第四章_UGIS软件工程

第四章UGIS软件工程概述主要内容4.1UGIS软件工程4.2UGIS软件工程设计方法与过程模型4.3UGIS系统分析4.4UGIS系统设计4.5UGIS系统开发与实施4.6UGIS系统维护更新与系统评价软件工程的原理与方法软件工程是做什么的？计划经费组织进度标准设计什么是软件危机?美国IBM公司于1963年~1966年开发的IBM360系列机的操作系统。该软件系统花了大约5000人一年的工作量，最多时，有1000人投入开发工作，写出近100万行的源程序。尽管投入了这么多的人力和物力，得到的结果却极其糟糕。据统计，这个操作系统每次发行的新版本都是从前一版本中找出1000个程序错误而修正的结果。可想而知，这样的软件质量糟到了什么地步！软件危机——软件开发和维护过程中遇到的一系列严重问题，包含两方面的问题：如何开发软件，怎样满足对软件的日益增长的需求如何维护数量不断膨胀的已有软件软件工程的原理与方法软件危机的形成:高中低分析设计编程测试维护修改错误的阶段代价（成本、质量、效率）原始要求正确的规格说明错误的规格说明需求分析设计正确的设计错误的设计对错误说明的设计编码正确编码对错误说明的编码错误编码对错误设计的编码测试正确功能潜伏的错误不可改正的错误可改正的错误不完善的软件软件工程的原理与方法4.1GIS软件工程IEEE（美国电气和电子工程师协会）在1993年给软件工程下了如下定义：1）将系统化的、规范的、可度量的方法应用于软件的开发、运行和维护的过程，即将工程化方法应用于软件中2）第一条中所属方法的研究4.1.1软件工程（1）概念美国电气和电子工程师协会（IEEE）是一个国际性的电子技术与信息科学工程师的协会，是世界上最大的专业技术组织之一（成员人数），拥有来自175个国家的36万会员透过多元化的会员，该组织在太空、计算机、电信、生物医学、电力及消费性电子产品等领域中都是主要的权威。在电气及电子工程、计算机及控制技术领域中，IEEE发表的文献占了全球将近百分之三十软件工程是一门关于构建和维护有效、实用、高质量软件的学科，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4.1GIS软件工程软件工程的目标低开发成本高可靠性按时交付高性能易于维护互斥关系互补关系目标活动原则软件工程框架（2）软件开发模型a.瀑布模型问题定义可行性研究需求分析总体设计详细设计编码与单元测试综合测试软件维护软件开发过程的各阶段自顶向下，从抽象到具体，就向奔流不息的瀑布，一泻千里，总是从高处流向低处。因此用瀑布来模拟软件开发过程十分恰当，其开发模型称之为瀑布模型三个特点：——阶段间具有顺序性和依赖性只有前一阶段工作完成，才能开始下一阶段工作。下一阶段的工作依赖前一阶段工作的正确性。错误发生的阶段越早，对后期造成修改错误的代价越高——推迟实现的特点强调需求分析、设计等是软件实现的必要前期工作。推迟了代码设计的时间起点——质量保证的特点强调了各阶段成果表示及文档的重要性，强调了阶段审查和测试的必要性，主要支持面向过程的开发方法a.瀑布模型强调需求分析的清晰完整，后续的模型则较模糊（2）软件开发模型b.喷泉模型主要刻画软件工程活动中迭代和无间隙的特征，模糊生命周期的阶段性，强调阶段的交叉进行和重复的开发模型演化维护确认实现设计分析指在分析、设计和实现等开发活动之间不存在明显的边界2、特点（1）系统实在原型基础上迭代进行的（2）软件活动之间没有明显的阶段间隙（3）主要支持面向对象的方法3、步骤与方法不强调生命周期的阶段性要求，按照面向对象的概念和方法步骤进行，使用面向对象的计算机语言b.喷泉模型——UGIS开发具有软件开发的共性，是应用系统的原理和方法，针对特定的实际应用目的和要求，统筹设计、优化、建设、评价和维护实用UGIS系统的全部过程和步骤的统称4.1.2UGIS软件工程（1）概念4.1UGIS软件工程工程实施数据工程设计工程前期工程维护工程指一个GIS软件从提出开发要求开始直到该软件报废为止的整个时期GIS软件工程的生存周期GIS软件工程的生存周期工程调研可行性研究和项目计划前期工程需求分析GIS软件工程的生存周期总体设计数据库设计设计工程应用模型设计详细设计GIS软件工程的生存周期数据预处理数据采集数据工程数据处理GIS软件工程的生存周期程序编制测试工程实施试运行GIS软件工程的生存周期数据库维护维护工程软件维护和硬件维护GIS软件开发过程中的问题1经费预算经常突破，完成时间拖延2开发的软件不能满足用户的要求3软件可维护性差4软件可靠性差4.1UGIS软件工程5数据工程量大，特别是数据采集工作量大6软件需求和软件生产的矛盾日益加剧，软件生产效率低7软件可重用性差GIS软件开发过程中的问题4.1UGIS软件工程GIS是以管理空间特征的地理数据为主要内容具有以下特点：综合性强，跨学科空间数据为主，同时有属性数据的管理空间分析功能要求比较高但是，GIS软件的开发也遵循软件工程的思想4.1UGIS软件工程4.1UGIS软件工程1确定UGIS开发计划2GIS系统分析3系统设计4程序编码5产品测试6运行和维护UGIS软件的开发步骤：多学科边缘体系，系统复杂度大以空间数据为主，数据类型多样，结构复杂，数据在系统中具有特别的地位表达的内容复杂；表达的对象具有时空特性以空间分析为主（2）UGIS软件工程特点4.1UGIS软件工程——系统分析是采用系统工程思想方法，对项目的实际情况进行分析综合，制定各种可行方案，为系统设计提供依据4.2UGIS系统分析对用户进行需求调查对用户机构设置、业务关系、数据流程等方面做深入的研究和分析提出系统的结构方案和逻辑模型4.2.1系统分析的任务和内容（1）任务4.2UGIS系统分析4.2UGIS系统分析（2）内容需求分析可行性分析对用户要求和用户情况进行调查分析从技术、经济、社会等因素确定系统开发的可能性4.2.2需求分析4.2UGIS系统分析需求分析是对用户要求和用户情况进行调查分析，确定系统的用户结构、工作流程、用户对应用界面和程序接口的要求，以及系统应具备的功能等，是系统开发的准备阶段4.2.2需求分析4.2UGIS系统分析（1）方式面谈、电话访谈、参观，请用户观看、操作已建好的其它城市地理信息系统，以便同用户交流4.2UGIS系统分析（2）需求分析内容①系统调查•用户类型及需求特点•技术力量的调查分析•资金财力、数据资料（数据的完备性、准确性、精确性）的调查分析•系统效益、运行可行性调查分析4.2UGIS系统分析②数据分析数据的输出样式，e.g：屏幕显示、Web发布，出版、工程图输出数据的内容和要求数据的分布性现有纸质地图和电子数据数据采集和建库遥感数据地图数据文本数据，统计数据，实测数据，多媒体数据，已有系统的数据……4.2UGIS系统分析③功能需求分析•地图的基本操作功能•数据采集•图形、属性编辑•检索查询•输出管理•专业的空间分析功能图形输出软件中的显示打印格式报表输出激活图层查询条件以成都为终点的铁路SQL查询功能物理环境资源文档接口安全性数据用户或人的因素质量保证③UGIS其他需求分析内容4.2UGIS系统分析——在需求分析的基础上，从技术、经济和社会等因素确定系统开发的可能性，主要内容包括：技术水平、资金、进度和组织运作等方面4.2.3可行性分析4.2UGIS系统分析分析现有UGIS软件的优缺点分析所开发的UGIS软件使用对象的要求选择需要开发的所有模块，并分析已有算法的实用性估计开发成本和时间提交可行性分析报告4.2UGIS系统分析（1）可行性分析的主要步骤技术力量和开发人员的素质经费进度支持程度制定设计实施的初步计划4.2UGIS系统分析（2）可行性分析的内容UGIS的软件需求规格说明是在UGIS结构化分析的基础上建立的自顶向下的任务分析模型。规格说明描述了系统的需求，是联系UGIS需求分析与UGIS设计的重要桥梁4.2.4软件需求规格说明4.2UGIS系统分析1.引言1.1编写目的1.2UGIS项目背景1.3定义1.4参考资料UGIS软件需求规格说明的主要内容4.2UGIS系统分析2.UGIS项目概述2.1UGIS项目目标、内容、现行系统的调查情况2.2UGIS运行环境2.3条件与限制UGIS软件需求规格说明的主要内容4.2UGIS系统分析3.UGIS数据描述3.1UGIS静态数据3.2UGIS动态数据3.3UGIS数据流图3.4UGIS数据库描述3.5UGIS数据字典3.6UGIS加工逻辑说明3.7数据采集UGIS软件需求规格说明的主要内容4.2UGIS系统分析4.UGIS功能需求4.1功能划分4.2功能描述5.UGIS性能需求5.1数据精确度5.2时间特性5.3适应性UGIS软件需求规格说明的主要内容4.2UGIS系统分析6.UGIS运行需求6.1用户界面6.2硬件接口6.3软件接口6.4故障处理7．质量保证8．其它需求UGIS软件需求规格说明的主要内容4.2UGIS系统分析——系统分析阶段提出的逻辑模型(“做什么”)转化为相应的物理模型，设计内容随系统目标、数据性质和系统功能的不同而存在很大差异4.3UGIS系统设计目标：解决“怎么做”的问题（进行数据设计、系统结构设计、界面设计和过程设计）4.3UGIS系统设计系统设计基本原则：简单实用性原则界面美观、友好标准性和前瞻性原则经济性原则安全性、稳定性原则开放性和可扩展性原则数据保密原则4.3UGIS系统设计根据系统研制的目标来规划系统的规模和确定系统的各个组成部分，并说明他们在整个系统中的作用和相互关系，以及确定系统的硬件配置，规定系统采用的合适技术规范，以保证系统目标的实现4.3.1总体设计4.3UGIS系统设计（1）总体设计的内容a.确认用户的要求能否实现b.根据目标确定最合适的设计方法c.确定设计文档的编制标准d.确定代码体系，与硬件、操作系统的接口规约，命名规则等①制定规范（标准设计）（1）总体设计的内容a.按功能划分成模块的层次结构，对模块的功能进行描述b.确定模块间的接口和调用关系c.评估模块划分的质量及导出模块结构的规则②软件结构设计（1）总体设计的内容a.UGIS模型设计UGIS空间数据处理编辑处理变换处理编码和压缩处理数据插值数据类型转换查询分析、几何分析、地形分析、流域分析、叠置分析、邻域分析、网络分析、图像分析、多元分析、应用模型分析UGIS空间分析设计（1）总体设计的内容UGIS应用模型库的设计b.UGIS接口设计“标准数据”是指常用的商业UGIS软件的数据格式，如Arc/Info的Coverage、ArcView的Shp、MapInfo的Mif等格式（1）系统与标准数据的接口b.UGIS接口设计（续）设计UGIS内各子系统之间和子系统内各个模块之间的接口，使它们能够较好地进行通讯和实现功能共享（2）互操作接口绑定式分离式思路空间数据与属性数据都由UGIS软件来管理空间数据由UGIS软件来管理，属性数据由通用的关系型数据库来管理优点不需要考虑接口问题对数据的利用更为灵活，能为其它MIS系统提供属性数据共享服务缺点空间数据与属性数据绑定，属性数据不灵活要考虑接口问题软件举例ArcGISMapInfo（3）空间数据与属性数据的接口（4）UGIS与系统开发环境的接口b.UGIS接口设计UGIS软件与CAD、OA、RDBMS等数据的交互。通过导入/导出机制来解决数据格式差异带来的不兼容问题或采用OLE技术来实现OLE（ObjectLinkingandEmbedding，对象连接与嵌入），是Microsoft开发的在客户应用程序间传输和共享信息的一组综合标准，允许创建带有指向应用程序的链接的混合文档以使用户修改时不必在应用程序间切换的协议，该协议已广泛用于商业上，在商业中电子表格、字处理程序、财务软件包和其他应用程序可以通过客户/服务器体系共享和链接单独的信息（1）总体设计的内容a.数据库的宏观地理定义、数