地理信息系统软件工程技术课件

1、第十六章 地理信息系统软件工程技术邬 伦北京大学地球与空间科学学院遥感与地理信息系统研究所2004年12月第1页，共43页。1软件工程简介第2页，共43页。11 基本概念计算机软件工程是一类求解的工程。它应用计算机科学、数学及管理科学等原理，借鉴传统工程的原则、方法，创建软件以达到提高质量，降低成本的目的。 第3页，共43页。图：软件工程框架王立福第4页，共43页。软件工程四条基本原则：1）选取适宜的开发模型，可以认识需求易变性，并加以控制，以保证软件产品满足用户的需求；2）采用合适的设计方法，通常要考虑实现软件的模块化、抽象与信息隐蔽、局部化、一致性以及适应性等特征；3）提供高质量的工程支持

2、，在软件工程中，软件工具与环境对软件过程的支持颇为重要；4）重视开发过程的管理，软件工程的管理，直接影响可用资源的有效利用、生产满足目标的软件产品，提高软件组织的生产能力等问题。 第5页，共43页。12 软件工程活动软件工程活动包括需求、设计、实现、确认及支持等它们对应于软件开发活动的不同阶段。 第6页，共43页。121需求分析建立需求面临着三个方面的困难：1）问题空间的理解2）人与人之间的通信3）需求的不断变化 第7页，共43页。122系统设计要解决“怎么做”的问题 设计阶段划分为总体设计和详细设计 第8页，共43页。123实现阶段在软件实现阶段，要将设计的结果变换成程序设计语言编写的程序。

3、首先要确定程序设计语言，其影响因素包括：开发人员对语言的熟悉程度，语言的可移植性，编译程序的效率，编译工具的支持等。 第9页，共43页。124确认活动系统完成后的软件测试是主要的确认活动。 软件测试的技术分为两类：白盒测试技术和黑盒测试技术 。第10页，共43页。125软件维护软件维护活动的类别：1）改正性维护2）适应性维护3）完善性维护4）预防性维护 第11页，共43页。13结构化方法和面向对象方法第12页，共43页。13 结构化方法和面向对象方法结构化分析和设计 -基于模块化的思想，采用“自顶向下，逐步求精”的技术对系统进行划分，分解和抽象是它的两个基本手段 -将软件视为一个数据变换装置，

4、接受各种输入，通过变换产生输出一个典型的数据流图：飞机订票第13页，共43页。13 结构化方法和面向对象方法面向对象的分析和设计 -客观世界是由许多各种各样的类组成的，每种对象都有各自的内部状态和运动规律，对象之间的作用和联系就构成了各种不同的系统 -使解决问题的方法空间与客观世界的问题空间结构达成一致 -UML(Unified modeling language，统一建模语言)第14页，共43页。用UML表达的线几何体类以及和其它类的关系（OpenGIS Consortium） 第15页，共43页。14开发过程模型软件开发模型是软件开发全部过程、活动和任务的结构框架。软件开发模型能够清晰、直

5、观的表达软件开发过程，明确规定要完成的主要活动和任务。可以作为软件项目工作的基础。 第16页，共43页。141瀑布模型第17页，共43页。142演化模型主要针对事先不能完整定义需求的软件开发。用户可以先给出核心需求，当开发人员将核心需求实现后，用户提出反馈意见，以支持系统的最终设计和实现。 第18页，共43页。143螺旋模型1）制定计划确定软件目标，选定实施方案，弄清项目开发的限制条件。2）风险分析分析所选方案，考虑如何识别和消除风险。3）实施工程实施软件开发。4）客户评估评价开发工作，提出修正建议。第19页，共43页。144喷泉模型第20页，共43页。2GIS领域的体系结构和构件（图：GIS

6、领域）第21页，共43页。GIS领域体系结构：一个工作流视图第22页，共43页。基于DCP的GIS体系结构和构件：一个实现视图OpenGIS Consortium第23页，共43页。3GIS需求分析第24页，共43页。31 GIS需求获取1）物理环境，物理设备的位置以及其分布的集中程度；2）接口，与其它软件系统的接口以及对数据格式的要求；3）用户或人的因素，包括系统用户熟练程度，使用系统需要接受的训练；4）功能，系统要完成什么，性能如何；5）文档，需要哪些文档以及其针对的读者；6）数据，数据格式、数据精度、数据量、接收和发送数据的频率；7）资源，使用系统需要的设备，开发需要的人力资源、计算机资

7、源、时间表；8）安全性，对访问信息的控制程度，数据的备份等；9）质量保证，对系统的可靠性要求，平均系统出错时间，可移植性，可维护性等。第25页，共43页。32 GIS需求规约在需求获取阶段，得到了用自然语言描述的用户需求，但是其中存在着不一致性和二义性，这些问题要通过需求规约解决。 第26页，共43页。对Coad/Yourdon方法的扩展GeoOOA（部分，George Ksters）基本类和GeoOOA类GeoOOA 中的整体部分关系1）覆盖 2）包含 3）分割第27页，共43页。4数据管理设计数据管理部分设计的目的是确定在数据管理系统中存储和检索数据的基本结构，其原则是要隔离数据管理方案的

8、影响，不管该方案是普通文件、关系数据库、面向对象数据库或者是其它方式的。第28页，共43页。三种主要的数据管理方法1）普通文件管理2）关系型数据库管理系统（RDBMS）3）面向对象的数据库管理系统 第29页，共43页。41全部采用文件管理将所有的数据都存放于一个或者多个文件中，包括结构化的属性数据。 第30页，共43页。42文件结合关系数据库管理(a)通过文件管理空间数据 (b)通过关系数据库管理属性数据图：同时使用文件和关系数据库管理GIS数据，其中利用地物ID建立记录之间的连接关系第31页，共43页。43全部采用关系数据库管理图：集成化的GIS数据管理第32页，共43页。44采用面向对象数

9、据库(OO-DBMS)管理第33页，共43页。5界面设计第34页，共43页。51界面设计原则1）对人分类2）描述人和他们的任务脚本3）设计命令层4）设计详细的交互 5）继续做原型6）设计用户界面类7）根据图形用户界面进行设计第35页，共43页。52 GIS界面设计中的要素数据选择 数据表现 数据处理 SQL 可视化 第36页，共43页。53 GIS界面样式第37页，共43页。531基于命令行的GIS界面 第38页，共43页。532菜单驱动的GIS界面 第39页，共43页。533采用数据流图的GIS图形用户界面 第40页，共43页。6GIS中的设计模式一个设计模式包括四个基本部分：1）模式名称2）问题3）解决方案4）后果 第41页，共43页。7在GIS项目中使用CASE工具空间过程支持与空间数据配置管理CASE（计算机辅助软件工程，Computer-Aided Software Engineerin