GIS軟件工程_03GIS軟件工程的系統(tǒng)分析

1、第3章 基本內(nèi)容。 教學(xué)要求：重點(diǎn)掌握用戶需求分析報(bào)告的內(nèi)容。 重點(diǎn)：數(shù)據(jù)流圖。 系統(tǒng)分析的定義：應(yīng)用系統(tǒng)思想和方法，確定系統(tǒng)的開發(fā)對(duì)象，把復(fù)雜的系統(tǒng)分解成簡(jiǎn)單的部分，找出這些部分的基本屬性和彼此間的關(guān)系。系統(tǒng)分析的任務(wù)：充分了解用戶的要求，并把雙方的理解用軟件需求規(guī)格說明書表達(dá)出來，即是要深入描述軟件的功能和性能，確定軟件設(shè)計(jì)的限制和軟件同其他系統(tǒng)元素的接口細(xì)節(jié)，定義軟件的其他有效性需求。3.1 系統(tǒng)分析系統(tǒng)分析的難點(diǎn)：1.對(duì)數(shù)據(jù)的理解困難2.系統(tǒng)分析員與用戶的溝通困難3.環(huán)境的變化系統(tǒng)分析的要求：1.系統(tǒng)分析員要具備良好的GIS開發(fā)知識(shí)，并要了解用戶業(yè)務(wù)知識(shí)。2.系統(tǒng)分析員與用戶要具有良好

2、溝通能力和合作精神。3.確立總體規(guī)劃、分階段進(jìn)行的思路，即采用螺旋模型開展GIS建設(shè)。系統(tǒng)分析的過程：1.問題識(shí)別確定對(duì)目標(biāo)系統(tǒng)的綜合要求，即軟件的要求。包括功能、性能、數(shù)據(jù)、環(huán)境、可靠性、安全保密、用戶界面、資源使用等需求。2.分析與綜合問題分析：從數(shù)據(jù)流和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)出發(fā)，逐步細(xì)化所有的系統(tǒng)功能，找出系統(tǒng)各元素之間的聯(lián)系、接口特征和設(shè)計(jì)上的限制，分析它們是否滿足功能要求，是否合理。方案綜合：依據(jù)功能需求、性能需求、運(yùn)行環(huán)境需求等，剔除其不合理的部分，增加其需要部分，最終綜合成系統(tǒng)的解決方案，給出系統(tǒng)目標(biāo)和詳細(xì)邏輯模型。3.編制需求分析的文檔：需求分析的文檔即軟件需求規(guī)格說明，它是分析階段的最終

3、成果。下面給出的簡(jiǎn)略大綱可以作為軟件需求規(guī)格說明的框架。 .引言A.系統(tǒng)簡(jiǎn)介B.系統(tǒng)參考文獻(xiàn).概述A.系統(tǒng)描述B.主要功能C.實(shí)現(xiàn)語(yǔ)言D.用戶特點(diǎn)E.一般約束.用戶業(yè)務(wù)管理現(xiàn)狀分析包括業(yè)務(wù)流程、數(shù)據(jù)流程、數(shù)據(jù)量、應(yīng)用頻率、數(shù)據(jù)源情況，業(yè)務(wù)管理依據(jù)的行政和技術(shù)文件，各階段業(yè)務(wù)之間的關(guān)系，現(xiàn)有組織機(jī)構(gòu)等。.具體需求A.功能需求B.外部接口需求C.性能需求D.設(shè)計(jì)約束E.屬性需求F.其他需求.數(shù)據(jù)需求A.數(shù)據(jù)描述B.數(shù)據(jù)采集C.數(shù)據(jù)字典 .提出測(cè)試的準(zhǔn)則4.需求分析評(píng)審對(duì)系統(tǒng)功能的正確性、完整性和清晰性，以及其他需求給予評(píng)價(jià)。系統(tǒng)分析的方法：系統(tǒng)需求分析方法由對(duì)軟件的數(shù)據(jù)域和功能域的系統(tǒng)分析過程及其

4、表示方法組成。物理視圖指反應(yīng)當(dāng)前系統(tǒng)的組織機(jī)構(gòu)、輸入輸出、資源利用情況和日常數(shù)據(jù)處理過程的模式，這一模式應(yīng)客觀的反映現(xiàn)實(shí)世界的實(shí)際情況。邏輯視圖指在物理模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行分析，區(qū)分出本質(zhì)的和非本質(zhì)的因素，去掉非本質(zhì)的因素，從而形成反映系統(tǒng)本質(zhì)的模型。數(shù)據(jù)域具有三種屬性：數(shù)據(jù)流、數(shù)據(jù)內(nèi)容和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。圖3.1 需求分析的流程圖 需求工程的概念：需求工程就是確定系統(tǒng)“做什么”的問題。它分為三個(gè)步驟：需求獲取、需求分析和編寫軟件規(guī)格說明書及驗(yàn)證。需求是以一種清晰、簡(jiǎn)潔、一致且無二義性的方式，對(duì)一個(gè)待開發(fā)系統(tǒng)中各個(gè)有意義方面的陳述的一個(gè)集合。需求工程的目的是給待開發(fā)系統(tǒng)提供一個(gè)清晰的、一致的、精確的并且無

5、二義性的模型，通常以需求規(guī)格說明書的形式來定義待開發(fā)系統(tǒng)的所有外部特征。3.2 需求工程 需求工程中涉及的角色：需求工程中涉及的角色有需求者、分析員和實(shí)現(xiàn)者。 需求工程的作用：1.支持項(xiàng)目開發(fā)2.支持軟件測(cè)試和驗(yàn)證3.支持維護(hù)4.支持項(xiàng)目承包商5.支持管理 需求工程的內(nèi)容：1.需求獲取需求獲取的過程就是分析人員借助各種工具和方法，獲取對(duì)用戶需求的基本理解，然后在需求獲取方法的驅(qū)動(dòng)和指導(dǎo)下，從非形式需求陳述中提取出用戶的實(shí)際需求，并由此確定軟件的功能、性能、接口關(guān)系及有關(guān)屬性、軟件條件、限制和邊界等，標(biāo)定軟件的作用范圍，確定支持性的軟、硬件環(huán)境及輔助工具與條件。需求獲取方法包括指導(dǎo)開發(fā)小組獲得用

6、戶需求的方法框架和支持控制此項(xiàng)活動(dòng)進(jìn)展的過程控制機(jī)制兩方面。 需求工程的內(nèi)容：2.需求分析需求分析是開發(fā)人員要準(zhǔn)確理解用戶的要求，進(jìn)行細(xì)致的調(diào)查分析，將用戶非形式的需求陳述轉(zhuǎn)化為完整的需求定義，再由需求定義轉(zhuǎn)換到相應(yīng)的形式功能規(guī)格說明的過程。用戶的需求可分為功能性需求和非功能性需求。功能性需求主要說明了系統(tǒng)各功能部件與環(huán)境之間的相互作用本質(zhì)，即在職能上應(yīng)做到什么。非功能性需求主要從各個(gè)角度對(duì)所考慮的可能的解決方案起約束和限制作用。 需求工程的內(nèi)容：3.驗(yàn)證驗(yàn)證的作用可以通過對(duì)需求規(guī)格說明文檔進(jìn)行仔細(xì)的復(fù)核、審查與評(píng)審來降低失誤。 需求分析的原則1.必須能夠表達(dá)和理解問題的數(shù)據(jù)域和功能域。2.必

7、須按自頂向下,逐層分解的方式對(duì)問題進(jìn)行分解和不斷細(xì)化 。3.要給出系統(tǒng)的邏輯視圖和物理視圖 ,即建模。3.3 需求分析3.3.2 需求分析的原則 需求分析的注意事項(xiàng)1.需求搞不清，經(jīng)費(fèi)就算不準(zhǔn)。2.在編寫需求規(guī)格說明書之前，應(yīng)明確要解決的問題 。3.立即確定需求，并記錄下該需求的背景。4.一旦在需求規(guī)格說明書中發(fā)現(xiàn)問題，立即改正。5.在眾多需求中確定各個(gè)需求的優(yōu)先順序，確定可能存在的子集。6.需求分析時(shí)，不要進(jìn)行設(shè)計(jì)工作。 需求分析的注意事項(xiàng)7.對(duì)于復(fù)雜的系統(tǒng)，要用多種視角進(jìn)行需求分析。8.對(duì)需求進(jìn)行編號(hào)，以便以后跟蹤。9.重視形式方法，也決不放棄自然語(yǔ)言。10.需求中不應(yīng)存在“待確定”的條款

8、。3.3.3 需求分析的方法 需求分析的方法：1. 結(jié)構(gòu)化分析方法（SA）。2.面向?qū)ο蟮姆治龇椒ǎ∣OA）。3.以用戶為中心的分析方法（UCRA）。 需求分析的方法：1. 結(jié)構(gòu)化分析方法（SA）。結(jié)構(gòu)化分析方法是面向數(shù)據(jù)流進(jìn)行需求分析的方法，適于數(shù)據(jù)處理類型系統(tǒng)的需求分析，采用圖形、表等形式表達(dá)需求，特點(diǎn)是清晰、簡(jiǎn)明、方便開發(fā)者和用戶進(jìn)行溝通。它用抽象模型的概念，按照系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)傳遞、變換的關(guān)系，自頂向下逐層分解，直到找到滿足功能要求的所有可實(shí)現(xiàn)的軟件為止。需求分析的方法：2.面向?qū)ο蟮姆治龇椒ǎ∣OA）。面向?qū)ο蟮姆治龈攀觯?1）獲取用戶需求 2）標(biāo)識(shí)對(duì)象和類 3）定義類的結(jié)構(gòu)和層次 4）

9、建立對(duì)象模型 5）建立動(dòng)態(tài)模型 需求分析的方法：3.以用戶為中心的需求分析方法（UCRA）。以用戶為中心的需求分析方法是一種為軟件應(yīng)用開發(fā)詳細(xì)需求分析說明的方法。 UCRA方法關(guān)注解決擁有大量用戶交互操作和集成數(shù)據(jù)庫(kù)的目標(biāo)系統(tǒng)的需求分析問題。數(shù)據(jù)流圖是對(duì)軟件系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)的圖形表示，描繪的是系統(tǒng)的邏輯模型。數(shù)據(jù)流圖僅僅描繪了數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中流動(dòng)和處理的情況。3.3.4 數(shù)據(jù)流程圖 數(shù)據(jù)流程圖的主要圖形元素1.數(shù)據(jù)源點(diǎn)和匯點(diǎn)2.加工（處理） 3.數(shù)據(jù)文件（數(shù)據(jù)存儲(chǔ)）4.數(shù)據(jù)流圖3.2 數(shù)據(jù)流圖的符號(hào) (a) 基本符號(hào)的含義 數(shù)據(jù)流程圖的主要圖形元素1.數(shù)據(jù)源點(diǎn)和匯點(diǎn)數(shù)據(jù)源點(diǎn)和匯點(diǎn)表示圖中要處理數(shù)據(jù)的輸

10、入來源或處理結(jié)果要送往何處。 2.加工（處理）加工（處理）以數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或數(shù)據(jù)內(nèi)容為對(duì)象。一個(gè)處理框可以表示對(duì)象中的一個(gè)函數(shù)，也可以是一系列函數(shù)，還可以表示一個(gè)對(duì)象，甚至可以代表一些人工處理過程。 數(shù)據(jù)流程圖的主要圖形元素 3.數(shù)據(jù)文件（數(shù)據(jù)存儲(chǔ)）數(shù)據(jù)文件起保存數(shù)據(jù)的作用，它是處于靜止?fàn)顟B(tài)的數(shù)據(jù)，通常存放在數(shù)據(jù)庫(kù)中。 4.數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)流是處于運(yùn)動(dòng)中的數(shù)據(jù)，通常體現(xiàn)為模塊之間傳遞的信息。它是沿箭頭方向傳送數(shù)據(jù)的通道，指被加工的數(shù)據(jù)與流向。(1) 數(shù)據(jù)流(或數(shù)據(jù)存儲(chǔ))命名 名字應(yīng)代表整個(gè)數(shù)據(jù)流(或數(shù)據(jù)存儲(chǔ))的內(nèi)容，而不是僅僅反映它的某些成分。 不要使用空洞的、缺乏具體含義的名字。 (1) 數(shù)據(jù)流(或數(shù)據(jù)

11、存儲(chǔ))命名 若某個(gè)數(shù)據(jù)流(或數(shù)據(jù)存儲(chǔ))不能取一個(gè)合適的名字，則有可能是對(duì)數(shù)據(jù)流圖分解不合適，應(yīng)該考慮重新分解，有可能解決這個(gè)問題。(2) 加工（處理）命名 一般先為數(shù)據(jù)流命名，然后再為處理命名。 名字應(yīng)準(zhǔn)確反映整個(gè)處理的功能，而不是它的一部分功能。 名字最好由一個(gè)具體的及物動(dòng)詞，加上一個(gè)具體的賓語(yǔ)組成。(2) 加工（處理）命名 通常名字中只使用一個(gè)動(dòng)詞，如果需要用兩個(gè)動(dòng)詞才能描述整個(gè)處理的功能，則可以把這個(gè)處理分解成兩個(gè)處理。 如果在命名時(shí)遇到困難，則可能是分解不當(dāng)造成的，應(yīng)考慮重新分解或合并處理。 數(shù)據(jù)流與加工之間的關(guān)系表達(dá)方法 (b) 附加符號(hào)的含義 數(shù)據(jù)流與加工之間的關(guān)系表達(dá)方法 表示數(shù)

12、據(jù)流之間是“與”關(guān)系(同時(shí)存在) 表示數(shù)據(jù)流之間是“或”關(guān)系 表示只能從幾個(gè)數(shù)據(jù)流中選一個(gè)(互斥關(guān)系) 分層的數(shù)據(jù)流圖 頂層數(shù)據(jù)流程圖描述了整個(gè)軟件系統(tǒng)的作用范圍，對(duì)系統(tǒng)的總體功能、輸入和輸出進(jìn)行了抽象，反映了系統(tǒng)和環(huán)境的關(guān)系。中間層次的數(shù)據(jù)流程圖是通過分解高層數(shù)據(jù)流和加工得到的。低層次數(shù)據(jù)流程圖通常有很多中間層，甚至79層。這種分解可以不斷重復(fù)，直到新的數(shù)據(jù)流程圖中每個(gè)數(shù)據(jù)加工的功能明確、相關(guān)的數(shù)據(jù)流被嚴(yán)格定義為止。 分層的數(shù)據(jù)流圖 數(shù)據(jù)流圖的畫法 畫數(shù)據(jù)流圖的基本步驟就是自外向內(nèi)，自頂向下，逐層細(xì)化，完善求精。具體步驟：（1）先找系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源點(diǎn)與匯點(diǎn)，它們是外部實(shí)體，由它們確定系統(tǒng)與外界的

13、接口。（2）找出外部實(shí)體的輸出數(shù)據(jù)流和輸入數(shù)據(jù)流。（3）在圖的邊上畫上系統(tǒng)的外部實(shí)體。 數(shù)據(jù)流圖的畫法 畫數(shù)據(jù)流圖的基本步驟就是自外向內(nèi)，自頂向下，逐層細(xì)化，完善求精。具體步驟：（4）從外部實(shí)體的輸出數(shù)據(jù)流出發(fā)，按系統(tǒng)的邏輯需要，逐步畫出一系列邏輯加工，直到找到外部實(shí)體所需的輸入數(shù)據(jù)流，形成數(shù)據(jù)流的封閉。（5）按原則進(jìn)行檢查和修改。（6）按上述步驟，再?gòu)母骷庸こ霭l(fā)，畫出所需的子圖。 數(shù)據(jù)流圖的畫法分層數(shù)據(jù)流程圖舉例教學(xué)管理數(shù)據(jù)流程頂圖 數(shù)據(jù)流圖的畫法分層數(shù)據(jù)流程圖舉例教學(xué)管理數(shù)據(jù)流程中圖 數(shù)據(jù)流圖的畫法分層數(shù)據(jù)流程圖舉例學(xué)籍管理數(shù)據(jù)流程底圖 課間練習(xí) 高考錄取統(tǒng)分子系統(tǒng)有如下功能： （1）計(jì)算

14、標(biāo)準(zhǔn)分：根據(jù)考生原始分計(jì)算，得到標(biāo)準(zhǔn)分，存入考生分?jǐn)?shù)文件。（2）計(jì)算錄取線分：根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)分、招生計(jì)劃文件中的招生人數(shù)，計(jì)算錄取線，存入錄取線文件。試根據(jù)要求畫出該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流程圖，并將其轉(zhuǎn)換為軟件結(jié)構(gòu)圖。 課間練習(xí)錄取分?jǐn)?shù)招生數(shù)原始分標(biāo)準(zhǔn)分標(biāo)準(zhǔn)分錄取分?jǐn)?shù)招生計(jì)劃分?jǐn)?shù)考生計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)分計(jì)算錄取線分?jǐn)?shù)標(biāo)準(zhǔn)分 進(jìn)行檢查和修改的原則 1.數(shù)據(jù)流圖只限于前述四種基本圖形元素。2.數(shù)據(jù)流圖的主圖必須包括前述四種基本元素。3.數(shù)據(jù)流圖的主圖上的數(shù)據(jù)流必須封閉在外部實(shí)體之間，外部實(shí)體可以不止一個(gè)。4.每個(gè)加工至少有一個(gè)輸入數(shù)據(jù)流和輸出數(shù)據(jù)流。5.在數(shù)據(jù)流圖中，需按層給加工框編號(hào)。6.任何一個(gè)數(shù)據(jù)流子圖必須與它上一層

15、的一個(gè)加工對(duì)應(yīng)，兩者的輸入數(shù)據(jù)流和輸出數(shù)據(jù)流必須一致。7.圖上每個(gè)元素必須有名字。8.數(shù)據(jù)流圖中不能夾帶控制流。 概述：數(shù)據(jù)字典的定義：數(shù)據(jù)字典是關(guān)于數(shù)據(jù)信息的集合，是數(shù)據(jù)流程圖中所有元素（數(shù)據(jù)流、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處理過程和外部實(shí)體）嚴(yán)格定義的場(chǎng)所。 數(shù)據(jù)字典的用途： 1.數(shù)據(jù)流程圖和數(shù)據(jù)字典一起構(gòu)成了系統(tǒng)的邏輯模型；2.有助于改進(jìn)不同的開發(fā)人員或不同的開發(fā)小組之間的通信；3.是存儲(chǔ)文件或數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ) ；4.在實(shí)施階段，還可參照數(shù)據(jù)字典描述數(shù)據(jù)。 3.3.4 數(shù)據(jù)字典 屬性數(shù)據(jù)字典條目：屬性數(shù)據(jù)字典包含六類條目：1.數(shù)據(jù)元素：是最小的數(shù)據(jù)組成單位。2.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：描述數(shù)據(jù)之間的組成關(guān)系。3.數(shù)據(jù)流

16、：描述數(shù)據(jù)流的來源、去處、組成、流通量、高峰時(shí)的流通量等屬性。4.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：描寫該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的結(jié)構(gòu)，及有關(guān)的數(shù)據(jù)流、查詢要求。5.處理過程：描述處理框的編號(hào)、名稱、功能的簡(jiǎn)要說明，有關(guān)的輸入、輸出。6.外部實(shí)體：它是數(shù)據(jù)的來源和去向。表31 點(diǎn)屬性數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)字典序號(hào)數(shù)據(jù)項(xiàng)附加字段名寬度輸出寬度數(shù)據(jù)類型小數(shù)位數(shù)備注*1管線點(diǎn)號(hào)PointID1010String-唯一標(biāo)識(shí)碼*2圖上點(diǎn)號(hào)PPointID1010String-1:1000圖副內(nèi)*3平面坐標(biāo)XX1111Double31954年北京坐標(biāo)系*4平面坐標(biāo)YY1212Double31954年北京坐標(biāo)系*5地面高程HH66Double31985國(guó)家高

17、程基準(zhǔn)*6點(diǎn)特征PointFeature88String-區(qū)分拐點(diǎn)、分支、上杠、預(yù)留口等*7附屬物Subsid88String-區(qū)分人孔、手孔、接線箱等*8圖副號(hào)MapCode88String-1:500圖副號(hào)9備注Memo5050String-附加說明*10管線種類PipeLineSort1010String-區(qū)分是哪種管線表32 線屬性數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)字典序號(hào)數(shù)據(jù)項(xiàng)附加字段名寬度輸出寬度數(shù)據(jù)類型備注*1管線編碼LineID2121String唯一標(biāo)識(shí)碼*2管線點(diǎn)號(hào)SPointID1010String唯一標(biāo)識(shí)碼*3連接點(diǎn)號(hào)EPointID1010String唯一標(biāo)識(shí)碼*4管線材料LineMateri

18、al88String*5管徑斷面LineProfile1010String斷面大小。單位:毫米*6起點(diǎn)埋深SPointdeep88Integer單位:厘米*7終點(diǎn)埋深EPointdeep88Integer單位:厘米*8管塊孔數(shù)HoleCount1010Integer*9電纜根數(shù)CableCount1010Integer10權(quán)屬單位UnitCode3030String管線所屬單位11埋設(shè)日期MakeDate88String12備注Memo5050String附加說明*13管線種類PipeLineSort1010String區(qū)分是哪種管線 空間數(shù)據(jù)字典條目：屬性數(shù)據(jù)字典包含的內(nèi)容：1.名稱：空間數(shù)據(jù)名稱。2.層名3.層元素性質(zhì)：空間形狀屬性。4.拓?fù)潢P(guān)系：空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系。5.屬性表：與空間數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的屬性表。6.關(guān)聯(lián)屬性項(xiàng)/關(guān)聯(lián)字段（可選）：空間對(duì)象與屬性記錄關(guān)聯(lián)。7.外部實(shí)體：它是數(shù)據(jù)的來源和去向。8.操作限制：限制空間數(shù)據(jù)的操作權(quán)限。9.元數(shù)據(jù)文件或表名：空間數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)位置。10.備注表33 空間數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)字典管線專題層名內(nèi)容要素類型相應(yīng)屬性表名備注給水JSL給水管線ARCJL.AAT管線點(diǎn)POINTJL.PATJST給水管線注記ANNO管線點(diǎn)注記LEVEL值為1; 管線注記LEVEL值為2排水PSL排水管線ARCPS.AAT管線點(diǎn)P