软件的开发过程。在地理信息系统开发中，经常会遇到本领域的特定的一些问题，并且已经形成了有效的解决方案，对其进行归纳总结，形成相应的设计模式，对于GIS软件开发，有着重要的意义。下面遵循E.Gamma的格式给出了一个GIS设计模式范例。
名称：
过滤和精化（Filter and Refine） 内容：
定义了对一个大数据量的空间数据库的访问接口 另外的名称：
空间索引和最小外包矩形 动机：
在空间数据中，一个通常的查询操作是空间检索，即根据给定的点或者区域得到相应的地物对象，在这些情形中，系统必须要有快的响应速度。
一个最简单的解决办法是依次得到每个地物Ai，并计算Ai和给定的点（或区域）的空间关系，如果符合条件，则返回该地物对象。这个方法的缺点是显而易见的，首先，它需要对空间数据库中的所有地物进行比较运算；其次，空间关系的计算需要大量浮点运算，直接进行给定点（或区域）和地物的空间关系，速度会很慢。
为了提高空间检索效率，有两个解决的途径。首先，可以计算每个地物的最小外包矩形（MBR-Minimum Bounding Rectangle），这样进行空间关系计算时，可以先通过外包矩形来判断，可以排除掉根本不可能具有相交或者包含关系的情形，然后再按照常规的算法（如射线算法等等）进行计算。其次，考虑到采用MBR之后，仍旧要计算每一个地物Ai，当地物数目很多时，依然需要较长的查找时间。解决该问题的一个方案是将数据库的空间范围进行分割，一般是划分成为矩形，然后计算并记录每个矩形包含或者相交的地物，形成空间索引。在进行空间检索时，根据给定的点（或区域）得到其对应的索引块，这样就可以只判断与索引块相关的地物，从而减少了查找时间。通常前一个操作称为精化，后一个操作叫做过滤。下面以中国行政区划数据(图16-18-a)简单描述该过程。
(a) (b)
图16-18：中国行政区划和对应的MBR
（a） (b)
图16：通过空间索引进行过滤
如图16-19-a所示，每一索引块都记录了其相应的地物，形如： D5?湖北，江西，浙江，台湾，湖南，广东，福建 C4?内蒙古，甘肃，陕西，山西，河南，湖北，四川，青海，宁夏 而每个地物都记录其最小外包矩形，如图16-18-b所示。
当根据给定点P(图16-19-a)查找包含该点的地物时，首先判断P位于C4索引块，这样就可以只判断P与C4索引块对应地物的关系；再由外包矩形，可以得到P只可能在四川省或陕西省内(图16-19-b)，然后就可以采用传统的空间关系计算方法，得到确切的结果——四川省。 应用：
过滤和精化可以应用于根据点或者区域对大数据量的空间数据库的检索（点，PAM-Point Access Method；区域，SAM-Spatial Access Method），而空间数据库由线或多边形地物组成。 结构：
图16-20：过滤和精化模式结构图
参与者：
? FeatureSet:
——定义由地理要素组成空间数据库。 ? Feture:
——实现了地物对象。 ? SpatialIndex:
——管理和维护空间索引，可以得到每一索引块对应的地物，提供过滤功能。 ? MBR:
——地物的最小外包矩形，通过MBR可以实现精化功能。
? Partition:
——对应于空间数据分割后的每一块矩形区域。 协作：
FeatureSet利用SpatialIndex得到可能符合条件的地物对象集合，然后利用MBR去除绝对不可能满足条件的地物。
对空间数据库的任何涉及空间坐标的编辑修改都要重新计算MBR和维护空间索引，在要求精度较低的情况下，可以利用最小外包矩形建立空间索引。 后果：
很明显，因为要记录空间索引和最小外包矩形，采用过滤和精化增加了内存开销。索引块的确定是一个重要的因素，如果太小，会有大量地物跨越多于一个的索引块，进一步增加了数据量；而如果太大，过滤的效果不会很明显。如果地物的空间分布不均匀，一般要采用不均匀的分割策略，如四叉树等等。此外，为了保证查询结果的正确性，对地物的每一次编辑修改，都要重新计算其最小外包矩形，并维护空间索引，这需要额外的时间开销，并增加了程序的复杂度。考虑到上述因素，对于数据量较小的情形，一般不建立空间索引。因为点地理要素结构简单，并且数据量小，并且容易计算空间关系，所以对于由点地物对象构成的数据，一般不建立空间索引，并且对于单个点而言，最小外包矩形也是没有意义的。 变化：
为了提高查找效率，可以建立基于四叉树、平衡二叉树等基于树数据结构的空间索引。 可以使用最小外包直角多边形代替最小外包矩形，前者更好地逼近几何实体的形状，提高了精化的效率，但是需要更多的存储空间，并且计算直角多边形运算量较大。 实现：
下面是采用C++语言描述的采用过滤和精化的空间检索过程，为了简便起见，只是给出了基于点的访问(PAM)，其中FeatureSet类表示由地理要素组成的空间数据库，FeatureSet的成员变量m_SpatialIndex为其空间索引，FeatureSet类的方法GetObjectsUsingPAM目的是根据给定的点得到符合条件地物的列表；Feature类表示地理要素，Feature类的成员变量m_rectMBR为其最小外包矩形。
void FeatureSet::GetObjectsUsingPAM(Point ptPoint,Array *arFeatures) const { Partition *pPartition = GetRelativePartition(ptPoint); Array arRelativeFeatures; int nFeaturesCount = m_SpatialIndex->FindFeatures(pPartition,&arRelativeFeatures); Feature *pFeature; for(int i=0 ; i
7．在GIS项目中使用CASE工具——空间过程支持与空间
数据配置管理
CASE（计算机辅助软件工程，Computer-Aided Software Engineering），是辅助计算机软件开发的计算机技术，包括在软件开发、维护过程中提供计算机辅助支持以及在软件开发、维护过程中引入工程化方法。CASE工具是一类特殊的软件工具，用于辅助开发、测试、分析和维护另一个计算机程序及相关文档。CASE工具可以分为以下一些类型，即管理工具、编辑工具、配置管理工具、原型工具、方法支持工具、语言处理工具、程序分析工具、测试工具、调试工具、文档工具和再工程工具等，它们可以用来辅助软件开发过程中不同的活动。
上述的CASE工具，同样可以直接应用于GIS软件开发过程中，辅助实施相应的软件开发活动。此外，还可以针对GIS领域，对CASE工具进行特化，使之更好地支持地理信息系统开发活动。下面讲述的在GIS开发中，CASE工具另一个方面的应用：应用配置管理工具实现空间过程支持和空间数据配置管理。
软件配置管理(Configuration Management)是一种标识、组织和控制修改的技术，可以使软件开发过程由于变更修改引起的混乱降低到最小程度。目前，配置管理工具已经比较成熟，提供的基本功能包括：
1）配置标识
在软件开发过程中，各种相关的文档在不断地变更，在变更过程中每一个时刻的内容都称为一个配置，可以命名配置以实现控制和管理。
2）版本控制
版本控制用来管理软件工程过程中所建立起来的配置对象的不同版本。 3）变更控制
变更控制通过“检出（Check out）”和“登入(Check in)”机制实现在多人共同开发软件时，不至于因为共同修改同一文件引起混乱。
4）配置状态报告
配置状态报告通过系统地记录开发过程，反映开发活动的历史情况。 5）配置审核
配置审核的目的是为了证实整个软件生存期中各项产品在技术上和管理上的完整性，并保证所有文档的内容变动不超出当初确定的软件要求范围。
实际上，通过控制不同版本的配置，可以实现整个软件过程的管理，跟踪每份文档的变化，确定文档之间的依赖性。这些特性，同样可以应用于空间过程和空间数据的管理和控制。
在一个较大规模的GIS应用软件的建立过程中，常常要处理大量的数据，概括地说，具有以下特征：
1）数据量大；
2）数据经常变更，比如从遥感图像解译得到的土地利用图以及地籍图；
3）对一份或多份数据的空间模型运算，可以得到派生的数据，换言之，数据之间通过空间模型产生了依赖性；
4）空间模型也是在不断变化。
这时，数据变得混乱而难于控制，管理人员无法了解整个项目的进度。在GIS中引入配置管理的概念，可以管理空间数据和空间模型的多个版本，进而支持空间过程，辅助GIS应用系统的建立。
过程(Process)的概念目前被应用于不同的领域，指被“元程序(Meta-program)”控制的
