关系型数据库管理的数据。将这三者和GIS集成起来，设计良好的接口，组建高效的图文信息系统，是GIS工程方案的核心内容之一。GIS软件可通过直接读取的方式实现与CAD（Dxf格式）数据的交互，或通过导入/导出机制来解决数据格式差异带来的不兼容问题。GIS与OA的接口则一般采用OLE或DDE技术来实现，如用Delphi程序设计语言通过创建OLE对象将MapInfo功能和Word功能集成在一块。,设计良好的GIS与系统开发环境的接口，实现GIS与系统开发环境的高效集成，这也是开放式GIS和组件式GIS的发展趋势，下图表示了这种模式在电力局电力系统中的应用。,系统除了采用Arc/Info组件来分析显示地理及地理相关信息外，还可以通过实时监测系统实现对电力系统运行的监视。电力网状态可以以图形形式显示出来，同时，在对某一开关操作之前，可以用Arc/Info的网络分析功能进行分析，预测断电区域、负荷变化等。在意外断电时可分析断电原因、辅助故障定位并制定恢复供电方案。要注意的是这些工作能在一个界面上完成，而不需要切换应用界面，任何操作都可以在界面上立即反映出来。这种应用所占用的系统资源要比两个单独的通过其它方法通信的应用所占用的资源少得多。另外，Arc/Info的功能可以嵌入到营业和设备管理系统中，它们可以共用一个数据库，设备管理和营业数据可以以图形方式来管理，更直观形象，可以为电力用户提供更好的服务，也为野外设备维修提供更详细的地理位置及车辆行驶调度方案等。,返回,GIS用户界面是GIS用户与GIS系统之间传递、交换信息的媒介，是用户使用系统的综合操作环境和与系统交互的唯一通道。在GIS设计中，作为处理空间信息和可视化表达的GIS要真正融入IT信息世界就必须考虑用户界面问题。所以，用户界面设计在GIS设计中占有非常重要的地位。,五、GIS用户界面设计,六、GIS用户界面设计,（一）以用户为中心的人机界面（二）GIS用户界面设计与开发,返回,以用户为中心的人机界面,GIS的用户分析人机交互方式GIS用户界面的设计原则,返回,GIS的用户分析 GIS已经从学术研究逐步走进了政府、企业及大众，开始在城市规划、土地利用、环境保护、商业选址分析、在线旅游等众多应用领域发挥愈来愈重要的作用。用户的多样化和他们的知识背景、计算机应用水平都使GIS的设计具有面向大众的多层次目标，GIS的发展从实验技术驱动向市场应用驱动转变已是大势所趋。从人机界面学的角度来看，必须了解各种用户的习性、技能、知识和经验，并预测他们对人机界面的不同需求和反应，为用户界面系统的分析设计提供科学依据。考虑到GIS应用的特殊性（具有地学应用特性的空间信息处理），GIS用户分类如图所示。,专业人员：来自传统测绘、地图学、遥感等 按专业程度 领域，具有坚实的地理学和测绘学基础 非专业人员 专家用户：某个应用领域需要空间信息支持其研究的专家 用户分类 按应用领域 一般应用人员：具有一定的专业知识的系统操作人员 非专业用户：包括政府决策人员以及广大的普通用户 高级用户：具有硬软件开发能力 按计算机熟练程度 熟练用户：熟练使用计算机 生疏用户：很少接触结算机 GIS用户分类示意图,返回,人机交互方式人机交互是通过计算机语言来表示用户任务，并能被计算机有效识别和执行的人机交流手段，目前主要有五种基本方式（如表所示）。,返回,GIS用户界面的设计原则 基于标准窗口系统，具有统一界面风格的图形用户界面已经成为GIS用户界面发展的主流。成功的GIS系统应具备完善的功能和友好的图形界面，能使用户集中精力于他们的任务本身，给他们带来愉悦而没有“障碍”的感觉，并能对他们的每一个操作的反应作出预测。GIS用户界面设计的基本原则是以用户为中心，具体应遵循以下原则：,一致性原则 一致性原则具体包括以下两方面：追求设计者模型、系统映象和用户概念模型的一致性。系统映象反映设计者的意图越好，设计者模型就会越接近于用户形成的概念世界。即界面的概念表达方式应尽可能接近用户的想法。控制应用方式的一致性。在类似的情况下，必须有一致的操作序列，并尽可能采用国家及行业标准和用户习惯的方式。合适的功能 功能欠缺的系统会使用户丧失兴趣；而过多繁琐的功能则会 大量增加系统的复杂性。,封装性界面要尽量掩藏复杂的内部实现细节，使用户可以集中精力解决专业应用问题。GIS用户主观上把客观世界理解成许多数据层，即用户视图。而在计算机内部，GIS设计者将数据抽象为不同数据类型，这一抽象是基于软件设计者的数据模型视图的，应采用一定的封装方法将其与用户的数据视图联系起来。灵活性界面应该灵活地安排各种对话方式，充分满足用户的各种选择。,合理、高效利用屏幕 要充分考虑海量数据与有限屏幕显示的矛盾，从可读性的角度合理安排屏幕上的多个窗口及信息载负。首先，窗口显示内容应协调一致；其次，功能菜单应建立层次级联系，主次菜单应有区别；再次，研究空间信息可视化问题，以使用户可以方便地操纵空间数据；另外，还要考虑屏幕色彩的合理搭配、屏幕刷新等问题。用户界面的效率显示、查询和空间分析是GIS的基本功能，对海量空间数据进行上述操作，其耗费的计算机资源是巨大的，应妥善解决好这些问题，提高界面的响应速度。,提供反馈、帮助信息以及出错处理机制当系统执行长时间任务时，界面上应显示有意义的反馈信息，如显示任务进度的进度条等；为更好地帮助用户完成任务，系统应提供提示帮助或联机帮助文档；当用户操作失败时，系统应及时指出错误所在并提出改进意见。与应用程序设计分离 为了提高软件开发的效率，通常采用用户界面与应用程序设计相分离的思路进行软件的开发，首先建立用户界面，构建好软件的功能框架，然后在此基础上进行应用程序开发，添加相关的应用程序来实现界面中提供的功能。,用户友好界面设计经验准则列表,返回,GIS用户界面设计与开发,为了使人机界面开发形成快速、高效的生产能力，将人机界面设计者从繁琐枯燥、低水平重复的劳动中解脱出来，人们愈来愈重视人机界面开发工具（UIMS）的研制。UIMS的基本出发点是用户界面与应用功能模块的分离，即用户界面开发的独立，用户界面独立的概念正在使用户界面开发的理论与技术成为计算机科学中一个新的研究领域“人机界面软件工程学”。作为软件工程学的组成部分之一，人机界面软件工程学总体上符合和继承了软件工程学的原理。同样，人机界面开发的过程、方法、工具和环境与一般软件系统是相似的，但在细节上有较大差别。,在GIS用户界面的开发中，一般采用原型化方法。原型化开发模型体现了人机界面设计过程的反复性，即由人-机界面需求快速设计建立界面原型，然后由用户进行评价，再根据他们的意见进行需求调整，建立新的原型。此过程反复进行，直至产生用户满意的界面产品为止。目前，以VB、Delphi等为代表的可视化编程语言和大量界面快速设计工具的出现，为快速生成窗口环境界面提供了帮助。GIS用户界面的设计主要包括两部分：输入设计输出设计,GIS输入设计,数据输入就是将空间数据编码转换为计算机可读形式并把数据写入GIS数据库的过程。数据输入通常是GIS建立的主要瓶颈问题。经验表明，建立数据库的基本费用通常是GIS硬件和软件的510倍。对GIS的操作而言，要求有一个正确而良好的数据库。输入到GIS数据库的数据有两类，即空间数据和与之相联系的属性数据。空间数据描述了地理实体的空间位置，属性数据提供如街道名称、湖泊面积和林地植被组成等描述信息。空间数据和属性数据输入GIS后应正确地联结起来（即属性必须与描述的地物位置在逻辑上匹配），还应有严格的质量检查过程，以检验数据是否满足质量标准。,输入方式设计主要是根据总体设计和数据库设计的要求来确定数据输入的具体形式。常用的输入方式有：键盘/鼠标输入，模/数、数/模输入，网络数据传送，光/磁盘读入等。这些输入方式各有优缺点（如表所示）。其中，键盘输入虽然是最易于掌握和实现的输入方式，也是最常用的输入方式，但也是最繁琐的输入方式。通常在设计系统的输入时，应尽量利用已有的设备和资源，避免大量的数据重复多次从键盘输入。在GIS中，数据输入具体可采用键盘/鼠标输入、手扶跟踪数字化、扫描数字化和已有数据文件的转换等方式来进行。,几种输入方式比较,GIS输出设计GIS输出设计是指空间数据经GIS处理和分析后，所得结果以各种形式（如各种地图、图表、数据报表、文本等）输出给用户，供生产、研究、管理、决策等使用。尤其是GIS的地图输出，是GIS输出设计的重点。一个好的GIS应能提供一种良好的、交互式的环境供GIS使用者设计、制作和输出所需的地图。下图表示了产品输出的各种形式和介质。,GIS产品输出模式和输出介质图,地图输出产品的要求地图内容的可靠性表示方法的适用性,地图内容的可靠性地图内容的可靠性是产品质量的重要保证，它包括输入数据的正确性，所采用分析方法的合理性，以及分析结果的适用性。,表示方法的适用性包括空间信息转化为地图符号的合理性，空间内容的科学分类和分级，符号配置的定位精度，同时，还要具备图名、图例和比例尺，使产品符合一定的质量规格等。GIS为保证其产品的输出，需设计输出软件，这些软件包括数据输出的放大和开窗，各种线条、颜色和符号的变换输出，地图图面的配置选择，绘图仪输出，屏幕显示输出，以及输出数据向磁性介质的转储命令等。制图输出自动化是用户梦寐以求的，因此，产品输出设计时应多考虑制图输出自动化的功能。,返回,系统层次模型示意图,七、基于GIS的物流管理信息系统集成方法,集成式B/S模式物流管理信息系统设计研究,图2.3 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