第九章 系統(tǒng)實(shí)施

1、地理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)教程教學(xué)提綱一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià) 二、系統(tǒng)實(shí)施計(jì)劃的制定三、程序編寫工作的組織管理四、程序代碼的編寫五、程序調(diào)試與安裝六、文檔一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià) 在系統(tǒng)功能、數(shù)據(jù)庫規(guī)模、所需硬軟件等都已明確，但尚未正式實(shí)施之前，應(yīng)對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)成果進(jìn)行評(píng)價(jià)，以確保系統(tǒng)設(shè)計(jì)的質(zhì)量，避免在實(shí)施階段造成重大損失。作為一般的信息系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)指標(biāo)見下表。設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)GIS設(shè)計(jì)成果進(jìn)行評(píng)價(jià)，除應(yīng)考慮以上指標(biāo)內(nèi)容外，還應(yīng)考慮其特殊要求。這是因?yàn)椋话愕男畔⑾到y(tǒng)相比，GIS的實(shí)施費(fèi)用可能高得多。除了數(shù)據(jù)量大、處理復(fù)雜而帶來的硬軟件、培訓(xùn)成本高于一般信息系統(tǒng)外，數(shù)據(jù)的收集和輸入工作成本也頗高。因此，費(fèi)用估計(jì)

2、在GIS設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)中就顯得尤為重要了，它對(duì)GIS項(xiàng)目獲得批準(zhǔn)以及實(shí)施過程中成本控制、目標(biāo)檢查等都有重要作用。 費(fèi)用估計(jì)在費(fèi)用估計(jì)中，主要應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面： 所需地圖輸入量的大小，數(shù)據(jù)源的標(biāo)準(zhǔn)化、公開化程度。 數(shù)據(jù)庫的一般管理費(fèi)用，數(shù)據(jù)更新、維護(hù)的一般成本。 硬件和軟件的配置是否合乎規(guī)模和必要。 硬件和軟件維護(hù)費(fèi)用的情況，所需耗材情況。 所需技術(shù)支持和人員培訓(xùn)的情況。與詳細(xì)設(shè)計(jì)階段相比，系統(tǒng)實(shí)施階段的任務(wù)涉及的人力和物力都要多得多，各種技術(shù)專長(zhǎng)的工作人員均參加到項(xiàng)目研制工作中，大量的組織協(xié)調(diào)工作，需要項(xiàng)目負(fù)責(zé)人進(jìn)行全面的安排，因此，要制訂詳細(xì)的系統(tǒng)實(shí)施計(jì)劃。系統(tǒng)實(shí)施階段的任務(wù)可概括為以下五個(gè)方

3、面：硬件和軟件的購置及安裝程序的編寫與調(diào)試系統(tǒng)的安裝與調(diào)試培訓(xùn)系統(tǒng)中有關(guān)數(shù)據(jù)的錄入或轉(zhuǎn)換二、系統(tǒng)實(shí)施計(jì)劃的制訂硬件和軟件的購置及安裝包括計(jì)算機(jī)、繪圖機(jī)、數(shù)字化儀、掃描儀等輸入輸出和分析處理設(shè)備以及各種支撐軟件如操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、編譯系統(tǒng)的購置安裝。程序的編寫與調(diào)試由于各模塊的詳細(xì)設(shè)計(jì)已經(jīng)形成，只需要編寫相關(guān)程序。一般的處理辦法是自編程序，但對(duì)于一些比較特殊的成熟的算法可購買，程序編寫后要進(jìn)行調(diào)試，以減少程序的錯(cuò)誤。系統(tǒng)的安裝與調(diào)試 即對(duì)系統(tǒng)硬軟件的安裝及調(diào)試。培訓(xùn) 在購買硬件、編寫軟件的同時(shí)，應(yīng)對(duì)用戶進(jìn)行培訓(xùn)。同時(shí)， 這也是考驗(yàn)及檢查系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、硬件設(shè)備和應(yīng)用程序的過程。系統(tǒng)中有關(guān)數(shù)據(jù)的錄入

4、或轉(zhuǎn)換 指的是各種地圖數(shù)據(jù)及屬性數(shù)據(jù)的輸入或從其它系統(tǒng)轉(zhuǎn)化過 來的過程，這個(gè)工作量是相當(dāng)大的，需要耗費(fèi)大量人力、物 力及時(shí)間。上述這幾項(xiàng)工作之間存在著互為條件又互相制約的關(guān)系。沒有模塊的詳細(xì)設(shè)計(jì)就無法編寫程序；沒有系統(tǒng)的安裝，就無法培訓(xùn)操作人員；沒有操作人員數(shù)據(jù)就無法錄入。同時(shí)，各項(xiàng)工作之間并不是都是彼此相繼進(jìn)行的，實(shí)施工作的總時(shí)間也不是各項(xiàng)工作時(shí)間段的簡(jiǎn)單相加。一般的工作流程如圖所示，但這并不是固定的，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況，確定詳細(xì)的系統(tǒng)實(shí)施計(jì)劃，為各項(xiàng)工作安排相應(yīng)的人力和進(jìn)度表。實(shí)施工作開始硬軟件的購置與安裝操作人員的培訓(xùn)程序的編碼及調(diào)試各種數(shù)據(jù)的收集系統(tǒng)安裝與調(diào)試數(shù)據(jù)的輸入其它數(shù)據(jù)

5、源的轉(zhuǎn)化實(shí)施工作結(jié)束系統(tǒng)實(shí)施工作流程圖三、程序編寫工作的組織管理（一） 系統(tǒng)實(shí)施人員構(gòu)成（二） 程序編寫的組織管理系統(tǒng)實(shí)施階段需要大量人員參加進(jìn)來，其人員構(gòu)成如圖所示，其中項(xiàng)目負(fù)責(zé)人主要起到協(xié)調(diào)各方面有關(guān)人員關(guān)系的作用；系統(tǒng)分析員負(fù)責(zé)GIS的總體設(shè)計(jì)及詳細(xì)設(shè)計(jì)；系統(tǒng)管理員負(fù)責(zé)系統(tǒng)的安裝及調(diào)試，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行；數(shù)據(jù)庫管理員負(fù)責(zé)定義數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)及編制數(shù)據(jù)庫的說明文件；程序員負(fù)責(zé)把系統(tǒng)分析員定義的各種描述轉(zhuǎn)化成計(jì)算機(jī)程序；處理員負(fù)責(zé)地圖數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)前的各種準(zhǔn)備；數(shù)字化員負(fù)責(zé)地圖及文字?jǐn)?shù)據(jù)的輸入；收集員負(fù)責(zé)地圖及屬性數(shù)據(jù)的收集。 系統(tǒng)實(shí)施人員構(gòu)成系統(tǒng)分析員數(shù)據(jù)庫管理員項(xiàng)目負(fù)責(zé)人收集員數(shù)字化員描圖

6、員制圖員 實(shí)施階段人員構(gòu)成系統(tǒng)管理員處理員程序員程序編寫的組織管理程序編寫工作是系統(tǒng)實(shí)施的本質(zhì)內(nèi)容，其產(chǎn)品就是一套程序，是GIS開發(fā)最終的主要成果。程序編寫實(shí)際上是一項(xiàng)系統(tǒng)工程。投入大量的人力、物力，其目的就在于研制出一個(gè)成功的軟件產(chǎn)品。軟件生產(chǎn)首先是個(gè)人的腦力勞動(dòng)，程序員各自獨(dú)立地完成各自的任務(wù)，互相之間并沒有直接的聯(lián)系，工作量和效率取決于程序員自身的能力和各自的態(tài)度；其次，大型軟件由于它的規(guī)模太大，又必須是由許多人共同完成?；谶@個(gè)矛盾，在軟件編寫過程中，程序員的組織管理工作就顯得非常重要了。程序編寫工作的組織管理實(shí)際上就是對(duì)上述人員訓(xùn)練、軟件培訓(xùn)、程序編寫、調(diào)試和驗(yàn)收等方面內(nèi)容的合理安排

7、，以提高程序編寫的質(zhì)量和效率。其主要內(nèi)容如圖所示。程序編寫的組織管理程序編寫程序模塊的調(diào)試購進(jìn)軟件消化利用程序員組織訓(xùn)練礎(chǔ)知識(shí)掌握離散數(shù)學(xué)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等基計(jì)的思想掌握軟件工程與結(jié)構(gòu)化程序設(shè)學(xué)習(xí)與掌握所用機(jī)器與語言提高對(duì)系統(tǒng)業(yè)務(wù)的認(rèn)識(shí)和了解程序模塊的驗(yàn)收收齊所要求的全部資料注意人機(jī)接口的關(guān)系檢查模塊與數(shù)據(jù)文件或數(shù)據(jù)庫審核系統(tǒng)各部分的接口組織管理程序編寫工作的內(nèi)容其中，消化與利用購進(jìn)軟件時(shí)，需要注意以下幾點(diǎn)：要有專人對(duì)購進(jìn)的軟件進(jìn)行分析和消化；根據(jù)項(xiàng)目需要，實(shí)事求是地確定開發(fā)的深度；要注意根據(jù)軟件的使用接口進(jìn)行開發(fā)和使用。四、程序代碼的編寫詳細(xì)設(shè)計(jì)之后，GIS設(shè)計(jì)工作進(jìn)入了代碼實(shí)際編寫階段。這時(shí)系統(tǒng)

8、詳細(xì)設(shè)計(jì)的結(jié)果已經(jīng)擺在程序員面前，包括程序設(shè)計(jì)文檔及流程圖，甚至有時(shí)可能是用偽語言編寫的程序代碼?？傊浖乃{(lán)圖已經(jīng)設(shè)計(jì)好了，等待程序員去做的就是把它翻譯成計(jì)算機(jī)可以理解的形式，即用某種程序設(shè)計(jì)語言書寫的程序。 （一） 程序語言的選擇（二）程序設(shè)計(jì)的風(fēng)格 （三）系統(tǒng)代碼文檔的編寫四、程序代碼的編寫程序語言的選擇程序設(shè)計(jì)語言的三個(gè)級(jí)別 程序語言的選擇應(yīng)作如下考慮：考慮編程的效率及代碼的可讀性。一般應(yīng)選擇高級(jí)語言作為主要的編程工具?？紤]要符合詳細(xì)設(shè)計(jì)的思想。一般應(yīng)選擇結(jié)構(gòu)化的語言，如C、Pascal等，這些語言的特點(diǎn)是直接支持結(jié)構(gòu)化的控制結(jié)構(gòu)，具有完備的過程結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。程序設(shè)計(jì)語言應(yīng)是一種通

9、用語言。因?yàn)镚IS軟件既包括數(shù)據(jù)、圖形處理及分析，還包括對(duì)各種軟硬件的控制等，任何一種專用型的高級(jí)語言都無法完全勝任。考慮到程序的執(zhí)行效率以及對(duì)某些特殊硬件的控制和操作要求?？梢葬槍?duì)特定的模塊采用混合編程，達(dá)到程序的特別目的考慮編碼和維護(hù)成本。選擇合適的高級(jí)語言以降低編碼量及日常維護(hù)工作中的困難程度根據(jù)系統(tǒng)開發(fā)的不同規(guī)模，選擇合適的高級(jí)語言。比如對(duì)于一個(gè)大型的GIS，用Turbo C就可能不完全適用，而應(yīng)選擇Visual C+等易于項(xiàng)目管理的高級(jí)語言根據(jù)不同的開發(fā)平臺(tái)和使用平臺(tái)，選擇不同的語言系統(tǒng)的兼容性、移植性等程序設(shè)計(jì)的風(fēng)格一個(gè)好的程序如同一篇好的文章，應(yīng)層次清晰、結(jié)構(gòu)分明、易讀好懂，這就

10、要求程度員遵循一定的編程原則，即編程的風(fēng)格。尤其是編寫一個(gè)大型的系統(tǒng)，往往需要多個(gè)程序員之間分工協(xié)作，這時(shí)就更需要保持良好而統(tǒng)一的編程風(fēng)格，以利于相互通訊，減少因不協(xié)調(diào)而引起的問題。 公認(rèn)的良好的編程風(fēng)格 在適當(dāng)?shù)奈恢脩?yīng)該加入必要的注解，即程序內(nèi)部的文檔。注解對(duì)于程序的閱讀及調(diào)試都有很大的作用。數(shù)據(jù)說明應(yīng)以方便閱讀、理解、查找和維護(hù)為目的；變量名等標(biāo)識(shí)符應(yīng)作到恰如其分地表達(dá)內(nèi)容含義；注意聲明次序的標(biāo)準(zhǔn)化；不同變量在同一語句中聲明時(shí)，應(yīng)按字母先后順序排列。語句書寫應(yīng)有層次感，便于理解。例如采用縮進(jìn)排列、避免使用大量的嵌套結(jié)構(gòu)、不將多個(gè)語句放在同一行中書寫、避免復(fù)雜的條件測(cè)試等。程序組織應(yīng)具有固定

11、的層次。如先進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入或數(shù)據(jù)初始化，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最后是結(jié)果輸出。數(shù)據(jù)輸入應(yīng)進(jìn)行完整性檢查，格式力求統(tǒng)一、簡(jiǎn)單，應(yīng)有必要的提示信息及友好的用戶界面。對(duì)輸出的結(jié)果應(yīng)采用良好的格式，并加以必要的說明。下面這個(gè)程序是選擇Turbo C語言編寫的一個(gè)圖像壓縮模塊，具有良好的程序設(shè)計(jì)風(fēng)格，其中/*、*/之間為程序注釋，。Int Press(int *image, int height, int width, struct LZW *result)/*Press 是一數(shù)據(jù)壓縮模塊，其返回值如非0表示有錯(cuò)，其中參數(shù)含義如下：image為一個(gè)二維整型數(shù)組，用于存放圖象數(shù)據(jù)height為圖象的高度，wid

12、th為圖象的寬度result為存放壓縮數(shù)據(jù)的數(shù)組，其類型定義為，struct LZWint node; int number;*/int i,j,k,temp,n;/*i, j為循環(huán)控制變量，k存放壓縮游程長(zhǎng)度，temp存放游程內(nèi)容，n存放數(shù)組result的成員號(hào)碼*/if (height=0|width=0) return(1) ; /*數(shù)據(jù)完整性檢查*/n=0; for (j=0;jheight; j+) /*按圖象的高度循環(huán)*/ temp=imagej0; /*每行開始時(shí)為temp及k賦值*/ k=0; for (i=0; iwidth;i+) /*按圖象的寬度循環(huán)*/ if(temp!

13、=imageji) /*判斷是否為同一游程*/ resultn.node=temp; /*記錄最終游程內(nèi)容*/ resultn.number=k; k=1; temp=imageji; resultn.node=temp; /*記錄初始游程內(nèi)容*/ resultn.number=k; else k+; /*游程長(zhǎng)度加一*/ /*循環(huán)結(jié)構(gòu)*/return(0); /*模塊返回*/系統(tǒng)代碼文檔的編寫代碼文檔應(yīng)包括程序的源代碼及程序目錄，其中程序目錄應(yīng)包含每個(gè)程序所存放的位置、名稱、功能及編寫和修改的最后日期。五、程序的調(diào)試與安裝GIS軟件經(jīng)過編碼過程以后，雖然已經(jīng)初具規(guī)模，但程序中很可能包含著大量

14、的錯(cuò)誤，進(jìn)一步論斷、改正程序中的錯(cuò)誤是調(diào)試階段的主要任務(wù)。程序的調(diào)試主要由三個(gè)步驟組成：選取足夠的測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)程序進(jìn)行試驗(yàn)，記錄發(fā)生的錯(cuò)誤。定位程序中錯(cuò)誤的位置，即確定是哪個(gè)模塊內(nèi)部發(fā)生了錯(cuò)誤或模塊間調(diào)用的錯(cuò)誤。通過研究程序源代碼，找出故障原因，并改正錯(cuò)誤。其中定位錯(cuò)誤位置是調(diào)試工作的主要內(nèi)容，約占調(diào)試總工作量的95%。常見的排錯(cuò)方法 GIS經(jīng)過調(diào)試以后，應(yīng)進(jìn)行試安裝。系統(tǒng)安裝包括廣義的和狹義的兩個(gè)概念，狹義的系統(tǒng)安裝指的就是GIS軟件被安裝到計(jì)算機(jī)的硬盤上；而廣義的系統(tǒng)安裝則包括很多，主要內(nèi)容有：系統(tǒng)硬件的安裝硬件安裝指的是前面硬件配置中所提到的諸多硬件設(shè)備，如打印機(jī)、繪圖機(jī)、掃描儀、數(shù)字化儀

15、等的安裝。即把它們按照正確的順序和方式聯(lián)結(jié)、組織起來，并把相應(yīng)的硬件驅(qū)動(dòng)程序安裝到硬盤上。系統(tǒng)硬件的調(diào)試硬件設(shè)備聯(lián)結(jié)好以后，并不是說它們馬上就可以順利地工作了，正確的做法應(yīng)該是對(duì)硬件設(shè)備進(jìn)行調(diào)試，診斷其是否會(huì)發(fā)生硬件上的錯(cuò)誤，如打印機(jī)、繪圖機(jī)所使用的并行或串行通訊接口是否會(huì)發(fā)生沖突，系統(tǒng)能否檢測(cè)到各個(gè)硬件設(shè)備，各驅(qū)動(dòng)程序參數(shù)設(shè)置是否正確等等。系統(tǒng)軟件的安裝這里所說的軟件不僅包括前面設(shè)計(jì)的成果GIS軟件包，同時(shí)還包括其它相關(guān)的支持軟件，如操作系統(tǒng)軟件Dos、Windows、Unix等；圖形處理軟件AutoCAD、3DS、Photoshop等；各種工具軟件象漢字平臺(tái)中文之星等軟件。系統(tǒng)軟件的測(cè)試這

16、種測(cè)試不同于上一節(jié)講的程序的測(cè)試，而指的是整個(gè)系統(tǒng)軟件的測(cè)試，包括GIS軟件和其它支持軟件是否能相互兼容，軟件間的接口、程序的運(yùn)行是否正常等。系統(tǒng)的綜合調(diào)試綜合調(diào)試指的是系統(tǒng)軟件與硬件經(jīng)過各自安裝以后，為使兩者能協(xié)調(diào)地工作而進(jìn)行的一種測(cè)試，目的是使硬軟件能相互銜接起來，使系統(tǒng)正常有效地運(yùn)轉(zhuǎn)。六、文檔文檔是與計(jì)算機(jī)程序同時(shí)產(chǎn)生的、對(duì)系統(tǒng)加以說明的各種書面材料，是系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分。編寫文檔時(shí)應(yīng)注意，系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)施的每個(gè)階段都需要文檔，每個(gè)階段的文檔應(yīng)及時(shí)完成，并盡可能采用統(tǒng)一的格式。文檔除了包括前幾個(gè)階段完成的需求規(guī)格說明書、總體設(shè)計(jì)說明書、詳細(xì)設(shè)計(jì)報(bào)告等文檔之外，在系統(tǒng)實(shí)施階段完成的文檔主要包括系統(tǒng)說明書及用戶手冊(cè)等。 系統(tǒng)說明書系統(tǒng)說明書的對(duì)象是程序員和用戶，其主要內(nèi)容包括：系統(tǒng)概述。簡(jiǎn)要介紹GIS系統(tǒng)設(shè)計(jì)目的是什么，功能有哪些，開發(fā)人員等等。問題的詳細(xì)說明。即GIS設(shè)計(jì)用來解決用戶要求的具體實(shí)現(xiàn)辦法是什么，主要算法有哪些。系統(tǒng)輸入、輸出要求。即GIS要求用戶采用什么樣的輸入方式，標(biāo)準(zhǔn)是什么，同時(shí)包括系統(tǒng)結(jié)果的輸出形式。系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)。如何處理圖形格式的數(shù)據(jù)，圖形所達(dá)到的最高精度，數(shù)據(jù)的最大處理范圍，最大存儲(chǔ)容量等等。系統(tǒng)配置要求。包括系統(tǒng)所需的軟、硬件設(shè)備的數(shù)量、型號(hào)、規(guī)格以及系統(tǒng)運(yùn)行所需的各