GIS软件工程期末考试复习简答题

软件工程简答题

1、GIS软件的特点？GIS软件开发过程中存在的问题？

特点：1）实现了空间、属性数据的一体化存储，但在如何组织空间数据的存储

结构方面需要进一步工作。

2）在数据组织与处理模式方面，沿袭地图处理的模式——点、线、面，图层、图库，面向过程，尺度割裂。

3）采用树型系统结构和主－从工作模式，数据交换以图层为单位。——长事务、封锁力度大

4）在空间数据管理范围方面，可以有效处理二维空间数据和DEM数据——对三维空间数据无有效处理手段。

5）在数据共享与功能共享方面，开始考虑元数据问题，实现了不同格式空间数据之间的转换问题。——仍以系统为中心，互操作未解决。概括起来：以系统为中心，以地图为基础，二维处理，静态管理，尺度割裂，数据集中。

问题：1）经费预算经常突破，完成时间一再拖延

2）开发的软件不能满足用户的要求 3）开发的软件可维护性差（不规范） 4）开发的软件可靠性差（缺乏测试）

5）数据工程量特别大，特别是数据采集工作量十分大

6）软件需求与软件生产的矛盾日益加剧，突出表现在软件生产率低。 7）软件可重用性差（各个级别—软件规格说明、软件模块、软件代码、软件文档等）

2、GIS软件工程的特色表现在哪几个方面？

1）软件工程关注大型程序的构造，软件工程的中心课题是控制复杂性，和谐地合作是开发软件的关键

2）系统复杂度大——交付的文档质量和数量、软件的微感复杂性、软件的宏观复杂性

3）数据在系统中具有特别地位——“核心”，数据：硬件：软件为8：1：1 ，数据的质量、数据的现势性、合理的数据结构

4）系统表达方式复杂——表达的内容复杂、表达的对象具有时空特性 5）系统更新速度快 6）系统维护工作量大 7）易操作性要求高

3、GIS软件工程生存周期包含哪几个阶段？每个阶段的主要任务是什么？

1）系统分析阶段

工程调研、可行性研究、制定项目计划、需求分析等子阶段； 2）系统设计阶段

总体设计、数据库设计、模型设计和详细设计等子阶段；

3）系统实施阶段

硬件安装调试、程序编制、数据库工程、测试及试运行等子阶段； 4）运行维护及评价阶段

数据库维护、软硬件维护及系统评价等内容

4、GIS系统设计包含哪些主要内容？ 包括数据设计、系统结构设计和过程设计：

数据设计侧重于空间数据结构和属性数据库结构的定义； 系统结构设计定义GIS各主要成分之间的关系

过程设计则是把结构成分转换成GIS的过程性描述。在编码阶段，根据这种过程性描述，生成源程序代码，然后通过测试最终得到完整的GIS产品。

采用的设计方法主要有：结构化生命周期法、原型法、面向对象设计方法

5、GIS软件工程的目标？

（1）付出较低的开发成本；（2）达到要求的软件功能；（3）取得较好的软件性能；（4）开发的软件易于移植；（5）需要较低的维护费用；（6）能按时完成开发任务，及时交付使用；（7）开发的软件可靠性高。

6、结构化生命周期法的特点及其目的。

特点：（1）根据需求设计系统：要求在未明确用户需求之前，不得进行下

一阶段的工作；

（2）严格按阶段进行：对生命周期的各个阶段严格划分，每个阶段

有其明确的任务和目标，而各阶段又可被分为若干工作和步骤；

（3）文档标准化和规范化：要求文档采用标准化、规范化、确定的

格式和术语以及图形、图表；

（4）分解和综合：将系统划分为相互联系又相对独立的子系统直至

模块；

（5）强调阶段成果审定和检验：阶段成果需得到用户、管理人员和

专家认可

目的：（1）保证工作质量和以后各阶段开发的正确性，使系统开发减少了

盲目性；

（2）便于计划管理和控制，前阶段工作成果是后阶段工作的依据，

基础扎实，不易返工；

（3）保证通讯内容的正确理解，使系统开发人员及用户有共同的语

言；

（4）分解使复杂的系统简单化，便于设计和实施。综合使已实施的

子系统成为完整的系统以体现系统的总体功能；

（5）减少系统开发工作中的隐患

7、原型法的产生背景。 1）微型计算机日益普及

以前，只有实力雄厚的大公司才能够买得起计算机，付得起信息系统开发维护的费用，而现在绝大多数公司，甚至个人都有能力购买计算机。同时，软件费用在整个信息系统开发费用中的比例迅速上升，已大大超过硬件的价格。采用传

统的开发方法，耗时多、人员广、费用大，因而给开发工作带来了很大困难。

2）应用需求变化加快

在全球化的今天，企业间竞争日益激烈，企业的发

展战略不断调整，企业的规模也在不断的变化，很多公司的结构向着小型、灵活的方向发展。不断地缩短开发周期，提高质量，是对信息系统开发提出的更高要求。

3）社会化GIS的发展趋势

面向社会大众的GIS呈现出丰富多彩的形式和动态

性，这些GIS应用需求不可能在最初就确定下来。如果采用结构化生命周期法，周期太长，费用太高，可能无法完成，即使经过努力得以完成，系统的建成之日也可能是它的淘汰之时。

4）螺旋型模型被要求

用户的需求多变被认为是预先定义方法实施中的最

大困难，因为它把用户需求在早期就加以冻结。而原型化方法则相反，它认为需求的反复和多变是一种正常现象，是不可避免的，应该鼓励用户对需求提出更多、更高的要求。原型法使未来的系统提供的信息真正的满足管理和决策的需要。

8、基于原型法开发信息系统包括哪几个阶段？

1）确定用户的基本需求

用户根据系统的特点清楚地表达自己的基本需求，即应该具备的一些基本功能、用户界面的基本形式等。系统分析开发人员据此来确定系统的规模及基本 框架，判断系统需要的数据能否得到，同时应估算出开发原型的成本。

2）开发初始原型

开发初始原型仅仅反映用户的基本需求，并不要求完善。开发初始原型的目的是快速建立一个满足用户基本需求的交互式系统，并且能够按照用户的要求 不断修改。系统分析设计人员应使用一些可视化开发工具和高层次的开发语言来建立系统原型，帮助修正系统设计的内容。

3）利用原型来提炼用户需求

系统原型是开发人员和用户就系统设计的构思进行对话的桥梁。用户通过亲自使用原型，从而了解其需求得到的满足程度以及存在的问题。开发人员一方 面记录下用户提出的该系统的缺点和不足之处；另一方面也要借助原型系统引导、启发用户表达对系统的最终要求。

4）修正和改进原型

开发人员根据第三阶段中用户提出的修改意见或发现的问题，对初始原型系统进行修改、扩充和完善。这是一个多次反复的过程，直到用户满意为止。如 果用户满意，则修改过的原型成为一个运行原型，运行原型可能成为一个新的应用系统，也可能作为应用系统开发的基础。

9、试述统一建模语言在软件开发各阶段的作用

UML是一个通用的标准建模语言，可以对任何具有静态结构和动态行为的系统进行建模。UML适用于系统开发过程中从需求规格描述到系统完成后测试的不同阶段。

? 在需求分析阶段，通过用例来捕获用户需求，并采用用例建模，描述对系统

感兴趣的外部角色及其对系统的功能要求。

? 在设计阶段引入定义软件系统中技术细节的类（如处理用户接口、数据库、通讯和并行性等问题的类），为构造阶段提供更详细的规格说明。

? 编程（构造）是一个独立的阶段，其任务是用面向对象编程语言将来自设计阶段的类转换成实际的代码。

? UML模型还可作为测试阶段的依据。系统通常需要经过单元测试、集成测试、系统测试和验收测试。不同的测试小组使用不同的UML图作为测试依据。 o单元测试使用类图和类规格说明； o集成测试使用部件图和合作图；

o系统测试使用用例图来验证系统的行为； o验收测试由用户进行，以验证系统测试的结果是否满足在分析阶段确定的需求。

10、GIS基本设计方法比较。

结构化生命周期法：规定了软件开发过程中的各项工程活动，并规定了它们自上而下，相互衔接的固定次序，前一阶段的成果是后一阶段工作开展的基础。 这种开发方法为软件开发提供了一个较为成熟和完善的管理模式，而且直观易学。不足是缺乏灵活性，尤其是在软件需求不明确或不准确的情况下，问题更为突出；其次还有修改困难、难以维护和软件模块重用性差等缺点。

原型法：主要思想是借助原型来辅助软件开发。在开发初期，开发人员根据自己对用户需求的理解，利用开发工具快速构造出原型软件，用户及开发人员通过对原型软件的试运行、评价、修正和改进，逐步明确对软件的功能需求以进行 正式开发或者直接把原型扩充成最终产品。它的优点是增进了开发人员和用户对系统功能需求的理解，为用户提供了一种有力的学习手段，尤其是可以大大提高用户接受性。但是，软件原型是否具有代表性直接影响到软件开发的成功与否。

面向对象技术：将客观世界（即问题论域）看成是由一些相互联系的事物（即对象）组成，每个对象都有自己的运动规律和内部状态，对象间的相互作用和相互联系构成了完整的客观世界，问题的解由对象间的通讯来描述。面向对象的开发方法包括分析阶段、高层设计、类的开发、实例的建立、组装测试等阶段。

11、为什么要对GIS项目进行可行性研究？主要从哪几个方面着手？ 可行性分析是从社会因素、技术因素和经济因素三大方面对建立应用型地理

信息系统的必要性和实现系统目标的可能性进行分析，以确定用户实力、系统环境、原始数据、数据流量、存贮空间、软件系统、经费预算以及时间分析和效益分析等。通常要考虑7个方面因素。 1、理论分析

从理论上分析应用型GIS实现的可行性涉及两方面的内容：一是GIS系统提供的数据结构、数据模型与应用所涉及到的专业数据的特征和结构的适宜性分析；二是分析方法和应用模型与GIS技术结合的可能性分析。 2、技术水平

1）计算机系统功能和寿命的限制

GIS系统功能的实现在很大程度上受到计算机系统功能和寿命的限制。在选择GIS的硬件设备时，在重点考虑性能价格比高等因素以外，应注意到系统的发展。

2）技术方法

GIS系统是一个空间信息系统，开发应用型GIS系统时，应该选择先进的开发技术和方法，以保证GIS技术的先进性。

3）技术力量

在GIS的设计和开发过程中，人是决定性因素。现有的条件我国的人才技术结构多是单一性的，很难找到既有比较高的专业知识又有丰富的计算机系统设计与开发经验和GIS理论水平的综合型人才。这就需要组织各方面的专家学者联合 攻关。

3、经费估算

在应用型GIS设计过程中，所需的经费包括：

① 资料、数据地图等的收集、输入、处理的经费； ② 软、硬件购置与维护经费；

③ 系统运行管理，包括工作人员工资； ④ 消耗品费用。 4、财力状况

财力支持是关系到GIS成败的主要决定性因素。按财力状况可以把用户分为： ① 资金丰富，财力支持有充分保证，因此可以建立任何形式和规模的地理信息系统；

② 资金有限，财力支持没有充分把握，须对设计中的GIS进行仔细地论证； ③ 资金相当有限，对GIS的财政支持将是某种程度的冒险。 5、社会效益

社会效益分析指应用型GIS建立以后可能产生的社会效益预测。它包含两个方面的内容：经济效益和科学技术效益。经济效益主要是指投入与产出的比率； 科学技术效益是指在科学和技术上达到的水平以及对社会产生的影响。 6、支持程度

用户支持程度：部门管理者、工作人员对建立GIS的支持情况。

人力状况：包括有多少人力可用于GIS系统，其中有多少人员需培训等。 财力支持情况：包括组织部门所能给予的当 前的投资额及将来维护GIS的逐年投资额等。 7、进度预测

应用型地理信息系统的建设是一项复杂的系统工作，一般需要较长的时间。但是如将系统建设时间规定得很长，不易为领导和用户所理解和接受。因此建设时间也就成了影响系统目标的一个因素。

12、需求工程包含的内容有哪些？

13、在进行需求分析过程中应注意哪些问题？

（1）开发原型，使得用户能够了解如何进行人机交互。因为人们一般对软件

质量的感觉经常基于对界面“友好性”的感觉，因此，强烈推荐使用原型方法（以及相应产生的迭代）。

（2）记录每个需求的起源及原因。这是建立回溯到客户可追踪性的第一步。 （3）使用多个需求视图。建立数据、功能和行为模型，提供3种不同的视图。这将减少忽视某些东西的可能性，并增加识别不一致性的可能。

（4）给需求赋予优先级。过短的时限可能使每个软件需求实现的可能很小，如果采用增量过程模型、必须标识那些在第一个增量中要交付的需求。

（5）努力删除含糊性。因为大多数需求以自然语言描述，存在含糊性的可能，正式的技术复审是发现并删除含糊性的一种方法。

14、需求分析的目标是什么?需求分析的成品是什么?

系统需求分析是在对用户进行深入细致的调查基础上进行的，通过与系统潜

在用户进行书面或口头交流，将收集的信息根据系统软件设计的要求归纳整理后，得到对系统概略的描述。

15、做好系统分析工作需要系统分析员具备哪些素质？

① 和用户建立真正的伙伴关系 ② 善于发现问题背后的问题 ③ 学习快

④ 用共同的语言与用户交流

16、从哪几个方面进行需求评审？ （1）系统定义的目标是否与用户的要求一致

（2）需求分析阶段提供的文档资料是否齐全；

（3）文档中的所有描述是否完整、清晰、准确反映用户要求； （4）与所有其它系统成分的重要接口是否都已经描述； （5）被开发项目的数据流与数据结构是否足够、确定； （6）所有图表是否清楚，在不补充说明时能否理解；

（7）主要功能是否已包括在规定的软件范围之内，是否都已充分说明； （8）设计的约束条件或限制条件是否符合实际

（9）开发的技术风险是什么？

（10）是否考虑过软件需求的其它方案？

（11）是否考虑过将来可能会提出的软件需求？

（12）是否详细制定了检验标准，它们能否对系统定义是否成功进行确认。

17、简要叙述总体设计阶段的主要工作。

1）划分出组成的各物理元素的构成、联系，及其定义描述，并且根据系统

确定的应用目标，配置适当模型和数量的硬件、软件、确定计算机的运行环境。 2）当系统的运行环境确定以后，根据应用模型和应用目的设计应用型GIS数据库的数据模型，并根据系统的数据模型、应用和分析模型、数据处理模型等，对数据的标准和质量要求等，做出相应的定义和规定。

18、确定系统目标的基本原则有哪些？

1）针对性

以提高信息管理的效率，提高信息质量，为决策者提供及时、准确、有效的信息，向社会提供所需信息为出发点。 2）实用性

根据我国现行GIS发展状况，大多数单位（或城市、地区）都难以在短期内建成一个完善的系统，为充分发挥系统的经济效益和社会效益，应注重实用性 3）预见性

要充分考虑国家对有关专业管理的政策、方针和立法以及当今信息技术的快速发展，在系统功能设置时应留有发展余地和良好的接口。 4）先进性

要考虑计算机及外设、基础软件的新版本，新操作系统等先进设备、先进技术的应用。

19、简要说明系统总体设计的基本原则。

1、完备性：主要是指系统功能的齐全、完备。一般的应用型GIS都具备数据采集、管理、处理、查询、编辑、显示、绘图、转换、分析、输出等功能。 2、标准化：一是指系统设计应符合GIS的基本要求和标准，二是指数据类型、编码、图式符号应符合现有的国家标准和行业规范。

3、系统性：属性数据库管理系统，图形数据库管理子系统及应用模型子系统必须有机地结合为一体，各种参数可以互相进行传输。

4、兼容性：数据具有可交换性，选择标准的数据格式和设计合适的数据格式变换软件，实现与不同的GIS、CAD、各类数据库之间的数据共享。 5、通用性：系统必须能够在不同范围内推广使用，不受区域限制。

6、可靠性：一是系统运行的安全性；二是数据精度的可靠性和符号内容的完整性

7、实用性：系统数据组织灵活，可以满足不同应用分析的需求。系统真正做到能够解决用户所关心的问题，为生产实践、科研教学服务。

8、可扩充性：考虑到应用型GIS 发展，系统设计时应采用模块化结构设计，模块的独立性强，模块增加、减少或修改均对整个系统影响很小，便于对系统改进、扩充，使系统处于不断完善过程中。

20、叙述说明数据库分析的过程，并注明数据库分析需要考虑的因

素。

1、数据库的宏观地理定义 1）参考基准与坐标系统

空间坐标系统是应用GIS的基础。一个精确合理的坐标系统是多源地学数据所依赖和参考的依据。在我国有两种高程基准，一种是1956年黄海平均高程基准面；另一种1980大地坐标系高程基准面。我国的平面坐标系有三种，分别是1954年北京坐标系、1980年国家大地坐标系、地心坐标系

2）地图投影(map projection)

地图投影是采用一定的数学法将不可展开的地球椭球面转换为一个可展开的二维平面。在转换过程中，根据不同的投影条件、采用不同的数学方法，所得结果也不同（即产生不同的变形性质）。因此在数据库设计时，应考虑到投影的选择以及不同投影间的变换。

3）数据库比例尺

数据库的比例尺通常取决于用户对数据的精度要求。虽然一旦地理数据被输入到数据库中，用户可用任意比例尺进行显示，但数据库的精度和原始图件一致的。

2、数据库数据模型的确定

数据库数据模型的选择是与GIS 基础软件分不开的，在确定了数据库数据模型以后，接着需考虑对数据进行分层、各层数据的表示形式、各层数据的属性内容以及属性表之间的关系等。

21、数据库设计应该达到怎样的目标？ 决定数据库的数据内容，选择适当的数据模型，各数据内容如何在库中组织等。

22、简述应用模型的作用。

1）是联系GIS应用系统与常规专业研究的纽带 2）是综合利用GIS应用系统中大量数据的工具 3）是GIS应用系统解决各种实际问题的武器 4）是GIS应用系统向更高技术水平发展的基础 5）利于信息交流

23、简述应用型GIS应用模型的建立方法。

概念模型比较灵活，可以引入许多模糊概念，适用范围很广，易于为多数人

接受，但难以进行精确定量分析；

数学模型因果关系清楚，可以精确地反映系统内各要素之间的定量关系，易于用来对自然过程施加控制，但通常难以包括太多的要素，而常常是大大简化的理想情形，削弱了其实用性；

统计模型可以通过大量的实践建立，具有简单实用、适用性广、可以处理大量相关因素的特点，缺点是过程不清，一般是采用“黑箱”或“灰箱”方法建立。

24、详细设计的任务有哪些？请简要说明。

（1）细化总体设计的体系流程图，绘出程序结构图，直到每个模块的编写难度可被单个程序员所掌握为止

?（2）为每个功能模块选定算法

?（3）确定模块使用的数据组织

?（4）确定模块的接口细节，及模块间的调度关系 ?（5）描述每个模块的流程逻辑

?（6）编写详细设计文档。主要包括细化的系统结构图及逐个模块的描述，如功能、接口、数据组织、控制逻辑等

25、空间数据库的概念设计包括哪几个部分？其中空间需求分析主要包括哪些内容？ 1）空间数据需求分析

空间数据需求分析步骤：用户需求调查、分析空间数据现状、系统分析。

2）E-R模型

描述： E-R模型是构建信息系统或数据库概念模型的一种有效工具或有效方法

组成：实体类（简称实体）、关系类（简称关系）和属性

26、试比较基本E-R方法、空间E-R方法的异同。

27、图形数据的分层管理需要考虑哪些因素？

① 按要素类型分层，性质相同或相近的要素应放在同一层。

② 数据与数据之间的关系。如数据的公共边，数据之间的隶属关系等。

③ 基础信息数据的分层较细，各种专题信息数据一般放在单独的一层或较少的几层中。

④ 考虑用户视图的多样性。

⑤ 分层时应考虑数据与功能的关系，如数据使用频率，起主导作用的功能等。 ⑥ 分层时应考虑更新的问题，应考虑将变更频繁的数据分离出来。 ⑦ 分层时应顾及数据量的大小，各层数据的数据量最好比较均衡。 ⑧ 尽量减少冗余数据。

28、空间数据库的概念模型设计的任务是什么？包含哪些主要步骤？

?概念数据库模式设计：对用户需求描述的现实世界通过对其中信息的分类、

聚集和概括，建立抽象的高级数据模型(如E-R模型)，形成概念数据库模式 ? 事务设计：是考察需求分析阶段提出的数据库操作任务，形成数据库事务的高级说明

29、如何进行应用型GIS功能设计？应注意哪些问题？

应用型GIS的功能设计的重点并不在于对基本功能的设计和编程，而是根据

需求分析的结果，对解决特定的应用目的而进行的功能分析、选择合适的工具型GIS功能并对其具体化，以满足用户的需要。 一般应遵循以下原则： （1）功能结构的合理性：即系统功能模块的划分要以系统论的设计思想为指导，合理地进行集成和区分，功能特点清楚、逻辑清晰、设计合理。

（2）功能结构的完备性：根据系统的应用目的要求，功能齐全，适合各应用目的和范围。

（3）系统各功能的独立性：各功能模块应相互独立，各自具备一套完整的处理功能，且功能相对独立，重复度最小。

（4）功能模块的可靠性：模块的稳定性好，操作可靠，数据处理方法科学、实用。

（5）功能模块操作的简便性：各子功能模块应操作方便，简单、明了、宜于掌握。

30、GIS界面设计需要遵循哪些原则？

1）一致性原则

① 追求设计者模型、系统映象和用户概念模型的一致性。即界面的概念表达方式应尽可能接近用户的想法

② 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。 2）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

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