第八GIS软件数据工程和十章软件工程的实施与测试gai

第八章GIS软件数据工程GIS的数据源

一GIS的数据源，是指建立的地理数据库所需的各种数据的来源，主要包括地图、遥感图像、文本资料、统计资料、实测数据、多媒体数据、已有系统的数据等。1地图数据地图是GIS的主要数据源,因为地图包含着丰富的内容，不仅含有实体的类别和属性，而且含有实体间的空间关系。地图数据主要通过对地图的跟踪数字化和扫描数字化获取。

www.空间数据输入：数字化仪输入（手工数字化）数字化仪的分辨率。目前可以达到（每英寸10160线)每毫米400线以上。一般也能达到0.1mm。需要操作者掌握输入的精度。数字化仪可以直接得到矢量数据。随着数字测量和GIS的普及，纸质地图数字化的机会越来越少。www.空间数据输入：扫描仪输入

扫描仪：滚筒式、平板式。大幅面A0一般是滚筒式，小幅面一般是平板式A4。扫描得到的是栅格图像。扫描后，必须进行后续处理。这一工作称为“矢量化”。www.GIS的数据源

2遥感数据遥感数据是GIS的重要数据源。遥感数据含有丰富的资源与环境信息，在GIS支持下，可以与地质、地球物理、地球化学、地球生物、军事应用等方面的信息进行信息复合和综合分析。遥感数据是一种大面积的、动态的、近实时的数据源，遥感技术是GIS数据更新的重要手段。www.遥感www.www.www.GIS的数据源

3统计资料

国家和军队的许多部门和机构都拥有不同领域(如人口、基础设施建设、兵要地志等)的大量统计资料，这些都是GIS的数据源，尤其是GIS属性数据的重要来源。

www.GIS的数据源

4实测数据野外试验、实地测量等获取的数据可以通过转换直接进入GIS的地理数据库，以便于进行实时的分析和进一步的应用。解析测量：精度高、中间损失小、野外作业量大。适合大比例、高精度局部更新。航天摄影测量：范围大、外业工作量小，可直接产生栅格数据，也可进一步作矢量化处理。但往往受视线遮挡、阴影的影响。适合小比例图的成片更新。卫星定位技术（GPS，GlobalPositioningSystem）。www.空间数据——野外实地测量野外测量：大平板、全站仪、GPS、移动测绘系统特点：精度高、效率较低适合范围：小范围GIS数据采集或局部数据更新www.www.5数字数据已建成的应用地理信息系统的数据。多媒体数据(包括声音、录像等)通常可通过通讯口传入GIS的地理数据库中，目前其主要功能是辅助GIS的分析和查询.GIS的数据源

www.各种文字报告和立法文件文本资料是指各行业、各部门的有关法律文档、行业规范、技术标准、条文条例等，如边界条约等。这些也属于GIS的数据。GIS的数据源

www.二地理实体属性数据的编码属性数据即空间实体的特征数据，一般包括名称、等级、数量、代码等多种形式。对于要输入属性库的属性数据，通过键盘则可直接键入。对于要直接记录到栅格或矢量数据文件中的属性数据，则必须先对其进行编码，将各种属性数据变为计算机可以接受的数字或字符形式，便于GIS存储管理。GIS数据编码www.GIS中代码的种类分类码：根据地理信息分类体系设计出的各专业信息的分类代码，用以标识不同类别的数据，根据它可以从数据中查询出所需类别的全部数据。标识码（识别码）在分类码的基础上，对每类数据设计出其全部或主要实体的识别代码，用以对某一类数据中的某个实体进行个体查询检索，从而弥补分类码不能进行个体分离的缺陷。GIS数据编码www.编码方法举例（1）行政区划代码方式用6位数字表示。第一、二位表示省，三、四位表示省直辖市，五、六位表示县。如：绵阳:510700（2）层次法GIS数据编码www.土地利用现状分类及新旧地类编码对照表基本地类1984旧地类2001过渡地类2001试用地类编码旧地类名称编码过渡地类名称编码试用地类名称农用地11耕地11灌溉水田111灌溉水田111灌溉水田12望天田112望天田112望天田13水浇地113水浇地113水浇地14旱地114旱地114旱地15菜地115菜地115菜地12园地21果园121果园121果园22桑园122桑园122桑园23茶园123茶园123茶园24橡胶园124橡胶园124橡胶园25其它园地125其它园地125其它园地13林地31有林地131有林地131有林地32灌木林地132灌木林地132灌木林地33疏林地133疏林地133疏林地34未成林造林地134未成林造林地134未成林造林地35迹地135迹地135迹地36苗圃136苗圃136苗圃14牧草地41天然草地141天然草地141天然草地42改良草地142改良草地142改良草地43人工草地143人工草地143人工草地15其它农用地——151畜禽饲养151畜禽饲养——152农业设施152农业设施63农村道路153农村道路153农村道路74坑塘水面154坑塘水面154坑塘水面——155养殖水面155养殖水面77沟渠156农田水利156农田水利87田坎157田坎157田坎——158晒谷场等158晒谷场等建设用地20城镇用地50A城市201城市——51B建制镇202建制镇——52农村居民点203农村居民点——53独立工矿用地204独立工矿——54盐田205盐田——55特殊用地206特殊用地——

21商服用地————211商业————212金融保险————213餐饮旅馆业————214其它商服22工矿仓储用地————221工业————222采矿地————223仓储23公用设施用地————231公共基础设施————232瞻仰景观休闲24公共建筑用地————241机关团体————242教育————243科研设计————244文化体育————245医疗卫生————246慈善25住宅用地————251城镇单一住宅————252城镇混合住宅————253农村宅基地————254空闲宅基地26交通运输用地61铁路261铁路261铁路62公路262公路262公路64民用机场263民用机场263民用机场65港口码头264港口码头264港口码头——265管道运输265管道运输27水利设施用地73水库水面271水库水面271水库水面78水工建筑272水工建筑272水工建筑未利用地31未利用地81荒草地311荒草地311荒草地82盐碱地312盐碱地312盐碱地83沼泽地313沼泽地313沼泽地84沙地314沙地314沙地85裸土地315裸土地315裸土地86裸岩石砾地316裸岩石砾地316裸岩石砾地88其它未利用地317其它未利用地317其它未利用地32其它土地71河流水面321河流水面321河流水面72湖泊水面322湖泊水面322湖泊水面75苇地323苇地323苇地76滩涂324滩涂324滩涂79冰川及永久积雪325冰川及永久积雪325冰川及永久积雪（3）多源分类编码法又称独立分类编码法。是指对于一个特定的分类目标，根据诸多不同的分类依据分别进行编码，各位数字代码之间并没有隶属关系。下图以河流为例说明了属性数据多源分类编码法的编码方法。GIS数据编码www.标

志

编

号分类ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅨ123平原河过渡河山地河123常年河时令河消失河12通航河不通航河123456树状河平行河筛状河辐射河扇形河迷宫河1234567主〔要河〕流∶一级支

流∶二级

三级

四级

五级

六级

七级12345河长：一组——1公里以下

二组——2公里以下

三组——5公里以下

四组——10公里以下

五组——10公里以上12345678河宽：一组——5～10米

二组——10～20米

三组——20～30米

四组——30～60米

五组——60～120米

六组——120～300米

七组——300～500米

八组——500米以上1234567河流间的最短距离50米

50～100米100～200米200～400米400～500米500～1000米1000～2000米12345弯曲度：2.5公里弯曲

深度

宽度

>40>50>50>40>50>75>25>50>75>25>50>100<25>75>150例如，表中111114322表示？例如，表中111114322表示：平原河，常年流动，通航，河床形状为树形，主流长7公里，宽25米，河流弯曲，2.5公里的弯曲平均数为40，弯曲的平均深度为50，弯曲的平均宽度>75米。由此可见，该种编码方法一般具有较大的信息载量。有利于对于空间信息的综合分析。GIS数据编码www.△×△△△××△图层属性表的识别码图层数字编号图名的汉语拼音首字母缩写，三位比例尺代码图类代码(如D:地质图；H:河道地形图；L:陆上地形图)如一幅1:50000将军庙地质图的地层图层有地层界线和地层单位二种属性表,分别取界线(J)、地层(D),即用DCJJM01J、DCJJM01D表示。（4）自定义编码方式：GIS数据编码www.第十章GIS软件工程的实施与测试

1963年美国发射了探测金星的火箭，其控制程序中的一个FORTRAN程序语句“DO5I=1，3”被误写成“DO5I=1.3”，结果导致火箭爆炸，损失几千万美元，这仅是“，”号与“.”号之差，就造成巨大的损失，可见软件测试是多么至关重要。10.3软件测试概述www.各种软件错误的出现比例

①功能错，占整个软件错误27％，是需求分析设计不完整而引起的。②系统错，占整个软件错误16％，是总体设计错误而引起的。③数据错，占整个软件错误10％，由编码错误引起的。④编码错，占整个软件错误4％，程序员编码错误引起的。⑤其它错，占整个软件错误16％，由文档错和硬件错所引起的。

10.3软件测试概述www.10.3.1测试步骤：(1)单元测试

——程序设计&编码

bugs(2)集成测试

——模块之间的连接(3)确认测试——用户参与综合测试测试阶段的信息流：测试评价调试可靠性模型软件配置测试配置测试结果可靠性预测错误正确错误率数据预期结果www.测试软件：RationalFunctionalTester、BorlandSilk系列工具、WinRunnerRobot等。国内介绍软件测试工具比较好的网站为：51Testing软件测试论坛国内免费软件测试工具有：AutoRunner和TestCenter。开源测试管理工具：Bugfree、Bugzilla、TestLink、mantiszentaopms

开源功能自动化测试工具：Watir、Selenium、MaxQ、WebInject

开源性能自动化测试工具：Jmeter、OpenSTA、DBMonster、TPTEST、WebApplicationLoadSimulator

www.对源程序中每一个程序单元进行测试，检查各个模块是否正确实现规定的功能，从而发现模块在编码中或算法中的错误。主要测试以下五个方面：1、模块接口：内部检查：传输参数的数目、属性、单位、次序是否匹配；全程变量的定义是否一致；只做输入的变元有无被修改，等等。外部检查：打开、结束、关闭文件的操作；文件和属性；I\O错误处理；输出拼写等等。(1)单元测试www.3、重要的执行路径：

由于穷尽测试不可能，故通常针对最常见的错误设计测试方案。4、出错处理通路：

预见出现错误的条件，设置处理。5、边界条件：

单元测试中最后，也可能是最重要的任务，因为软件常在其边界失效。(1)单元测试2、局部数据结构：

数据说明(declaration)；初始化与缺省值的设置；变量名拼写；数据类型的相容性；上\下文溢出及地址异常等等。www.1、非渐增式测试(Big-bangtesting)TestA,B,C,DTestATestBTestCTestD(2)集成测试(IntegrationTesting)是指在单元测试的基础上，将所有模块按照设计要求组装成一个完整的系统而进行的测试，也称组装测试或联合测试。www.⑴自顶向下测试

第1步：测试顶端模块，用桩模块(stub)代替直接附属的

下层模块。

Stub:模拟未测试模块的活动。MS1S22、渐增式测试(Incrementaltesting)逐个把未经过测试的模块组装到已经测试过的模块上去，进行集成测试。(2)集成测试(IntegrationTesting)www.第2步：根据深度优先或宽度优先的策略，每次用一个实际模块代换一个stub。(2)集成测试(IntegrationTesting)www.第3步：在结合进一个模块的同时进行测试。第4步：回归测试(regressiontesting)——全部或部分地重复以前做过的测试。优点：在早期即对主要控制及关键的抉择进行检验。问题：Stub只是对低层模块的模拟，测试时没有重要的数据自下往上流，许多重要的测试须推迟进行，而且在早期不能充分展开人力。(2)集成测试(IntegrationTesting)www.⑵自底向上测试第1步：把低层模块组合成族，每族实现一个子功能。第2步：用驱动模块(Driver)协调测试数据的I\O，测试子功能族。Driver:用来模拟被测模块的上级调用模块，功能要比正真的上级模块简单的多，只完成接受测试数据，接受被测模块的测试结果并输出。DM1M2(2)集成测试(IntegrationTesting)www.第3步：去掉Driver，自下而上把子功能族合成更大的子功能族。MMMMMMMMMMMMDDDDDD注意：两种策略的优、缺点刚好互补，但单用其中任一种都不实际，通常根据软件的特点将二者混用。(2)集成测试(IntegrationTesting)www.（3）确认测试(Acceptancetesting)任务：确任软件的有效性（功能和性能达标）。手段：黑盒测试；用户参与；主要用实际数据进行测试。内容：按合同规定审查软件配置；设计测试计划，使通过测试保证软件能满足所有功能、性能要求；文档与程序一致，具有维护阶段所必须的细节；严格按用户手册操作，以检查手册的完整性和正确性。www.

1.静态测试

静态测试是指被测试程序不在机器上运行，而是采用人工检测和计算机辅助静态分析的手段对程序进行检测，方法如下：

(1)人工测试：是指不依靠计算机而靠人工审查程序或评审软件。人工审查程序偏重于编码质量的检验，而软件审查除了审查编码还要对各阶段的软件产品进行检验。

10.3.2软件测试方法www.

(2)计算机辅助静态分析：指利用静态分析工具对被测试程序进行特性分析，从程序中提取一些信息，以便检查程序逻辑的各种缺陷和可疑的程序构造。

静态分析中还可以用符号代替数值求得程序结果，以便对程序进行运算规律的检验。1.静态测试www.动态测试指通过运行程序发现错误。一般意义上的测试大多是指动态测试。动态测试包括:

功能测试结构测试

2.动态测试www.

1.黑盒法

该方法把被测试对象看成一个黑盒子，测试人员完全不考虑程序的内部结构和处理过程，只在软件的接口处进行测试，依据需求说明书，检查程序是否满足功能要求。因此，黑盒测试又称为功能测试或数据驱动测试。

10.4黑盒测试法与白盒测试法www.用黑盒法测试时，必须在所有可能的输入条件和输出条件中确定测试数据。是否要对每个数据都进行穷举测试呢？例如测试一个程序，需输入3个整数值。微机上，每个整数可能取值有216个，3个整数值的排列组合数为216×216×216=248≈3×1014。假设此程序执行一次为一毫秒，用这些所有的数据去测试要用1万年！但这还不能算穷举测试，还要输入一切不合法的数据。可见，穷举地输入测试数据进行黑盒测试是不可能的。

1.黑盒法www.（1）黑盒测试-等价类划分等价划分

等价划分又称为同值分割，它的含义是针对输入条件，将所有可能的输入数据（有效的和无效的）分为若干等价类，对每一个等价类只取一组数据作为测试数据，使得选取的测试数据具有代表性。启发式规则:（1）如果规定了输入数据的范围则可划分一个有效的等价类（输入数据在次范围），两个无效的等价类（输入数据小于最小值或大于最大值）；www.例

输入值是学生成绩，范围是0～1000100

有效等价类1≤成绩≤100无效等价类

成绩>100

无效等价类

成绩<0（1）黑盒测试-等价类划分

www.（2）如果规定了输入数据必须遵循的规则，则可以划分出一个有效的等价类（符合规则）和若干个无效等价类（从各种不同角度违反规则）；

例：输入条件说明学历可为:专科、本科、硕士、博士四种之一，则分别取这四种这四个值作为四个有效等价类，另外把四种学历之外的任何学历作为无效等价类。（3）如果规定了输入数据为整形，则可以划分出三个有效类（正整数、零和负整数）和一个无效类（非整数）；（4）如果程序的处理对象是表格，则应该使用空表，以及含一项或多项的表；（1）黑盒测试-等价类划分

www.例:某报表处理系统要求用户输入处理报表的日期，日期限制在2001年1月至2005年12月，即系统只能对该段期间内的报表进行处理，如日期不在此范围内，则显示输入错误信息。系统日期规定由年、月的6位数字字符组成，前四位代表年，后两位代表月。如何用等价类划分法设计测试用例,来测试程序的日期检查功能？用等价类划分法设计测试用例举例：（1）黑盒测试-等价类划分

www.第一步：等价类划分输入等价类有效等价类无效等价类

报表日期的类型及长度6位数字字符(1)有非数字字符(4)少于6个数字字符(5)多于6个数字字符(6)年份范围在2001～2005之间(2)小于2001(7)大于2005(8)月份范围在1～12之间(3)“报表日期”输入条件的等价类表小于1(9)大于12(10)（1）黑盒测试-等价类划分

www.第二步为有效等价类设计测试用例对表中编号为1,2,3的3个有效等价类用一个测试用例覆盖：

测试数据期望结果覆盖范围200105等价类(1)(2)(3)输入有效（1）黑盒测试-等价类划分

www.第三步：为每一个无效等价类设至少设计一个测试用例

测试数据期望结果覆盖范围001MAY等价类(4)输入无效20015等价类(5)输入无效2001005等价类(6)输入无效200005等价类(7)输入无效200805等价类(8)输入无效200100等价类(9)输入无效200113等价类(10)输入无效测试数据不能有重复（1）黑盒测试-等价类划分

www.例:对招干考试系统“输入学生成绩”子模块设计测试用例

招干考试分三个专业,准考证号第一位为专业代号,如:1-行政专业,2-法律专业,3-财经专业.

行政专业准考证号码为:110001～111215法律专业准考证号码为:210001～212006财经专业准考证号码为:310001～314015（1）黑盒测试-等价类划分

www.例:准考证号码的等价类划分

有效等价类:

(1)110001～111215(2)210001～212006(3)310001～314015

无效等价类:

(4)-

～110000(5)111216～210000(6)212007～31000(7)314016～+（1）黑盒测试-等价类划分

www.边界分析

选取刚好等于、稍小于和稍大于等价类边界值的数据作为测试数据，而不是选取每个等价类内的典型值或任意值作为测试数据。注：通常设计测试方案时总是联合使用等价划分和边界分析两种技术（2）黑盒测试-边界分析www.输入条件报表日期的类型及长度1个数字字符5个数字字符7个数字字符有1个非数字字符全部是非数字字符6个数字字符显示出错显示出错显示出错显示出错显示出错输入有效日期范围月份范围“报表日期”边界值分析法测试用例测试用例说明测试数据期望结果选取理由52001520010052001.5MAY---200105月份为1月月份为12月月份<1月份>12200101200112200100200113200101200512200100200513输入有效输入有效显示出错显示出错输入有效输入有效显示出错显示出错在有效范围边界上选取数据仅有1个合法字符比有效长度少1比有效长度多1只有1个非法字符6个非法字符类型及长度均有效最小日期最大日期刚好小于最小日期刚好大于最大日期最小月份最大月份刚好小于最小月份刚好大于最大月份错误推测

基本思想是列举出程序中可能的错误和容易发生错误的特殊情况，并且根据它们选择测试方案。错误推测方法是根据经验来设计测试用例的方法。

例如，数据测试中的

缺省值、空白、空值、零值、无（3）黑盒测试-错误推测www.因果图是借助图形来设计测试用例，适合于被测程序具有多种输入条件，程序的输出又依赖于输入条件的各种组合的情况。利用因果图导出测试用例的步骤：列出原因（输入条件）和结果（输出条件）；标识出原因和结果之间的关系（一一对应、选择关系、并列关系、否定关系），画出因果图；把因果图转化成判定表；对判定表的每一列写成一个测试用例。（4）黑盒测试-因果图www.因果图法实例某电力公司有A、B、C、D四类收费标准,并规定：居民用电<100度/月按A类收费

≥100度/月按B类收费动力用电<10000度/月,非高峰,B类收费

≥10000度/月,非高峰,C类收费

<10000度/月,高峰,C类收费

≥10000度/月,高峰,D类收费（4）黑盒测试-因果图www.列出原因和结果原因：

1——居民用电

2——动力用电

3——<100度/月～3——≥100度/月

4——非高峰～4——高峰

5——<10000度/月～5——≥10000度/月

结果：A——按A类收费

B——按B类收费

C——按C类收费

D——按D类收费（4）黑盒测试-因果图www.用因果图表明输入和输出间的逻辑关系1I12B∨∧AC35∧DI4I3I2∨∧∧∧∧并列关系选择关系否定关系中间结点4（4）黑盒测试-因果图www.把因果图转换为判定表组合条件条件(原因)动作(结果)ABC123123456101100011000110000100001104101050011D000110010000测试用例（4）黑盒测试-因果图www.把判定表的每一列写成一个测试用例1列居民电,90度/月A2列居民电,110度/月B3列动力电,非高峰,8000度/月B4列动力电,非高峰,1.2万度/月C5列动力电,高峰,0.9万度/月C6列动力电,高峰,1.1万度/月D

条件测试用例预期结果组合(输入数据)(输出动作)（4）黑盒测试-因果图www.①在任何情况下都应该使用边界值分析的方法；②必要时用等价划分法补充；③必要时再用错误推测法补充；④对照程序逻辑，检查测试方案。可根据对程序可靠性的要求采用不同的逻辑覆盖标准，必要时补充一些测试方案。（5）黑盒测试-综合策略www.

2.白盒法

该方法把测试对象看作一个打开的盒子，测试人员须了解程序的内部结构和处理过程，以检查处理过程的细节为基础，对程序中尽可能多的逻辑路径进行测试，检验内部控制结构和数据结构是否有错，实际的运行状态与预期的状态是否一致。2.白盒法www.白盒法也不可能进行穷举测试，企图遍历所有的路径，往往是做不到的。如测试一个循环20次的嵌套的IF语句，循环体中有5条路径。测试这个程序的执行路径为520，约为1014，如果每毫秒完成一个路径的测试，测试此程序需3170年！2.白盒法www.源程序如下：ProdureExample(A,B:Real;x:Real);BeginIf(A>1)And(B=0)Thenx:=x/A;If(A=2)or(x>1)Thenx:=x+1End

A>1

ANDB=0

F

F

入口

A=2

OR

x>1

返回

x=x/AT

x=x+1

T

a

c

b

d

e

白盒测试举例：2.白盒法www.问题：若AND错写为OR，或X>1错写为X<1,则错误无法由上例测出。入口A>1ORB=0TA=2ORX>1TX=X/AX=X+1返回FFTestcase:A=2,B=0,X=4.（1）语句覆盖：就是设计足够的调试用例，使得程序中的每个语句至少执行一次。2.白盒法If(A>1)And(B=0)Thenx:=x/A;If(A=2)or(x>1)Thenx:=x+1www.⑵判定覆盖(Branchcoverage)：在⑴的基础上，每个判定的每个分支至少执行一次。Testcases:①A=3,B=0,X=3②A=2,B=1,X=1问题：若X>1错写为X<1,仍然无法被测出。入口A>1ANDB=0TA=2ORX>1TX=X/AX=X+1返回FFX<1?2.白盒法If(A>1)And(B=0)Thenx:=x/A;If(A=2)or(x>1)Thenx:=x+1www.⑶条件覆盖(Conditioncoverage)：在⑴的基础上，使每个判定表达式的每个条件都取到各种可能的结果。Testcases:①A=2,B=0,X=4（满足A>1,B=0;A=2,X>1)②A=1,B=1,X=1(满足A1,B0;A2,X1）⑷判定/条件覆盖：即判定覆盖条件覆盖

入口A>1ANDB=0TA=2ORX>1TX=X/AX=X+1返回FF2.白盒法If(A>1)And(B=0)Thenx:=x/A;If(A=2)or(x>1)Thenx:=x+1www.⑸条件组合覆盖：每个判定表达式中条件的各种可能组合都至少出现一次。入口A>1ANDB=0TA=2ORX>1TX=X/AX=X+1返回FF全部可能的条件组合为：①A>1,B=0②A>1,B0③A