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系统实施和系统评价

  一、系统实施
  系统实施是GIS建设付诸实现的实践阶段。在这一阶段中,需要投入大量的人力物力并占用较长的时间,因此,应该作好细致的组织工作,制订出周密的计划。系统实施的主要内容是程序编制与调试和数据采集与数据库建立,此外还应包括人员的技术培训和系统测试等。
  通常,为了保证程序编制和调试及后续工作的顺利进行,硬软件人员首先应该进行GIS系统设备的安装和调试工作;然后在适当的开发软件提供的环境下将详细设计产生的每个模块的功能用某种程序语言予以实现;再进行程序调试、数据录入和试运行,以至建立一个能交付用户使用的实用系统。 程序编制工作要尽量做到标准化和通用化,对所编制的程序应该按统一的格式编写程序说明,一般可采用以下内容:
  ※ 程序名称;
  ※ 程序功能;
  ※ 程序设计算法;
  ※ 程序使用方法;
  ※ 需要的存贮空间、设备和操作系统;
  ※ 程序设计语言;
  ※ 程序作用的数据文件;
  ※ 其它有关说明等。
  此外,为充分发挥系统的效率,在程序编制时还应顾及以下几个方面的因素:
  ※ 运算速度;
  ※ 对硬、软件环境的依赖程度,对计算机内存的要求;
  ※ 算法的复杂程度;
  ※ 程序的可靠性和适用性。
  在对系统的硬、软件进行测试和安装调试过程中,还应该结合系统目标,通过采用模拟数据或选择出小块实验地区的数据,对各种功能进行全面试验。实验阶段不仅应测试系统各部分的工作性能,同时还应测试各部分之间数据传送性能的好坏、处理速度和精度等的高低,从而保证所建立的系统能正常工作且各部分运行状况良好。 GIS建设过程中还需要投入大量的人力进行数据的收集、整理和录入工作。GIS规模大,数据类型复杂多样,数据的收集和准备是一项既繁琐、劳动强度又大的任务。通常要求数据库模式确定后就应该进行数据的输入,并且应按数字化服务业方案的要求严格进行,输入人员还应该进行相应程度的培训工作。
  在这一阶段,由于有很多人员参加工作,包括系统开发人员、用户和领导管理人员,为了保证GIS的顺利和使用户尽快掌握使用方法,还应提前对有关开发人员、用户、软硬件操作人员等进行技术培训以及有关的系统管理维护工作,并制订出相应的工作规程与管理制度等。此外,对于一般人员和领导,也应给予一定的宣传和介绍,使其对新建GIS系统有所了解,关心和支持GIS的实施工作。
  系统的调试与测试是指对新建GIS系统进行从上到下的全面测试和检验,看它是否符合系统需求分析所规定的功能要求,发现系统中的错误,保证GIS的可靠性。一般来说,应当由系统分析员提供测试标准,制订测试计划,确定测试方法,然后和系统设计人员、和谐设计人员及用户共同对系统进行测试。测试的数据可以是模拟的,也可以是来自用户的实际业务,经过新建GIS系统的处理和检验,判断输出数据是否符合预期的结果,能否满足用户的实际要求,并对不足之得加以改进,直到满足用户的要求为止。
  二、系统评价
  所谓系统评价就是对所建立系统的性能进行考察、分析和评判,判断其是否达到系统设计时所预定的效果,包括用实际指标与计划指标进行比较,评价系统目标实现的程度。评价指标应该包括性能指标、经济指标和管理指标等各个方面,最后还应就评价结果形成系统评价报告。具体动作时可以从软件功能和系统总体功能两个方面进行评价。
  1、软件功能评价
  GIS软件构成整个系统的核心部分,其功能的好坏与否决定了GIS系统功能的强弱,因此,正确全面地对软件功能进行评价是很重要的。为满足实际工作的需要,通常可以分五个部分对软件功能进行检验和评价。作为参考,下面具体列出对软件功能进行评价的纲要。
  (1)用户界面
  ※ 命令驱动界面有提示,应答界面有缺省应答;
  ※ 有下拉式或上托式菜单功能;
  ※ 具有交互式命令语言接口;
  ※ 可以使用命令缩写;
  ※ 可用各种简单功能的集合构成宏指令shell文件或批处理文件,以便自动地执行复杂的功能;
  ※ 具有连机帮助屏幕概述各项命令、命令语法、功能等;
  ※ 能够取消或重新存储前面的输入值;
  ※ 具有与用户友好的错误提示信息;
  ※ 具有软错误恢复功能;
  ※ 具有口令存取保护功能
  一般功能:
  ※ 应能在空间及属性数据库中输入有关数据的世系(即来龙去脉)、位置精度、逻辑一致性、完整性等质量信息;
  ※ 具有跟踪事务处理的功能;
  ※ 支持按顺序、直接和按关键字存取数据文件的方式;
  ※ 具有定义文件内容和格式的数据字典;
  ※ 除顺序文件存取方式外,可直接存取专门要素;
  ※ 允许通过属性或空间数据字段,对表格或图形文件进行分类;
  ※ 可作用算术表达式或在相关文件中查表的方式对新的字段值进行计算;
  ※ 具有通过共享字段将几个数据文件联系起来的功能,并可将其结果集合当做一个整体用于所有表格处理功能(包括录入数据和生成报告)中;
  ※ 在空间和属性数据库中,提供读、写、访问的授权功能;
  ※ 提供建立、存储、检索、生成标准报告的功能;
  ※ 提供下列表格格式化功能:①在指定字段分行,②分项,③计算总和,④设计页和列的标题规格,⑤从单独记录中进行多行显示。
  空间数据库构成:
  ※ 可通过以下方式组织空间文件:①位置,②项目,③专题,④地图单元;
  ※ 对永久数据文件可以进行多重访问,但只有被授权的用户才可修改数据库;
  ※ 对用户建立的工作文件提供完全的、只有该用户自己享用的增、删、改功能;
  ※ 对数据库中的全部数据,能够自动建立目录或索引,包括数据的质量,位置及最后日期;
  ※ 对数据为的内容和现状能够生成状态报告;
  ※ 能够不考虑文件大小或比例尺来添加数据文件。
  (2)数据库建立
  数字化:
  ※ 数字化方法(手工数字化、扫描数字化,……);
  ※ 加注记的方法;
  ※ 建立拓朴关系;
  ※ 输入属性数据
  编辑:
  ※ 空间数据编辑 ①对拓朴错误进行自动检查,在图形上显示错误,并有人机交互的纠错功能;②在数字化过程中或以批处理方式对矢量坐标或栅格像元进行格式检验、范围检验、数值检验;③以单个地物或地物群为单位,人机交互地增加、删除、修改、移动矢量地物或栅格像元;④在数字化过程中或以批处理方式自动检验线的定义处的过头和不足,并能以重新数据化或自动剪裁连接的方式进行改正。
  ※ 属性数据编辑 ①人机交互地插入、删除、改变、移动地物名称和编码;②可检验丢漏的地物名称或编码;③在数字化过程中或以批处理方式检验非法属性值或属性值的集合;④利用查询语言的选择函数,更新成组的图形地物名称或属性记录。
  (3)数据处理和分析
  ※ 数据检索:①可选择特定的数据类别;②通过矩形、圆形或多边形窗口选择空间或属性数据;③从人机交互的屏幕数字化区或重新定义分类的数据类别选择空间或属性数据;④通过单一地物名或一组地物名选择空间或属性数据;⑤通过对属性的逻辑检索选择空间数据;⑥通过图形连接选择空间或属性数据;⑦可浏览空间或属性数据库。
  ※ 数据重组:⑴可进行从栅格到矢量,从矢量到栅格的数据转换,具有用户对点线面要素进行选择的优先权;⑵在缺省或用户指定的限差内,交互式地或自动地对几何位置相邻的数据进行连接,消除裂缝或重叠部分;⑶可用行程编程或四叉树编码进行栅格数据的压缩和释放;⑷通过重新取样修改网格尺寸;⑸压缩不必要的多余坐标而同时保存角点、弯曲总貌和形状;⑹对直线数据进行平滑,以恢复其弯曲总貌和形状;⑺可从随机状态和网格人的高程值生成等高线,反之,也可从等高线生成网格化的高程值;⑻可从随机状态、网格化的高程、等高线生成不规则三角网(TIN);⑼可从不规则三角网格生成网格或等高线数据;⑽通过指定的阻挡层(例如断层)或约束条件(例如山脊线、汇水线)抑制等高线的生成;⑾提供下列几何坐标功能:平行线、曲线及各种要素的延伸,产生相等的直线、弧段,相交直线、弧段,等分角,定位交叉切线和外切线等。
  ※ 数据变换:①矢量或栅格数据对于控制点的数学平差方法是:在XY方向的旋转、平移、缩放(4个参数),在XY方向的旋转、平移、缩放(6个参数),局部区域弹性图幅,多项式,其他类型的最小二乘法,投影变换、近似变换等;②从数字化像片数据中恢复地理坐标的方法是:结合数字高程数据使用单一像片后方交会或前方交会技术,使用模拟或解析测图仪测出立体像片带的坐标;③对已知控制点的导线数据,使用最小二乘法将地面测量的方位和距离转换为地理坐标;④辐射校准遥感数字图像或扫描像片数据;⑤栅格数据值的重新定比(例如反差拉伸)。
  ※ 矢量或栅格数据叠加: ①对矢量和栅格数据在下列范围中进行逻辑AND、OR、XOR、NOT叠加操作;多边形在多边形中,点在多边形中,点在线上,线在多边形中等;②在数据集间的叠加过程中能给某个数据类别的特征加权;③在图形合成过程中自动或手工地合并属性信息。
  ※ 栅格数据处理: ①指定二进制数据、离散数据、连续实数数据存放到栅格数据集中;②对两个或多个栅格数据分类执行下列数学操作:加,减,乘,除,求最小值,求最大值等;③对一个栅格数据分类执行下列数学操作:指数,对数,自然对数,绝对值,三角函数,反三角函数;④以一个新的反映其相邻栅格某些数学综合值来取代原来数值的能力(例如平均值,最大值,最小值,合计值);⑤有监督或无监督聚类的能力。
  ※ 综合分析功能: ①从点、线、多边形要素中指定距离缓冲区;②通过网络确定交替路径和最佳路径;③自动标识排水网、集水区及视线遮蔽区;④根据等高线数据进行挖、填方及断面分析;⑤生成坡度、坡向及光线强度等数据分类;⑥计算方位角、象限角及地形点位;⑦具有定义、启动和关闭导线程序及平差导线的功能。
  ※ 统计分析功能: ①计算面积、周长、长度、体积;②对于同时出现在两种数据分类中的交叉分组列表,计算面积和平均值占总数的百分比;③从表格数据中计算下列统计值:平均值、中值、四分位数、中位数、标准差;④对表格数据进行下列统计分析:相关分析、回归分析、方差分析、因素分析、判别分析、列联表;⑤支持下列检验:T检验、X2检验、曼惠特尼检验、串检验;⑥支持下列分布:正态分布、泊松分布、二项式分布;⑦计算置信区间和威尔科克森区间。
  (4)数据输出
  ※ 一般功能: ①可用下列设备显示图形:图形终端、数字绘图仪、喷墨打印机、色带打印机、点阵打印机、激光打印机、静电绘图仪、字符打印机、胶片记录器等;②在栅格矢量显示设备上显示栅格或矢量的源文件;③通过显示屏幕的拷贝生成地图;④生成的地图可大于输出显示设备的物理尺寸,并可镶嵌;⑤可生成网格表面的三维正射影像图和透视图,或其它具有高程数据的分类图;⑥以交互方式或以缺省的地图格式组成显示的地图;⑦可指定位置、大小、比例尺和视图的定向;⑧可显示点、线、多边形数据集;⑨以经纬度、国家基准面或UTM坐标参考系显示图廓线、网格线、晕线等并具有指定比例尺的注记;⑩可从现在的表格中选择点状符号、线划类型、面积填充图案和字体。
  ※ 各种注记功能: ①可以建立、命名、存储、检索及交互地定位下列内容:地图标题、图例、比例尺、南北箭头、单线或多线的文本字符串;②对所有文本记录指定符号类型、字符尺寸、颜色及字符串方向;③在预先指定的点位(如多边形重心)自动地放置文字并补充以交互地移动或均匀配置注记的能力;④可建立、命名、存储和选择缺省点位符号、线性类型、面积填充图案;⑤可通过指定一地物名称或一组地物名称,指定显示颜色或颜色组,指定属性或属性组,以及用光标选择地物等方法来给图形特征设置点符号、线型、线宽、填充符号及颜色等;⑥通过指定晕线颜色、线划类型、旋转角和距离间隔对面状区域进行填充。
  应该说明,并非每一个地理信息系统软件都要一一具备上述各种性能。事实上对每一个特定用户而言,上述各种功能也并非都是必不可少的。因此,在实际工作中,往往是根据上述各种功能从中选择出符合本单位部门要求的地理信息系统软件。
  2、系统总体功能评价
  系统总体功能评价就是从技术和经济两个方面对扫建立的系统进行评定。具体步骤可以对以下各项进行逐一审议和考核。
  (1)系统效率
  地理信息系统的各种职能指标、技术指标和经济指标均是系统效率的反映。例如,系统能否及时地向用户提供有用信息?所提供信息的地理精度和几何精度如何?系统操作是否方便?系统出错如何?以及资源的使用效率如何?等等。
  (2)系统可靠性
  所谓可靠性即指系统在运行时的稳定性,正常情况下应该很少发生事故,即使发生也能很快修复。可靠性还包括系统有关的的数据文件和程序是否妥善保存,以及系统是否具有后备体系等。
  (3)可扩展性
  任何系统的开发都是从简单到复杂的不断求精和完善的过程,特别是地理信息系统常常是从清查和汇集空间数据开始,然后逐步演化到从管理到决策的高级阶段。因此,一个系统建成后,要使在现行系统上不做大改动或不影响整个系统结构,就可在现行系统上增加功能模块,这就必须在系统设计是留有接口,否则,当数据量增加或功能增加,系统就要推倒重来,这就是一个没有生命力的系统。
  (4)可移植性
  可移植性能评价地理信息系统的一项重要指标。一个有价值的地理信息系统软件和数据库,不仅在于它自身结构的合理,而且在于它对环境的适应能力,即它们不仅能在一台机器上使用,而且能在其它型号设备上使用。要做到这一点,系统必须按国家规范标准设计,包括数据表示、专业分类、编码标准、记录格式、控制基础等,都需要按照统一的规定,以保证软件和数据的匹配、交换和共享。
  (5)系统的效益
  系统的效益包括经济效益和社会效益。目前地理信息系统还处于发展阶段,由它产生的经济效益不显著,可着重从社会效益上进行评价,例如信息共享的数据,数据采集和处理的自动化水平,地学综合分析能力,系统智能化技术的发展,系统决策的定量化和科学化,系统应用的模型化,系统解决新课题的能力,以及劳动强度的减轻,工作时间的缩短,技术智能的提高等。从总的来看,地理信息系统的经济效益是在长时间内逐渐体现出来的,随着新课题的不断解决,经济效益也就不断提高。但是,从根本上说,只有当地理信息系统的建设走以市场为导向的产业化发展道路,商品经济的发展导致信息活动的激增,信息广泛而及时的交流,形成信息市场,出售地理信息系统产品和软件,才能为地理信息系统的发展提供契机,这是地理信息系统的经济效益才能真正体现,评价的目标也就自然地转向经济效益方面。
  目前,一批以开发地理信息系统为目标的经济实体正在筹备和组建,地理信息系统的经济、科学和技术三统一的发展趋势是肯定无疑的。

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