第十六章 地理信息系统软件工程技术精选文档.ppt

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1、第十六章 地理信息系统软件工程技术本讲稿第一页，共四十三页1软件工程简介软件工程简介本讲稿第二页，共四十三页11 基本概念基本概念n n计算机软件工程是一类求解的工程。n n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。本讲稿第三页，共四十三页图：软件工程框架王立福本讲稿第四页，共四十三页软件工程四条基本原则：n n1 1）选取适宜的开发模型，可以认识需求易变性，并加以控制，）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；以保证软件产品满足用户的需求；n n2 2）采用合适的设计方法，通常要考虑实现

2、软件的模块化、）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；抽象与信息隐蔽、局部化、一致性以及适应性等特征；n n3 3）提供高质量的工程支持，在软件工程中，软件工具与）提供高质量的工程支持，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；环境对软件过程的支持颇为重要；n n4 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）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。力等问题。本讲稿第五页，共四十

3、三页12 软件工程活动软件工程活动n n软件工程活动包括需求、设计、实现、确认及支持等n n它们对应于软件开发活动的不同阶段。本讲稿第六页，共四十三页121需求分析需求分析建立需求面临着三个方面的困难：n n1）问题空间的理解）问题空间的理解n n2）人与人之间的通信）人与人之间的通信n n3）需求的不断变化）需求的不断变化 本讲稿第七页，共四十三页122系统设计系统设计n n要解决“怎么做”的问题 n n设计阶段划分为总体设计和详细设计 本讲稿第八页，共四十三页123实现阶段实现阶段n n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。n n首先要确定程序设计语言，其影响因素包括

4、：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。本讲稿第九页，共四十三页124确认活动确认活动n n系统完成后的软件测试是主要的确认活动。n n软件测试的技术分为两类：白盒测试技术和黑盒测试技术。本讲稿第十页，共四十三页125软件维护软件维护软件维护活动的类别：软件维护活动的类别：n n1）改正性维护n n2）适应性维护n n3）完善性维护n n4）预防性维护 本讲稿第十一页，共四十三页13结构化方法和面向对象方法结构化方法和面向对象方法本讲稿第十二页，共四十三页13 结构化方法和面向对象方法结构化方法和面向对象方法n n结构化分析和设计结构化分析和设计 -基于模

5、块化的思想，采用基于模块化的思想，采用“自顶向下，逐步求精自顶向下，逐步求精”的技术的技术对系统进行划分，分解和抽象是它的两个基本手段对系统进行划分，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，接受各种输入，通过变换产将软件视为一个数据变换装置，接受各种输入，通过变换产生输出生输出一个典型的数据流图：飞机订票本讲稿第十三页，共四十三页13 结构化方法和面向对象方法结构化方法和面向对象方法n n面向对象的分析和设计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

6、系就构成了各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致 -UML(Unified modeling language -UML(Unified modeling language，统一建模语言，统一建模语言)本讲稿第十四页，共四十三页用UML表达的线几何体类以及和其它类的关系（OpenGIS Consortium）本讲稿第十五页，共四十三页14开发过程模型开发过程模型n n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。n n软件开发模型能够清晰、

7、直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。n n可以作为软件项目工作的基础。本讲稿第十六页，共四十三页141瀑布模型瀑布模型本讲稿第十七页，共四十三页142演化模型演化模型n n主要针对事先不能完整定义需求的软件开发。n n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。本讲稿第十八页，共四十三页143螺旋模型螺旋模型n n1）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。n n2）风险分析分析所选方案，考虑如何识别和消除风险。n n3）实施工程实施软件开发。n n4）客户评估评价开发工作，提出修正建议。本讲稿第十九

8、页，共四十三页144喷泉模型喷泉模型本讲稿第二十页，共四十三页2GIS领域的体系结构和构件领域的体系结构和构件（图：GIS领域）本讲稿第二十一页，共四十三页GIS领域体系结构：一个工作流视图本讲稿第二十二页，共四十三页基于DCP的GIS体系结构和构件：一个实现视图OpenGIS Consortium本讲稿第二十三页，共四十三页3GIS需求分析需求分析本讲稿第二十四页，共四十三页31 GIS需求获取需求获取n n1 1）物理环境）物理环境）物理环境）物理环境，物理设备的位置以及其分布的集中程度；，物理设备的位置以及其分布的集中程度；n n2 2）接口）接口）接口）接口，与其它软件系统的接口以及对

9、数据格式的要求；，与其它软件系统的接口以及对数据格式的要求；n n3 3）用户或人的因素）用户或人的因素）用户或人的因素）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；，包括系统用户熟练程度，使用系统需要接受的训练；n n4 4）功能）功能）功能）功能，系统要完成什么，性能如何；，系统要完成什么，性能如何；n n5 5）文档）文档）文档）文档，需要哪些文档以及其针对的读者；，需要哪些文档以及其针对的读者；n n6 6）数据）数据）数据）数据，数据格式、数据精度、数据量、接收和发送数据的频率；，数据格式、数据精度、数据量、接收和发送数据的频率；n n7 7）资源）资源）资源）资源

10、，使用系统需要的设备，开发需要的人力资源、计算机资源、时间表；，使用系统需要的设备，开发需要的人力资源、计算机资源、时间表；n n8 8）安全性）安全性）安全性）安全性，对访问信息的控制程度，数据的备份等；，对访问信息的控制程度，数据的备份等；n n9 9）质量保证）质量保证）质量保证）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，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。可维护性等。本讲稿第二十五页，共四十三页32 GIS需求规约需求规约n n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。本讲稿第二十

11、六页，共四十三页对对Coad/YourdonCoad/Yourdon方法的扩展方法的扩展GeoOOAGeoOOA（部分，（部分，George KstersGeorge Ksters）基本类和GeoOOA类GeoOOA 中的整体部分关系1）覆盖 2）包含 3）分割本讲稿第二十七页，共四十三页4数据管理设计数据管理设计n n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。本讲稿第二十八页，共四十三页三种主要的数据管理方法n n1）普通文件管理）普通文件管理n n2）关系型数据库

12、管理系统（）关系型数据库管理系统（RDBMS）n n3）面向对象的数据库管理系统）面向对象的数据库管理系统 本讲稿第二十九页，共四十三页41全部采用文件管理全部采用文件管理n n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。本讲稿第三十页，共四十三页42文件结合关系数据库管理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本讲稿第三十一页，共四十三页43全部采用关系数据库管理全部采用关系数据库管理图：集成化的GIS数据管理本讲稿第三十二页，共四十三页44采用面向对

13、象数据库采用面向对象数据库(OO-DBMS)管理管理本讲稿第三十三页，共四十三页5界面设计界面设计本讲稿第三十四页，共四十三页51界面设计原则界面设计原则n n1）对人分类）对人分类n n2）描述人和他们的任务脚本）描述人和他们的任务脚本n n3）设计命令层）设计命令层n n4）设计详细的交互）设计详细的交互 n n5）继续做原型）继续做原型n n6）设计用户界面类）设计用户界面类n n7）根据图形用户界面进行设计）根据图形用户界面进行设计本讲稿第三十五页，共四十三页52 GIS界面设计中的要素界面设计中的要素n n数据选择 n n数据表现 n n数据处理 n nSQL n n可视化 本讲稿第

14、三十六页，共四十三页53 GIS界面样式界面样式本讲稿第三十七页，共四十三页531基于命令行的GIS界面 本讲稿第三十八页，共四十三页532菜单驱动的GIS界面 本讲稿第三十九页，共四十三页533采用数据流图的GIS图形用户界面 本讲稿第四十页，共四十三页6GIS中的设计模式中的设计模式一个设计模式包括四个基本部分：n n1）模式名称）模式名称n n2）问题）问题n n3）解决方案）解决方案n n4）后果）后果 本讲稿第四十一页，共四十三页7在在GIS项目中使用项目中使用CASE工具工具空间过空间过程支持与空间数据配置管理程支持与空间数据配置管理n nCASE（计算机辅助软件工程，Computer-Aided Software Engineering），是辅助计算机软件开发的计算机技术，包括在软件开发、维护过程中提供计算机辅助支持以及在软件开发、维护过程中引入工程化方法。本讲稿第四十二页，共四十三页CASE工具的类型n n管理工具n n编辑工具n n配置管理工具n n原型工具n n方法支持工具n n语言处理工具n n程序分析工具n n测试工具n n调试工具n n文档工具n n再工程工具 本讲稿第四十三页，共四十三页