7+资源环境信息系统（GIS07）.ppt

2020 3 14 1 2 1环境GIS设计的目标和任务2 2环境GIS总体框架设计2 3环境GIS数据库设计2 4环境GIS开发技术路线2 5环境GIS工程开发与实现2 6环境GIS实用技术 第二章环境GIS设计与开发 2020 3 14 2 环境GIS的三种实现方式 独立开发 单纯二次开发 集成二次开发 2020 3 14 3 环境GIS开发的技术平台 目前环境GIS开发技术平台有以下几种 中国地质大学的MapGIS 武汉大学的GeoStar 北京超图的SuperMap 美国环境调查所 ESRI 的ArcGIS 美国MapInfo公司的MapInfo等 2020 3 14 4 2020 3 14 5 ArcGIS是建立在ArcObjects这套软件组件之上的 ESRI使用ArcObjects开发软件和应用 开发人员使用来定制软件以及创建自定义的应用 ArcObjects是ArcGIS的核心 环境GIS开发的技术平台 2020 3 14 6 ArcObjectsAPIs ArcObjects可以通过多种APIs来使用 一套组件库 多种APIs 用不同的方式到达组件库 COM typelibraries NET assemblies Java jarfiles C hfiles 环境GIS开发的技术平台 2020 3 14 7 APIs和开发环境 COM VisualStudio6 0 VB VC VisualStudio NET VC NET VisualStudio NET VB NET C VC C VisualStudio6 0 NET BorlandC C Java JBuilder Eclipse JDK 环境GIS开发的技术平台 2020 3 14 8 选择一种API和开发环境 应用的类型和开发任务 编程经验 性能 平台 部署和分发 环境GIS开发的技术平台 2020 3 14 9 用户需求调查 数据流分析 业务流分析 功能分析 应用分析 数据库设计 功能设计 结构设计 接口与网络设计 系统平台建设 数据库开发 功能模块开发 系统调试 内部测试 用户测试 专家论证 环境GIS分析 环境GIS设计 调整 修改 反馈 专家论证 调整 修改 反馈 系统集成 环境GIS开发 反馈 环境GIS调试 系统优化 系统验收 技术培训 系统安装 系统维护 系统应用 环境GIS运行 环境GIS开发具体技术路线 2020 3 14 10 2020 3 14 11 2020 3 14 12 2 1环境GIS设计的目标和任务2 2环境GIS总体框架设计2 3环境GIS数据库设计2 4环境GIS开发技术路线2 5环境GIS工程开发与实现2 6环境GIS实用技术 第二章环境GIS设计与开发 2020 3 14 13 2 5环境GIS工程开发与实现 软件工程思想软件危机与软件工程环境GIS开发模式环境GIS系统分析环境GIS系统设计环境GIS系统实施环境GIS系统维护 2020 3 14 14 软件危机与软件工程 在1960年代 软件规模不断增长 但在开发中没有把软件开发作为一个系统工程来考虑 认为软件开发就是写程序并设法使之运行 忽视软件分析的重要性 轻视软件维护 最终导致软件危机 2020 3 14 15 软件危机的主要表现 对软件开发成本和进度的估计不准确 产品不符合用户的实际需要 软件产品的质量往往靠不住 软件常常是不可维护的 2020 3 14 16 软件危机的原因软件规模的不断增长 没有把软件开发作为一个系统工程来考虑 认为软件开发就是写程序并设法使之运行 忽视软件分析的重要性 轻视软件维护 2020 3 14 17 1968年北大西洋公约组织的计算机科学家在联邦德国召开国际会议 讨论软件危机问题 在这次会议上正式提出并使用了 软件工程 这个名词 在此以后 软件开发逐步采用软件工程方法 2020 3 14 18 软件工程的定义 关于软件工程目前有很多定义 1983年IEEE 国际电子电气工程师协会 给出的定义为 软件工程是开发 运行 维护和修复软件的系统方法 软件工程的目标是 在给定成本 进度的前提下 开发出具有可修改性 有效性 可靠性 可理解性 可维护性 可重用性 可适应性 可移植性 可追踪性和可互操作性并满足用户需求的软件产品 2020 3 14 19 软件工程是从管理和技术两方面研究如何更好地开发和维护计算机软件的一门新兴学科 2020 3 14 20 B W Boehm在1983年提出了软件工程的如下准则 用分阶段的生命周期计划严格管理坚持进行阶段评审实行严格的产品控制采用现代程序设计技术结果应能清楚地审查开发小组的人员应该少而精不断改进软件工程的实践 2020 3 14 21 国家重大基础研究计划项目 973计划 需求工程 对复杂系统的软件工程的基础研究 2007CB310800 项目实施时间为2007年 2011年项目首席科学家 李德毅院士 2020 3 14 22 项目背景 传统的软件工程 强调软件自身的顶层设计 结构 功能和实现 而网络化软件不仅考虑单个软件 更强调软件间的交互作用 传统软件工程中需求分析仅仅是其中的一个环节 而网络时代的用户需求基于语义网络的资源聚合性和动态性越来越强 软件工程向需求工程倾斜的趋势日益明显 规模化定制成为软件产业的基本样式 针对确定领域 企业 的用户 确定需求与确定目标的传统软件需求工程方法已难以满足大众用户的要求 因此 迫切需要研究网络化软件复杂系统的需求工程 2020 3 14 23 项目拟解决的关键科学问题 服务大众的网络化软件需求的元描述 即针对大众用户个性化与多元化的需求差异 研究发现大众需求的共性规律与个性化服务机理 采用统一的需求描述方法 建立需求元模型 指导领域建模 大众需求获取 建模 验证与管理 提供创新的理论与方法 围绕关键科学问题 拟从大众需求的系统整合 大众服务的即时呈现 验证示范研究等三个方面 研究支持网络化软件随需而变 协同应变的需求工程理论与方法 2020 3 14 环境GIS的开发模型与模式 生命周期法 原形法 面向对象法 2020 3 14 25 软件开发模型软件开发模型给出了软件开发活动各阶段之间的关系 常用的开发模型是瀑布模型和原型模型 软件开发模型 2020 3 14 26 生命周期法 软件产品从形成概念开始 经过开发 使用和维护 直到最后退役的全过程称为软件生命周期 生命周期法的主要思想就是将开发过程视为一个生命周期 也就是相互连接的几个阶段 每个阶段有相对独立而明确的任务 要产生相应的文档 2020 3 14 27 把软件生命周期划分成若干个阶段 每个阶段的任务相对独立 而且比较简单 便于不同人员分工协作 从而降低了整个软件开发工程的困难程度 在软件生命周期的每个阶段都采用科学的管理技术和良好的技术方法 使得软件开发的全过程以一种有条不紊的方式进行 这样 能保证软件的质量 特别是提高软件的可维护性 2020 3 14 28 无论采用哪种划分方法 软件的生存周期都包括软件定义 软件开发 软件使用与维护三个部分 一般情况下 软件的生命周期通常划分为五个阶段 即系统分析 软件设计 程序编码 软件测试及运行维护 2020 3 14 29 瀑布模型 传统的开发模型是瀑布模型 各阶段的工作自顶向下从抽象到具体顺序进行 就象奔腾不息的瀑布 一泻千里 总是从高处依次流到低处 2020 3 14 30 瀑布模型 线形顺序模型 2020 3 14 31 瀑布模型的特点 阶段间具有顺序性和依赖性推迟实现的观点质量保证的观点每个阶段结束前完成文档审查 及早改正错误 2020 3 14 32 瀑布模型的缺点瀑布模型意味着在生命周期各阶段间存在着严格的顺序性和依赖性 它要求在着手进行具体的开发工作之前 必须通过需求分析预先定义并 冻结 软件需求 然后再一步一步地实现这些需求 但在实际情况中 除了个别我们比较熟悉的软件 我们很难在软件建立之前确定出有效的应用模型 2020 3 14 33 某些类型的系统需求是模糊的项目参与者之间存在通信鸿沟预先定义的需求可能是过时的 2020 3 14 34 首先建立一个能反映用户主要需求的原型系统 让用户使用该系统 然后根据用户的意见快速修改系统 再让用户使用 这样 对原型系统的反复试用和改进 最终建立起完全符合用户需要的新系统 这种途径的动态性质要求开发者和用户在很长的一段时间进行信息交流 原型模型 2020 3 14 35 原型模型 快速成型模型 2020 3 14 36 人们曾经提出过若干种基于演化原型法的软件开发模型 比较著名的是Boehm提出的螺旋模型和Gilb提出的渐增模型 Boehm提出的螺旋模型 分析 建原型 评价与修改 设计 建原型 评价与修改 程序设计 检原型 评价与修改 Gilb提出的渐增模型 完成一部分分析工作 完成一部分设计工作 完成一部分程序设计工作 建原型并评价 重复上述过程 2020 3 14 37 开发模型的选择 传统瀑布模型适于以下特点的软件开发 在开发时期内没有或很少有需求变化 对应用领域很熟悉 例如 扩充已存在的系统 低风险项目 例如 对项目和开发环境很熟悉 除了在早期阶段 用户对开发工作参与很少 要求使用面向过程的编程语言 2020 3 14 38 螺旋模型适于以下特点的软件开发 在项目开发的早期需求可能有变化 对应用领域较熟悉 中等风险项目 例如 对目标和开发环境较熟悉 用户不同程度地参与整个项目的开发过程 使用面向对象语言或第四代语言 2020 3 14 39 渐增模型适于以下几种特点的软件开发 在整个开发过程中需求都可能有变化 对应用领域不熟悉 高风险项目 用户完全参与到整个开发过程中 使用面向对象语言或第四代语言 2020 3 14 40 2 5环境GIS工程开发与实现 软件工程思想软件危机与软件工程环境GIS开发模式环境GIS系统分析环境GIS系统设计环境GIS系统实施环境GIS系统维护 2020 3 14 41 系统分析阶段要回答的中心问题是系统 做什么 即明确系统功能 这个阶段的成果是系统的逻辑模型 系统设计要回答的中心问题是系统 怎么做 即如何实现系统方案书规定的系统功能 在这一阶段 要根据实际的技术条件 经济条件和社会条件 确定系统的实施方案 即系统的物理模型 2020 3 14 42 软件工程设计包括主要内容 完整的需求定义和规范说明 综合的质量保证措施和计划 严格的设计过程和管理控制 2020 3 14 43 GIS系统设计的阶段和步骤 进行大量仔细的调查工作和准备工作以了解和掌握有关部门已作了些什么 有什么文献可供参考等 了解这些情况是为了评估现有系统的性能及这些系统是否适合应用部门要完成的任务等 在获取大量可供使用的资料后 在明确系统目标的基础上 从系统观点出发 对地理事物进行分析和综合 确立地理信息系统建立的过程 2020 3 14 44 2020 3 14 45 系统设计主要步骤 2020 3 14 46 系统设计首先是总体设计 即确定实现系统的技术方案 并对整个系统进行功能分解 明确各个功能之间的关系 在总体设计之后 就要对系统进行详细设计 包括代码设计 数据库设计 用户界面设计 输入设计 输出设计等 2020 3 14 47 系统的总体设计是系统建设中最重要的总控文件 在进行总体设计时 务必坚持系统工程的设计思想和方法 把握方向 在重大问题上给予定性考虑 着重确定原则 避免过早陷入细节问题而忽略总揽全局 1 系统总体设计 2020 3 14 48 总体设计的目的是回答 系统应如何实现 其主要任务是划分出组成的各物理元素的构成 联系 及其定义描述 并且根据系统确定的应用目标 配置适当模型和数量的硬件 软件 确定计算机的运行环境 根据系统的数据模型 应用和分析模型 数据处理模型等 对数据标准和质量要求等 做出相应定义和规定 2 系统总体设计的任务 2020 3 14 49 标准化系统的标准化有两层涵义 一是指系统设计应符合GIS的基本要求和标准 二是指数据类型 编码 图式符号应符合现有的国有标准和行业规范 系统性属性数据库管理系统 图形数据库管理子系统及应用模型子系统有机结合为一体 各种参数可互相传输 兼容性数据具有可交换性 选择标准的数据格式和设计合适的数据格式变换软件 实现与不同的GIS CAD 各类数据库之间的数据共享 实用性系统数据组织灵活 可以满足不同应用分析的需求 系统真正做到能够解决用户所关心的问题 为生产实践 科研教学服务 可扩充性考虑到应用型GIS发展 系统设计时应采用模块化结构设计 模块的独立性强 模块增加 减少或修改均对整个系统影响很小 便于对系统改进 扩充 使系统处于不断完善过程中 3 系统总体设计的原则 2020 3 14 50 4 系统总体设计 系统实现方案一个系统的实现可以有多种方案 包括开发方法 选用的开发平台 采用的开发语言等 对地理信息系统来说 有三种基本的开发方法 二次开发 即在已有的GIS支撑软件环境中 利用该软件所带的开发语言进行开发 如在ArcView中利用该软件所带的AVENUE语言开发 该方法可以直接利用原有软件的功能 开发比较方便 但不够灵活 不能脱离支撑软件单独运行 2020 3 14 51 组件开发 利用工业标准的开发语言并结合GIS组件软件进行开发 如在VB开发环境下 调用MapObjects组件 该方法开发的系统不依赖任何平台 可单独运行 但在使用组件软件时 涉及软件版权