第6章計(jì)算機(jī)地圖制圖系統(tǒng)的軟件開發(fā)CONTENTSCAC系統(tǒng)開發(fā)的基礎(chǔ)知識1結(jié)構(gòu)化方法在CAC系統(tǒng)開發(fā)中的應(yīng)用2面向?qū)ο蠓椒ㄔ贑AC系統(tǒng)開發(fā)中的應(yīng)用3CONTENTSCAC系統(tǒng)開發(fā)的基礎(chǔ)知識1結(jié)構(gòu)化方法在CAC系統(tǒng)開發(fā)中的應(yīng)用2面向?qū)ο蠓椒ㄔ贑AC系統(tǒng)開發(fā)中的應(yīng)用36.1CAC系統(tǒng)開發(fā)的基礎(chǔ)知識6計(jì)算機(jī)地圖制圖系統(tǒng)的軟件開發(fā)計(jì)算機(jī)地圖制圖(ComputerAidedCartography,CAC)系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)地圖制圖軟件與硬件的集成系統(tǒng)。6.1CAC系統(tǒng)開發(fā)的基礎(chǔ)知識CAC系統(tǒng)的軟件開發(fā)既要遵循軟件工程的一般理論與方法,同時(shí)也要考慮CAC系統(tǒng)的自身特點(diǎn),即,以地圖數(shù)據(jù)釆集、處理與表達(dá)為核心6.1.1系統(tǒng)開發(fā)的基礎(chǔ)條件★可支撐的硬件環(huán)境★適合的軟件環(huán)境★全面的專業(yè)知識與技能6.1CAC系統(tǒng)開發(fā)的基礎(chǔ)知識6.1.2系統(tǒng)開發(fā)過程★需求分析★系統(tǒng)設(shè)計(jì)★軟件實(shí)現(xiàn)★軟件測試★運(yùn)行維護(hù)6.1CAC系統(tǒng)開發(fā)的基礎(chǔ)知識需求分析確定系統(tǒng)需要作什么?明確系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)和任務(wù)。CAC系統(tǒng)的目標(biāo)是利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)取代傳統(tǒng)手工地圖制圖流程,生產(chǎn)不同地區(qū)、不同類型的地圖產(chǎn)品不同的地圖類型、比例尺、應(yīng)用需要等都會產(chǎn)生不同的系統(tǒng)要求。系統(tǒng)分析員和地圖制圖人員要密切配合。6.1CAC系統(tǒng)開發(fā)的基礎(chǔ)知識6.1.2系統(tǒng)開發(fā)過程系統(tǒng)設(shè)計(jì)解決如何做的問題?總體設(shè)計(jì):各項(xiàng)功能需求轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一的體系結(jié)構(gòu),包括各個模塊的功能、組成以及模塊之間的相互關(guān)系數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì):提供系統(tǒng)必需的數(shù)據(jù)支持,建立最優(yōu)化的數(shù)據(jù)模型詳細(xì)設(shè)計(jì):對每個模塊完成的功能進(jìn)行具體的、結(jié)構(gòu)化的過程描述6.1CAC系統(tǒng)開發(fā)的基礎(chǔ)知識6.1.2系統(tǒng)開發(fā)過程軟件實(shí)現(xiàn)軟件實(shí)現(xiàn)是系統(tǒng)開發(fā)的核心環(huán)節(jié),它直接表現(xiàn)為程序編制,即將系統(tǒng)設(shè)計(jì)的結(jié)果采用特定的程序設(shè)計(jì)語言,在程序的編制過程中,為了保證程序質(zhì)量,要求編寫的程序源代碼具有正確性、可讀性、可移植性、結(jié)構(gòu)性和高效性等6.1CAC系統(tǒng)開發(fā)的基礎(chǔ)知識6.1.2系統(tǒng)開發(fā)過程軟件測試盡可能找出在總體設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、軟件編碼中的錯誤,加以糾正,從而確保得到高質(zhì)量的軟件。軟件測試包括單元測試、組裝測試、確認(rèn)測試和系統(tǒng)測試等。運(yùn)行維護(hù)地圖數(shù)據(jù)采集設(shè)備的不斷更新、采集方式的不斷進(jìn)步、地圖制圖規(guī)范的進(jìn)一步完善,都會導(dǎo)致系統(tǒng)軟件的升級維護(hù)6.1CAC系統(tǒng)開發(fā)的基礎(chǔ)知識6.1.2系統(tǒng)開發(fā)過程6.1.3軟件開發(fā)模式軟件工程思想的具體化,是實(shí)施于過程模型中的軟件開發(fā)方法和工具,是在軟件開發(fā)實(shí)踐中總結(jié)出來的軟件開發(fā)方法和步驟。具體有以下模型:★瀑布模型★增量模型★螺旋模型★噴泉模型6.1CAC系統(tǒng)開發(fā)的基礎(chǔ)知識瀑布模型將軟件開發(fā)工程從需求分析開始,到系統(tǒng)設(shè)計(jì)、軟件編碼、測試與維護(hù),各個環(huán)節(jié)由前至后,相互銜接,從而按照線性順序連接起來,如同瀑布流水,自上而下,逐級下落適合于功能和性能明確、完整、無重大變化的軟件開發(fā)6.1.3軟件開發(fā)模式6.1CAC系統(tǒng)開發(fā)的基礎(chǔ)知識增量模型增量模型主要針對用戶需求不明確或者不完整的情況,由用戶首先給出核心需求,開發(fā)人員按照需求開發(fā)出一個原型系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)部分主要功能,提交給用戶并征求他們的反饋意見,然后逐步完善,直至整個系統(tǒng)的最終完成6.1.3軟件開發(fā)模式6.1CAC系統(tǒng)開發(fā)的基礎(chǔ)知識螺旋模型螺旋模型是在瀑布模型與增量模型結(jié)合的基礎(chǔ)上,加入風(fēng)險(xiǎn)分析所建立的模型。適合于復(fù)雜的大型軟件的開發(fā),他使得開發(fā)人員和用戶對每個螺旋周期出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)有所了解,并因此作出正確的反應(yīng)。6.1.3軟件開發(fā)模式6.1CAC系統(tǒng)開發(fā)的基礎(chǔ)知識噴泉模型在面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)中基于每個對象的分析、設(shè)計(jì)、編碼、測試等活動不斷重復(fù)進(jìn)行。噴泉模型將這些活動統(tǒng)一起來,且在各活動之間不存在明確的界限,并能夠反復(fù)進(jìn)行,體現(xiàn)了迭代和無間歇的特征,因此,主要用于支持面向?qū)ο蟮能浖_發(fā)6.1.3軟件開發(fā)模式6.1CAC系統(tǒng)開發(fā)的基礎(chǔ)知識6.1.4軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法開發(fā)人員要根據(jù)系統(tǒng)需求進(jìn)行軟件的系統(tǒng)框架、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、功能模塊的合理設(shè)計(jì),并將其成功地轉(zhuǎn)變?yōu)槌绦虼a,目前經(jīng)常采用以下兩種方法:★結(jié)構(gòu)化方法:來源于模塊化的思想,他通過自上而下、逐步細(xì)化的方法將系統(tǒng)劃分為一個個模塊,其采取的策略是分解和抽象。使用的工具有:數(shù)據(jù)流圖、數(shù)據(jù)字典、判定表、判定樹和結(jié)構(gòu)化語言等?！锩嫦?qū)ο蠓椒?是一種圍繞客觀世界的概念來組織模型的全新的思考方式,他是一種運(yùn)用對象、類、繼承、封裝、聚合、消息傳送和多態(tài)性等概念來構(gòu)造系統(tǒng)的軟件開發(fā)方法6.1CAC系統(tǒng)開發(fā)的基礎(chǔ)知識CONTENTSCAC系統(tǒng)開發(fā)的基礎(chǔ)知識1結(jié)構(gòu)化方法在CAC系統(tǒng)開發(fā)中的應(yīng)用2面向?qū)ο蠓椒ㄔ贑AC系統(tǒng)開發(fā)中的應(yīng)用36.2結(jié)構(gòu)化方法在CAC系統(tǒng)開發(fā)中的應(yīng)用6.2.1系統(tǒng)分析地圖按照內(nèi)容劃分為普通地圖和專題地圖。盡管兩種地圖在表達(dá)的內(nèi)容上各有側(cè)重,但是兩種地圖都有地圖特定的數(shù)學(xué)法則、要素對象和符號化表達(dá)過程。CAC系統(tǒng)需要完成以下基本功能:①地圖數(shù)據(jù)的采集與入庫;②地圖數(shù)據(jù)的維護(hù)和更新;③地圖數(shù)據(jù)的制圖輸出。6.2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)★系統(tǒng)的基本功能結(jié)構(gòu)★地圖數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)★地圖數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的功能模塊★地圖符號庫子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能★地圖數(shù)字化采集模塊★地圖數(shù)據(jù)處理模塊★地圖制圖輸出模塊的設(shè)計(jì)6.2結(jié)構(gòu)化方法在CAC系統(tǒng)開發(fā)中的應(yīng)用6.2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的基本功能結(jié)構(gòu)6.2結(jié)構(gòu)化方法在CAC系統(tǒng)開發(fā)中的應(yīng)用地圖數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)6.2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)6.2結(jié)構(gòu)化方法在CAC系統(tǒng)開發(fā)中的應(yīng)用地圖圖層:處在同一個表達(dá)層面上的地圖目標(biāo)集合，這些目標(biāo)一般具有空間或?qū)傩陨系穆?lián)合聯(lián)系性，在存儲、分析、顯示等諸多操作中緊密結(jié)合，每個圖層都擁有特定的對象及屬性和顯示性質(zhì)。圖層按照城內(nèi)目標(biāo)集的基本類型可以劃分為基礎(chǔ)圖層、專題圖層、注記圖層和柵格圖層四類。根據(jù)所存放的空間數(shù)據(jù)的幾何類型，圖層又可分為點(diǎn)目標(biāo)圖層，線目標(biāo)層和面目標(biāo)圖層。地圖數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)6.2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)構(gòu)地圖數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的功能模塊6.2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)上,地圖數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的功能模塊包括三個層次:邏輯功能層編輯功能層物理功能層6.2結(jié)構(gòu)化方法在CAC系統(tǒng)開發(fā)中的應(yīng)用符號類型用于區(qū)別基礎(chǔ)地圖符號和專題地圖符號,基礎(chǔ)地圖符號一般用于基礎(chǔ)圖層的符號化表達(dá);專題地圖符號則主要應(yīng)用于專題圖層的符號化表達(dá)。6.2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)地圖符號庫子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能6.2結(jié)構(gòu)化方法在CAC系統(tǒng)開發(fā)中的應(yīng)用主要提供用戶應(yīng)用數(shù)字化輸入設(shè)備進(jìn)行地圖目標(biāo)數(shù)據(jù)跟蹤采集的軟件功能?？臻g數(shù)據(jù)采集的基本過程包括:圖像準(zhǔn)備、圖像的坐標(biāo)匹配、圖層建立、目標(biāo)輸入和目標(biāo)保存6.2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)地圖數(shù)字化采集模塊6.2結(jié)構(gòu)化方法在CAC系統(tǒng)開發(fā)中的應(yīng)用圖像準(zhǔn)備:指和圖像文件建立有關(guān)的一系列操作,主要有圖像掃描、圖像處理及圖像拼接等坐標(biāo)匹配:建立圖像的行列定位形式與地理坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換關(guān)系,它主要通過圖像中確定三個以上的定位控制點(diǎn)經(jīng)過仿射變換得到圖層建立:采集一個地圖目標(biāo)的首要工作是將其歸入相應(yīng)的圖層,如果這個圖層不存在,用戶就要事先創(chuàng)建該圖層。建立圖層需要確定圖層名、圖層類型和非空間數(shù)據(jù)字段表。目標(biāo)采集:空間數(shù)據(jù)采集的具體流程見教材146頁圖目標(biāo)保存:采集獲取的地圖目標(biāo)空間數(shù)據(jù)被臨時(shí)存放到地圖數(shù)據(jù)庫中,直到整個圖層目標(biāo)都采集結(jié)束;采集的非空間數(shù)據(jù)被直接保存到關(guān)系數(shù)據(jù)庫中。6.2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)地圖數(shù)字化采集模塊6.2結(jié)構(gòu)化方法在CAC系統(tǒng)開發(fā)中的應(yīng)用6.2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)地圖數(shù)據(jù)處理模塊6.2結(jié)構(gòu)化方法在CAC系統(tǒng)開發(fā)中的應(yīng)用采集并保存的地圖數(shù)據(jù)常常需要修改、更新或再應(yīng)用地圖數(shù)據(jù)處理的功能模塊包括坐標(biāo)變換模塊、投影變換模塊、編輯修改模塊、制圖綜合模塊和地圖接邊模塊等6.2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)地圖數(shù)據(jù)輸出模塊的設(shè)計(jì)6.2結(jié)構(gòu)化方法在CAC系統(tǒng)開發(fā)中的應(yīng)用6.2.3系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)編程的前期工作；軟件開發(fā)平臺的選擇；程序編寫的基本要求；系統(tǒng)界面的實(shí)現(xiàn)圖層和地圖工程的結(jié)構(gòu)；掃描圖像數(shù)據(jù)的導(dǎo)入功能實(shí)現(xiàn)；地圖目標(biāo)的采集與保存功能實(shí)現(xiàn)；地圖目標(biāo)的編輯功能實(shí)現(xiàn)；地圖符號的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)；地圖制圖模塊的實(shí)現(xiàn)6.2結(jié)構(gòu)化方法在CAC系統(tǒng)開發(fā)中的應(yīng)用編程的前期工作:完成系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)，包括結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)和系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)等；CAC系統(tǒng)對軟件開發(fā)平臺的基本要求：①具有靈活方便的編程環(huán)境；②支持大數(shù)據(jù)量數(shù)據(jù)處理；③具有構(gòu)建復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的能力；④支持圖形數(shù)據(jù)的運(yùn)算、表達(dá)；⑤具有良好的軟件可移植性、可維護(hù)性和可擴(kuò)充性6.2.3系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)6.2結(jié)構(gòu)化方法在CAC系統(tǒng)開發(fā)中的應(yīng)用程序編寫的基本要求:能夠完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)，調(diào)試代價(jià)低，易于維護(hù)，易于修改，,設(shè)計(jì)不復(fù)雜和效率高等。系統(tǒng)界面的實(shí)現(xiàn):CAC系統(tǒng)界面一般有基,于命令、菜單驅(qū)動和數(shù)據(jù)流圖的圖形用戶,界面三種形式。圖層和地圖工程的結(jié)構(gòu):圖層是構(gòu)建地圖,的基本層次單元，它包含組地圖目標(biāo)及,其相關(guān)屬性。地圖過程是指一幅地圖從采,集到制作的全部過程。6.2.3系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)掃描圖像數(shù)據(jù)的導(dǎo)入功能實(shí)現(xiàn):地圖掃描后獲得的圖像保存為bmp,pcx,tiff等圖像文件形式，可以作為特殊的柵格圖層導(dǎo)入到一個地圖工程中，,并作為地圖數(shù)據(jù)采集的參考底圖。圖像文件一般,包括圖像文件頭和圖像數(shù)據(jù)兩個部分6.2結(jié)構(gòu)化方法在CAC系統(tǒng)開發(fā)中的應(yīng)用地圖目標(biāo)的采集與保存功能實(shí)現(xiàn):地圖目標(biāo)的采集模塊:主要包括點(diǎn)、線、面目,標(biāo)和注記的采集。地圖采集的基本功能分為空間,數(shù)據(jù)采集和非空間(屬性)數(shù)據(jù)采集兩部分。地圖目標(biāo)的存儲模塊:每個圖層都對應(yīng)著一系列文件，包括點(diǎn)表(*.nod)、弧段表(*.arc)、,點(diǎn)目標(biāo)文件(*.pod)、線目標(biāo)文件(*.lpb)、,目標(biāo)屬性文件(*.att)目標(biāo)索引文件(*.ind),和目標(biāo)柵格文件(*.gid)等。6.2.3系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)地圖目標(biāo)的編輯功能實(shí)現(xiàn):目標(biāo)編輯主要是在地圖瀏覽的基礎(chǔ)上對地圖目標(biāo)的空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù),據(jù)進(jìn)行增加、修改、刪除處理，包括目標(biāo)處理和,結(jié)點(diǎn)處理兩個方面。6.2結(jié)構(gòu)化方法在CAC系統(tǒng)開發(fā)中的應(yīng)用地圖符號的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn):地圖符號庫的建立需要符,合設(shè)計(jì)系統(tǒng)的支持，包括普通地圖符號的設(shè)計(jì)和,專題地圖符號的設(shè)計(jì)。在當(dāng)前地圖工程中，一個,地圖目標(biāo)分類的類型都對應(yīng)著一一個地圖符號。其,中普通地圖符號僅由目標(biāo)分類碼來確定，而專題,地圖符號由專題圖層編碼、圖層屬性表中的若干,數(shù)據(jù)項(xiàng)表達(dá)式分別對照其符號控制參數(shù)來建立。地圖制圖模塊的實(shí)現(xiàn):CAC系統(tǒng)的最終目標(biāo)是地,圖的表達(dá)和輸出。地圖制圖模塊將地圖數(shù)據(jù)庫與,地圖符號庫結(jié)合起來，通過調(diào)用符號庫系統(tǒng)中的,符號化函數(shù)實(shí)現(xiàn)地圖顯示。6.2.3系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)6.2結(jié)構(gòu)化方法在CAC系統(tǒng)開發(fā)中的應(yīng)用CONTENTSCAC系統(tǒng)開發(fā)的基礎(chǔ)知識1結(jié)構(gòu)化方法在CAC系統(tǒng)開發(fā)中的應(yīng)用2面向?qū)ο蠓椒ㄔ贑AC系統(tǒng)開發(fā)中的應(yīng)用36.3面向?qū)ο蠓椒ㄔ贑AC系統(tǒng)開發(fā)中的應(yīng)用對象是一個屬性(數(shù)據(jù))集及其操作(行為)的封裝體。一個對象就是一個實(shí)際問題論域，一個物理的或邏輯的實(shí)體。在計(jì)算機(jī)程序中，一個對象可視為一個,“基本程序模塊”，它包含了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其提供的相關(guān)操作功能。CAC系統(tǒng)的面向?qū)ο蠓治鲈O(shè)計(jì)面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)(ObjectOrientedDesign,OOD)是把分析階段得到的需求轉(zhuǎn)變成符合要求的、抽象的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案的過程,或者說,它是用面向?qū)ο笥^點(diǎn)建立求解域模型的過程面向?qū)ο蠓治?ObjectOrientedAnalysis,OOA)是面向?qū)ο筌浖こ谭椒ㄖ械牡谝粋€環(huán)節(jié),它采用面向?qū)ο蠓椒?把對問題論域和系統(tǒng)的認(rèn)識理解,正確地抽象為規(guī)范的對象和消息傳遞聯(lián)系,形成面向?qū)ο竽Ｐ?為后續(xù)的面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)和面向?qū)ο缶幊烫峁┲笇?dǎo)6.3面向?qū)ο蠓椒ㄔ贑AC系統(tǒng)開發(fā)中的應(yīng)用面向?qū)ο蠓治鲈O(shè)計(jì)的基本內(nèi)容與方法:·OOA的最終目標(biāo)是構(gòu)建以對象概念為中心的系統(tǒng)概念模型,它被劃分為5個順序?qū)哟?類對象層、屬性層、服務(wù)層、結(jié)構(gòu)層和主題層OOD的代表性方法則是采用擴(kuò)展OOA模型的方法,將系統(tǒng)劃分為4個部分:問題論域部分、人機(jī)交互部分、任務(wù)管理部分和數(shù)據(jù)管理部分。CAC系統(tǒng)的面向?qū)ο蠓治鲈O(shè)計(jì)6.3面向?qū)ο蠓椒ㄔ贑AC系統(tǒng)開發(fā)中的應(yīng)用

對象模型的表示方法經(jīng)過面向?qū)ο蠓治鲈O(shè)計(jì)建立的概念模型的表達(dá)需要定義一組圖形符號，并且規(guī)定一組組織這些符號以表示特定語義的規(guī)則。表示類-對象的圖形符號：矩形框與虛線框表示結(jié)構(gòu)的圖形符號：類-對象之間關(guān)系可以概括為歸納關(guān)系、組合關(guān)系和關(guān)聯(lián)關(guān)系。CAC系統(tǒng)的面向?qū)ο蠓治鲈O(shè)計(jì)6.3面向?qū)ο蠓椒ㄔ贑AC系統(tǒng)開發(fā)中的應(yīng)用面向?qū)ο蟮腃AC系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)對象層次分析：CAC系統(tǒng)的處理對象可以分別概括為地圖工程類、圖層類、目標(biāo)類、目標(biāo)圖形類和目標(biāo)屬性類。對象-類的內(nèi)部結(jié)構(gòu)：地圖工程類的結(jié)構(gòu)、地圖圖層類的結(jié)構(gòu)、地圖目標(biāo)類的結(jié)構(gòu)、目標(biāo)圖形類與屬性類的結(jié)構(gòu)。類-對象之間的關(guān)系模型：在地圖工程