地理信息系統(tǒng)原理-孔金玲-第十章地理信息系統(tǒng)工程

第十章地理信息系統(tǒng)工程主要內(nèi)容：

10.1GIS工程設計綜述

10.2GIS工程設計的基本原則

10.3GIS工程的生命周期方法學

10.4生命周期各階段的基本任務

10.5硬件配置

10.6人員配置

10.7地理信息系統(tǒng)評價

GIS的開發(fā)建設和應用是一項系統(tǒng)工程，涉及到系統(tǒng)的最優(yōu)設計、最優(yōu)控制運行、最優(yōu)管理，以及人、財、物資源的合理投入、配置和組織等諸多復雜問題。需要運用系統(tǒng)工程、軟件工程等的原理和方法，結合空間信息系統(tǒng)的特點進行實施建設。第十章地理信息系統(tǒng)工程

10.1GIS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、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”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“怎么做”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。第十章地理信息系統(tǒng)工程10.2GIS工程設計的基本原則

（1）計劃管理原則

用分階段的生命周期計劃嚴格管理。Boehm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，它們是項目概要計劃，里程碑計劃，項目控制計劃，產(chǎn)品控制計劃，驗證計劃，運行維護計劃。

第十章地理信息系統(tǒng)工程10.2GIS工程設計的基本原則

（2）堅持階段評審原則

第一，大部分錯誤是在編碼之前造成的，Boehm等人的統(tǒng)計，設計錯誤占軟件錯誤的63%，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。

第十章地理信息系統(tǒng)工程10.2GIS工程設計的基本原則

（3）嚴格的產(chǎn)品控制原則

為了保持系統(tǒng)各個配置成分的一致性，必須實行嚴格的產(chǎn)品控制，其中主要是實行基準配置管理。所謂基準配置又稱為基線配置，它們是經(jīng)過階段評審后的系統(tǒng)配置成分（各個階段產(chǎn)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。

第十章地理信息系統(tǒng)工程10.2GIS工程設計的基本原則

采用現(xiàn)代程序設計技術原則

結果應能清楚地審查原則

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

第十章地理信息系統(tǒng)工程10.3GIS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，然后逐步完成每個階段的任務。

第十章地理信息系統(tǒng)工程10.3GIS工程的生命周期方法學

瀑布模型

傳統(tǒng)的生命周期方法學可以用瀑布模型（Waterfallmodel）來模擬，如圖所示。

第十章地理信息系統(tǒng)工程10.3GIS工程的生命周期方法學

瀑布模型

幾個特點：

（1）階段間具有順序性和依賴性

（2）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)，是按照瀑布模型開發(fā)軟件的一條重要的指導思想。

（3）質(zhì)量保證的觀點

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沒有完成該階段的任務。

第二，

每個階段結束前都要對所完成的文檔進行評審。

第十章地理信息系統(tǒng)工程10.4生命周期各階段的基本任務

（1）問題定義

問題定義階段必須回答的關鍵問題是：“要解決的問題是什么？”

問題定義階段的工作，系統(tǒng)分析員應該提出關于問題性質(zhì)、工程目標和規(guī)模的書面報告。

問題定義階段是生命周期中最簡短的階段，一般只需要一天甚至更少的時間。

第十章地理信息系統(tǒng)工程（2）可行性研究

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。

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?？尚行匝芯繎搶С鱿到y(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依據(jù)。

第十章地理信息系統(tǒng)工程

10.4生命周期各階段的基本任務

（3）需求分析

這個階段的任務仍然不是具體地解決問題，而是準確地確定“為了解決這個問題，目標系統(tǒng)必須做什么”，主要是確定目標系統(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，充分交流信息，以得出經(jīng)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。

第十章地理信息系統(tǒng)工程

10.4生命周期各階段的基本任務

（4）總體設計

這個階段必須回答的關鍵問題是：“概括地說，應該如何解決這個問題”

首先，應該考慮幾種可能的解決方案。

1）低成本的解決方案；

2）中等成本的解決方案。

3）高成本的“十全十美”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)的詳細計劃。

第十章地理信息系統(tǒng)工程

10.4生命周期各階段的基本任務

（4）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織而成。總體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關系。通常用層次圖或結構圖描繪軟件的結構。

第十章地理信息系統(tǒng)工程

10.4生命周期各階段的基本任務

（5）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：“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(jīng)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。

第十章地理信息系統(tǒng)工程

10.4生命周期各階段的基本任務

（6）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、容易維護的系統(tǒng)模塊。

（7）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(diào)試）使系統(tǒng)達到預定的要求。

第十章地理信息系統(tǒng)工程

10.4生命周期各階段的基本任務

（8）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。

實際上每一項維護活動都應該經(jīng)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，修改程序，測試程序，復查驗收等一系列步驟，因此是經(jīng)歷了一次壓縮和簡化了的系統(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。

第十章地理信息系統(tǒng)工程

10.5硬件配置

10.6人員配置

10.7地理信息系統(tǒng)評價

主要對下列各項進行評價：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(jīng)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。系統(tǒng)可靠性：系統(tǒng)可