第十章地理信息系統(tǒng)工程主要內(nèi)容：

10.1GIS工程設(shè)計(jì)綜述

10.2GIS工程設(shè)計(jì)的基本原則

10.3GIS工程的生命周期方法學(xué)

10.4生命周期各階段的基本任務(wù)

10.5硬件配置

10.6人員配置

10.7地理信息系統(tǒng)評價(jià)

GIS的開發(fā)建設(shè)和應(yīng)用是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，涉及到系統(tǒng)的最優(yōu)設(shè)計(jì)、最優(yōu)控制運(yùn)行、最優(yōu)管理，以及人、財(cái)、物資源的合理投入、配置和組織等諸多復(fù)雜問題。需要運(yùn)用系統(tǒng)工程、軟件工程等的原理和方法，結(jié)合空間信息系統(tǒng)的特點(diǎn)進(jìn)行實(shí)施建設(shè)。第十章地理信息系統(tǒng)工程

10.1GIS工程設(shè)計(jì)綜述

地理信息系統(tǒng)的開發(fā)研究分為四個(gè)階段：系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)實(shí)施、系統(tǒng)評價(jià)及維護(hù)。系統(tǒng)分析階段的需求功能分析、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分析和數(shù)據(jù)流分析是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的依據(jù)。系統(tǒng)分析階段的工作是要解決“做什么”的問題，它的核心是對地理信息系統(tǒng)進(jìn)行邏輯分析，解決需求功能的邏輯關(guān)系及數(shù)據(jù)支持系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，以及數(shù)據(jù)與需求功能之間的關(guān)系；系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段的核心工作是要解決“怎么做”的問題，研究系統(tǒng)由邏輯設(shè)計(jì)向物理設(shè)計(jì)的過渡，為系統(tǒng)實(shí)施奠定基礎(chǔ)。第十章地理信息系統(tǒng)工程10.2GIS工程設(shè)計(jì)的基本原則

（1）計(jì)劃管理原則

用分階段的生命周期計(jì)劃嚴(yán)格管理。Boehm認(rèn)為，在工程的整個(gè)生命周期應(yīng)該制定并嚴(yán)格執(zhí)行六類計(jì)劃，它們是項(xiàng)目概要計(jì)劃，里程碑計(jì)劃，項(xiàng)目控制計(jì)劃，產(chǎn)品控制計(jì)劃，驗(yàn)證計(jì)劃，運(yùn)行維護(hù)計(jì)劃。

第十章地理信息系統(tǒng)工程10.2GIS工程設(shè)計(jì)的基本原則

（2）堅(jiān)持階段評審原則

第一，大部分錯(cuò)誤是在編碼之前造成的，Boehm等人的統(tǒng)計(jì)，設(shè)計(jì)錯(cuò)誤占軟件錯(cuò)誤的63%，編碼錯(cuò)誤僅占37%；

第二，錯(cuò)誤發(fā)現(xiàn)與改正越晚，所需付出的代價(jià)越高。

第十章地理信息系統(tǒng)工程10.2GIS工程設(shè)計(jì)的基本原則

（3）嚴(yán)格的產(chǎn)品控制原則

為了保持系統(tǒng)各個(gè)配置成分的一致性，必須實(shí)行嚴(yán)格的產(chǎn)品控制，其中主要是實(shí)行基準(zhǔn)配置管理。所謂基準(zhǔn)配置又稱為基線配置，它們是經(jīng)過階段評審后的系統(tǒng)配置成分（各個(gè)階段產(chǎn)生的文檔或程序代碼）?；鶞?zhǔn)配置管理也稱為變動控制，一切有關(guān)修改系統(tǒng)的建議，特別是涉及到對基準(zhǔn)配置的個(gè)性建議，都必須按照嚴(yán)格的規(guī)程進(jìn)行評審，獲得批準(zhǔn)以后才能實(shí)施修改。

第十章地理信息系統(tǒng)工程10.2GIS工程設(shè)計(jì)的基本原則

采用現(xiàn)代程序設(shè)計(jì)技術(shù)原則

結(jié)果應(yīng)能清楚地審查原則

開發(fā)小組的人員應(yīng)該少而精原則

承認(rèn)不斷改進(jìn)工程實(shí)踐的必要性原則

第十章地理信息系統(tǒng)工程10.3GIS工程的生命周期方法學(xué)

GIS工程采用的生命周期方法學(xué)就是從時(shí)間角度對軟件開發(fā)和維護(hù)的復(fù)雜問題進(jìn)行分解，把軟件生成的漫長周期依次劃分為若干個(gè)階段，每個(gè)階段有相對獨(dú)立的任務(wù)，然后逐步完成每個(gè)階段的任務(wù)。

第十章地理信息系統(tǒng)工程10.3GIS工程的生命周期方法學(xué)

瀑布模型

傳統(tǒng)的生命周期方法學(xué)可以用瀑布模型（Waterfallmodel）來模擬，如圖所示。

第十章地理信息系統(tǒng)工程10.3GIS工程的生命周期方法學(xué)

瀑布模型

幾個(gè)特點(diǎn)：

（1）階段間具有順序性和依賴性

（2）推遲實(shí)現(xiàn)的觀點(diǎn)

清楚區(qū)分邏輯設(shè)計(jì)與物理設(shè)計(jì)，盡可能推遲程序的物理實(shí)現(xiàn)，是按照瀑布模型開發(fā)軟件的一條重要的指導(dǎo)思想。

（3）質(zhì)量保證的觀點(diǎn)

第一，

每個(gè)階段都必須完成規(guī)定的文檔，沒有交出合格的文檔就是沒有完成該階段的任務(wù)。

第二，

每個(gè)階段結(jié)束前都要對所完成的文檔進(jìn)行評審。

第十章地理信息系統(tǒng)工程10.4生命周期各階段的基本任務(wù)

（1）問題定義

問題定義階段必須回答的關(guān)鍵問題是：“要解決的問題是什么？”

問題定義階段的工作，系統(tǒng)分析員應(yīng)該提出關(guān)于問題性質(zhì)、工程目標(biāo)和規(guī)模的書面報(bào)告。

問題定義階段是生命周期中最簡短的階段，一般只需要一天甚至更少的時(shí)間。

第十章地理信息系統(tǒng)工程（2）可行性研究

這個(gè)階段要回答的關(guān)鍵問題是：“對于上一個(gè)階段所確定的問題有可行的解決辦法或值得做嗎？”

可行性研究比較簡短，這個(gè)階段的任務(wù)不是具體解決問題，而是研究問題的范圍，探索這個(gè)問題是否值得去解，是否有可行的解決辦法。

在問題定義階段提出的對工程目標(biāo)和規(guī)模的報(bào)告通常比較含糊?？尚行匝芯繎?yīng)該導(dǎo)出系統(tǒng)的高層邏輯模型（通常用數(shù)據(jù)流圖表示），并且在此基礎(chǔ)上更準(zhǔn)確、更具體地確定工程規(guī)模和目標(biāo)。然后分析員更準(zhǔn)確地估計(jì)系統(tǒng)的成本和效益，對建議的系統(tǒng)進(jìn)行仔細(xì)的成本/效益分析是這個(gè)階段的主要任務(wù)之一。

可行性研究的結(jié)果是使用部門負(fù)責(zé)人決定是否進(jìn)行這項(xiàng)工程的重要依據(jù)。

第十章地理信息系統(tǒng)工程

10.4生命周期各階段的基本任務(wù)

（3）需求分析

這個(gè)階段的任務(wù)仍然不是具體地解決問題，而是準(zhǔn)確地確定“為了解決這個(gè)問題，目標(biāo)系統(tǒng)必須做什么”，主要是確定目標(biāo)系統(tǒng)必須具備哪些功能。

系統(tǒng)分析員在需求分析階段必須和用戶密切配合，充分交流信息，以得出經(jīng)過用戶確認(rèn)的系統(tǒng)邏輯模型。通常用數(shù)據(jù)流圖、數(shù)據(jù)字典和簡要的算法表示系統(tǒng)的邏輯模型。

第十章地理信息系統(tǒng)工程

10.4生命周期各階段的基本任務(wù)

（4）總體設(shè)計(jì)

這個(gè)階段必須回答的關(guān)鍵問題是：“概括地說，應(yīng)該如何解決這個(gè)問題”

首先，應(yīng)該考慮幾種可能的解決方案。

1）低成本的解決方案；

2）中等成本的解決方案。

3）高成本的“十全十美”的系統(tǒng)。

系統(tǒng)分析員應(yīng)該使用系統(tǒng)流程圖或其他工具描述每種可能的系統(tǒng)，估計(jì)每種方案的成本和效益，還應(yīng)該在充分權(quán)衡各種方案的利弊的基礎(chǔ)上，推薦一個(gè)較好的系統(tǒng)（最佳方案），并且制定實(shí)現(xiàn)所推薦的系統(tǒng)的詳細(xì)計(jì)劃。

第十章地理信息系統(tǒng)工程

10.4生命周期各階段的基本任務(wù)

（4）總體設(shè)計(jì)

地理信息系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)采用結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一條基本原理就是程序應(yīng)該模塊化，也就是一個(gè)大程序應(yīng)該由許多規(guī)模適中的模塊按合理的層次結(jié)構(gòu)組織而成。總體設(shè)計(jì)階段的第二項(xiàng)主要任務(wù)就是設(shè)計(jì)軟件的結(jié)構(gòu)，也就是確定程序由哪些模塊組成以及模塊間的關(guān)系。通常用層次圖或結(jié)構(gòu)圖描繪軟件的結(jié)構(gòu)。

第十章地理信息系統(tǒng)工程

10.4生命周期各階段的基本任務(wù)

（5）詳細(xì)設(shè)計(jì)

總體設(shè)計(jì)階段以比較抽象概括的方式提出了解決問題的辦法。詳細(xì)設(shè)計(jì)階段的任務(wù)就是把解法具體化，也就是回答下面這個(gè)關(guān)鍵問題：“應(yīng)該怎樣具體地實(shí)現(xiàn)這個(gè)系統(tǒng)呢？”

這個(gè)階段的任務(wù)還不是編寫程序，而是設(shè)計(jì)出程序的詳細(xì)規(guī)格說明。這種規(guī)格說明的作用很類似于其他工程領(lǐng)域中工程師經(jīng)常使用的工程藍(lán)圖，它們應(yīng)該包含必要的細(xì)節(jié)，程序員可以根據(jù)它們寫出實(shí)際的程序代碼。

第十章地理信息系統(tǒng)工程

10.4生命周期各階段的基本任務(wù)

（6）編碼和單元測試

這個(gè)階段的關(guān)鍵任務(wù)是寫出正確的容易理解、容易維護(hù)的系統(tǒng)模塊。

（7）綜合測試

這個(gè)階段的關(guān)鍵任務(wù)是通過各種類型的測試（相應(yīng)的調(diào)試）使系統(tǒng)達(dá)到預(yù)定的要求。

第十章地理信息系統(tǒng)工程

10.4生命周期各階段的基本任務(wù)

（8）軟件維護(hù)

維護(hù)階段的關(guān)鍵任務(wù)是，通過各種必要的維護(hù)活動使系統(tǒng)持久地滿足用戶的需要。

四類維護(hù)活動：改正性維護(hù)、適應(yīng)性維護(hù)、完善性維護(hù)、預(yù)防性維護(hù)。

實(shí)際上每一項(xiàng)維護(hù)活動都應(yīng)該經(jīng)過提出維護(hù)要求（或報(bào)告問題），分析維護(hù)要求，提出維護(hù)方案，審批維護(hù)方案，確定維護(hù)計(jì)劃，修改軟件設(shè)計(jì)，修改程序，測試程序，復(fù)查驗(yàn)收等一系列步驟，因此是經(jīng)歷了一次壓縮和簡化了的系統(tǒng)定義和開發(fā)的全過程。

每一項(xiàng)維護(hù)活動都應(yīng)該準(zhǔn)確地記錄下來，做為正式的文檔資料加以保存。

第十章地理信息系統(tǒng)工程

10.5硬件配置

10.6人員配置

10.7地理信息系統(tǒng)評價(jià)

主要對下列各項(xiàng)進(jìn)行評價(jià)：系統(tǒng)效率：地理信息系統(tǒng)的各種功能指標(biāo)、技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是系統(tǒng)效率的反映。例如系統(tǒng)能否及時(shí)地向用戶提供有用信息，所提供信息的地理精度和幾何精度如何，系統(tǒng)操作是否方便，系統(tǒng)出錯(cuò)如何，以及資源的使用效率如何等等。系統(tǒng)可靠性：系統(tǒng)可