(1) 分析現行運行過程，獲取現行系統流程圖 系統分析員在對用戶現行工作流程深入調查的基礎上，要對現行系統進行深入細致的分析和研究，明確現行系統的目標、規模、界限、主要功能、組織機構、業務流程、數據流程、數據存儲、對外聯系、日常事物處理與主要存在問題，獲取對現行系統的充分認識與理解。 按照現行系統的職能劃分和業務範圍，概括抽象出現行系統的業務框圖或業務流程圖，通過各業務職能的相互關系和可實現程度，初步界定出GIS建設可實現的業務內容和可改進的職能。例如，對於在空間數據庫基礎上提供空間分析功能的土地管理信息系統，我們可以實現對土地有關的各項指標的查詢、統計以及進行土地資源的單壹或多用途評級、評價，但不可能期望通過該級別GIS的建設實現對土地利用的自動規劃。 按照現行系統對數據的使用、加工和處理過程，獲得現行系統的數據流程圖，對於以空間數據處理為其對象的部門來說，它的運作需要涉及大量的圖形、表格、文擋資料，數據流程圖是其具體業務過程和作業過程的反映，代表了數據操作的邏輯模型。 (2) 進行數據分析，獲取數據字典 對數據流程圖中出現的所有空間數據、屬性數據進行描述與定義，形成數據字典，列出有關數據流條目、文件條目、數據項條目、加工條目的名稱、組成、組織方式、去值範圍、數據類型、存儲形式、存儲長度等。 數據流條目：組成、流量、來源、去向； 文件條目：文件名、組成、存儲方式、存取頻率； 數據項條目：數據項名、類型、長度、取值範圍； 處理條目：處理名、輸入數據、輸出數據、處理邏輯。 (3) 導出現行系統的邏輯模型 在理解現行系統怎樣做的基礎上，明確其本質是做什麽，對現行系統的具體模型進行抽象，去掉那些具體的、非本質的、在進壹步深入分析中造成不必要負擔的東西，獲取反映系統本質的邏輯模型，作為待建GIS邏輯模型的依據。例如，對圖8-1(a)所示非本質的因素進行抽象，可得圖8-1(b)所示的邏輯模型。
(4)進行用戶需求分析與描述
在對現行系統深入分析的基礎上，找出現行系統存在的問題和 弊端，對用戶提出的要求進行綜合抽象和提煉，形成對待建GIS需求的文字描述，包括有功能需求、性能需求、數據管理能力需求、可靠性需求、安全保密需求、用戶接口需求、聯網需求、軟硬件需求、運行環境需求等的文字描述。
(5) 明確待建GIS的目標
對可行性分析中的目標進行進壹步深化明確，獲得待建GIS更加明確具體的目標。
(6) 導出待建GIS的邏輯模型
這是系統分析中實質性的壹步。將待建系統的邏輯模型與待建
GIS的目標相比較，找出邏輯上的差別，決定出變化的範圍，明確待建GIS做什麽；將變化的部分看作新的處理步驟或模塊，對現有數據流程圖進行調整；由外向內逐層分析，獲得待建GIS的邏輯模型。
(7) 制定設計實施的初步計劃
對工作任務進行分解，確定各子系統（或模塊）開發的先後順
序，分配工作任務，落實到具體的組織和人；對GIS建設的時間進度進行安排；對GIS建設費用進行評估。
系統分析的最後階段由分析員提交用戶需求分析報告，用戶需求分析報告壹般應經過用戶主管部門的批準，在經過用戶和開發者雙方認可後，具有合同的作用，是GIS建設中進行開發設計和驗收的依據。 GIS總體設計總體設計的任務主要有：
(1) 系統的目的、目標及屬性的確定
系統的目的是系統建成後應達到的水平標誌，或稱系統預期達
到的水平。GIS系統必須提出明確的系統目的，以指導工作的展開。
系統目標是實現目的過程中的努力方向，GIS工程中提出的系統目標因具體問題而變化，比如：
·投資規模（大、中、小）
·建設周期（壹年、二年，……）
·數據準備（半年，壹年，……）
·數據采集（半年，壹年，……）
·舊有設備的利用
·效益預計·系統被接納和使用度（或滿意度）估計
……
系統屬性是指對目標的量度。由於GIS工程建設的多樣性及不易量測的特點，衡量GIS工程的屬性通常采用：
·直接經濟和社會效益
·間接經濟和社會效益
·系統對原有工作模式改進程度
·對使用者的滿意度調查……
在處理實際問題時，常常遇到系統目標不只壹個，而是多個，它們***同構成目標集合。對目標集合的處理，往往把目標分解，按子集、分層次畫成樹狀結構，稱其為目標樹，如圖8-2。
圖8-2 目標樹示意圖
構造目標樹的原則是：
1)目標子集按目標的性質進行分類，把同壹類目標劃分在壹個目標子集內；
2)目標分解，直至可量度為止。
把目標結構畫成樹狀結構的優點是，目標集合的構成與分類比較清晰、直觀；更為重要的是，按目標性質分為子集，便於進行目標間的價值權衡，也就是說，在確定目標的權重系數過程中，能夠明確地表明應該和那些層次、那些部門的決策者對話。
(2) 進行各子系統或模塊的劃分與功能描述
按照GIS各功能的聚散程度和耦合程度、用戶職能部門的劃分、
處理過程的相似形、數據資源的***享程度將GIS劃分為若幹子系統或若幹功能模塊，構成系統總體結構圖，並對各系統或模塊的功能進行描述。(3) 模塊或子系統間的接口設計
各子系統或模塊作為整個GIS的壹部分，相互間在功能調用、
信息***享、信息傳遞方面都存在著或多或少的聯系，故應對其接口方式、權限設置進行設計。例如，壹個城市規劃與國土信息系統可劃分為基礎信息、規劃信息、土地管理、市政管線、房地產管理、建築設計管理等子系統。相互間都要***享有關基礎數據、規劃數據、市政管線數據、地籍數據，同時存在相互的調用，應對調用方式、數據***享權限等作出嚴格規定與設計。
(4) 軟硬件配置設計
硬件：包括計算機、存儲設備、數字化儀、繪圖儀、打印機、
其它外部設備。說明其型號、數量、內存等性能指標，畫出硬件設備配置圖。
軟件：說明與硬設備協調的系統軟件、開發平臺軟件等。
(5) 網絡設計包括對網絡的結構、功能兩方面的設計。例如，在城市規劃與
國土信息系統中，基礎信息、規劃管理、土地管理、市政管線、房地產管理、建築設計管理等子系統間存在著數據***享和功能調用關系，由於各自針對不同的部門使用，就要求設計相應的網絡結構，實現相互間及其與總系統的聯網，同時，城市規劃與國土信息系統也可能與城市經濟信息系統聯網。
(6) 輸入輸出與數據存儲要求
對新建GIS輸入、輸出的種類、形式要求等，以及對數據庫的
用途、組織方式、數據***享、文件種類作壹般說明，詳細內容在詳細設計中考慮。
(7) 開發策略規定
包括經費管理、條件保證、運行管理、計劃實施、實施方案說
明、組織協調等的規定。
(8) 成本與收益分析成本是指開發和（或）運行GIS系統所支付的資金，而收益是
指由於新系統的投入而增加的收入或減少的成本。開發系統是壹種投資，這意味著當前需向某壹項目支付資金，希望將來某個時候能夠獲得收益。在開發周期的每壹個階段都需要投資，而期望的收益來至減少成本或增加收入。如果期望的收入小於成本，那麽這個系統可能不值得繼續做下去。
詳細設計
詳細設計是在總體設計的基礎上進壹步深化，主要內容有： (1) 模塊設計 詳細設計是對總體設計中已劃分的子系統或各大模塊的進壹步深入細化設計。按照內聚度和耦合度、功能完整性、可修改性進壹步劃分模塊，形成進壹步功能獨立、規模適當的模塊，要求各模塊高內聚低耦合（即塊內緊，塊間松），對各模塊進行設計，畫出各模塊結構組成圖，詳細描述各模塊的內容和功能。 (2) 代碼設計 GIS數據量大，數據類型多樣，為減少數據冗余度，方便對數據的分類、統計、檢索和分析處理，提高處理速度，便於管理，節約存儲，需要對有關數據元素或數據結構（如用地分類、公***建設設施性質、管道類型、管道名稱等）進行代碼設計、形成編碼文件，必要時還應建設代碼字典，記載代碼與數據間的對應關系。GIS中所設計的代碼應具有唯壹性、標準性和通用性、可擴充性和穩定性、易修改性、易識別和記憶等特點。 (3) 數據庫設計 常用的關系數據庫並不適合對GIS中大量的空間數據的有效管理。GIS中壹般應包含兩個數據庫：空間數據庫和屬性數據庫。壹般說來，GIS的開發平臺已經提供相應的數據庫管理系統或從現有的系統中選購。數據庫設計要完成數據庫模型設計、數據結構的設計。 對於壹個大型的GIS，數據庫的設計是壹個十分復雜的過程，要求數據庫設計者對數據庫系統和GIS應用系統有相當深入的了解，空間數據庫的設計要對數據分層、要素屬性定義、空間索引或檢索等作明確的設計。 (4) 數據獲取方案設計 數字化作為GIS數據采集的重要方式，是GIS獲取有關圖形圖件信息的重要手段。數字化方案設計的內容包括：內容選取與分層、數字化中要素關系的處理原則與策略、相應專題內容的數字化方案、數字化作業步驟、數字化質量保證等。 (5) 界面設計 GIS作為壹種可視產品，壹個人機界面友好，簡單易學、靈活方便的界面是GIS建設的壹個重要內容。GIS數據信息的提供顯示更多地與圖形符號化緊密相聯，要多圖面布局形式、圖面布局內容、色調搭配、菜單形式、菜單布局、對話作業方式說明。 (6) 輸入輸出設計 在總體設計的基礎上，對輸入輸出的內容、種類、格式、所用設備、介質、精度、承擔者作出明確的規定。 (7) 程序模塊設計 對模塊設計中的各模塊進行逐個模塊的程序描述，主要包括算法和程序流程、輸入輸出項、與外部的接口等。 (8) 安全性能設計 用來避免由於存在的各種危險而造成的事故，確保GIS系統使用安全，運行可靠。按照待建GIS的狀況和用戶對象，進行如下某些內容的設計：對用戶分級，設置相應的操作權限；對數據分類，設置不同的訪問權限；口令檢查，建立運行日誌文件，跟蹤系統運行；數據加密；數據轉儲、備分與恢復；計算機病毒的防治。 (9) 實施方案設計 對工作任務分解，指明每項任務的要求和負責人，對各項工作給出進度要求，作出各項實施費用的估算及總預算。 系統設計的主要成果是系統設計說明書，包括總體設計說明書和詳細設計說明書，是GIS系統的物理模型，也是GIS實施的重要依據。 開發與實施是GIS建設付諸實現的實踐階段，實現系統設計階段完成的GIS物理模型的建立，把系統設計方案加以具體實施。在這壹過程中，需要投入大量的人力物力，占用較長的時間，因此必須根據系統設計說明書的要求組織工作，安排計劃，培訓人員，開發和實施的內容及流程見圖8-3。
(1) 程序編制與調試
程序編制與調試的主要任務是將詳細設計產生的每壹模塊用某種程序設計語言予以實現，並檢驗程序的正確性。為了保證程序編制與調試及後續工作的順利進行，軟硬件人員首先應進行GIS系統設備的安裝和調試工作。壹般情況下，程序的編制與調試在GIS提供的環境下進行，根據具體的問題，分析、編寫詳細的程序流程圖，確定程序規範化措施，最後完成程序的編制、調試、測試。程序編制可以采用結構化程序設計方法，使每壹程序都具有較強的可讀性和可修改性。當然也可以采用面向對象的程序設計方法。每壹個程序都應有詳細的程序說明書，包括程序流程圖、源程序、調試記錄以及要求的數據輸入格式和產生的輸出形式。
(2) 數據采集與數據庫建立
GIS過程中需要投入大量的人力進行數據的采集、整理和錄入工作。GIS規模大，數據類型復雜多樣，數據的收集與準備是壹項既繁瑣，勞動量又巨大的任務，要求數據庫模式確定後就應進行數據的輸入，對數據的輸入應按數字化作業方案的要求嚴格進行，輸入人員應進行相應程度的培訓工作。(3) 人員的技術培訓
GIS的建設需要很多人員參加工作，包括系統開發人員、用戶和領導階層，為了保證GIS的調試和用戶盡快掌握，應提前對有關開發人員、用戶、操作人員進行培訓，掌握GIS的概貌和使用方法。
對於壹般人員和領導，也應給予壹定的宣傳和教育，使其對新建GIS系統有所了解，關心和支持GIS的實施工作。
(4) 系統測試
系統調試與測試是指對新建GIS系統進行從上到下全面的測試和檢驗，看它是否符合系統需求分析所規定的功能要求，發現系統中的錯誤，保證GIS的可靠性。壹般說來，應當由系統分析員提供測試標準，制定測試計劃，確定測試方法，然後和用戶、系統設計員、程序設計員***同對系統進行測試。測試的數據可以是模擬的，也可以是來自用戶的實際業務，經過新建GIS的處理，檢驗輸出的數據是否符合預期的結果，能否滿足用戶的實際需求，對不足之處加以改進，直到滿足用戶要求為止。
測試方法可采用如下流程實施：設計壹組測試用例→用各個測試用例的輸入數據實際運行被測程序→檢測實際輸出結果與預期的輸出結果是否壹致。這裏供測試用的數據具有非常重要的作用，為了測試不同的功能，測試數據應滿足多方面的要求；含有壹定的錯誤數據；數據之間的關系應符合程序要求。
GIS的開發與實施階段將產生壹系列的系統文擋資料，壹般包括用戶手冊、使用手冊、系統測試說明書、程序設計說明書、測試報告等。 (1) 系統的維護 GIS的維護主要包括以下四個方面的內容。 1) 糾錯 糾錯性維護在系統運行中發生異常或故障時進行的。往往是對在開發期間未能發現的遺留錯誤的糾正。任何壹個大型的GIS系統在交付使用後，都可能發現潛藏的錯誤。 2) 數據更新 數據是GIS運行的血液，必須保證GIS中數據的現勢性，進行數據的及時更新，包括地形圖、各類專題圖、統計數據、文本數據等空間數據和屬性數據。由於空間數據在GIS中具有龐大的數據量，這裏研究如何利用航空和多種遙感數據實現對GIS數據庫的實時更新具有重要的意義，例如可借助航空影象實現對地圖的更新。 3) 完善和適應性維護 軟件功能擴充、性能提高、用戶業務變化、硬件更新、操作系 統升級、數據形式變換引起的對系統的修改維護。 4) 硬件設備的維護 包括機器設備的日常管理和維護工作。例如，壹旦機器發生故障，則要有專門人員進行修理。另外，隨著業務的需要和發展，還需對硬件設備進行更新。為了避免系統維護過程中帶來的副作用（對其它過程或子系統的影響），加強維護過程中的管理工作是非常重要的，要求按如下步驟嚴格執行：提出修改需求→領導批準→分配維護任務→驗收工作結果。 (2) 系統的評價 評價是指對GIS的性能進行估計、檢查、測試、分析和評審。包括用實際指標與計劃指標進行比較，以及評價系統目標實現的程度。在GIS運行壹段時間後進行。系統評價的指標包括經濟指標、性能指標個管理指標各個方面，最後應對評價結果形成系統評價報告。