第十章城市地理信息系统.ppt

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1、第十章 城市地理信息系统软件工程,第一节 城市地理信息系统软件工程概述 第二节 城市地理信息系统规划 第三节 城市地理信息系统分析 第四节 城市地理信息系统设计 第五节 城市地理信息系统实施,第一节 城市地理信息系统工程概论,1、地理信息系统工程特色 2、城市地理信息系统工程特色,1、地理信息系统工程特色,（1）系统复杂度大 交付的文档的质量和数量； 软件的微观复杂度； 软件的宏观复杂性。 （2）数据在系统中具有特别的地位 数据的质量； 数据的现势性； 合理的数据组织结构。 （3）系统表达方式复杂 表达的内容复杂； 表达的对象具有时空性。,2、城市地理信息系统工程特色,（1）系统对象复杂 （2

2、）数据标准具有地方特色 （3）系统更新速度快 （4）系统维护工作量大 （5）易操作性要求高,第二节 城市地理信息系统规划,一、城市地理信息系统规划概论 二、可行性分析 三、制定开发计划,一、城市地理信息系统规划概论,1、UGIS规划任务 2、UGIS规划原则,1、UGIS规划任务,（1）制定UGIS的发展战略 调查用户的职能和战略目标；评价现行信息系统的功能、环境和应用状况；分析所开发的UGIS的客观环境，包括数据状况、系统与现行系统之间的关系；客观评价能够达到用户期望程度和系统发展趋势。 （2）可行性分析 （3）制定信息系统的总体方案，安排项目开发计划,2、UGIS规划原则,（1）系统目标客

3、观可行 （2）兼顾各个层次用户的需求 （3）系统模型与用户特性良好互动 （4）内容不宜过细 （5）规范的规划流程和方法 （6）便于实施,二、可行性分析,1、技术可行性 2、经济可行性 3、社会可行性 4、抉择,1、技术可行性,技术条件包括：硬件、 软件、 数据、 技术人员,做得了吗？做得好吗？做得快吗？,对待开发的UGIS进行功能、性能和限制条件的分析，确定在现有的资源的条件下，技术风险有多大，系统能否实现。,2、经济可行性,经济可行性是指对UGIS进行开发成本的估算及可能取得效益的评估，确定待开发系统是否值得投资开发。 经济可行性分析是避免投资浪费、提高信息化科学决策、确定合理的系统目标的重

4、要手段，通过估计项目的成本和效益，分析项目经济上的是否合理。,成本估计：筹办费用、开办费用、与项目开发有关的费用、运行维护费用等。 系统效益：经济效益、社会效益、生态效益； 有形的效益和无形的效益。 经济效益：使用新系统而增加的收入+使用新系统可以节省的运行费用-系统投资。,3、社会可行性,社会可行性是指UGIS能否在使用单位实现，在当前客观环境下能否很好地运行，即用户组织内外是否具备接受和使用新系统的条件。,4、抉择,对系统开发的不同方案进行比较评估，在成本和时间的限制下，对于一个合理的方案加以考虑，获得一个最切实际的方案。,三、制定开发计划,1、制定开发计划的原则 2、制定开发计划的方法

5、3、推算各阶段时间的方法 4、开发计划的表达方式,1、制定开发计划的原则,（1）总结系统开发各阶段工作的经验 （2）开发计划应该具有足够的灵活性 （3）建立各阶段的评审制度,2、制定开发计划的方法,制定开发计划受制于用户、开发公司和项目因素。,如下步骤开展制定工作： （1）根据系统工程和UGIS的构成特性，对系统进行分解，分为具有一定独立性的工作任务。 （2）对任务进行分类，确定任务的性质。 任务分类：承前启后性任务、独立性任务、依附性任务。 （3）确定各个任务需要投入的资源 （4）组合任务，形成项目计划。,3、推算各阶段时间的方法,经验法里主要考虑以下因素： （1）各个阶段工作量比例 （2）

6、确定各个阶段的人员数量 （3）确定软硬件、设备等资源能够获得的时间 （4）对资源合理配置后，取时间最长者为阶段时间,4、开发计划的表达方式,开发计划往往是通过甘特图进行表示。 两种方式： 采用公历法表示 采用时间期间进行表示,资源列表,第三节 城市地理信息系统分析,一、系统分析概论 二、系统分析的过程 三、系统需求分析的方法 四、需求调查的组织实施,一、 系统分析概论,1.系统分析是应用系统论思想和方法，确定系统的开发对象，把复杂的对象分解成简单的组成部分，找出这些部分的基本属性和彼此间的关系。,2.基本任务：系统分析员与用户在一起，充分了解用户的要求，并把对方的理解用软件需求规则说明书表达出

7、来。 核心：用户需求分析。解决系统 Do What？,3、系统分析的要求,（1）系统分析人员既要具备良好的UGIS开发知识，也要了解用户专业知识。 （2）用户与系统分析员具有良好沟通能力和合作精神。 （3）确定总体规划、分阶段进行的思路。,二、系统分析的过程,1、问题识别 2、分析综合 3、编制需求分析的文档 4、需求分析评审,1、问题识别,研究可行性分析报告和项目开发计划。 从系统的角度来理解软件并评审用于产生计划估算的软件范围是否恰当。 确定对目标系统的综合要求，即软件的需求。 提出满足这些需求实现条件，以及需求应达到的标准。,这些需求包括：功能需求、性能需求、数据需求、环境需求、可靠性需

8、求、安全保密要求、用户界面要求、资源使用需求、软件成本消耗与开发进度需求、预先估计以后系统可能达到的目标。,2、分析综合,分析员从数据流和数据结构出发，逐步细化所有的系统功能，找出系统各元素之间的联系、接口特性和设计上的限制，分析它们是否满足功能要求，是否合理。 依据功能要求、性能要求、运行环境要求，剔除其不合理部分，增加其需要部分。 最后综合成系统的解决方案，给出目标系统的详细逻辑模型。 分析和综合反复进行。,3、编制需求分析的文档,软件需求规格说明书 数据要求说明书 初步的用户手册,4、需求分析评审,系统定义的目标是否与用户的要求一致； 系统需求分析阶段提供的文档资料是否齐全； 文档中所有

9、描述是否完整、清晰、准确反映用户要求； 与所有其他系统成分的重要接口是否都已经描述； 所开发项目的数据流与数据结构是否足够与确定； 所有图表是否清楚，在不补充说明时能否理解；,对功能的正确性、完整性和清晰性，以及其它需求给予评价。 评审的主要内容：,主要功能是否已包括在规定的软件范围之内，是否都已充分说明； 设计的约束条件或限制条件是否符合实际； 开发的技术风险是什么； 是否考虑过将来可能会提出的软件需求； 是否详细规定了检验标准，它们能否对系统定义成功进行确认； 有没有遗漏、重复或不一致的地方； 用户是否审查了初步的用户手册； 软件开发计划中的估算是否受到了影响等。,三、系统需求分析的方法,

10、1. 系统分析方法概论 2. 数据流程图 3. 数据字典,1、系统分析方法概论,系统需求分析方法由对软件的数据域和功能域的系统分析过程及其表示方法组成。,在UGIS中，常用的分析方法： （1）面向数据流的结构化分析方法 按照系统内部数据传递、变换的关系，自顶向下逐层分解，直到找到满足功能要求的所有可实现的软件为止。 （2）面向对象的分析方法,2、数据流程图,（1）数据流程图的主要图形元素 （2）数据流与加工之间的关系表示方法 （3）分层的数据流图 （4）数据流图的画法 （5）进行检查和修改的原则 （6）数据流程图实例,指从数据传递和加工的角度，以图形的方式刻画数据流从输入到输出的移动变换过程。

11、,3、数据字典,系统分析中所使用的数据字典，主要用来描述数据流程图中的数据流、数据存储、处理过程和外部实体。,属性数据字典条目 空间数据字典条目,属性数据字典项目,数据元素 数据结构 数据流 数据存储 处理过程 外部实体,名称 层名 层元素性质 拓扑关系 属性表 关联属性项关联字段 文件位置 操作限制 元数据文件或表名 备注,空间数据字典项目,四、需求调查的组织实施,1.对用户行业的调查 2.对用户领导与业务人员的调查 3.对用户信息技术人员的调查,第四节、 城市地理信息系统设计,一、系统设计的目标和任务 二、系统设计的方法 三、数据库设计 四、过程设计 五、界面设计,一、系统设计的目标和任务

12、,在系统设计阶段，根据数据域需求和功能域及性能需求，采用某种设计方法进行数据设计、系统结构设计、界面设计和过程设计。 数据设计侧重于数据结构的定义；系统结构设计定义软件系统各主要成分之间的关系；界面设计侧重于与用户交互的界面的设计；过程设计则是把结构成分转换成软件的过程性描述。,1）制定规范 2）软件系统结构的总体设计 3）处理方式设计 4）数据结构设计 5）可靠性设计 6）编写概要设计阶段的文档 7）概要设计评审,一、系统设计的目标和任务,1.概要设计,1）制定规范,阅读和理解软件需求说明书，在给定预算范围内和技术现状下，确认用户的要求能否实现。若能实现，则明确实现的条件，确定设计的目标，以

13、及它们的优先顺序。 根据目标确定最合适的设计方法。 确定设计文档的编制标准。 通过代码设计确定代码设计，与硬件、操作系统的接口规则，命名规则等。,2）软件系统结构的总体设计,采用某种设计方法，将一个复杂的系统按功能划分成模块的层次结构 确定每个模块的功能，建立与已确定的软件需求的对应关系 确定模块间的调用关系 确定模块间的接口，即模块间传递的信息。设计接口的信息结构 评价模块划分的质量及导出模块结构的规则,3）处理方式设计,确定为实现软件系统的功能需求所必需的算法，评价算法性能 确定为满足软件系统的性能需求所必需的算法和模块间的控制方式（性能设计）。 性能指标：周转时间、响应时间、吞吐量、精度

14、 确定外部信号的接收发送形式,4）数据结构设计,确定软件涉及的文件系统的结构以及数据库的模式、子模式，进行数据完整性和安全性的设计。,5）可靠性设计,程序和文档中的错误少。,2.详细设计,1）确定软件各个组成部分内的算法以及各部分的内部数据结构； 2）确定各个组成部分的逻辑过程； 3）针对各个功能，根据界面设计风格，设计各类界面的样式； 4）进行详细设计的评审。,一、系统设计的目标和任务,二、 系统设计的方法,面向对象设计方法 结构化设计方法 是基于模块化、结构化程序设计等程序设计技术基础上发展起来的，它的目标是获得系统结构图。,系统结构图的基本组成 传入模块：下属模块该模块上级模块 传出模块

15、：上级模块该模块下属模块 交换模式：取得数据，经过处理，再传送上级模块 协调模块：对下属模块进行协调管理 系统结构图分类： 变换型系统结构图:线性结构。输入、中心变换、输出组成。 事务型系统结构图：将输入分析成一串平行数据流。,1.系统结构图,二、系统设计的方法,2. 数据流图变换为系统结构图的方法,1）变换分析设计方法 重画数据流图；确定系统的逻辑输入、逻辑输出、中心变换部分；一级分解；二级分级。 2）事务分析 识别事务源、确定适当的事务型结构、识别各种事务和它们定义的操作。 3）系统结构图完善,二、系统设计的方法,三、数据库设计,1.数据库概念化设计,数据库概念化设计是从抽象和宏观的角度来

16、设计数据库，既定义UGIS数据全局性的规范，保证数据库内容完整、组织合理和便于应用。 一般应包含数据库的数据组成、数据模型、数据内部组织等核心内容，并在此基础上形成数据库概要设计报告。,1）概念化设计工作内容 数据库的宏观地理定义：比例尺、地图投影、坐标系统。 数据库的地理特征定义：层次关系、各层几何表达形式和拓扑关系 属性数据表格及其关系设计 数据库概要设计报告 数据库概念化设计的评定,1. 数据库概念化设计,2）数据模型,网状、层次、关系、对象模型 UGIS数据模型模式： 文件结构性模型 混合结构数据模型 无缝数据库管理模型,1.数据库概念化设计,3）数据的分层管理,1. 数据库概念化设计

17、,2.数据库详细设计,1）数据源设计 2）修订数据标准与数据字典 3）数据质量控制方案 4）数据存储、读取、查询和管理结构的设计 用户安全设计、数据更新的质量控制、合理数据分级体系的设定、数据恢复能力、数据库网络模型。,三、数据库设计,四、过程设计,表达过程规格说明的工具： 图形工具 表格工具 语言工具,也叫做详细设计或者程序设计。 过程设计阶段，要决定各个模块的实现算法， 并精确地表达这些算法。,应采用自然语言来表达,五、界面设计,界面设计 规范用户与计算机进行信息交换的形式，主要包括系统输入、输出、处理过程中各类信息在计算机屏幕等输出设备上的表现形式和布局，也包括键盘、鼠标、数字化仪等输入

18、设备的布局和操作方式。,1. 用户界面的特性,1）可用性 使用的简单性、术语的表准化和一致性、HELP帮助、快速的系统响应和低的系统成本、具有容错能力。 2）灵活性 3）复杂性和可靠性,五、界面设计,2. 用户界面任务和工作设计,1）任务分配 任务分配给：计算机、用户或二者。 2）工作方式和工作设计 工作方式两种：单独完成、任务进展跟踪。 工作方式应在任务复杂性与人的专注程度之间权衡。 工作设计的目的是使任务需求与操作员的能力相匹配。,五、界面设计,3. 界面设计的步骤,1）确定整个UGIS的界面风格 2）确定系统界面的主框架 3）确定各类界面的界面特征 4）设计各个功能的主要界面,五、界面设

19、计,4.界面的类型,1）字符界面 特例向导 2）图形用户界面 保证GUI的规范性、一致性、合理的反馈设计、完善的基于键盘的界面系统、界面布局安排合理。,五、界面设计,操作向导式的交互界面,菜单及工具栏,对话框及其它元素,5.输入界面设计,以数据输入对话设计为例： 确认输入、交互动作、明确取消、确认删除、提供反馈、允许编辑、提供复原、自动格式化、提示输入的范围。,五、界面设计,6.输出界面,1）选择显示内容应当考虑的规则 2）安排显示结构的规则 3）屏幕布局时考虑的规则,五、界面设计,第五节 城市地理信息系统实施,一、系统实施准备 二、程序编码 三、软件测试,一、系统实施准备,1. 硬件准备 2

20、. 软件准备 3. 开发人员准备 4. 数据准备,二、程序编码,一般认为好程序应具备的素质：能够正常工作、调试代价低、易于维护、易于修改、设计不复杂、效率高等。,针对UGIS特性，还有如下要求： 1. 尽量使用GIS基础软件的编程资源 2. 注意系统配置要求 3. 良好的程序设计风格 4. 程序容错性强 5. 采用版本控制管理程序编码,三、软件测试,1. 软件测试的概念 2. 软件测试的原则 3. 软件测试的策略 4. 测试用例设计方法 5. 测试用例内容,1. 软件测试的概念,软件测试是根据系统开发各阶段的规格说明和程序内部结构而精心设计的一批测试用例（即输入数据及其预期的输出结果、运行状态

21、参数），并利用这些测试用例去运行程序，以发现程序错误、提高程序质量的过程。 分为两类: 静态检查人工检查； 动态检查测试，有控制地运行程序。,三、软件测试,2. 软件测试的原则,1）测试工作贯穿整个开发过程。 2）测试人员组成应广泛。 3）严格执行测试计划，排出测试的随意性。 4）合理地测试用例。 5）既要检查程序是否完成了应做的工作，还要检查它是否做了不该做的。 6）注意测试中的群集现象。 7）测试计划、测试用例应长久保留，直到程序被废弃。,三、软件测试,3. 软件测试的策略,1）模块测试 2）联合测试 3）确认测试 4）系统测试,三、软件测试,4. 测试用例设计方法,1）黑盒测试 2）白盒测试,三、软件测试,1）功能测试 2）性能测试 3）稳定性测试 4）安全测试 5）多用户共享测试,5. 测试用例内容,三、软件测试,