【正文】 第七章 物流管理信息系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 主講人 ： 陳穎彪博士 /副教授 Email: TEL:02031878078(小靈通 )/36230186(家 ) 廣州大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院 在系統(tǒng)定義階段確定系統(tǒng)建設(shè)的目標(biāo)和任務(wù)之后，需要進(jìn)行系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)階段的主要任務(wù)是將系統(tǒng)需求轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和軟件體系結(jié)構(gòu)，即數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)和體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)就是把分析階段所建立的信息域模型變換成軟件實(shí)現(xiàn)中所需的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)則是把系統(tǒng)的功能需求分配給軟件結(jié)構(gòu)，形成軟件的模塊結(jié)構(gòu)圖，并設(shè)計(jì)模塊之間的接口關(guān)系。在總體設(shè)計(jì)階段，各模塊還處于黑盒子狀態(tài)，模塊通過外部特征標(biāo)識(shí)符（如名字）進(jìn)行輸入和輸出。使用黑盒子的概念，設(shè)計(jì)人員可以站在較高的層次上進(jìn)行思考，從而避免過早地陷入具體的條件邏輯、算法和過程步驟等實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，以便更好地確定模塊和模塊間的結(jié)構(gòu)。 一、總體設(shè)計(jì)的任務(wù)、方法和準(zhǔn)則 二、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)工具 三、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)報(bào)告 四 、 GIS應(yīng)用分析模型設(shè)計(jì) 五 、 GIS接口設(shè)計(jì) 六 、 GIS用戶界面設(shè)計(jì) 七、基于 GIS的物流管理信息系統(tǒng)集成方法 退出 教學(xué)提綱 一、總體設(shè)計(jì)的任務(wù)、方法和準(zhǔn)則 （一） 總體設(shè)計(jì)的任務(wù)和方法 （二） 總體設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則 返回 總體設(shè)計(jì)的任務(wù)是要求系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員遵循統(tǒng)一的準(zhǔn)則和采用標(biāo)準(zhǔn)的工具來確定系統(tǒng)應(yīng)包含哪些模塊、用什么方法聯(lián)結(jié)在一起，以構(gòu)成一個(gè)最優(yōu)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。 總體設(shè)計(jì)一般采用結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)軟件總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，是一種自頂向下、逐步求精和分階段實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)策略。 總體設(shè)計(jì)的任務(wù)和方法 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的基本特點(diǎn) ?由問題結(jié)構(gòu)導(dǎo)出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，即問題結(jié)構(gòu)到系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的映射。問 題結(jié)構(gòu)主要用數(shù)據(jù)流圖（ DFD）來描述系統(tǒng)的邏輯模型，而系 統(tǒng)結(jié)構(gòu)是指用系統(tǒng)的模塊結(jié)構(gòu)圖來描述軟件結(jié)構(gòu) ?通過自頂向下分解和層次組織的方法來簡(jiǎn)化系統(tǒng)，產(chǎn)生模塊結(jié) 構(gòu) ?運(yùn)用一系列的圖表工具。為使系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程易于理解，結(jié)構(gòu)化 設(shè)計(jì)使用了兩種主要的圖表工具：偽碼和結(jié)構(gòu)圖。偽碼描述的 是模塊的處理邏輯，用來表達(dá)程序的設(shè)計(jì)思路；結(jié)構(gòu)圖用于描 述軟件的總體結(jié)構(gòu)，采用自頂向下、層次組織的方法 ?提供一系列的系統(tǒng)設(shè)計(jì)策略。結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)提供了兩種設(shè)計(jì) 策略，它們分別是面向過程的數(shù)據(jù)流方法與面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 的 Jackson方法和 WarnierOrr方法。 ? 提供一組評(píng)價(jià)系統(tǒng)設(shè)計(jì)質(zhì)量的準(zhǔn)則。結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法提供 了一系列評(píng)估準(zhǔn)則，如耦合、內(nèi)聚、扇入和扇出、信息隱 蔽以及模塊化等。 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法 一般設(shè)計(jì)方法 設(shè)計(jì)工具 數(shù)據(jù)流圖，模塊結(jié)構(gòu)圖，圖表工具 系統(tǒng)流程圖 設(shè)計(jì)思想 自頂向下，逐層分解 自底向上，統(tǒng)一組裝 設(shè)計(jì)重心 強(qiáng)調(diào)軟件總體結(jié)構(gòu)，其次才考慮軟件模塊的內(nèi)部處理邏輯 (程序結(jié)構(gòu) ) 采用系統(tǒng)流程圖描述源程序的處理邏輯，強(qiáng)調(diào)的是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 設(shè)計(jì)過程 分為總體設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì) 沒有明確的階段劃分 性 能 系統(tǒng)具有較好靈活性和可維護(hù)性，系統(tǒng)整體性好，易于把握用戶需求目標(biāo) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)性差，缺乏靈活性和可維護(hù)性，并且可靠性和效率不高 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法與一般設(shè)計(jì)方法的比較 ?設(shè)計(jì)方法和策略問題 —— 如何構(gòu)造（導(dǎo)出）軟件的總 體結(jié)構(gòu) ?軟件評(píng)估準(zhǔn)則問題 —— 什么樣的軟件結(jié)構(gòu)是“最優(yōu)” 的 ?軟件設(shè)計(jì)工具問題 —— 如何表述軟件的結(jié)構(gòu) 采用結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法需解決的問題 在結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)過程中，模塊是一個(gè)重要的概念。模塊指的是具有輸入和輸出、邏輯功能、運(yùn)行程序、內(nèi)部數(shù)據(jù)四種屬性的一組程序語句。其中，輸入、輸出和邏輯功能是其外部屬性，反映功能，是可見的；運(yùn)行程序、內(nèi)部數(shù)據(jù)是其內(nèi)部屬性，反映具體實(shí)現(xiàn)途徑，是不可見的。除了上述四個(gè)主要屬性外，模塊還有其它的屬性。例如，它有一個(gè)名稱，可以使用別的模塊，也可以被別的模塊使用，即 “ 調(diào)用 ” 和 “ 被調(diào)用 ” 。在結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)中，主要關(guān)心的是模塊的外部屬性，即它的功能，而不是它的內(nèi)部屬性，即如何去實(shí)現(xiàn)。 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)中的模塊 返回 總體設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則 采用結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法進(jìn)行系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的最大優(yōu)勢(shì)是它提供了一種便于衡量軟件設(shè)計(jì)質(zhì)量的廣泛的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則。這些評(píng)價(jià)軟件設(shè)計(jì)質(zhì)量的主要準(zhǔn)則包括： ?模塊化 ?抽象和信息隱蔽 ?模塊獨(dú)立性 軟件可以簡(jiǎn)單地理解為模塊的集成。目前，幾乎所有的軟件體系結(jié)構(gòu)都體現(xiàn)為模塊化。模塊化是軟件設(shè)計(jì)的一個(gè)基本準(zhǔn)則，它使得一個(gè)程序易于為人們所理解、設(shè)計(jì)、測(cè)試和維護(hù)。高層模塊可使我們從整體上把握問題，隱蔽細(xì)節(jié)以免分散我們的注意力，在需要時(shí)，又可以深入到較低的層次以了解進(jìn)一步的細(xì)節(jié)。模塊化往往將較復(fù)雜的問題轉(zhuǎn)化為一些簡(jiǎn)單問題的集合，使我們可以將工作量分散到各個(gè)工作組以集中力量解決各個(gè)問題。 模塊化 ?每一個(gè)模塊表示一個(gè)自我包含的邏輯任務(wù)； ?每個(gè)模塊都是簡(jiǎn)單的； ?每個(gè)模塊都是封閉的； ?每個(gè)模塊都是可以獨(dú)立測(cè)試的； ?每個(gè)模塊對(duì)應(yīng)單一、獨(dú)立的程序功能； ?每個(gè)模塊有單一的入口和出口； ?每個(gè)模塊都由一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)返回點(diǎn)返回上層模塊開始執(zhí)行該模塊的那 一點(diǎn)； ?可以把多個(gè)模塊組合成較大的模塊，而不必了解模塊內(nèi)部構(gòu)造的 知識(shí)； ?每個(gè)模塊都有嚴(yán)格規(guī)定的接口，其中包括由入口和出口形成的控 制連接、由參數(shù)和共享的公用數(shù)據(jù)形成的數(shù)據(jù)連接以及由模塊間 的服務(wù)支持形成的功能連接。 模塊化原則 抽象和信息隱蔽 抽象是抽出事物的本質(zhì)特性而暫時(shí)不考慮它們的細(xì)節(jié)，它反映在數(shù)據(jù)和過程兩方面。在模塊化問題求解時(shí)，在最高抽象級(jí)可以采用面向問題環(huán)境語言的抽象術(shù)語進(jìn)行敘述；而在較低抽象級(jí)，則可采用過程性術(shù)語。模塊化的概念加上逐步求精的方法將面向問題的術(shù)語和面向?qū)崿F(xiàn)的術(shù)語兩者結(jié)合起來，前者是后者的一種抽象。在軟件模塊結(jié)構(gòu)圖中，下層模塊是上層模塊的細(xì)化，因此頂層或上層模塊的抽象程度較高，而在下層模塊中則體現(xiàn)功能實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)。 信息隱蔽是模塊的另一重要特征?！靶畔㈦[蔽”意味著有效的模塊化可以通過定義一組獨(dú)立的模塊來實(shí)現(xiàn)，這些獨(dú)立的模塊彼此之間僅僅交換那些為了完成系統(tǒng)功能所必須交換的信息。一個(gè)模塊內(nèi)部所包含的信息（數(shù)據(jù)或過程），如果它不允許外部的模塊訪問的話，其它模塊是不能對(duì)它們?cè)L問的。 抽象和信息隱蔽從兩個(gè)不同方面說明了模塊化設(shè)計(jì)的特征?！俺橄蟆睅椭x構(gòu)成軟件的過程實(shí)體，而“信息隱蔽”實(shí)施對(duì)過程細(xì)節(jié)的存取約束。 模塊獨(dú)立性 模塊獨(dú)立性的概念是模塊抽象和信息隱蔽的直接結(jié)果，是保證軟件質(zhì)量的關(guān)鍵性因素。采用結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法進(jìn)行系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)把系統(tǒng)設(shè)計(jì)成具有層次式的模塊化結(jié)構(gòu)。模塊獨(dú)立性程度較高的軟件，其功能易于劃分，接口簡(jiǎn)單，因此開發(fā)、測(cè)試和維護(hù)都較容易，修改引起的副作用也較小。 模塊獨(dú)立性有兩個(gè)定性的標(biāo)準(zhǔn)來度量，即內(nèi)聚（ cohesion，又稱塊內(nèi)聯(lián)系）和耦合（ coupling，又稱塊間聯(lián)系）。內(nèi)聚是模塊內(nèi)部各成分之間的聯(lián)系，如果一個(gè)模塊的內(nèi)聚度大，模塊的獨(dú)立性則會(huì)提高。耦合是指模塊間的聯(lián)系，耦合度是對(duì)模塊獨(dú)立性的直接衡量，很顯然，塊間聯(lián)系越小，模塊的獨(dú)立性則會(huì)越高，耦合度就會(huì)降低。在系統(tǒng)中，內(nèi)聚度和耦合度是相互聯(lián)系的，模塊的內(nèi)聚度越高，則耦合度就越低。 采用好的設(shè)計(jì)規(guī)則，改進(jìn)軟件結(jié)構(gòu)，提高模塊獨(dú)立性，設(shè)計(jì)出軟件初步結(jié)構(gòu)以后，應(yīng)該審查和分析這個(gè)結(jié)構(gòu)，通過模塊的分解和合并，力求降低模塊耦合度，提高模塊內(nèi)聚度。例如，多個(gè)模塊公用的一個(gè)子功能可以獨(dú)立成一個(gè)模塊，供這些模塊調(diào)用。有時(shí)則可通過分解或合并模塊以減少控制信息的傳遞及對(duì)全局?jǐn)?shù)據(jù)的引用，降低接口的復(fù)雜程度。經(jīng)驗(yàn)表明，模塊規(guī)模應(yīng)當(dāng)適中，過大則可能導(dǎo)致獨(dú)立性降低，引起開發(fā)、測(cè)試和維護(hù)的不便。 返回 二、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)工具 （一） 層次圖 （二） HIPO圖 （三） 結(jié)構(gòu)圖 返回 層次圖 層次圖 （ hierarchical chart） 是在軟件總體設(shè)計(jì)階段最常用的工具之一 ， 用來描繪軟件的層次結(jié)構(gòu) 。 下圖 為某土地定級(jí)信息系統(tǒng)的局部層次圖 ， 圖中的每個(gè)方框代表一個(gè)模塊， 方框間的連線表示模塊的調(diào)用關(guān)系 。 層次圖適合于在自頂而下設(shè)計(jì)軟件的過程中使用 。 某土地定級(jí)信息系統(tǒng) 數(shù)據(jù)輸入 數(shù)據(jù)編輯 因子分析 因素復(fù)合 級(jí)別劃定 面積量算 專題制圖 成果輸出 空間內(nèi)插分析 地形坡度分析 平均高程分析 曲面分級(jí) 引力模型 空間擴(kuò)散分析 分值頻率分析 分值分級(jí) 樣點(diǎn)級(jí)別提取 級(jí)差收益測(cè)算 返回 HIPO圖 HIPO圖是由美國(guó) IBM公司發(fā)明的“層次＋輸入／處理／輸出圖”的英文縮寫。 HIPO圖實(shí)際上由 H圖（即層次圖）和IPO圖兩部分組成。這里的 H圖是在層次圖的基礎(chǔ)上對(duì)每個(gè)方框進(jìn)行編號(hào)，使其具有可跟蹤性。編號(hào)規(guī)則如下：最頂層方框不編號(hào)，第一層中各模塊的編號(hào)依次為 ， ， ， …… ；如果模塊 ，那么下層模塊的編號(hào)依次為 ， ， ， …… ；如果模塊 ，則下一層各模塊的編號(hào)根據(jù)上面的規(guī)律依次為 ， ， ， …… ，依次類推。 某土地定級(jí)信息系統(tǒng) 數(shù)據(jù)輸入 數(shù)據(jù)編輯 因子分析 因素復(fù)合 級(jí)別劃定 面積量算 專題制圖 成果輸出 空間內(nèi)插分析 地形坡度分析 平均高程分析 曲面分級(jí) 引力模型 緩沖區(qū)分析 分值頻率分析 分值分級(jí) 樣點(diǎn)級(jí)別提取 級(jí)差收益