gis设计与开发概述

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1、第一章 开发方法概述,董元,第一节 系统设计的基本方法,结构化生命周期法 原型法 面向对象分析与设计方法 战略数据规划法 企业系统规划法,第一节 系统设计的基本方法,生命周期法的整个开发过程可分为以下五个基本阶段：系统规划，系统分析，系统设计，系统实施，系统维护。,在信息系统开发的实践中，常用的有三种典型方法，它们是结构化生命周期法、快速原型法、面向对象法。,一、生命周期法(SDL-Structured Design Life Cycle),任何一个系统都有发生、发展与消亡的过程，信息系统在原系统的基础上产生、发展与老化，最后又被功能更强、性能更好的系统所取代，这种系统发展更新的过程称为信息系

2、统的生命周期。 生命周期法又称结构化系统开发法、瀑布法等，是一种采用结构化分析与设计方法，按照生命周期的工作步骤来进行信息系统开发的方法。,第一节 系统设计的基本方法,系统规划阶段：根据用户的系统开发请求，初步调查，明确问题，然后进行可行性研究。如果不满足，则要反馈修正这一过程；如果不可行，则取消项目；如果可行并满意，则进入下一阶段工作。,第一节 系统设计的基本方法,一、生命周期法,系统分析阶段：系统分析阶段的任务是：分析业务流程；分析数据与数据流程；分析功能与数据之间的关系；最后提出新系统逻辑方案。若方案不可行则停止项目；若方案不满意，则修改这个过程；若可行并满意，则进入下一阶段的工作。,系

3、统设计阶段：系统设计阶段的任务是：总体结构设计；代码设计；数据库文件设计；输入输出设计；模块结构与功能设计。与此同时根据总体设计的要求购置与安装设备，最终给出设计方案，若不满意，则反馈修改这个过程；如可行，则进入下一阶段工作。,系统实施阶段：系统实施阶段的任务是：同时进行编程(由程序员执行)、人员培训(由系统分析设计人员培训业务人员和操作员)以及数据准备(由业务人员完成)，然后投入试运行。如果有问题，则修改程序；如果满意，则进入下一阶段工作。,第一节 系统设计的基本方法,一、生命周期法,系统运行维护阶段：系统运行阶段的任务是同时进行系统的日常运行管理、评价、监理审计三部分工作。然后分析运行结果

4、，如果运行结果良好，则送管理部门，指导生产经营活动；如果有点问题，则要对系统进行修改、维护或者是局部调整；如果出现了不可调和的大问题(这种情况一般是系统运行若干年之后，系统运行的环境已经发生了根本的变化时才可能出现)，则用户将会进一步提出开发新系统的要求，这标志着老系统生命的结束，新系统的诞生。,这种开发方法也逐渐地暴露出了很多缺点和不足。最突出的表现是它的起点太低，所使用的工具(主要是手工绘制各种各样的分析设计图表)落后，致使系统开发周期过长，带来了一系列的问题另外，这种方法要求系统开发者在调查中就充分地掌握用户需求、管理状况以及预见可能发生的变化，这不大符合人们循序渐进地认识事物的规律性，

5、因此在实际工作中实施有一定的困难。,第一节 系统设计的基本方法,一、生命周期法,生命周期法主要有以下几个特点：,1强调面向用户的原则。,2强调开发过程的整体性和全局性。,3运用结构化的分析与设计方法。,4严格按阶段、按顺序进行。,5文档标准、规范。,快速原型法是一种实用的系统开发方法，它是开发者根据用户提出的要求，与用户共同确定系统的基本要求和主要功能，在较短的时间内建立一个实验性的、简单的信息系统原型，在用户使用过程中不断地对原型进行修改、补充和完善，如此反复直到得到用户和开发者都比较满意的系统为止的开发方法。如图1.1所示。,二、快速原型法（RPPRapid Prototyping）,第一

6、节 系统设计的基本方法,原型法的最大优点在于它可以有效地避免因开发者和用户的认识隔阂所产生的失败。开发者在正式开发之前就可得到用户的真正认可。 原型法主要有以下几个特点：,第一节 系统设计的基本方法,二、原型法,1系统开发效益高。系统开发的周期短、速度快、费用低，能获得较高的综合开发效益。,2系统适用性强。由于原型法是以用户为中心的，系统的开发符合用户的实际需要，所以系统开发的成功率高，容易被用户接受。,3系统具有较高的可维护性。由于用户参与了系统开发的全过程，对系统的功能容易接受和理解，使得系统的移交工作比较顺利，而且有利于系统的运行、管理与维护。,4系统的可扩展性比较强。,原型法的主要缺点

7、在于系统的开发缺乏统的规划和开发的标准，难以对系统的并发过程进行控制，同时原型法对系统开发的环境要求较高。,第一节 系统设计的基本方法,二、原型法,三、面向对象系统开发方法,1. 面向对象的系统开发方法的基本思想,面向对象（Object Oriented，简称OO）方法学认为，客观世界是由各种各样的对象组成的，每种对象都有各自的内部状态和运动规律，不同的对象之间的相互作用和联系就构成了各种不同的系统。当我们设计和实现一个客观系统时，如能在满足需求的条件下，把系统设计成由一些不可变的(相对固定)部分组成的最小集合，这个设计就是最好的。这些不可变的部分就是所谓的对象。,1、面向对象的系统开发方法的

8、基本思想 面向对象的系统开发方法是以事物(对象)为中心考虑计算机的处理体系。这里指的事物不仅基于信息隐蔽和抽象数据类型等概念，还把事物的形象(数据)、功能同意义(处理)一体化，作为处理的基本单位，即把系统中所有资源都视为“对象”，每个对象都封装数据和方法，而方法实施对数据的处理，所以面向对象时，只要给出“执行它”的信息，便可以完成处理。,第一节 系统设计的基本方法,2、面向对象法主要特点： 面向对象法最大的特点是以对象为基础，利用特定的软件工具，直接完成了从对象客体的描述到软件体系统构之间的转换，避免了其它的方法在开发过程中的不一致性和复杂性，缩短了开发周期，解决了从分析和设计等到软件模块结构

9、之间多次转换映射的繁杂过程；但是，面向对象法需要一定的软件基础支持才可以应用，另外在大型的MIS开发中如果不经自顶向下的整体划分，而是一开始就自底向上的采用OO方法开发系统同样也会造成系统结构不合理、各部分关系失调等等问题。,OO方法的产生和发展,结构化生命周期法难以控制、处理和适应变化的矛盾，因此产生了原型化方法来进行弥补，原型化方法又需要有快速原型生成工具来支持。这两种方法都是从一般系统工程的角度采用计算机语言来描述、处理自然世界，这样必然造成系统分析、设计与其事物管理的差距，使管理信息系统在应用上产生了许多困难和矛盾。 在20世纪80年代初期产生了面向对象的设计方法（OOP），面向对象设

10、计方法既吸取了以前开发方法的优点，同时又正视和顺应了现实世界由物质和意识两部分组成，是近20年来发展起来的基于问题对象的一种自底向上的系统开发方法。 面向对象的思想首先出现在程序设计的语言中，产生了面向对象的程序设计方法（Object-Oriented Programming, OOP），并进而产生面向对象技术和方法。 一般认为，面向对象的概念起源于20世纪70年代挪威的K.Nyguarded等人开发的模拟离散事件的程序设计语言Simula67。 但真正的面向对象设计（OOP）还是来源于Alan Keyz主持设计的Smalltalk语言。 由Xerox Learning Research Gr

11、oup所研制的Smalltalk-80系统，则是较全面地体现了面向对象程序设计语言的特征，标志面向对象程序设计方法得到比较完善实现，从而兴起了面向对象研究的高潮。,第一节 系统设计的基本方法,面向对象的基本概念,对象 面向对象方法就是以对象为中心、以对象为出发点的方法，所以对象的概念相当重要。在应用领域中有意义的、与所要解决的问题有关系的任何人或事物（即我们说的实体）都可以作为对象，它既可以是具体的物理实体的抽象，也可以是人为的概念，或者是任何有明确边界和意义的事物或东西。 在面向对象方法中，对象是一组数据（属性）和施加于这些数据上的一组操作代码（操作）构成的独立类体。换言之，对象是一个有着各

12、种特殊属性（数据）和行为方式（方法）的逻辑实体。对象是一个封闭体，它向外界提供一组接口界面，外界通过这些接口与对象进行交互，这样对象就具有较强的独立性、自治性和模块性，从而为软件的重用奠定了坚实的基础。 从传统的结构化编程观点来看，数据和处理它们的代码（操作过程）是两个不同的独立实体，它们之间的正确联系、选择与匹配需要应用系统的设计者时刻考虑、操心和进行统一。而在OO中，一个对象则是由私有数据和其上的一组操作代码组成的一个统一体。,第一节 系统设计的基本方法,消息,对象通过对外提供服务发挥自身作用，对象之间的相互服务是通过消息来连接实现的。 消息是为了实现某一功能而要求某个对象执行其中某个功能

13、操作的规格说明。它一般含有下述信息：提供服务的对象标识、服务标识、输入信息和响应信息。对象接收消息，根据消息及消息参数调用自己的服务，处理并予以响应，从而实现系统功能。 消息是对象之间相互作用和相互协作的一种机制，更通俗地讲，OOP中的术语“消息”只不过是现实世界中的“请求”、“命令”等日常生活用语的同义词。,第一节 系统设计的基本方法,方法,“方法”对应于对象的能力，它是实现对象所具有的功能操作代码段，是响应消息的“方法”。在C十中，方法即是类中定义的成员函数，它只不过是该类对象所能执行的操作的算法实现。 方法与消息是一一对应的，每当对象收到一个消息，它除了能用其“智能化”的选择机制知道和决

14、定应该去做什么（what to do）外，还要知道和决定该怎样做（how to do）。而方法正是与对象相连决定怎么做的操作执行代码。所以方法是实现每条消息具体功能的手段。,第一节 系统设计的基本方法,类,在面向对象的软件技术中，类可以定义为由数据结构及相关操作所形成的集合，或所有相似对象的状态变量和行为构成的模板。 类是对一组对象的抽象归纳与概括，更确切地说，类是对一组具有相同数据成员和相同操作成员的对象的定义或说明。而每个对象都是某个类的一个具体实例。 在OOP中，每个对象由一个类来定义或说明，类可以看作生产具有相同属性和行为方式对象的模板。与成语“物以类聚，人以群分”的意思一样，“类”就

15、是具有相似性质的事物的同类特征的集中。在面向对象系统中，我们一般就是根据对象的相似性（包括相似的存储特征和相似的操作特征）来组织类的。简而言之，按照对象的相似性，我们把对象分成一些类和子类，将相似对象的集合即称为“类”。对 c十程序员而言，类实际只是一种对象类型、它描述属于该类型的具有相同结构和功能的对象的一般性质。,第一节 系统设计的基本方法,继承,继承是对象类间的一种相关关系，指对象继承它所在类的结构、操作和约束，也指一个类继承另外一个类的结构、操作和约束。继承体现了一种共享机制。 继承机制既是一个对象类获得另一对象类特征的过程，也是一个以分层分级结构组织、构造和重用类的工具。它是解决客观

16、对象“相似但又不同”的妙法。 继承机制具有能清晰体现相似类间的层次结构关系；能减小代码和数据的重复冗余度，大大增强程序的重用性；能通过增强一致性来减少模块间的接口和界面，大大增强程序的易维护性等特点。 如果没有继承概念的支持，则OOP中所有的类就象一盘各自为阵、彼此独立的散沙，每次软件开发都要从“一无所有”开始。,第一节 系统设计的基本方法,封装,封装（encapsulation）即信息隐藏。它保证软件部件具有较好的模块性，可以说封装是所有主流信息系统方法学中的共同特征，它对于提高软件清晰度和可维护性，以及软件的分工有重要的意义。我们从两个方面来理解封装的含义。 （1）当设计一个程序的总体结构时，程序的每个成分应该封装或隐藏为一个独立的模块，定义每一模块时应主要考虑其实现的功能，而尽可能少地显露其内部处理逻辑。 （2）封装表现在对象概念上。对象是一个很好的封装体，它把数据和服务封装于一个内在的整体。对象向外提供某种界面（接口），可能包括一组数据（属性）和一组操作（服务），而把内部的实现细节（如函数体）隐藏起来，外部需要该对象时，只需要了解它的界面就可以，即