地理信息系統(tǒng)原理_孔金玲_第十章地理信息系統(tǒng)工程

1、10.1 GIS工程設計綜述工程設計綜述 10.2 GIS工程設計的基本原則工程設計的基本原則 10.3 GIS工程的生命周期方法學工程的生命周期方法學 10.4 生命周期各階段的基本任務生命周期各階段的基本任務 10.5 硬件配置硬件配置 10.6 人員配置人員配置 10.7 地理信息系統(tǒng)評價地理信息系統(tǒng)評價 10.1 GIS工程設計綜述工程設計綜述地理信息系統(tǒng)的開發(fā)研究分為四個階段：系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設計、地理信息系統(tǒng)的開發(fā)研究分為四個階段：系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設計、系統(tǒng)實施、系統(tǒng)評價及維護。系統(tǒng)實施、系統(tǒng)評價及維護。 系統(tǒng)分析階段的需求功能分析、數(shù)據(jù)結構分析和數(shù)據(jù)流分析是系系統(tǒng)分析階段的需求功能分

2、析、數(shù)據(jù)結構分析和數(shù)據(jù)流分析是系統(tǒng)設計的依據(jù)。系統(tǒng)分析階段的工作是要解決統(tǒng)設計的依據(jù)。系統(tǒng)分析階段的工作是要解決“做什么做什么”的問題，它的問題，它的核心是對地理信息系統(tǒng)進行邏輯分析，解決需求功能的邏輯關系及的核心是對地理信息系統(tǒng)進行邏輯分析，解決需求功能的邏輯關系及數(shù)據(jù)支持系統(tǒng)的結構，以及數(shù)據(jù)與需求功能之間的關系；系統(tǒng)設計階數(shù)據(jù)支持系統(tǒng)的結構，以及數(shù)據(jù)與需求功能之間的關系；系統(tǒng)設計階段的核心工作是要解決段的核心工作是要解決“怎么做怎么做”的問題，研究系統(tǒng)由邏輯設計向物的問題，研究系統(tǒng)由邏輯設計向物理設計的過渡，為系統(tǒng)實施奠定基礎。理設計的過渡，為系統(tǒng)實施奠定基礎。 10.2 GIS工程設計的

3、基本原則工程設計的基本原則 （1）計劃管理原則）計劃管理原則 用分階段的生命周期計劃嚴格管理。用分階段的生命周期計劃嚴格管理。Boehm認為，在認為，在工程的整個生命周期應該制定并嚴格執(zhí)行六類計劃，它們工程的整個生命周期應該制定并嚴格執(zhí)行六類計劃，它們是項目概要計劃，里程碑計劃，項目控制計劃，產品控制是項目概要計劃，里程碑計劃，項目控制計劃，產品控制計劃，驗證計劃，運行維護計劃。計劃，驗證計劃，運行維護計劃。10.2 GIS工程設計的基本原則工程設計的基本原則 （2） 堅持階段評審原則堅持階段評審原則 第一，大部分錯誤是在編碼之前造成的，第一，大部分錯誤是在編碼之前造成的，Boehm等人等人的

4、統(tǒng)計，設計錯誤占軟件錯誤的的統(tǒng)計，設計錯誤占軟件錯誤的63%，編碼錯誤僅占，編碼錯誤僅占37%； 第二，錯誤發(fā)現(xiàn)與改正越晚，所需付出的代價越高。第二，錯誤發(fā)現(xiàn)與改正越晚，所需付出的代價越高。10.2 GIS工程設計的基本原則工程設計的基本原則 （3）嚴格的產品控制原則）嚴格的產品控制原則 為了保持系統(tǒng)各個配置成分的一致性，必須實行嚴格為了保持系統(tǒng)各個配置成分的一致性，必須實行嚴格的產品控制，其中主要是實行的產品控制，其中主要是實行基準配置管理基準配置管理。所謂基準配。所謂基準配置又稱為基線配置，它們是經過階段評審后的系統(tǒng)配置成置又稱為基線配置，它們是經過階段評審后的系統(tǒng)配置成分（各個階段產生的

5、文檔或程序代碼）?；鶞逝渲霉芾硪卜郑ǜ鱾€階段產生的文檔或程序代碼）?；鶞逝渲霉芾硪卜Q為變動控制，一切有關修改系統(tǒng)的建議，特別是涉及到稱為變動控制，一切有關修改系統(tǒng)的建議，特別是涉及到對基準配置的個性建議，都必須按照嚴格的規(guī)程進行評審，對基準配置的個性建議，都必須按照嚴格的規(guī)程進行評審，獲得批準以后才能實施修改。獲得批準以后才能實施修改。10.2 GIS工程設計的基本原則工程設計的基本原則 采用現(xiàn)代程序設計技術原則采用現(xiàn)代程序設計技術原則 結果應能清楚地審查原則結果應能清楚地審查原則 開發(fā)小組的人員應該少而精原則開發(fā)小組的人員應該少而精原則 承認不斷改進工程實踐的必要性原則承認不斷改進工程實踐的

6、必要性原則10.3 GIS工程的生命周期方法學工程的生命周期方法學 GIS工程采用的生命周期方法學就是從時間角度對軟件工程采用的生命周期方法學就是從時間角度對軟件開發(fā)和維護的復雜問題進行分解，把軟件生成的漫長周期開發(fā)和維護的復雜問題進行分解，把軟件生成的漫長周期依次劃分為若干個階段，每個階段有相對獨立的任務，然依次劃分為若干個階段，每個階段有相對獨立的任務，然后逐步完成每個階段的任務。后逐步完成每個階段的任務。10.3 GIS工程的工程的生命周期方法學生命周期方法學 瀑布模型瀑布模型 10.3 GIS工程的生命周期方法學工程的生命周期方法學 瀑布模型瀑布模型 幾個特點：幾個特點： （1）階段間

7、具有順序性和依賴性）階段間具有順序性和依賴性 （2）推遲實現(xiàn)的觀點）推遲實現(xiàn)的觀點 清楚區(qū)分邏輯設計與物理設計，盡可能推遲程序的物理實現(xiàn)，是按清楚區(qū)分邏輯設計與物理設計，盡可能推遲程序的物理實現(xiàn)，是按照瀑布模型開發(fā)軟件的一條重要的指導思想。照瀑布模型開發(fā)軟件的一條重要的指導思想。 （3）質量保證的觀點）質量保證的觀點 第一，第一， 每個階段都必須完成規(guī)定的文檔，沒有交出合格的文檔就是每個階段都必須完成規(guī)定的文檔，沒有交出合格的文檔就是沒有完成該階段的任務。沒有完成該階段的任務。 第二，第二， 每個階段結束前都要對所完成的文檔進行評審。每個階段結束前都要對所完成的文檔進行評審。10.4 生命周期

8、各階段的基本任務生命周期各階段的基本任務 （1）問題定義）問題定義 （2）可行性研究）可行性研究 這個階段要回答的關鍵問題是：這個階段要回答的關鍵問題是：“對于上一個階段所確定的問題有對于上一個階段所確定的問題有可行的解決辦法或值得做嗎？可行的解決辦法或值得做嗎？” 可行性研究比較簡短，這個階段的任可行性研究比較簡短，這個階段的任務不是具體解決問題，而是研究問題的范圍，探索這個問題是否值得去務不是具體解決問題，而是研究問題的范圍，探索這個問題是否值得去解，是否有可行的解決辦法。解，是否有可行的解決辦法。 在問題定義階段提出的對工程目標和規(guī)模的報告通常比較含糊?？稍趩栴}定義階段提出的對工程目標和

9、規(guī)模的報告通常比較含糊。可行性研究應該導出系統(tǒng)的高層邏輯模型（通常用數(shù)據(jù)流圖表示），并且行性研究應該導出系統(tǒng)的高層邏輯模型（通常用數(shù)據(jù)流圖表示），并且在此基礎上更準確、更具體地確定工程規(guī)模和目標。然后分析員更準確在此基礎上更準確、更具體地確定工程規(guī)模和目標。然后分析員更準確地估計系統(tǒng)的成本和效益，對建議的系統(tǒng)進行仔細的成本地估計系統(tǒng)的成本和效益，對建議的系統(tǒng)進行仔細的成本/效益分析是效益分析是這個階段的主要任務之一。這個階段的主要任務之一。 可行性研究的結果是使用部門負責人決定是否進行這項工程的重要可行性研究的結果是使用部門負責人決定是否進行這項工程的重要依據(jù)。依據(jù)。 10.4 生命周期各階段

10、的基本任務生命周期各階段的基本任務 （3）需求分析）需求分析這個階段的任務仍然不是具體地解決問題，而是準確地這個階段的任務仍然不是具體地解決問題，而是準確地確定確定“為了解決這個問題，目標系統(tǒng)必須做什么為了解決這個問題，目標系統(tǒng)必須做什么”，主要是主要是確定目標系統(tǒng)必須具備哪些功能。確定目標系統(tǒng)必須具備哪些功能。 系統(tǒng)分析員在需求分析階段必須和用戶密切配合，充分系統(tǒng)分析員在需求分析階段必須和用戶密切配合，充分交流信息，以得出經過用戶確認的系統(tǒng)邏輯模型。通常用數(shù)交流信息，以得出經過用戶確認的系統(tǒng)邏輯模型。通常用數(shù)據(jù)流圖、數(shù)據(jù)字典和簡要的算法表示系統(tǒng)的邏輯模型。據(jù)流圖、數(shù)據(jù)字典和簡要的算法表示系統(tǒng)

11、的邏輯模型。 10.4 生命周期各階段的基本任務生命周期各階段的基本任務 （4）總體設計）總體設計這個階段必須回答的關鍵問題是：這個階段必須回答的關鍵問題是：“概括地說，應該如何解決這個概括地說，應該如何解決這個問題問題” 首先，應該考慮幾種可能的解決方案。首先，應該考慮幾種可能的解決方案。 1）低成本的解決方案；）低成本的解決方案； 2）中等成本的解決方案。）中等成本的解決方案。 3）高成本的）高成本的“十全十美十全十美”的系統(tǒng)。的系統(tǒng)。 系統(tǒng)分析員應該使用系統(tǒng)流程圖或其他工具描述每種可能的系統(tǒng)，系統(tǒng)分析員應該使用系統(tǒng)流程圖或其他工具描述每種可能的系統(tǒng)，估計每種方案的成本和效益，還應該在充分

12、權衡各種方案的利弊的基礎估計每種方案的成本和效益，還應該在充分權衡各種方案的利弊的基礎上，推薦一個較好的系統(tǒng)（最佳方案），并且制定實現(xiàn)所推薦的系統(tǒng)的上，推薦一個較好的系統(tǒng)（最佳方案），并且制定實現(xiàn)所推薦的系統(tǒng)的詳細計劃。詳細計劃。 10.4 生命周期各階段的基本任務生命周期各階段的基本任務 （4）總體設計）總體設計地理信息系統(tǒng)工程設計采用結構化系統(tǒng)設計。結構地理信息系統(tǒng)工程設計采用結構化系統(tǒng)設計。結構設計的一條基本原理就是程序應該模塊化，也就是一個設計的一條基本原理就是程序應該模塊化，也就是一個大程序應該由許多規(guī)模適中的模塊按合理的層次結構組大程序應該由許多規(guī)模適中的模塊按合理的層次結構組織而

13、成。總體設計階段的第二項主要任務就是設計軟件織而成?？傮w設計階段的第二項主要任務就是設計軟件的結構，也就是確定程序由哪些模塊組成以及模塊間的的結構，也就是確定程序由哪些模塊組成以及模塊間的關系。通常用層次圖或結構圖描繪軟件的結構。關系。通常用層次圖或結構圖描繪軟件的結構。 10.4 生命周期各階段的基本任務生命周期各階段的基本任務 （5）詳細設計）詳細設計總體設計階段以比較抽象概括的方式提出了解決問題的總體設計階段以比較抽象概括的方式提出了解決問題的辦法。詳細設計階段的任務就是把解法具體化，也就是回答辦法。詳細設計階段的任務就是把解法具體化，也就是回答下面這個關鍵問題：下面這個關鍵問題：“應該

14、怎樣具體地實現(xiàn)這個系統(tǒng)呢？應該怎樣具體地實現(xiàn)這個系統(tǒng)呢？” 這個階段的任務還不是編寫程序，而是設計出程序的詳細這個階段的任務還不是編寫程序，而是設計出程序的詳細規(guī)格說明。這種規(guī)格說明的作用很類似于其他工程領域中工規(guī)格說明。這種規(guī)格說明的作用很類似于其他工程領域中工程師經常使用的工程藍圖，它們應該包含必要的細節(jié)，程序程師經常使用的工程藍圖，它們應該包含必要的細節(jié)，程序員可以根據(jù)它們寫出實際的程序代碼。員可以根據(jù)它們寫出實際的程序代碼。 10.4 生命周期各階段的基本任務生命周期各階段的基本任務 （6）編碼和單元測試）編碼和單元測試這個階段的關鍵任務是寫出正確的容易理解、容易維護這個階段的關鍵任務

15、是寫出正確的容易理解、容易維護的系統(tǒng)模塊。的系統(tǒng)模塊。（7）綜合測試）綜合測試 這個階段的關鍵任務是通過各種類型的測試（相應的調這個階段的關鍵任務是通過各種類型的測試（相應的調試）使系統(tǒng)達到預定的要求。試）使系統(tǒng)達到預定的要求。 10.4 生命周期各階段的基本任務生命周期各階段的基本任務 （8）軟件維護）軟件維護維護階段的關鍵任務是，通過各種必要的維護活動使系統(tǒng)持久地滿足維護階段的關鍵任務是，通過各種必要的維護活動使系統(tǒng)持久地滿足用戶的需要。用戶的需要。 四類維護活動：改正性維護、適應性維護、完善性維護、預防性維護。四類維護活動：改正性維護、適應性維護、完善性維護、預防性維護。 實際上每一項維

16、護活動都應該經過提出維護要求（或報告問題），分析實際上每一項維護活動都應該經過提出維護要求（或報告問題），分析維護要求，提出維護方案，審批維護方案，確定維護計劃，修改軟件設計，維護要求，提出維護方案，審批維護方案，確定維護計劃，修改軟件設計，修改程序，測試程序，復查驗收等一系列步驟，因此是經歷了一次壓縮和修改程序，測試程序，復查驗收等一系列步驟，因此是經歷了一次壓縮和簡化了的系統(tǒng)定義和開發(fā)的全過程。簡化了的系統(tǒng)定義和開發(fā)的全過程。 每一項維護活動都應該準確地記錄下來，做為正式的文檔資料加以保存。每一項維護活動都應該準確地記錄下來，做為正式的文檔資料加以保存。 10.5 硬件配置硬件配置掃描儀數(shù)

17、字測圖儀數(shù)字化儀輸入設備光盤讀寫器 大容量硬盤 磁帶機 存儲設備投影設備媒體制作其它設備繪圖儀打印機膠片記錄儀輸出設備中服務器 網 絡網 絡工作站1工作站2工作站3微機便攜式計算機處 理 設 備 10.6 人員配置人員配置程序編寫員數(shù)字化操作員系統(tǒng)操作員數(shù)據(jù)庫經理應用分析軟件經理系統(tǒng)管理員用戶咨詢專家總經理/領導小組顧問委員會GIS項目經理/技術組決策/政策制定策略/長期規(guī)劃10.7 地理信息系統(tǒng)評價地理信息系統(tǒng)評價主要對下列各項進行評價：主要對下列各項進行評價：v系統(tǒng)效率：地理信息系統(tǒng)的各種功能指標、技術指標和經濟指標是系系統(tǒng)效率：地理信息系統(tǒng)的各種功能指標、技術指標和經濟指標是系統(tǒng)效率的反映。例如系統(tǒng)能否及時地向用戶提供有用信息，所提供信統(tǒng)效率的反映。例如系統(tǒng)能否及時地向用戶提供有用信息，所提供信息的地理精度和幾何精度如何，系統(tǒng)操作是否方便，系統(tǒng)出錯如何，息的地理精度和幾何精度如何，系統(tǒng)操作是否方便，系統(tǒng)出錯如何，以及資源的使用效率如何等等。以及資源的使用效率如何等等。v系統(tǒng)可靠性：系統(tǒng)可靠性是指系統(tǒng)在運行時的穩(wěn)定性，還包括系統(tǒng)有系統(tǒng)可靠性：系統(tǒng)可靠性是指系統(tǒng)在運行時的穩(wěn)定性，還包括系統(tǒng)有關的數(shù)據(jù)文件和程序是否妥善保存，以及系統(tǒng)是否有后備體系等。關的數(shù)據(jù)文件和程序是否妥善保存，以及系統(tǒng)是否有后備體系等。v可擴展性：一個系統(tǒng)建