火龍果軟件-GIS軟件工程的系統(tǒng)分析

1、第三章 GIS軟件的系統(tǒng)分析第一節(jié) 系統(tǒng)分析第二節(jié) 需求工程第三節(jié) 需求分析第一節(jié) 系統(tǒng)分析 1 概述 系統(tǒng)分析是應用系統(tǒng)論思想方法，確定系統(tǒng)的開發(fā)對象，把復雜的對象分解成簡單的組成部分，找出這些部分的基本屬性和彼此之間的關系。 只有通過系統(tǒng)分析，才能把軟件功能和性能的總體概念描述為具體的軟件需求規(guī)格說明，從而奠定軟件開發(fā)的基礎，這既是后續(xù)開發(fā)的依據(jù)，也是衡量一個信息系統(tǒng)優(yōu)劣的依據(jù)。 系統(tǒng)分析也是用戶和開發(fā)人員對GIS不斷認識和逐步細化的過程，該過程將軟件計劃階段所確定的軟件范圍逐步細化到可以詳細定義的程度，并分析出各種不同的軟件元素，然后為這些元素找到可行的解決辦法。二 系統(tǒng)分析的任務 系統(tǒng)

2、分析階段的主要任務是：系統(tǒng)分析員與用戶一起，充分了解用戶的要求，并把雙方的理解用軟件需求規(guī)格說明書表達出來。 分析員通過需求分析，逐步細化對軟件的要求，描述軟件要處理的數(shù)據(jù)域，并給軟件開發(fā)提供一種可轉化為數(shù)據(jù)設計、結構設計和過程設計的數(shù)據(jù)與功能表示。 只有通過需求分析解決了系統(tǒng)需要做什么這個關鍵問題，才能為用戶作出最優(yōu)的系統(tǒng)。三 系統(tǒng)分析的難點1 對數(shù)據(jù)的理解 系統(tǒng)分析員缺乏足夠的對象系統(tǒng)的業(yè)務知識，用戶缺乏GIS方面的專業(yè)知識2 人與人之間的溝通 軟件需求規(guī)格說明書應盡可能詳盡，交流時盡量不使用專業(yè)術語3 環(huán)境的不斷變化 GIS建設周期長，一般23年，甚至45年四 系統(tǒng)分析的要求 針對系統(tǒng)分

3、析的難點，優(yōu)秀的GIS系統(tǒng)分析應當具備如下素質： （1）系統(tǒng)分析人員要具備良好的GIS開發(fā)知識，也要了解用戶業(yè)務知識； （2）用戶與系統(tǒng)分析員具有良好的溝通能力和合作精神 （3）確立總體規(guī)劃、分階段進行的思路，即采用螺旋模型開展GIS開發(fā)五 系統(tǒng)分析的過程 系統(tǒng)分析階段的工作可以分為以下四個方面：問題識別、分析與綜合、制定規(guī)格說明和評審。1 問題識別 系統(tǒng)分析人員研究系統(tǒng)規(guī)劃階段產(chǎn)生的可行性分析報告和項目開發(fā)計劃，確定對目標系統(tǒng)的綜合要求，即軟件的需求。并提出這些需求的實現(xiàn)條件，以及需求應達到的標準。 這些需求包括（1）功能需求（2）性能需求 列出性能指標，包括存儲容量、運行時間限制、安全保密

4、性等）（3）數(shù)據(jù)需求 描述系統(tǒng)實現(xiàn)功能所必須的數(shù)據(jù)和能夠處理的數(shù)據(jù)，包括數(shù)據(jù)的種類、標準、格式和質量等，以及輸入和輸出格式。（4）環(huán)境需求 對軟件運行的環(huán)境要求，硬件方面的要求如機型、外設、數(shù)據(jù)通信接口、網(wǎng)絡等；軟件方面的要求如操作系統(tǒng)、GIS基礎平臺、DBMS；制度和操作人員素質的要求。（5）可靠性需求（6）安全保密要求（7）用戶界面要求（8）資源使用需求（9）軟件成本消耗與開發(fā)進度需求（10）預先估計以后系統(tǒng)可能達到的目標2 分析與綜合 問題分析和方案的綜合。 分析員需要從數(shù)據(jù)流和數(shù)據(jù)結構出發(fā)，逐步細化所有的系統(tǒng)功能，找出系統(tǒng)各元素之間的聯(lián)系、接口特征和設計上的限制，分析它們是否滿足功能要

5、求，是否合理。最終綜合成系統(tǒng)的解決方案，給出目標系統(tǒng)的詳細邏輯模型。 在這個過程中，分析和綜合工作反復進行，一直持續(xù)到分析員與用戶雙方都感到有把握正確地制定該軟件的規(guī)格說明為止。3 編制需求分析的文檔 軟件需求規(guī)格說明書 數(shù)據(jù)要求說明書 初步的用戶手冊4 需求分析評審 評審的主要內(nèi)容：（1）系統(tǒng)定義的目標是否與用戶的要求一致（2）系統(tǒng)需求分析階段提供的文檔資料是否齊全（3）文檔中的所有描述是否完整、清晰，準確反映用戶要求（4）與所有其他系統(tǒng)成分的重要接口是否都已經(jīng)描述（5）所開發(fā)項目的數(shù)據(jù)流與數(shù)據(jù)結構是否足夠、完整（6）所有圖表是否清晰，在不補充說明時能否理解（7）主要功能是否已包括在規(guī)定的軟

6、件范圍之內(nèi)，是否都已經(jīng)充分說明（8）設計的約束條件或限制條件是否符合實際（9）開發(fā)的技術風險是什么（10）是否考慮過軟件需求的其他方案（11）是否考慮過將來可能會提出的軟件需求（12）是否詳細制定了檢驗標準，它們能否對系統(tǒng)定義成功進行確認（13）有沒有遺漏、重復或不一致的地方（14）用戶是否審查了初步的用戶手冊（15）軟件開發(fā)計劃中的估算是否受到了影響 為了保證軟件需求定義的質量，評審應以專門指定的人員負責，并按照程序嚴格進行。評審結束應有評審負責人的結論意見及簽字。 除了分析員之外，用戶、開發(fā)部門的管理者、軟件設計、實現(xiàn)、測試的人員都應當參加評審工作。評審的結果一般都有一些修改意見，等修改完

7、了后在經(jīng)評審通過，才能進入設計階段。第二節(jié) 需求工程一 需求工程的概念 需求工程就是確定系統(tǒng)“做什么”的問題，并不涉及系統(tǒng)“怎么做”的問題。 需求工程分為三個步驟：需求獲取、需求分析和編寫軟件規(guī)格說明書及驗證。 需求工程的主要目的是給待開發(fā)系統(tǒng)提供一個清晰的、一致的、精確的并無二義性的模型。 通常用需求規(guī)格說明書的形式來定義待開發(fā)系統(tǒng)的所有外部特征。二 需求工程中涉及的角色 需求工程中涉及的角色主要有需求者、分析員和實現(xiàn)者。 需求者：包括客戶和使用者，以及需求或對系統(tǒng)起決定性作用的的主管。 系統(tǒng)分析員：其工作是通過適當?shù)囊龑?、?guī)格說明、鑒定和證實技術來開發(fā)一個需求者所要的對該系統(tǒng)的精確描述，系

8、統(tǒng)分析員是完成需求分析的主體。 開發(fā)者：由設計人員、編程人員和項目管理者組成，一旦需求規(guī)格說明產(chǎn)生，由開發(fā)者來構造系統(tǒng)。 系統(tǒng)分析員是用戶和程序設計人員的中介，負責溝通用戶和開發(fā)人員的認識，起著橋梁的作用。 系統(tǒng)分析員必須對產(chǎn)品的需求負責，應能夠把當今技術融合于應用問題之中，有能力既熟悉計算機信息處理思考，又了解應用業(yè)務領域的要求。 系統(tǒng)分析員應對產(chǎn)生的問題有全局把握能力，集中精力于任務的關鍵部位。一個優(yōu)秀的系統(tǒng)分析員必須能夠深入理解用戶的環(huán)境，并且能夠用簡捷的語言完整的表述一個問題。三 需求工程的作用1 支持項目開發(fā) 高質量的需求工程能夠很好刻畫用戶需求的各個細節(jié)特征，并產(chǎn)生出清晰完備、精確

9、且易于實現(xiàn)的需求規(guī)格說明書，引導開發(fā)人員進行產(chǎn)品設計。2 支持軟件測試和驗證3 支持維護4 支持項目承包商5 支持項目管理四 需求工程的內(nèi)容 包括需求獲取、需求分析和驗證等內(nèi)容1 需求獲?。?）需求獲取過程 主要工作是：歸納和整理用戶提出的各種問題和主要工作是：歸納和整理用戶提出的各種問題和要求，弄清用戶企圖通過軟件達到的目的，并把它作要求，弄清用戶企圖通過軟件達到的目的，并把它作為要求和條件予以明確，即分析人員借助各種工具和為要求和條件予以明確，即分析人員借助各種工具和方法，獲取用戶需求的基本理解，然后在提取出用戶方法，獲取用戶需求的基本理解，然后在提取出用戶的實際需求，并由此確定軟件的的功

10、能、性能、接口的實際需求，并由此確定軟件的的功能、性能、接口關系及有關屬性、軟件條件、限制和邊界等。關系及有關屬性、軟件條件、限制和邊界等。（2）需求獲取方法 需求獲取方法包括兩個方面 i）指導開發(fā)小組獲得用戶需求的方法框架 ii）支持控制此項活動進展的過程控制機制 根據(jù)應用領域、用戶性質和系統(tǒng)規(guī)模的不同，具根據(jù)應用領域、用戶性質和系統(tǒng)規(guī)模的不同，具體采用的方法框架和和過程控制機制不完全一樣，但體采用的方法框架和和過程控制機制不完全一樣，但大致可以表示為：大致可以表示為：獲取需求從用戶處引導原始需求陳述反饋同意用戶的需求和陳述反復溝通2 需求分析 需求分析是從用戶最初的需求到滿足用戶要求的軟件

11、產(chǎn)品的映射過程。它實際上是一個對用戶意圖不斷進行揭示和判斷的過程。 用戶需求可以分為功能性需求和非功能性需求。 （1）功能性需求主要說明了系統(tǒng)各功能部件與環(huán)境之間的相互作用的本質，即待開發(fā)軟件在職能上實際應做到什么，一般來說它是用戶最主要的需求。（2）非功能性需求非功能性需求過程需求產(chǎn)品需求外部需求交付需求實現(xiàn)方法需求標準要求法規(guī)需求費用需求互操作性需求可用性需求效用需求可靠性需求可移植性需求可重用性需求安全保密要求性能需求應用需求3 驗證 需求工程中的錯誤或缺陷主要存在于需求規(guī)格說明書中，可以通過復核、審查與評審來降低失誤。 一個完善的軟件規(guī)格說明書應該具有 （1）正確性 （2）無二義性 （

12、3）完整性 （4）可驗證性 （5）一致性 （6）非計算機人員能理解 （7）可修改性 （8）可跟蹤性 （9）注釋 第三節(jié) 需求分析 需求分析是開發(fā)人員準確理解用戶的要求，進行需求分析是開發(fā)人員準確理解用戶的要求，進行細致的調查分析，將用戶非形式的需求陳述轉化為完細致的調查分析，將用戶非形式的需求陳述轉化為完整的需求定義，再由需求定義轉換到相應的形式功能整的需求定義，再由需求定義轉換到相應的形式功能規(guī)格說明的過程。規(guī)格說明的過程。 一 需求分析的必要性 （1）問題的復雜性 （2）交流障礙 （3）不完備性和不一致性 （4）需求易變性二 需求分析的原則1 需求分析的原則 （1）必須能夠表達和理解問題的

13、數(shù)據(jù)域和功能域。 （2）可以把一個復雜問題按照功能進行分解并可逐層細化，并確定各個部分間的接口，就可以完成整體功能。分析過程中，數(shù)據(jù)、功能和行為都可以劃分。 （3）建模 模型可以幫分析人員更好地理解軟件系統(tǒng)的信息、功能和行為。2 需求分析的注意事項（1）不弄清楚需求就算不清楚經(jīng)費（2）編寫需求規(guī)格說明書之前應明確要解決的問題（3）一旦在需求說明書中發(fā)現(xiàn)問題應立即改正（4）在眾多需求中確定各個需求的優(yōu)先順序（5）需求分析時不要進行設計（6）對于復雜的系統(tǒng)要用多種視角進行分析（7）對需求進行編號，以便以后跟蹤（8）重視形式化方法，也不放棄自然語言（9）不應存在“待確定”的條款三 需求分析的方法1

14、結構化需求分析方法 結構化分析方法是面向數(shù)據(jù)流進行需求分析的方法，它適合于數(shù)據(jù)處理類型系統(tǒng)的需求分析。而且采用圖、表等形式表達需求，形式清晰簡明，便于開發(fā)者和用戶進行溝通。 結構化分析方法就是用抽象模型的概念，按照系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)傳遞、變化的關系，自頂向下逐層分解，直到找到滿足功能要求的所有可實現(xiàn)的軟件為止。 在GIS中，結構化分析方法主要使用數(shù)據(jù)流程圖、數(shù)據(jù)字典等分析工具。2 以用戶為中心的需求分析（UCRA）方法 UCRA分析方法中的需求是面向最終用戶的，最終用戶能夠理解評價，而不是象通常那樣由用戶提出模糊不清的需求，由開發(fā)人員定義一套需求說明文檔。 這種需求分析的過程使得結果文檔為用戶所提供

15、并擁有，從而使開發(fā)人員跳過了這一過程。 UCRA方法主要關注解決擁有大量用戶交互操作和集成數(shù)據(jù)庫的目標系統(tǒng)的需求分析問題。四 數(shù)據(jù)流程圖 數(shù)據(jù)流程圖是從數(shù)據(jù)傳遞和加工的角度，以圖形的方式刻畫數(shù)據(jù)流從輸入到輸出的移動變換過程。1 數(shù)據(jù)流程圖的主要圖形元素 數(shù)據(jù)流程圖主要由4種圖形元素構成，如圖IIIIB數(shù)據(jù)源點或匯點加工（2為加工編號）數(shù)據(jù)文件（II為文件編號）數(shù)據(jù)流（B為數(shù)據(jù)流編號）（1）數(shù)據(jù)源點或匯點 數(shù)據(jù)源點或匯點表示圖中要處理數(shù)據(jù)的輸入來源或處理結果要送往何處。它在圖中的出現(xiàn)只是一個符號，并不需要以軟件的形式進行設計和實現(xiàn)，因此，它只是數(shù)據(jù)流圖的外圍環(huán)境中的實體，因此稱之為外部實體。 在

16、實際問題中它可以是人員、計算機外設、測量儀器等。在數(shù)據(jù)流圖中應當注明源點或匯點的名稱。（2）加工 加工是以數(shù)據(jù)結構或數(shù)據(jù)內(nèi)容作為加工對象的，加工的名稱通常是一個動詞短語，簡明扼要表明完成的工作，加工也應注明名稱。（3）數(shù)據(jù)文件 數(shù)據(jù)文件在數(shù)據(jù)流圖中起保存數(shù)據(jù)的作用，因此稱為數(shù)據(jù)存儲?？梢允菙?shù)據(jù)庫文件或者任何形式的數(shù)據(jù)組織。指向文件的數(shù)據(jù)流可以理解為寫入文件或查詢文件，從文件引出的數(shù)據(jù)流可以理解為從文件讀取數(shù)據(jù)或得到查詢結果。 在數(shù)據(jù)流圖中必須加以命名。（4）數(shù)據(jù)流 數(shù)據(jù)流是沿箭頭方向傳送數(shù)據(jù)的通道，指被加工的數(shù)據(jù)與流向。 數(shù)據(jù)流圖中的數(shù)據(jù)流也應當給出名稱。2 數(shù)據(jù)流與加工之間的關系表示方法 當

17、數(shù)據(jù)流與加工之間存在一對多或者多對一關系時，數(shù)據(jù)流之間往往存在一定的邏輯關系，在數(shù)據(jù)流圖中可以通過符號表示它們之間的關系。3 分層的數(shù)據(jù)流圖 為了表達數(shù)據(jù)處理過程的數(shù)據(jù)加工情況，用一個數(shù)據(jù)流程圖是不夠的。為了表達復雜的實際問題，需要按照問題的層次結構進行逐步分解，并以分層的數(shù)據(jù)流圖反映這種結構關系。4 數(shù)據(jù)流圖的畫法 畫數(shù)據(jù)流圖的基本步驟概括地說就是自外向內(nèi)，自頂向下，逐層細化。 具體步驟為： （1）先找系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源點與匯點，通過這些外部實體確定系統(tǒng)與外界的接口； （2）找出外部實體的輸出數(shù)據(jù)流和輸入數(shù)據(jù)流； （3）在圖的邊上畫出系統(tǒng)的外部實體； （4）從外部實體的輸出數(shù)據(jù)流（即系統(tǒng)的源點）出

18、發(fā)，按照系統(tǒng)的邏輯需要，逐步畫出一系列邏輯加工，直到找到外部實體所需要的輸入數(shù)據(jù)流（即系統(tǒng)的匯點），形成數(shù)據(jù)流的封閉； （5）按照下面所給的原則進行檢查和修改 （6）按照上述步驟，再從各加工出發(fā)，畫出所需的子圖。 5 進行檢查和修改的原則 （1）所有圖形符號只限于前面四種基本圖形元素 （2）數(shù)據(jù)流圖的主圖必須包括全部四種基本元素 （3）主圖上的數(shù)據(jù)流必須封閉在外部實體之間，外部實體可以有多個 （4）每個加工至少有一個輸入數(shù)據(jù)流和一個輸出數(shù)據(jù)流 （5）在數(shù)據(jù)流圖中，需按層給加工框編號。編號表明該加工處在哪一層，以及上下層的對應關系 （6）任何一個數(shù)據(jù)流子圖必須與上一層的一個加工對應，兩者的輸入數(shù)

19、據(jù)流和輸出數(shù)據(jù)流必須一致。 （7）圖上每個元素都必須有名稱，表明數(shù)據(jù)流和數(shù)據(jù)文件是什么數(shù)據(jù)，加工做什么事情 （8）數(shù)據(jù)流圖中不可夾帶控制流，因為數(shù)據(jù)流圖是實際業(yè)務流程的客觀映像，說明系統(tǒng)做什么而不是說明系統(tǒng)如何做。 （9）初稿可忽略細節(jié)，集中精力于主要數(shù)據(jù)流。6 數(shù)據(jù)流圖實例 某市土地管理部門的建設項目預審工作，建設用地處接案，進行建設項目初步審查后，再轉到地藉處進行土地利用現(xiàn)狀和權屬預審，再由土地規(guī)劃處進行農(nóng)用地審查，最后再交給建設用地處，完成土地管理部門的建設用地預審工作。 系統(tǒng)的第一層數(shù)據(jù)流圖為整個建設項目預審系統(tǒng)，第二層數(shù)據(jù)流圖包括建設用地處、地藉處、土地規(guī)劃處三個子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流程圖。

20、其中在地藉部門的土地利用現(xiàn)狀和權屬預審是核心工作，其工作流程圖如下。建設用地處1有效性檢驗2范圍計算3地藉圖調入4紅線圖生成5疊加運算地藉數(shù)據(jù)庫7國有土地審查8集體用地審查9耕地用地審查11審批打印10模板應用6土地權屬分類檢驗出問題檢驗出問題B紅線坐紅線坐標表標表A有效坐有效坐標表標表C有效坐有效坐標表標表G紅線范紅線范圍圍D紅線紅線圖圖H地地藉藉圖圖F國有土地國有土地圖形集圖形集J集體土地集體土地圖形集圖形集K耕地圖耕地圖形集形集M土地土地圖形圖形集集國有土地地國有土地地類統(tǒng)計報告類統(tǒng)計報告N建設用地建設用地審查報告審查報告P集體土地地集體土地地類統(tǒng)計報告類統(tǒng)計報告L耕地地類統(tǒng)耕地地類統(tǒng)計

21、報告計報告O預審報告I I預審文件IIIIRQ建設用地預審流程圖五 數(shù)據(jù)字典是一種用戶可以訪問的記錄數(shù)是一種用戶可以訪問的記錄數(shù)據(jù)庫和應用程序元數(shù)據(jù)的目錄。據(jù)庫和應用程序元數(shù)據(jù)的目錄。 數(shù)據(jù)流程圖比較概括地描述了系統(tǒng)由哪幾個部分組成、各部分之間的聯(lián)系等，但是沒有說明系統(tǒng)中各個部分的具體成分及其含義。 在GIS開發(fā)中，采用數(shù)據(jù)字典對數(shù)據(jù)流程圖加以補充說明，對數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫給出比較完善的分析。 需求分析中所使用的數(shù)據(jù)字典，主要用來描述數(shù)據(jù)流程圖中的數(shù)據(jù)流、數(shù)據(jù)存儲、處理過程和外部實體。數(shù)據(jù)字典把數(shù)據(jù)的最小組成單位看成是數(shù)據(jù)元素（基本數(shù)據(jù)項）。1 屬性數(shù)據(jù)字典條目 屬性數(shù)據(jù)字典與一般信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)字典是一致的，應包含六類條目：數(shù)據(jù)元素、數(shù)據(jù)結構、數(shù)據(jù)流、數(shù)據(jù)存儲、處理過程、外部實體。（1）數(shù)據(jù)元素 是最小的數(shù)據(jù)組成單位，是屬性數(shù)據(jù)字典的主要內(nèi)容。一般每項數(shù)據(jù)內(nèi)容要描述名稱、別名、類型、取值范圍和取值的含義、長度、簡要說明等。 下表中的每條記錄描述了給水管線一個屬性的數(shù)據(jù)元素。序號數(shù)據(jù)項附加字段名寬度輸出寬度數(shù)據(jù)類型小數(shù)位數(shù)備注*1管道線號GWJ_CODE1111C管道在井之間打斷*2管徑*3材質4起始端管頂標高*5起始端埋深6中止端管頂標高*7中止端