第三章环境信息系统的设计与开发课件

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1、第三章资源环境信息系统设计与开发,3.1 目标与技术路线,3.1.1 总体设计的目标,充分利用先进的GIS技术、数据库技术、网络通信技术、分布式计算等技术，建立一个科学、高效的环境信息系统。,3.1.2 根本任务,将系统分析阶段提出的逻辑模型转化为相应的物理模型。,3.1.3 设计原则,实用性 标准性 先进性 动态性 开放性,3.1.4 设计技术路线,结构化生命周期法 由底而上法 快速原型方法 面向对象的软件开发方法 “演示和讨论”方法,环境地理信息系统具有很强的功能，具有很多方面的应用，它的开发是一个大型的系统工程，它的实践也是不断地应用实践提高再实践再提高的螺旋式迂迥上升过程。一般讲来，它

2、的开发过程分4个大的阶段，各阶段中间又有各种小的过程。,3.2环境地理信息系统的总体框架,3.2.1 环境GIS的数据模型,1）混合模型 空间（图形）数据由文件管理系统管理；属性数据由关系数据库管理 2）扩展模型 扩展现有的关系模型，使其容纳空间（图形）数据 3）面向对象模型 以面向对象的思想为基础，支持复杂对象的表示和操作的高层次抽象模型，把空间（图形）信息和属性信息封装在一起统一管理。,3.3 环境GIS开发技术路线,环境GIS开发的实现方式 环境GIS技术平台 环境GIS开发具体技术路线,3.3.1 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,3.4 环境GIS工

3、程开发与实现,3.4.1 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。,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,3.4.2 软件工程的定义,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”。,3.4.3 软件工程的目标,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

4、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。,3.4.4 环境GIS的开发模型与模式,生命周期法 原形法 面向对象法,3.4.5 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,3.5 环境GIS工程开发与实现,3.5.1 环境GIS系统分析 1）用户需求分析 系统分析首先要回答系统“做什么”这个关键问题。只有明确了问题，才有可能解决问题。 2）用户基础分析 在明确用户需求以后，需要了解用户已有基础，以避免资源浪费。,3.1.3 设计原则,用户基础分析的内容： 软硬件设备 数据积累 已有研究工作,3）可行性分析 从理论上讲，只要资源和时间不加限制，

5、所有的项目都是可行的。然而，由于资源缺乏和交付时间限制的困扰，对软件项目的可行性做出细致而谨慎的评估是十分必要的。如果在制定计划阶段及早发现将来可能在开发过程中遇到的问题，及早做出决定，可以避免大量的人力、财力、时间上的浪费。,技术可行性 经济可行性 法律可行性,4） 系统方案书,引言 系统目标 系统总体结构 解决方案及比较 人员组织 进度 经费预算 附件（如可行性研究）,3.5.2 环境GIS系统设计,数据库设计 就是把现实世界中一定范围内存在着的数据和应用处理抽象成一个数据库的具体过程。与一般数据库相比，GIS数据库设计要有更多的考虑，既有空间数据，又有属性数据，空间数据又有矢量和栅格之分

6、。 代码设计 代码是用来表征客观事物的一个或一组有序的符号，是进行信息分类、校对、统计和检索的关键 用户界面设计 用户界面设计的好坏，影响到用户对系统的态度，决定了系统能否被用户接受，进而影响到系统的应用和推广。友好的用户界面，是GIS成功的条件之一。 输入设计 确定输入设备：键盘、扫描仪、数字化仪、GPS、条形码识别机等。 输出设计,详细设计,3.5.3 环境GIS系统实施,系统配置包括软硬件配置、人员组织以及数据准备等。,2）程序编写,1）系统配置,程序编写的过程就是利用某种程序设计语言把详细设计编码成计算机可接受的形式，也是人借助编程语言与计算机通信的过程。 应该说，在系统开发的各个阶段

7、中，编程是最容易，也是人们已掌握得较好的一项工作。但编写一个好的程序需要高水平的编程人员。,3.5.4 环境GIS系统实施,系统实施阶段的任务，是实现系统设计阶段提出的物理模型，按实施方案完成一个可以实际运行的信息系统，交付用户使用。,编程的技巧和方法,用结构化方法进行编程设计 程序中包括说明文档 良好的程序书写风格 良好的编程风格,结构化程序设计,具体有两个方面：一是程序设计中采用自顶向下，逐步细化的原则；另一方面是程序的控制结构由三种基本结构（顺序结构；分支选择结构和循环结构）。,顺序结构：以各子结构出现的次序顺序控制执行 分支选择结构有两种，一是If-then-else结构，另一种是ca

8、se结构 当满足某个条件时反复执行，否则不执行（Do-while循环）,提供说明文档,程序中的说明文档可以用注释语句书写。程序适当加注释后，阅读时就不必再看其他说明材料了。因此，是提高程序可阅读性的有力手段。程序中的注释包括文件头注释、函数注释、程序段注释和语句注释。,良好的编程风格,结构化 规范化 简单化,3.5.5 环境GIS系统维护,在系统的维护阶段，会有一部分程序需要改动。根据运行记录，发现程序的错误，这是需要改正；或者用户对系统的熟悉，用户有更高的要求；部分程序需要改进，或者环境发生变化，部分程序需要修改。,数据文件的维护 代码的维护,维护的类型,1）更正性维护 软件测试不可能暴露出

9、软件系统中所有潜藏的错误，用户在使用中必然会发现软件的错误，并把遇到的问题报告给维护人员。针对使用过程中发现问题并改正的活动称为更正性维护。 2）适应性维护 适应性维护就是为了和变化了的环境适当地配合而进行的修改软件的活动，是既必要又经常的维护活动。,3）完善性维护 在使用软件的过程中，用户往往提出增加新功能或修改已有功能的建议，还可能提出一般性的改进意见。为了满足这类要求，需进行完善性维护。 4）预防性维护 为了改进未来的可维护性或可靠性，或为了给未来的改进奠定更好的基础而修改软件活动称为预防性维护，目前这类维护活动相对比较少。,3.6 环境GIS软件结构体系,3.6.1 环境GIS软件结构

10、体系,集中式 分布式,集中式 这是一种主机终端模式，所有的计算任务和数据管理任务都集中在主机上，终端只是主机输入/输出设备的延长。 优点：容易管理 缺点：对主机的性能要求高 分布式 客户端/服务器（C/S）两层结构 客户机/服务器（C/S）和浏览器/服务器（B/S）三层结构,3.7 环境GIS的集成,GIS集成在技术上分为几种形式,同一GIS软件系统不同模块之间或不同系统之间采用Import/Export的文本文件交换形式 大型GIS软件提供二次开发语言，构成软件开发平台 采用应用程序接口（API）的形式进行集成 对象连接与嵌入（OLE）的自动化功能提供对象的互操作功能,3.8 环境GIS使用

11、技术,Web技术应用； 分布式组件技术应用； 中间件技术应用； 远程过程调用技术 联机分析处理技术 代理技术应用 网络安全技术应用,3.1 目标与技术路线,3.8.1 组件技术,COM（Component Object Model，组件对象模型）为GIS的实现提供了一种高效的实现手段。它是微软定义的一套接口规范。,组件技术使近二十年来兴起的面向对象技术进入到成熟的实用化阶段。在组件技术的概念模式下，软件系统可以被视为相互协同工作的对象集合，其中每个对象都会提供特定的服务，发出特定的消息，并且以标准形式公布出来，以便其他对象了解和调用。组件间的接口通过一种与平台无关的语言IDL（Interfac

12、eDefineLanguage）来定义，而且是二进制兼容的，使用者可以直接调用执行模块来获得对象提供的服务。早期的类库，提供的是原代码级的重用，只适用于比较小规模的开发形式；而组件则封装得更加彻底，更易于使用，并且不限于C之类的语言，可以在各种开发语言和开发环境中使用。,3.8.2 Web技术应用,实现地理信息的共享与交流，用户可以在 Web上浏览和使用空间数据，支持客户端的在线处理和互操作等。互联网为用户提供电子地图服务，提供各种地理信息的访问、检索和查询。,3.8.4中间件技术的应用,3.8.5 代理技术应用,代理技术的应用主要是为了提高环境GIS的效率。代理服务器就是网络信息的中转站。代

13、理服务器一般具有缓冲功能，能显著提高浏览速度和效率。代理服务器提供一种安全功能。,代理服务器的主要功能,1）连接Internet与Intranet充当防火墙 2）节省IP开销，减少费用 3）提高访问速度,3.8.6 网络安全技术应用,数据库安全 应用安全 口令安全 数据备份,3.8.7 GIS与环境应用模型集成技术应用,松散结合 紧密结合 完全集成,3.8.8 联机分析处理技术,联机分析处理和传统的联机事务处理(On Line Transaction Processing, OLTP)是两种性质不同的数据处理方式。OLTP主要用来完成基础业务数据的增、删、改等操作，如民航订票系统、银行储蓄系统等等，对响应时间要求比较高，强调的是密集数据更新处理的性能和系统的可靠性及效率。 而OLAP应用是对用户当前及历史数据进行分析、辅助领导决策，主要通过多维数据的查询、旋转、钻取和切片等关键技术对数据进行分析和报表。,OLAP特性,1)快速性 2)可分析性 3)多维性 4)信息性,Thank You.,