7+資源環(huán)境信息系統(tǒng)（GIS07）.ppt

2020 3 14 1 2 1環(huán)境GIS設(shè)計(jì)的目標(biāo)和任務(wù)2 2環(huán)境GIS總體框架設(shè)計(jì)2 3環(huán)境GIS數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)2 4環(huán)境GIS開發(fā)技術(shù)路線2 5環(huán)境GIS工程開發(fā)與實(shí)現(xiàn)2 6環(huán)境GIS實(shí)用技術(shù) 第二章環(huán)境GIS設(shè)計(jì)與開發(fā) 2020 3 14 2 環(huán)境GIS的三種實(shí)現(xiàn)方式 獨(dú)立開發(fā) 單純二次開發(fā) 集成二次開發(fā) 2020 3 14 3 環(huán)境GIS開發(fā)的技術(shù)平臺(tái) 目前環(huán)境GIS開發(fā)技術(shù)平臺(tái)有以下幾種 中國地質(zhì)大學(xué)的MapGIS 武漢大學(xué)的GeoStar 北京超圖的SuperMap 美國環(huán)境調(diào)查所 ESRI 的ArcGIS 美國MapInfo公司的MapInfo等 2020 3 14 4 2020 3 14 5 ArcGIS是建立在ArcObjects這套軟件組件之上的 ESRI使用ArcObjects開發(fā)軟件和應(yīng)用 開發(fā)人員使用來定制軟件以及創(chuàng)建自定義的應(yīng)用 ArcObjects是ArcGIS的核心 環(huán)境GIS開發(fā)的技術(shù)平臺(tái) 2020 3 14 6 ArcObjectsAPIs ArcObjects可以通過多種APIs來使用 一套組件庫 多種APIs 用不同的方式到達(dá)組件庫 COM typelibraries NET assemblies Java jarfiles C hfiles 環(huán)境GIS開發(fā)的技術(shù)平臺(tái) 2020 3 14 7 APIs和開發(fā)環(huán)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 環(huán)境GIS開發(fā)的技術(shù)平臺(tái) 2020 3 14 8 選擇一種API和開發(fā)環(huán)境 應(yīng)用的類型和開發(fā)任務(wù) 編程經(jīng)驗(yàn) 性能 平臺(tái) 部署和分發(fā) 環(huán)境GIS開發(fā)的技術(shù)平臺(tái) 2020 3 14 9 用戶需求調(diào)查 數(shù)據(jù)流分析 業(yè)務(wù)流分析 功能分析 應(yīng)用分析 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì) 功能設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 接口與網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)平臺(tái)建設(shè) 數(shù)據(jù)庫開發(fā) 功能模塊開發(fā) 系統(tǒng)調(diào)試 內(nèi)部測(cè)試 用戶測(cè)試 專家論證 環(huán)境GIS分析 環(huán)境GIS設(shè)計(jì) 調(diào)整 修改 反饋 專家論證 調(diào)整 修改 反饋 系統(tǒng)集成 環(huán)境GIS開發(fā) 反饋 環(huán)境GIS調(diào)試 系統(tǒng)優(yōu)化 系統(tǒng)驗(yàn)收 技術(shù)培訓(xùn) 系統(tǒng)安裝 系統(tǒng)維護(hù) 系統(tǒng)應(yīng)用 環(huán)境GIS運(yùn)行 環(huán)境GIS開發(fā)具體技術(shù)路線 2020 3 14 10 2020 3 14 11 2020 3 14 12 2 1環(huán)境GIS設(shè)計(jì)的目標(biāo)和任務(wù)2 2環(huán)境GIS總體框架設(shè)計(jì)2 3環(huán)境GIS數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)2 4環(huán)境GIS開發(fā)技術(shù)路線2 5環(huán)境GIS工程開發(fā)與實(shí)現(xiàn)2 6環(huán)境GIS實(shí)用技術(shù) 第二章環(huán)境GIS設(shè)計(jì)與開發(fā) 2020 3 14 13 2 5環(huán)境GIS工程開發(fā)與實(shí)現(xiàn) 軟件工程思想軟件危機(jī)與軟件工程環(huán)境GIS開發(fā)模式環(huán)境GIS系統(tǒng)分析環(huán)境GIS系統(tǒng)設(shè)計(jì)環(huán)境GIS系統(tǒng)實(shí)施環(huán)境GIS系統(tǒng)維護(hù) 2020 3 14 14 軟件危機(jī)與軟件工程 在1960年代 軟件規(guī)模不斷增長 但在開發(fā)中沒有把軟件開發(fā)作為一個(gè)系統(tǒng)工程來考慮 認(rèn)為軟件開發(fā)就是寫程序并設(shè)法使之運(yùn)行 忽視軟件分析的重要性 輕視軟件維護(hù) 最終導(dǎo)致軟件危機(jī) 2020 3 14 15 軟件危機(jī)的主要表現(xiàn) 對(duì)軟件開發(fā)成本和進(jìn)度的估計(jì)不準(zhǔn)確 產(chǎn)品不符合用戶的實(shí)際需要 軟件產(chǎn)品的質(zhì)量往往靠不住 軟件常常是不可維護(hù)的 2020 3 14 16 軟件危機(jī)的原因軟件規(guī)模的不斷增長 沒有把軟件開發(fā)作為一個(gè)系統(tǒng)工程來考慮 認(rèn)為軟件開發(fā)就是寫程序并設(shè)法使之運(yùn)行 忽視軟件分析的重要性 輕視軟件維護(hù) 2020 3 14 17 1968年北大西洋公約組織的計(jì)算機(jī)科學(xué)家在聯(lián)邦德國召開國際會(huì)議 討論軟件危機(jī)問題 在這次會(huì)議上正式提出并使用了 軟件工程 這個(gè)名詞 在此以后 軟件開發(fā)逐步采用軟件工程方法 2020 3 14 18 軟件工程的定義 關(guān)于軟件工程目前有很多定義 1983年IEEE 國際電子電氣工程師協(xié)會(huì) 給出的定義為 軟件工程是開發(fā) 運(yùn)行 維護(hù)和修復(fù)軟件的系統(tǒng)方法 軟件工程的目標(biāo)是 在給定成本 進(jìn)度的前提下 開發(fā)出具有可修改性 有效性 可靠性 可理解性 可維護(hù)性 可重用性 可適應(yīng)性 可移植性 可追蹤性和可互操作性并滿足用戶需求的軟件產(chǎn)品 2020 3 14 19 軟件工程是從管理和技術(shù)兩方面研究如何更好地開發(fā)和維護(hù)計(jì)算機(jī)軟件的一門新興學(xué)科 2020 3 14 20 B W Boehm在1983年提出了軟件工程的如下準(zhǔn)則 用分階段的生命周期計(jì)劃嚴(yán)格管理堅(jiān)持進(jìn)行階段評(píng)審實(shí)行嚴(yán)格的產(chǎn)品控制采用現(xiàn)代程序設(shè)計(jì)技術(shù)結(jié)果應(yīng)能清楚地審查開發(fā)小組的人員應(yīng)該少而精不斷改進(jìn)軟件工程的實(shí)踐 2020 3 14 21 國家重大基礎(chǔ)研究計(jì)劃項(xiàng)目 973計(jì)劃 需求工程 對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)的軟件工程的基礎(chǔ)研究 2007CB310800 項(xiàng)目實(shí)施時(shí)間為2007年 2011年項(xiàng)目首席科學(xué)家 李德毅院士 2020 3 14 22 項(xiàng)目背景 傳統(tǒng)的軟件工程 強(qiáng)調(diào)軟件自身的頂層設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu) 功能和實(shí)現(xiàn) 而網(wǎng)絡(luò)化軟件不僅考慮單個(gè)軟件 更強(qiáng)調(diào)軟件間的交互作用 傳統(tǒng)軟件工程中需求分析僅僅是其中的一個(gè)環(huán)節(jié) 而網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的用戶需求基于語義網(wǎng)絡(luò)的資源聚合性和動(dòng)態(tài)性越來越強(qiáng) 軟件工程向需求工程傾斜的趨勢(shì)日益明顯 規(guī)模化定制成為軟件產(chǎn)業(yè)的基本樣式 針對(duì)確定領(lǐng)域 企業(yè) 的用戶 確定需求與確定目標(biāo)的傳統(tǒng)軟件需求工程方法已難以滿足大眾用戶的要求 因此 迫切需要研究網(wǎng)絡(luò)化軟件復(fù)雜系統(tǒng)的需求工程 2020 3 14 23 項(xiàng)目擬解決的關(guān)鍵科學(xué)問題 服務(wù)大眾的網(wǎng)絡(luò)化軟件需求的元描述 即針對(duì)大眾用戶個(gè)性化與多元化的需求差異 研究發(fā)現(xiàn)大眾需求的共性規(guī)律與個(gè)性化服務(wù)機(jī)理 采用統(tǒng)一的需求描述方法 建立需求元模型 指導(dǎo)領(lǐng)域建模 大眾需求獲取 建模 驗(yàn)證與管理 提供創(chuàng)新的理論與方法 圍繞關(guān)鍵科學(xué)問題 擬從大眾需求的系統(tǒng)整合 大眾服務(wù)的即時(shí)呈現(xiàn) 驗(yàn)證示范研究等三個(gè)方面 研究支持網(wǎng)絡(luò)化軟件隨需而變 協(xié)同應(yīng)變的需求工程理論與方法 2020 3 14 環(huán)境GIS的開發(fā)模型與模式 生命周期法 原形法 面向?qū)ο蠓?2020 3 14 25 軟件開發(fā)模型軟件開發(fā)模型給出了軟件開發(fā)活動(dòng)各階段之間的關(guān)系 常用的開發(fā)模型是瀑布模型和原型模型 軟件開發(fā)模型 2020 3 14 26 生命周期法 軟件產(chǎn)品從形成概念開始 經(jīng)過開發(fā) 使用和維護(hù) 直到最后退役的全過程稱為軟件生命周期 生命周期法的主要思想就是將開發(fā)過程視為一個(gè)生命周期 也就是相互連接的幾個(gè)階段 每個(gè)階段有相對(duì)獨(dú)立而明確的任務(wù) 要產(chǎn)生相應(yīng)的文檔 2020 3 14 27 把軟件生命周期劃分成若干個(gè)階段 每個(gè)階段的任務(wù)相對(duì)獨(dú)立 而且比較簡(jiǎn)單 便于不同人員分工協(xié)作 從而降低了整個(gè)軟件開發(fā)工程的困難程度 在軟件生命周期的每個(gè)階段都采用科學(xué)的管理技術(shù)和良好的技術(shù)方法 使得軟件開發(fā)的全過程以一種有條不紊的方式進(jìn)行 這樣 能保證軟件的質(zhì)量 特別是提高軟件的可維護(hù)性 2020 3 14 28 無論采用哪種劃分方法 軟件的生存周期都包括軟件定義 軟件開發(fā) 軟件使用與維護(hù)三個(gè)部分 一般情況下 軟件的生命周期通常劃分為五個(gè)階段 即系統(tǒng)分析 軟件設(shè)計(jì) 程序編碼 軟件測(cè)試及運(yùn)行維護(hù) 2020 3 14 29 瀑布模型 傳統(tǒng)的開發(fā)模型是瀑布模型 各階段的工作自頂向下從抽象到具體順序進(jìn)行 就象奔騰不息的瀑布 一瀉千里 總是從高處依次流到低處 2020 3 14 30 瀑布模型 線形順序模型 2020 3 14 31 瀑布模型的特點(diǎn) 階段間具有順序性和依賴性推遲實(shí)現(xiàn)的觀點(diǎn)質(zhì)量保證的觀點(diǎn)每個(gè)階段結(jié)束前完成文檔審查 及早改正錯(cuò)誤 2020 3 14 32 瀑布模型的缺點(diǎn)瀑布模型意味著在生命周期各階段間存在著嚴(yán)格的順序性和依賴性 它要求在著手進(jìn)行具體的開發(fā)工作之前 必須通過需求分析預(yù)先定義并 凍結(jié) 軟件需求 然后再一步一步地實(shí)現(xiàn)這些需求 但在實(shí)際情況中 除了個(gè)別我們比較熟悉的軟件 我們很難在軟件建立之前確定出有效的應(yīng)用模型 2020 3 14 33 某些類型的系統(tǒng)需求是模糊的項(xiàng)目參與者之間存在通信鴻溝預(yù)先定義的需求可能是過時(shí)的 2020 3 14 34 首先建立一個(gè)能反映用戶主要需求的原型系統(tǒng) 讓用戶使用該系統(tǒng) 然后根據(jù)用戶的意見快速修改系統(tǒng) 再讓用戶使用 這樣 對(duì)原型系統(tǒng)的反復(fù)試用和改進(jìn) 最終建立起完全符合用戶需要的新系統(tǒng) 這種途徑的動(dòng)態(tài)性質(zhì)要求開發(fā)者和用戶在很長的一段時(shí)間進(jìn)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 人們?cè)?jīng)提出過若干種基于演化原型法的軟件開發(fā)模型 比較著名的是Boehm提出的螺旋模型和Gilb提出的漸增模型 Boehm提出的螺旋模型 分析 建原型 評(píng)價(jià)與修改 設(shè)計(jì) 建原型 評(píng)價(jià)與修改 程序設(shè)計(jì) 檢原型 評(píng)價(jià)與修改 Gilb提出的漸增模型 完成一部分分析工作 完成一部分設(shè)計(jì)工作 完成一部分程序設(shè)計(jì)工作 建原型并評(píng)價(jià) 重復(fù)上述過程 2020 3 14 37 開發(fā)模型的選擇 傳統(tǒng)瀑布模型適于以下特點(diǎn)的軟件開發(fā) 在開發(fā)時(shí)期內(nèi)沒有或很少有需求變化 對(duì)應(yīng)用領(lǐng)域很熟悉 例如 擴(kuò)充已存在的系統(tǒng) 低風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)目 例如 對(duì)項(xiàng)目和開發(fā)環(huán)境很熟悉 除了在早期階段 用戶對(duì)開發(fā)工作參與很少 要求使用面向過程的編程語言 2020 3 14 38 螺旋模型適于以下特點(diǎn)的軟件開發(fā) 在項(xiàng)目開發(fā)的早期需求可能有變化 對(duì)應(yīng)用領(lǐng)域較熟悉 中等風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)目 例如 對(duì)目標(biāo)和開發(fā)環(huán)境較熟悉 用戶不同程度地參與整個(gè)項(xiàng)目的開發(fā)過程 使用面向?qū)ο笳Z言或第四代語言 2020 3 14 39 漸增模型適于以下幾種特點(diǎn)的軟件開發(fā) 在整個(gè)開發(fā)過程中需求都可能有變化 對(duì)應(yīng)用領(lǐng)域不熟悉 高風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)目 用戶完全參與到整個(gè)開發(fā)過程中 使用面向?qū)ο笳Z言或第四代語言 2020 3 14 40 2 5環(huán)境GIS工程開發(fā)與實(shí)現(xiàn) 軟件工程思想軟件危機(jī)與軟件工程環(huán)境GIS開發(fā)模式環(huán)境GIS系統(tǒng)分析環(huán)境GIS系統(tǒng)設(shè)計(jì)環(huán)境GIS系統(tǒng)實(shí)施環(huán)境GIS系統(tǒng)維護(hù) 2020 3 14 41 系統(tǒng)分析階段要回答的中心問題是系統(tǒng) 做什么 即明確系統(tǒng)功能 這個(gè)階段的成果是系統(tǒng)的邏輯模型 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要回答的中心問題是系統(tǒng) 怎么做 即如何實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)方案書規(guī)定的系統(tǒng)功能 在這一階段 要根據(jù)實(shí)際的技術(shù)條件 經(jīng)濟(jì)條件和社會(huì)條件 確定系統(tǒng)的實(shí)施方案 即系統(tǒng)的物理模型 2020 3 14 42 軟件工程設(shè)計(jì)包括主要內(nèi)容 完整的需求定義和規(guī)范說明 綜合的質(zhì)量保證措施和計(jì)劃 嚴(yán)格的設(shè)計(jì)過程和管理控制 2020 3 14 43 GIS系統(tǒng)設(shè)計(jì)的階段和步驟 進(jìn)行大量仔細(xì)的調(diào)查工作和準(zhǔn)備工作以了解和掌握有關(guān)部門已作了些什么 有什么文獻(xiàn)可供參考等 了解這些情況是為了評(píng)估現(xiàn)有系統(tǒng)的性能及這些系統(tǒng)是否適合應(yīng)用部門要完成的任務(wù)等 在獲取大量可供使用的資料后 在明確系統(tǒng)目標(biāo)的基礎(chǔ)上 從系統(tǒng)觀點(diǎn)出發(fā) 對(duì)地理事物進(jìn)行分析和綜合 確立地理信息系統(tǒng)建立的過程 2020 3 14 44 2020 3 14 45 系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要步驟 2020 3 14 46 系統(tǒng)設(shè)計(jì)首先是總體設(shè)計(jì) 即確定實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的技術(shù)方案 并對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行功能分解 明確各個(gè)功能之間的關(guān)系 在總體設(shè)計(jì)之后 就要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì) 包括代碼設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì) 用戶界面設(shè)計(jì) 輸入設(shè)計(jì) 輸出設(shè)計(jì)等 2020 3 14 47 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)是系統(tǒng)建設(shè)中最重要的總控文件 在進(jìn)行總體設(shè)計(jì)時(shí) 務(wù)必堅(jiān)持系統(tǒng)工程的設(shè)計(jì)思想和方法 把握方向 在重大問題上給予定性考慮 著重確定原則 避免過早陷入細(xì)節(jié)問題而忽略總攬全局 1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 2020 3 14 48 總體設(shè)計(jì)的目的是回答 系統(tǒng)應(yīng)如何實(shí)現(xiàn) 其主要任務(wù)是劃分出組成的各物理元素的構(gòu)成 聯(lián)系 及其定義描述 并且根據(jù)系統(tǒng)確定的應(yīng)用目標(biāo) 配置適當(dāng)模型和數(shù)量的硬件 軟件 確定計(jì)算機(jī)的運(yùn)行環(huán)境 根據(jù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型 應(yīng)用和分析模型 數(shù)據(jù)處理模型等 對(duì)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量要求等 做出相應(yīng)定義和規(guī)定 2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的任務(wù) 2020 3 14 49 標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化有兩層涵義 一是指系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)符合GIS的基本要求和標(biāo)準(zhǔn) 二是指數(shù)據(jù)類型 編碼 圖式符號(hào)應(yīng)符合現(xiàn)有的國有標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范 系統(tǒng)性屬性數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 圖形數(shù)據(jù)庫管理子系統(tǒng)及應(yīng)用模型子系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合為一體 各種參數(shù)可互相傳輸 兼容性數(shù)據(jù)具有可交換性 選擇標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)格式和設(shè)計(jì)合適的數(shù)據(jù)格式變換軟件 實(shí)現(xiàn)與不同的GIS CAD 各類數(shù)據(jù)庫之間的數(shù)據(jù)共享 實(shí)用性系統(tǒng)數(shù)據(jù)組織靈活 可以滿足不同應(yīng)用分析的需求 系統(tǒng)真正做到能夠解決用戶所關(guān)心的問題 為生產(chǎn)實(shí)踐 科研教學(xué)服務(wù) 可擴(kuò)充性考慮到應(yīng)用型GIS發(fā)展 系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 模塊的獨(dú)立性強(qiáng) 模塊增加 減少或修改均對(duì)整個(gè)系統(tǒng)影響很小 便于對(duì)系統(tǒng)改進(jìn) 擴(kuò)充 使系統(tǒng)處于不斷完善過程中 3 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的原則 2020 3 14 50 4 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案一個(gè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)可以有多種方案 包括開發(fā)方法 選用的開發(fā)平臺(tái) 采用的開發(fā)語言等 對(duì)地理信息系統(tǒng)來說 有三種基本的開發(fā)方法 二次開發(fā) 即在已有的GIS支撐軟件環(huán)境中 利用該軟件所帶的開發(fā)語言進(jìn)行開發(fā) 如在ArcView中利用該軟件所帶的AVENUE語言開發(fā) 該方法可以直接利用原有軟件的功能 開發(fā)比較方便 但不夠靈活 不能脫離支撐軟件單獨(dú)運(yùn)行 2020 3 14 51 組件開發(fā) 利用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)語言并結(jié)合GIS組件軟件進(jìn)行開發(fā) 如在VB開發(fā)環(huán)境下 調(diào)用MapObjects組件 該方法開發(fā)的系統(tǒng)不依賴任何平臺(tái) 可單獨(dú)運(yùn)行 但在使用組件軟件時(shí) 涉及軟件版權(quán)