UML在GIS软件设计及建模中的应用研究
摘要
开发地理信息系统是一个复杂的过程，涉及非常复杂的方面：数据获得，验证，空间关系和拓扑关系表示等。如何高效地，科学地开发一个具有良好软件特性的GIS是开发者关心的问题。然而，在GIS软件设计过程中，常常需要整体开发思想指导，需要应用有效方法去实现GIS软件的复用性，规范性，可交互性，可共享等特性。
但是，我们目前缺乏相对完整的，系统的，有针对性的开发思想指导GIS开发，缺乏有效方法来实现这些特性。只是按照常规的软件开发的流程进行，没有充分体现GIS在软件开发，设计，管理等方面的特点。
基于上述问题和相关学者研究成果，我们按照软件工程开发流程，对GIS软件开发进行了较为深入跟踪和研究，并在此基础上初步整理和阐述了一个整体的开发思想，通过使用UML进行规范化地描述，同时具体分析了一个多分辨率的数据模型。我们初步对GIS软件开发的研究，对于提高软件开发的效率，便于软件设计的交流，及其数据共享和系统集成有一定的意义。
The development of Geographic Information System is a complicated process including very complex aspects: the data acquirement and validation, the expression of spatial relation and topological relation etc. It is a concerned question how to design and develop a stable, interactive, reuseable GIS effectively .But there is often short of effective ways and means to realize these traits wholly.
The research of content,process and mean about GIS is lacking. According to flow of routine software development at present, it can't show the traits of development , designing , management in GIS. The development in GIS should make use of software engineering idea and achievement of research . It is necessary to show cognition about GIS wholly and utilize CASE tools to improve development efficiency.
Based on the questions and some research of scholars ,we track and research thoroughly in GIS according to software engineering idea. We synthesize a whole development idea primarily and express it by UML, meanwhile analyze a multi-resolution data model in detail. It is meaningful for improving software development efficiency, communication of software development, data shared and system integration.
但是，我们目前缺乏相对完整的，系统的，有针对性的开发思想指导GIS开发，缺乏有效方法来实现这些特性。只是按照常规的软件开发的流程进行，没有充分体现GIS在软件开发，设计，管理等方面的特点。
基于上述问题和相关学者研究成果，我们按照软件工程开发流程，对GIS软件开发进行了较为深入跟踪和研究，并在此基础上初步整理和阐述了一个整体的开发思想，通过使用UML进行规范化地描述，同时具体分析了一个多分辨率的数据模型。我们初步对GIS软件开发的研究，对于提高软件开发的效率，便于软件设计的交流，及其数据共享和系统集成有一定的意义。
The development of Geographic Information System is a complicated process including very complex aspects: the data acquirement and validation, the expression of spatial relation and topological relation etc. It is a concerned question how to design and develop a stable, interactive, reuseable GIS effectively .But there is often short of effective ways and means to realize these traits wholly.
The research of content,process and mean about GIS is lacking. According to flow of routine software development at present, it can't show the traits of development , designing , management in GIS. The development in GIS should make use of software engineering idea and achievement of research . It is necessary to show cognition about GIS wholly and utilize CASE tools to improve development efficiency.
Based on the questions and some research of scholars ,we track and research thoroughly in GIS according to software engineering idea. We synthesize a whole development idea primarily and express it by UML, meanwhile analyze a multi-resolution data model in detail. It is meaningful for improving software development efficiency, communication of software development, data shared and system integration.
引文
[1] 曹瑜，胡光道，地理信息系统在国内外应用现状，计算机与现代化，1999年第61卷第3期
[2] Maguire DJ. An overview and definition of GIS, geographic information system. London: Longman Inc, 1991. 9～19
[3] 吴信才，地理信息系统的基本技术与发展动态，地球科学，1998年7月 第23卷 第4期
[4] 李德仁，对地观测和地理信息系统，中国地理信息系统协会2001年年会论文集 1～20
[5] 方裕，GIS软件发展与研究探讨，中国地理信息系统协会2001年年会论文集 20～26
[6] 钟耳顺，地理信息系统技术开发、应用与产品化，《中外科技信息》1998年12期，总第99期
[7] UML 1.3 WWW.uml.org
[8] Requirements Engineering and Rapid Development, Ian Graham, Addison-Wesley, 1998
[9] 赵东，陈俊华、李洪元，基于特征的地学可视化数据模型，《99’中国GIS年会论文集》，1999．8深圳
[10] 周心铁，刘毓华，组件技术与GIS的发展 www.gischina.com
[11] Erich Gamma, Richard Helm, Raplph Johnson, John Vlissides, 1995, Design Patterns: Elements of Reuseable Object-Oriented Software, Addison Wesley Longman Inc
[12] 李德仁，论RS、GPS与GIS集成的定义、理论与关键技术．遥感学报，1997
[13] Herbsleb97 James Herbsleb, David Zubrow, Dennis Goldenson, Will Hayes, and Mark Paulk, "Software Quality and the Capability Maturity Model," Communications of the ACM, Vol. 40, No. 6, June 1997, pp. 30-40.
[14] Bob McFeeley, "IDEAL: A User's Guide for Software Process Improvement," Software Engineering Institute, CMU/SEI-96-HB-001, February 1996
[15] Arlow, Jim. 1998." Use Cases, UML Visual Modeling and the Trivialisation of Business Requirements," Requirements Engineering
[16] 刘作伟 宁洪，现代软件开发方法中的Use Case技术 计算机工程与科学 1999年第21卷第4期
[17] Ivar Jacobson, Grady Booch, James Rumbaugh, The Unified Software Development Process, Addison Wesley Longman, 1999
[18] WWW．gischina．com地理信息系统标准化的内容与作用
[19] L. Peter Deutsch. Design reuse and frameworks in the smalltalk-80 system. In Ted J. Biggerstaff and Alan J. Perlis, editors, Software Reusablity, Volume Ⅱ:Application and Experience, pages 57-71. Addison-Wesley, Reading, MA, 1989
[20] www.opengis, org OPENGIS 规范
[21] 地理信息系统标准化的范畴与进展，钟耳顺，1999，www.gischina.com
[22] 王青山，王家耀，GIS数据模型研究与实践 解放军测绘学院学报 1998年第15卷 第4期
[23] 肖乐斌，钟耳顺，刘纪远，宋关福，GIS概念数据模型的研究，1999，WWW．gischina．com
[24] P. Assenovaand P. Johannesson, First Order Action Logic -An approach for Modelling the Communication Process between Agents, in First International Workshop on Communications Modelling The Language/Action
Perspective, Ed. J. D F. Dignum, E. Verharen and H. Weigand, London, Springer Verlag, 1996
[25] 龚健雅，朱欣焰，朱庆，熊汉江，面向对象集成化空间数据库管理系统的设计和实现，武汉测绘科技大学学报2000年8月第25卷第4期
[26] 郭建忠 安敏，GIS中多比例尺地理数据的管理和应用，解放军测绘学院学报，1999年3月第16卷第1期
[27] M. Fowler, Analysis Patterns-Reusable Object Models, Addison-Wesley, 1997
[28] 谈国新，一体化空间数据结构及其索引机制研究，测绘学报，1998年第27卷 第4期
[29] 龚健雅，整体GIS的数据组织与处理方法，武汉：武汉测绘科技大学出版社，1993
[30] D. C. Hay, Data Model Patterns, Dorset House Publishing, New York, 1996
[31] 范爱民，组建面向GIS的Intranet方案，测绘学报，1999年 第2期 No．2
[32] 陈朝晖，李峙，王尔琪，用Internet地图服务平台的设计与建立，《2001’中国GIS年会论文集》，成都，2001．3
[33] Tang A Y, Adams T M, Usery E L. A spatial data model design for feature-based geographical information systems [J]. INT. J. Geographical Information Systems, 1996
[34] E. Lynn Usery. A Feature-Based Geographic Information System Model [J]. PE&RS, 1996
[35] ESRI, INC. ARC/INFO data management: concepts, data models, database design and storage [M], 1994
[36] 宋关福，钟耳顺，王尔琪，滕寿威，多源空间数据无缝集成(SIMS)技术研究，《99’中国GIS年会论文集》，深圳，1999．8
[37] 朱光，季晓燕，戎只．地理信息系统基本原理及应用．北京：测绘出版社，1997
[38] 党安荣，地理信息系统可视化专题制图要素分级探讨，地理学报，1998年第53卷第6期VOL．53 No．6 1998
[39] Freksa, C. and Barkowsky, T., 1996, On the Relations between Spatial Concepts and Geogrphic Objects, In: PETER A. BURROUGH and ANDREW U.FRANK (Eds), Geographic Objects with Indeterminate Boundaries, Taylor & Francis
[40] Usery, E. L., 1996, A Concept Framework and Fuzzy Set implementation for Geographic Features, In: PETER A. BURROUG H and ANDREW U. FRANK, (Ed.) Geographic Objects with Indeterminate Boundaries, Taylor & Francis
[41] 陈述彭，周成虎等．《地理信系统导论》．科学出版社．2000．1
[42] 贺建忠，面向对象GIS的空间数据模型的研究，北京大学博士学位论文，1995，北京
[2] Maguire DJ. An overview and definition of GIS, geographic information system. London: Longman Inc, 1991. 9～19
[3] 吴信才，地理信息系统的基本技术与发展动态，地球科学，1998年7月 第23卷 第4期
[4] 李德仁，对地观测和地理信息系统，中国地理信息系统协会2001年年会论文集 1～20
[5] 方裕，GIS软件发展与研究探讨，中国地理信息系统协会2001年年会论文集 20～26
[6] 钟耳顺，地理信息系统技术开发、应用与产品化，《中外科技信息》1998年12期，总第99期
[7] UML 1.3 WWW.uml.org
[8] Requirements Engineering and Rapid Development, Ian Graham, Addison-Wesley, 1998
[9] 赵东，陈俊华、李洪元，基于特征的地学可视化数据模型，《99’中国GIS年会论文集》，1999．8深圳
[10] 周心铁，刘毓华，组件技术与GIS的发展 www.gischina.com
[11] Erich Gamma, Richard Helm, Raplph Johnson, John Vlissides, 1995, Design Patterns: Elements of Reuseable Object-Oriented Software, Addison Wesley Longman Inc
[12] 李德仁，论RS、GPS与GIS集成的定义、理论与关键技术．遥感学报，1997
[13] Herbsleb97 James Herbsleb, David Zubrow, Dennis Goldenson, Will Hayes, and Mark Paulk, "Software Quality and the Capability Maturity Model," Communications of the ACM, Vol. 40, No. 6, June 1997, pp. 30-40.
[14] Bob McFeeley, "IDEAL: A User's Guide for Software Process Improvement," Software Engineering Institute, CMU/SEI-96-HB-001, February 1996
[15] Arlow, Jim. 1998." Use Cases, UML Visual Modeling and the Trivialisation of Business Requirements," Requirements Engineering
[16] 刘作伟 宁洪，现代软件开发方法中的Use Case技术 计算机工程与科学 1999年第21卷第4期
[17] Ivar Jacobson, Grady Booch, James Rumbaugh, The Unified Software Development Process, Addison Wesley Longman, 1999
[18] WWW．gischina．com地理信息系统标准化的内容与作用
[19] L. Peter Deutsch. Design reuse and frameworks in the smalltalk-80 system. In Ted J. Biggerstaff and Alan J. Perlis, editors, Software Reusablity, Volume Ⅱ:Application and Experience, pages 57-71. Addison-Wesley, Reading, MA, 1989
[20] www.opengis, org OPENGIS 规范
[21] 地理信息系统标准化的范畴与进展，钟耳顺，1999，www.gischina.com
[22] 王青山，王家耀，GIS数据模型研究与实践 解放军测绘学院学报 1998年第15卷 第4期
[23] 肖乐斌，钟耳顺，刘纪远，宋关福，GIS概念数据模型的研究，1999，WWW．gischina．com
[24] P. Assenovaand P. Johannesson, First Order Action Logic -An approach for Modelling the Communication Process between Agents, in First International Workshop on Communications Modelling The Language/Action
Perspective, Ed. J. D F. Dignum, E. Verharen and H. Weigand, London, Springer Verlag, 1996
[25] 龚健雅，朱欣焰，朱庆，熊汉江，面向对象集成化空间数据库管理系统的设计和实现，武汉测绘科技大学学报2000年8月第25卷第4期
[26] 郭建忠 安敏，GIS中多比例尺地理数据的管理和应用，解放军测绘学院学报，1999年3月第16卷第1期
[27] M. Fowler, Analysis Patterns-Reusable Object Models, Addison-Wesley, 1997
[28] 谈国新，一体化空间数据结构及其索引机制研究，测绘学报，1998年第27卷 第4期
[29] 龚健雅，整体GIS的数据组织与处理方法，武汉：武汉测绘科技大学出版社，1993
[30] D. C. Hay, Data Model Patterns, Dorset House Publishing, New York, 1996
[31] 范爱民，组建面向GIS的Intranet方案，测绘学报，1999年 第2期 No．2
[32] 陈朝晖，李峙，王尔琪，用Internet地图服务平台的设计与建立，《2001’中国GIS年会论文集》，成都，2001．3
[33] Tang A Y, Adams T M, Usery E L. A spatial data model design for feature-based geographical information systems [J]. INT. J. Geographical Information Systems, 1996
[34] E. Lynn Usery. A Feature-Based Geographic Information System Model [J]. PE&RS, 1996
[35] ESRI, INC. ARC/INFO data management: concepts, data models, database design and storage [M], 1994
[36] 宋关福，钟耳顺，王尔琪，滕寿威，多源空间数据无缝集成(SIMS)技术研究，《99’中国GIS年会论文集》，深圳，1999．8
[37] 朱光，季晓燕，戎只．地理信息系统基本原理及应用．北京：测绘出版社，1997
[38] 党安荣，地理信息系统可视化专题制图要素分级探讨，地理学报，1998年第53卷第6期VOL．53 No．6 1998
[39] Freksa, C. and Barkowsky, T., 1996, On the Relations between Spatial Concepts and Geogrphic Objects, In: PETER A. BURROUGH and ANDREW U.FRANK (Eds), Geographic Objects with Indeterminate Boundaries, Taylor & Francis
[40] Usery, E. L., 1996, A Concept Framework and Fuzzy Set implementation for Geographic Features, In: PETER A. BURROUG H and ANDREW U. FRANK, (Ed.) Geographic Objects with Indeterminate Boundaries, Taylor & Francis
[41] 陈述彭，周成虎等．《地理信系统导论》．科学出版社．2000．1
[42] 贺建忠，面向对象GIS的空间数据模型的研究，北京大学博士学位论文，1995，北京