地理信息系統(tǒng)軟件工程技術課件

1、第十六章 地理信息系統(tǒng)軟件工程技術鄔 倫北京大學地球與空間科學學院遙感與地理信息系統(tǒng)研究所2004年12月第1頁，共43頁。1軟件工程簡介第2頁，共43頁。11 基本概念計算機軟件工程是一類求解的工程。它應用計算機科學、數(shù)學及管理科學等原理，借鑒傳統(tǒng)工程的原則、方法，創(chuàng)建軟件以達到提高質量，降低成本的目的。 第3頁，共43頁。圖：軟件工程框架王立福第4頁，共43頁。軟件工程四條基本原則：1）選取適宜的開發(fā)模型，可以認識需求易變性，并加以控制，以保證軟件產(chǎn)品滿足用戶的需求；2）采用合適的設計方法，通常要考慮實現(xiàn)軟件的模塊化、抽象與信息隱蔽、局部化、一致性以及適應性等特征；3）提供高質量的工程支持

2、，在軟件工程中，軟件工具與環(huán)境對軟件過程的支持頗為重要；4）重視開發(fā)過程的管理，軟件工程的管理，直接影響可用資源的有效利用、生產(chǎn)滿足目標的軟件產(chǎn)品，提高軟件組織的生產(chǎn)能力等問題。 第5頁，共43頁。12 軟件工程活動軟件工程活動包括需求、設計、實現(xiàn)、確認及支持等它們對應于軟件開發(fā)活動的不同階段。 第6頁，共43頁。121需求分析建立需求面臨著三個方面的困難：1）問題空間的理解2）人與人之間的通信3）需求的不斷變化 第7頁，共43頁。122系統(tǒng)設計要解決“怎么做”的問題 設計階段劃分為總體設計和詳細設計 第8頁，共43頁。123實現(xiàn)階段在軟件實現(xiàn)階段，要將設計的結果變換成程序設計語言編寫的程序。

3、首先要確定程序設計語言，其影響因素包括：開發(fā)人員對語言的熟悉程度，語言的可移植性，編譯程序的效率，編譯工具的支持等。 第9頁，共43頁。124確認活動系統(tǒng)完成后的軟件測試是主要的確認活動。 軟件測試的技術分為兩類：白盒測試技術和黑盒測試技術 。第10頁，共43頁。125軟件維護軟件維護活動的類別：1）改正性維護2）適應性維護3）完善性維護4）預防性維護 第11頁，共43頁。13結構化方法和面向對象方法第12頁，共43頁。13 結構化方法和面向對象方法結構化分析和設計 -基于模塊化的思想，采用“自頂向下，逐步求精”的技術對系統(tǒng)進行劃分，分解和抽象是它的兩個基本手段 -將軟件視為一個數(shù)據(jù)變換裝置，

4、接受各種輸入，通過變換產(chǎn)生輸出一個典型的數(shù)據(jù)流圖：飛機訂票第13頁，共43頁。13 結構化方法和面向對象方法面向對象的分析和設計 -客觀世界是由許多各種各樣的類組成的，每種對象都有各自的內部狀態(tài)和運動規(guī)律，對象之間的作用和聯(lián)系就構成了各種不同的系統(tǒng) -使解決問題的方法空間與客觀世界的問題空間結構達成一致 -UML(Unified modeling language，統(tǒng)一建模語言)第14頁，共43頁。用UML表達的線幾何體類以及和其它類的關系（OpenGIS Consortium） 第15頁，共43頁。14開發(fā)過程模型軟件開發(fā)模型是軟件開發(fā)全部過程、活動和任務的結構框架。軟件開發(fā)模型能夠清晰、直

5、觀的表達軟件開發(fā)過程，明確規(guī)定要完成的主要活動和任務?？梢宰鳛檐浖椖抗ぷ鞯幕A。 第16頁，共43頁。141瀑布模型第17頁，共43頁。142演化模型主要針對事先不能完整定義需求的軟件開發(fā)。用戶可以先給出核心需求，當開發(fā)人員將核心需求實現(xiàn)后，用戶提出反饋意見，以支持系統(tǒng)的最終設計和實現(xiàn)。 第18頁，共43頁。143螺旋模型1）制定計劃確定軟件目標，選定實施方案，弄清項目開發(fā)的限制條件。2）風險分析分析所選方案，考慮如何識別和消除風險。3）實施工程實施軟件開發(fā)。4）客戶評估評價開發(fā)工作，提出修正建議。第19頁，共43頁。144噴泉模型第20頁，共43頁。2GIS領域的體系結構和構件（圖：GIS

6、領域）第21頁，共43頁。GIS領域體系結構：一個工作流視圖第22頁，共43頁。基于DCP的GIS體系結構和構件：一個實現(xiàn)視圖OpenGIS Consortium第23頁，共43頁。3GIS需求分析第24頁，共43頁。31 GIS需求獲取1）物理環(huán)境，物理設備的位置以及其分布的集中程度；2）接口，與其它軟件系統(tǒng)的接口以及對數(shù)據(jù)格式的要求；3）用戶或人的因素，包括系統(tǒng)用戶熟練程度，使用系統(tǒng)需要接受的訓練；4）功能，系統(tǒng)要完成什么，性能如何；5）文檔，需要哪些文檔以及其針對的讀者；6）數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)精度、數(shù)據(jù)量、接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的頻率；7）資源，使用系統(tǒng)需要的設備，開發(fā)需要的人力資源、計算機資

7、源、時間表；8）安全性，對訪問信息的控制程度，數(shù)據(jù)的備份等；9）質量保證，對系統(tǒng)的可靠性要求，平均系統(tǒng)出錯時間，可移植性，可維護性等。第25頁，共43頁。32 GIS需求規(guī)約在需求獲取階段，得到了用自然語言描述的用戶需求，但是其中存在著不一致性和二義性，這些問題要通過需求規(guī)約解決。 第26頁，共43頁。對Coad/Yourdon方法的擴展GeoOOA（部分，George Ksters）基本類和GeoOOA類GeoOOA 中的整體部分關系1）覆蓋 2）包含 3）分割第27頁，共43頁。4數(shù)據(jù)管理設計數(shù)據(jù)管理部分設計的目的是確定在數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中存儲和檢索數(shù)據(jù)的基本結構，其原則是要隔離數(shù)據(jù)管理方案的

8、影響，不管該方案是普通文件、關系數(shù)據(jù)庫、面向對象數(shù)據(jù)庫或者是其它方式的。第28頁，共43頁。三種主要的數(shù)據(jù)管理方法1）普通文件管理2）關系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（RDBMS）3）面向對象的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 第29頁，共43頁。41全部采用文件管理將所有的數(shù)據(jù)都存放于一個或者多個文件中，包括結構化的屬性數(shù)據(jù)。 第30頁，共43頁。42文件結合關系數(shù)據(jù)庫管理(a)通過文件管理空間數(shù)據(jù) (b)通過關系數(shù)據(jù)庫管理屬性數(shù)據(jù)圖：同時使用文件和關系數(shù)據(jù)庫管理GIS數(shù)據(jù)，其中利用地物ID建立記錄之間的連接關系第31頁，共43頁。43全部采用關系數(shù)據(jù)庫管理圖：集成化的GIS數(shù)據(jù)管理第32頁，共43頁。44采用面向對象數(shù)

9、據(jù)庫(OO-DBMS)管理第33頁，共43頁。5界面設計第34頁，共43頁。51界面設計原則1）對人分類2）描述人和他們的任務腳本3）設計命令層4）設計詳細的交互 5）繼續(xù)做原型6）設計用戶界面類7）根據(jù)圖形用戶界面進行設計第35頁，共43頁。52 GIS界面設計中的要素數(shù)據(jù)選擇 數(shù)據(jù)表現(xiàn) 數(shù)據(jù)處理 SQL 可視化 第36頁，共43頁。53 GIS界面樣式第37頁，共43頁。531基于命令行的GIS界面 第38頁，共43頁。532菜單驅動的GIS界面 第39頁，共43頁。533采用數(shù)據(jù)流圖的GIS圖形用戶界面 第40頁，共43頁。6GIS中的設計模式一個設計模式包括四個基本部分：1）模式名稱2）問題3）解決方案4）后果 第41頁，共43頁。7在GIS項目中使用CASE工具空間過程支持與空間數(shù)據(jù)配置管理CASE（計算機輔助軟件工程，Computer-Aided Software Engineerin