地理信息系统需求分析

『壹』 预警系统开发的需求分析

系统需求分析是系统开发中最重要的一个阶段，直接决定着系统的开发质量和成败，必须明确用户的要求和应用现场环境的特点，了解系统应具有哪些功能、数据的流程和数据之间的联系。事故预警系统是综合运用事故致因理论 ( 如系统安全理论) 、安全生产管理原理 ( 如预防原理) ，以事故预防和控制为目的，通过对生产活动和安全管理过程中各种事故征兆的监测、识别、诊断与评价，根据事故的严重程度和可能性给出安全风险预警级别，并根据预警分析的结果对事故征兆的不良趋势进行矫正、预防与控制 ( 张华兵等，2006) 。

煤与瓦斯突出预警系统的需求分析，首先进行问题判别，弄清系统开发的需求有哪些，包括运行环境、系统性能、系统功能、用户界面以及安全保密等许多方面。本系统需求主要包括以下诸方面:

1) 系统要既能处理空间数据，也能处理属性数据，能提供矿山巷道分布、井下监测警兆信号各设备的分布及其参数、避灾路线的分析等，并能对各种要素进行综合分析。

2) 矿山是个动态环境，随着巷道的掘进而延伸，数据库中的数据必须跟着反映出来，因此系统必须是一个 “活”的系统，所有的信息必须能很方便地更新。

3) 系统所包含的信息必须能方便地查询、检索、显示和输出，能将用户选定的数据以需要的格式输出，包括图片输出、地图打印和导出到 Microsoft Excel 等。

4) 系统必须能够进行警情指标的动态综合显示，警情信号的分级输出。

5) 基于 GIS 的煤与瓦斯突出预警系统必须界面友好，操作简便，非专业 GIS 人员也能操作。

从系统开发的性能需求而言，基于 GIS 的煤与瓦斯突出预警系统能够充分发挥 GIS 在空间显示、分析和管理方面的优势，满足矿山开采煤与瓦斯突出预警的需求。GIS 中的空间关系指空间目标之间所具有的度量关系、顺序关系、拓扑关系。空间关系在 GIS 中起着举足轻重的作用，是 GIS 不可缺少的重要组成部分，同时也是 GIS 区别于其他图形系统的重要标志，其研究进度直接影响着 GIS 空间数据模型、空间查询、空间分析、空间推理等方面的发展与应用。其中，空间分析是 GIS 的核心功能，包括三个不同层次:

第一是空间检索，包括从空间位置检索空间物体及其属性和从属性检索空间物体。空间索引是空间检索的关键技术，如何有效地从大型地理信息系统数据库中检索出所需信息，主要依赖于空间索引。此外，空间物体的图形表达也是空间检索的重要组成部分。

第二是空间拓扑叠加分析，空间拓扑叠加实现了输入特征的属性合并以及特征属性在空间上的连接，其产生结果多是关于输入的关系信息，一般不产生新的目标。因此，空间拓扑叠加本质上是空间意义上的布尔运算，是文氏图在 GIS 中的应用。目前，空间拓扑叠加被许多人认为是 GIS 中独特的空间分析功能 ( 张华兵等，2007) 。

第三是空间模拟分析: 空间模拟分析刚刚起步，目前多数研究工作着重于如何将 GIS与空间模型分析相结合。其研究分三类: 第一类是 GIS 外部的空间模型分析，将 GIS 当作一个通用的空间数据库，而空间模型分析功能则借助于其他软件。第二类是 GIS 环境内的空间模型分析，试图利用 GIS 软件系统提供的空间分析模块以及宏语言发展适用于要解决问题的模型，这种方法一般基于空间分析的复杂性与多样性，易于理解和应用。但由于GIS 软件所提供的空间分析功能极为有限，这种紧密结合的空间模型分析方法也很有限。第三类是混合型的空间模型分析，其宗旨在于尽可能地利用 GIS 所提供的功能，同时也充分发挥 GIS 使用者的能动性。

矿山的空间数据录入到 GIS 平台之后，就可以对其数据库中的数据进行各种空间关系方面的分析和运算。矿山地图数据的空间分析、管理与矿业各部门的需求有十分紧密的关系，所以这种空间分析包括的内容十分广泛。

对于空间检索来说，矿图中的每一个实体都有其图形数据和属性数据，可以实现图形数据和属性数据的双向查询功能，还可以进行条件组合查询功能以及缓冲区分析查询，如: 可以查询瓦斯含量为某一定值的所有瓦斯突出点的地理分布情况，并且可以利用缓冲半径查询瓦斯突出点控制的危险区域等 ( 张华兵等，2007) 。对于空间拓扑叠加的应用如采掘工程面的合并，采掘工程面为一面状地物，有明显的阶段性，它随着采掘进度的推进而变化，可以将不同采掘阶段所形成的小块面进行空间合并而形成整体的采掘面，同时可以进行掘进速度和存储量的计算。对于空间模拟分析，限于矿山地理特征的复杂性，目前在地理信息系统软件中的这种立体结构分析应用还很少见，随着虚拟制造技术的发展和逐渐成熟，这种技术必将会运用到 GIS 产品中来，成为进行立体空间分析的有效手段。

『贰』 GIS软件研发的公司的需求分析师的工作职责是什么需要什么能力和素质

需求分析师来是作为技术源与业务的连接点，对外沟通客户，了解客户的想法、要求、目的，转换为可以用软件实现的流程、方案、界面等。对内，提出软件的描述和要求，作为测试的依据。
需求分析师需要：
良好的沟通能力，对于不懂软件的其他行业客户能够迅速沟通，获取用户的想法、目的；同时对内沟通，让内部的开发人员、项目经理理解用户想要的东西。
业务基础和理解能力,你应该对你们的产品和用户的行业都有比较深刻的理解，才能迅速的找到客户和公司项目、产品的结合点；
开发成本的评估，用户可能觉得很神奇的事情可能对开发很简单，客户觉得简单的事情也可能对开发是个悲剧。能够合理的引导用户需求，在前期规避项目风险；
还有就是文档能力、业务建模能力了

本人刚刚从开发转向需求不久，这是个人的一点感想，期待高手补充

『叁』 GIS技术的发展趋势

GIS在资源环境领域的应用方兴未艾，从技术、地理信息、经济社会的需求等方面分析，在该领域有以下趋势及建议：
应用软件数据端口应有专门化，专业化方向发展，在同类型同方向的GIS数据交流共享方向提供适当的方便，以解决GIS数据来源和数据质量难以保证的问题。
结合国家信息化推进工作，以电子政务相关工程为基础，推动GIS在资源环境管理中的推广应用。信息化建设已成为我国各级政府及企业的重要任务，GIS在以资源、能源、生产、资金等空间综合配置、优化组合为目的的信息化建设中，可以发挥应有的作用；结合相应的应用工程，推动GIS的发展；
应用往专业化方向发展，功能由通用管理功能转向资源评估、监督、跟踪分析等专业功能方向发展。随着经济社会的发展，经济社会与资源环境之间的各方面的矛盾及问题逐渐暴露出来，这些问题在时间和空间上具有诸多的关联性，分析这些问题、提出合理的解决方案建议，需要功能更专业化的GIS软件系统支持；
支持多源、多尺度、多类型集成应用的软件平台工具的开发应用。信息获取技术的快速发展和多源化趋势，要求资源环境方面的GIS应能够接收、处理及分析多种来源、多尺度的地理信息；
促进3S技术集成应用，推动专业技术及软件的发展，全球定位系统、遥感技术与GIS的集成应用已成为GIS软件发展的趋势之一，而这种应用的发展是在应用推动的基础上建立的，针对特定的应用领域的集成化的GIS将成为资源环境领域GIS的发展方向，也是系统与业务结合的需要；
开展专业应用系统开发建设，结合资源环境各领域的需求，开发多种专业化的GIS，如针对性生态保护区、生态功能区、地下水、生物资源等领域的专业性GIS软件与管理系统。 国内GIS现状和对策
地理信息系统技术是一门综合性的技术，它的发展是与地理学、地图学、摄影测量学、遥感技术、数学和统计科学、信息技术等有关学科的发展分不开的。GIS的发展可分为四个阶段：第一个阶段是初始发展阶段，20世纪60年代世界上第一个GIS系统由加拿大测量学家R.F.Tomlison提出并建立，主要用于自然资源的管理和规划；第二个阶段是发展巩固阶段，20世纪70年代由于计算机硬件和软件技术的飞速发展，尤其是大容量存储设备的使用，促进了GIS朝实用的方向发展，不同专题、不同规模、不同类型的各具特色的地理信息系统在世界各地纷纷付诸研制，如美国、英国、德国、瑞典和日本等国对GIS的研究都投入了大量的人力、物力和财力；第三个阶段是推广应用阶段，20世纪80年代，GIS逐步走向成熟，并在全世界范围内全面推广，应用领域不断扩大，并与卫星遥感技术结合，开始应用于全球性的问题，这个阶段涌现出一大批GIS软件，如ARC/INFO，GENAMAP，SPANS，MAPINFO，ERDAS，Microstation等；第四个阶段是蓬勃发展阶段，20世纪90年代，随着地理信息产品的建立和数字化信息产品在全世界的普及，GIS成为确定性的产业，并逐渐渗透到各行各业，成为人们生活、学习和工作不可缺少的工具和助手。
地理信息系统的研制与应用在我国起步较晚，虽然历史较短，但发展势头迅猛。我国GIS的发展可分为三个阶段。第一阶段从1970年到1980年，为准备阶段，主要经历了提出倡议、组建队伍、培训人才、组织个别实验研究等阶段。机械制图和遥感应用，为GIS的研制和应用做了技术和理论上的准备。第二阶段从1981年到1985年，为起步阶段，完成了技术引进、数据规范和标准的研究、空间数据库的建立、数据处理和分析算法及应用软件的开发等环节，对GIS进行了理论探索和区域性的实验研究。第三个阶段从1986年到2013年，为初步发展阶段，我国GIS的研究和应用进入有组织、有计划、有目标的阶段，逐步建立了不同层次、不同规模的组织机构、研究中心和实验室。GIS研究逐步与国民经济建设和社会生活需求相结合，并取得了重要进展和实际应用效益。主要表现在四个方面：（1）制定了国家地理信息系统规范，解决信息共享和系统兼容问题，为全国地理信息系统的建立做准备。（2）应用型GIS发展迅速。（3）在引进的基础上扩充和研制了一批软件。（4）开始出版有关地理信息系统理论、技术和应用等方面的书籍，设立了地理信息系统专业，培养了大批人才，并积极开展国际合作，参与全球性地理信息系统的讨论和实验。在科技部等国家有关部门的大力组织和支持下，国产GIS基础软件开发工作取得了重要进展，出现了一批GIS高技术企业，开发出了较为成熟的国产GIS软件，如MapGIS、GeoStar、CityStar、SuperMap、MapEngine、GROW等，并形成了一定的产业规模。这些国产GIS软件以较高的性价比，打破了国外GIS软件对我国市场的垄断，有力促进了我国地理信息系统技术的发展。这些年，GIS技术在我国得到了广泛应用，其应用面从传统的城市规划、土地利用、测绘、环境保护、电力、电信、减灾防灾等领域渗透到矿产资源调查、海洋资源调查与管理等各方面，取得了丰硕的成果和巨大的经济效益。当前，国家有关部门正逐步将GIS嵌入到电子政务系统中。
随着计算机和信息技术的快速发展，GIS技术得到了迅猛的发展。GIS系统正朝着专业或大型化、社会化方向不断发展着。“大型化”体现在系统和数据规模两个方面；“社会化”则要求GIS要面向整个社会，满足社会各界对有关地理信息的需求，简言之就是“开放数据”、“简化操作”，“面向服务”，通过网络实现从数据乃至系统之间的完全共享和互动。下面我们从地理信息系统技术角度来讨论和分析当前GIS的相关技术及其发展趋势。1.1 空间信息的获取、处理与交换地理空间数据是GIS的血液，构建和维护空间数据库是一项复杂、工作量巨大的工程，它包括：数据的获取、校验和规范化、结构化处理、数据维护等过程。GIS处理的数据对象是空间对象，有很强的时空特性，获取数据的手段及数据的形式也复杂多样。获取数据的基本方式有：野外全站仪平板测量、GPS测量、室内地图扫描数字化、数字摄影测量、从遥感影像进行目标测量和数据转换等。这些获取技术已基本成熟。同时，空间数据也具有很强的时效性，不同的空间数据必须进行周期不等的数据更新维护，空间数据库中数据的准确、及时、完整是实现GIS应用系统价值的前提基础。空间数据维护往往涉及跨部门、跨行业的多种数据格式和多种数据类型的大量数据，提供有效的空间数据编辑更新手段是当前亟待解决的一个重要课题。基于上述信息获取技术，在过去的二十年间，国家有关部委和行业部门已经积累了大量原始数字化数据和相应资料，建立了1100多个大、中型数据库以及大量的各类数字化地理基础图、专题图、城市地籍图等。国家测绘局已经完成了全国l：100万、 1：25万基础地理空间数据库以及全国七大江河数字地形模型的建设，并启动了全国l：5万，部分省份1：1万基础地理空间数据库的建设。这些基础数据有力促进了GIS技术的广泛应用，进而产生了大量的GIS数据。但由于地理信息系统软件大多采用不同的空间数据模型，以及它们在地理实体上的认识差异，使得所积累的数据难以转换和共享（即使能够数据转换，也会产生信息的丢失），从而形成一个个新的数据孤岛。制订数据交换的格式标准已成为大家的共识。一些国家和组织已经在进行这方面的工作，并定义了一些数据交换标准，如SDTS，OpenGIS联盟制订的GML，另外一些公认的数据格式如DXF，Shapefile和MIF文件格式等正逐渐成为数据交换的事实标准。我国也在“九五”期间制定了地球空间数据转换标准。但是由于人们对空间信息认识和研究成果的制约，还没有一个统一的地理数据模型，因此建立实用的数据交换格式和信息标准将是一个长期、复杂过程。1.2 空间数据的管理空间数据的管理涉及到二个方面的内容：空间数据模型和空间数据库。空间数据模型刻画了现实世界中空间实体及其相互间的联系，它为空间数据的组织和空间数据库的设计提供了基本的方法。因此，空间数据模型的研究对设计空间数据库和发展新一代GIS系统起着举足轻重的作用。在GIS中与空间信息有关的信息模型有三个，即基于对象(要素)(Feature)的模型、场(Field)模型以及网络(Network)模型。GIS基础软件平台的研制和应用系统的设计开发一直沿用这三种空间数据模型，但这些模型在空间实体间的相互关系及其时空变化的描述与表达、数据组织、空间分析等方面均有较大的局限性，难以满足新一代GIS基础软件平台和应用系统发展的要求。主要表现为：（1） 仅能表达空间点、线、面目标间极为有限的简单拓扑关系，且这些拓扑关系的生成与维护耗时费力；（2） 难以有效地表达现实三维空间实体及其相互关系；（3） 适于记录和表达某一时刻空间实体性状及相互间关系静态分布，难以有效地描述和表达空间实体及其相互间关系的时空变化；（4） 没有考虑异地、异构、异质空间数据的互操作和分布式“对象”处理等问题。针对上述不足，时空数据模型、三维数据模型、分布式空间数据管理、GIS设计的CASE工具等研究已成为当前国际上GIS空间数据模型研究的学术前沿。