【正文】 投資的三個(gè)主要部分——數(shù)據(jù)、硬件、軟件的比例一般高達(dá)8：1：1，可見(jiàn)數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中有重要的地位。 指理解和處理整個(gè)程序的結(jié)構(gòu)與功能的難易程序。,GIS軟件工程具有如下特點(diǎn)： 1.系統(tǒng)復(fù)雜度大 軟件的復(fù)雜度與如下幾個(gè)因素密切相關(guān)： （1）交付文檔的質(zhì)量和數(shù)量。 軟件工程就是包含上述方法、工具及過(guò)程在內(nèi)的一些步驟。它包括了多方面的任務(wù)，如項(xiàng)目計(jì)劃與估算、軟件系統(tǒng)需求分析、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、算法過(guò)程的設(shè)計(jì)、編碼、測(cè)試以及維護(hù)等。在軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)中，它主要研究軟件開(kāi)發(fā)方法、軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程、軟件開(kāi)發(fā)工具和環(huán)境。所謂成功，是要達(dá)到以下幾個(gè)目標(biāo)：付出較低的開(kāi)發(fā)成本；達(dá)到要求的軟件功能；取得較好的軟件性能；開(kāi)發(fā)的軟件易于移植；需要較低的維護(hù)費(fèi)用；能按時(shí)完成開(kāi)發(fā)任務(wù)，及時(shí)交付使用；開(kāi)發(fā)的軟件可靠性高。計(jì)算機(jī)科學(xué)中的研究成果均可用于軟件工程，但是計(jì)算機(jī)科學(xué)著重于原理和理論，而軟件工程著重于如何建造一個(gè)軟件系統(tǒng)。,四、GIS軟件工程 1.軟件工程的定義 軟件工程是用科學(xué)知識(shí)和技術(shù)原理來(lái)定義、開(kāi)發(fā)、維護(hù)軟件的一門(mén)學(xué)科。 （6）開(kāi)發(fā)工具落后，生產(chǎn)率提高緩慢。 （4）軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)落后。,（2）軟件開(kāi)發(fā)的管理困難。1968年美國(guó)航空公司訂票系統(tǒng)達(dá)到30萬(wàn)條指令；IBM360 OS第16版達(dá)到100萬(wàn)條指令，花了5000個(gè)人年；1973年美國(guó)阿波羅計(jì)劃達(dá)到1000萬(wàn)條指令。軟件的重用有各種級(jí)別，軟件規(guī)格說(shuō)明、軟件模塊、軟件代碼、軟件文檔等都可以是軟件重用的單位。 軟件是知識(shí)高度密集的綜合產(chǎn)物，計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用使得軟件的需求量大幅度上升，軟件的發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)社會(huì)對(duì)迅速增長(zhǎng)的要求，而軟件的生產(chǎn)又牌手工開(kāi)發(fā)的狀態(tài)，軟件生產(chǎn)率低下，使得各國(guó)都感到軟件開(kāi)發(fā)人員的不足，所以，如何提高軟件生產(chǎn)率，是軟件工程的又一重要問(wèn)題。在軟件開(kāi)發(fā)中，通常要花費(fèi)40％的代價(jià)進(jìn)行測(cè)試和排錯(cuò)，即使這樣還不能保證以后不再發(fā)生錯(cuò)誤，為了提高軟件可靠性，就要付出足夠的代價(jià)。因此，如何提高軟件的可維護(hù)性，減少軟件維護(hù)的工作量，也是軟件工程面臨的主要問(wèn)題之一。 軟件開(kāi)發(fā)人員按各自的風(fēng)格工作，各行其是。 （2）開(kāi)發(fā)的軟件不能滿足用戶的要求。,二、GIS軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中的問(wèn)題 （1）經(jīng)費(fèi)預(yù)算經(jīng)常突破，完成時(shí)間一再拖延。 （5）在數(shù)據(jù)共享和功能共享方面，雖然目前開(kāi)始注意元數(shù)據(jù)問(wèn)題，已經(jīng)解決了不同格式空間數(shù)據(jù)之間轉(zhuǎn)換問(wèn)題，可以實(shí)現(xiàn)有縫的數(shù)據(jù)共享。 （2）在數(shù)據(jù)組織與處理模式上，傳統(tǒng)的GIS仍然沿襲地圖處理的模式。在實(shí)現(xiàn)上，將空間數(shù)據(jù)組織成物理實(shí)體（點(diǎn)、線、面等）、圖層、地圖和圖庫(kù)幾個(gè)層次。但是GIS功能共享和互操作問(wèn)題尚未得到解決。 由于缺乏GIS軟件開(kāi)發(fā)的經(jīng)驗(yàn)和GIS軟件開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)的積累，使得軟件開(kāi)發(fā)計(jì)劃很難制定。 開(kāi)發(fā)的初期對(duì)用戶的要求了解不夠明確，未能得到明確表達(dá)。程序結(jié)構(gòu)不好，運(yùn)行維護(hù)時(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤也很難修改，導(dǎo)致維護(hù)性差。,（4）開(kāi)發(fā)的軟件可靠性差。,（5）數(shù)據(jù)工程量特別大，特別是數(shù)據(jù)采集工作量十分大。,（7）軟件可重用性差。軟件重用是軟件工程中的一個(gè)重要研究課題，軟件重用的理論和技術(shù)至今尚未徹底解決。這些龐大軟件的功能非常復(fù)雜，體現(xiàn)在處理功能的多樣性和運(yùn)行環(huán)境的多樣性。 由于軟件規(guī)模大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜又具有無(wú)形性，導(dǎo)致管理困難，進(jìn)度控制困難，可靠性無(wú)法保證。 在20世紀(jì)60年代，人們注重一些計(jì)算機(jī)理論問(wèn)題的研究，如編譯原理、操作系統(tǒng)原理、數(shù)據(jù)庫(kù)原理、人工智能原理、形式語(yǔ)言理論等，不注重軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)的研究，用戶要求的軟件復(fù)雜性與軟件技術(shù)解決復(fù)雜性的能力不相適應(yīng)，它們之間的差距越來(lái)越大。 軟件開(kāi)發(fā)工具過(guò)于原始，沒(méi)有出現(xiàn)高效率的開(kāi)發(fā)工具，因而軟件生產(chǎn)率低下。其主要思想是在軟件生產(chǎn)中用工程化的方法代替?zhèn)鹘y(tǒng)手工方法。 GIS軟件工程涉及的學(xué)科門(mén)類更為繁多，包括地理學(xué)、測(cè)量學(xué)、地圖制圖學(xué)、攝影測(cè)量與遙感學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、以及一切與處理和分析空間數(shù)據(jù)有關(guān)的學(xué)科。,這里提到的幾個(gè)目標(biāo)很自然地成為判斷軟件開(kāi)發(fā)管理方法優(yōu)劣的衡量尺度。在軟件開(kāi)發(fā)管理中，它主要是研究軟件管理學(xué)、軟件經(jīng)濟(jì)學(xué)和軟件心理學(xué)。軟件工程方法常采用某一種特殊的語(yǔ)言或圖形的表達(dá)方法及一套質(zhì)量保證標(biāo)準(zhǔn)。,GIS軟件工程的內(nèi)容按照軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程的先后順序，包括前期工程、設(shè)計(jì)工程、數(shù)據(jù)工程、工程實(shí)施和維護(hù)工程等五個(gè)階段，每個(gè)階段都以工程化原理作指導(dǎo)，以工程化方法做手段，并以質(zhì)量控制、工程標(biāo)準(zhǔn)和工程管理作為保障，確保GIS軟件的開(kāi)發(fā)成功。 交付的的文檔都包括軟件需求說(shuō)明、系統(tǒng)設(shè)計(jì)書(shū)、用戶手冊(cè)、程序清單、測(cè)試報(bào)告等 （2）軟件的微觀復(fù)雜度。,從GIS軟件工程系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上分析，在上面幾個(gè)方面都增長(zhǎng)較大，如圖所示。,在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，在數(shù)據(jù)準(zhǔn)備方面需要注意如下各方面： （1）數(shù)據(jù)的質(zhì)量。GIS同時(shí)能夠處理文本數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù)、多媒體數(shù)據(jù)等，甚至也能夠接受遙感遙測(cè)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，這是其他信息系統(tǒng)無(wú)法比擬的，相應(yīng)地它的表達(dá)方式的組成上也是非常復(fù)雜的，如輸出方面包括專題圖、報(bào)表、業(yè)務(wù)表格等。,4．系統(tǒng)更新速度更快 我國(guó)從20世紀(jì)80年代開(kāi)始了GIS的建設(shè)，經(jīng)歷了項(xiàng)目型GIS、管理型GIS、社會(huì)型GIS等幾個(gè)階段，其技術(shù)和認(rèn)識(shí)發(fā)生了翻天覆地的改變，其發(fā)展可以說(shuō)與計(jì)算機(jī)技術(shù)完全同步了，這也導(dǎo)致GIS用戶在建立相應(yīng)系統(tǒng)時(shí)，所面臨的一個(gè)復(fù)雜環(huán)境，往往系統(tǒng)剛剛建設(shè)完畢，整個(gè)系統(tǒng)就不能夠滿足當(dāng)前需要了，從而導(dǎo)致大面積的投資失誤與浪費(fèi)，這也是GIS建設(shè)周期長(zhǎng)的一個(gè)后果，也反映了GIS技術(shù)和用戶需求的發(fā)展速度。,6．易操作性要求高 正如前面所述，一個(gè)GIS中具有多個(gè)用戶層次：專業(yè)維護(hù)人員、領(lǐng)導(dǎo)決策人員、一般業(yè)務(wù)人員，后兩類用戶并不是GIS專業(yè)人士，往往僅僅具備一般計(jì)算機(jī)操作能力，而GIS功能復(fù)雜，這兩者之間需要通過(guò)良好的界面設(shè)計(jì)來(lái)協(xié)調(diào)，系統(tǒng)應(yīng)該引導(dǎo)用戶來(lái)完成操作，同時(shí)必須保證數(shù)據(jù)的安全性。,二、瀑布模型 瀑布模型是將軟件生存周期各活動(dòng)規(guī)定為依線性順序聯(lián)接的若干階段的模型。該模型說(shuō)明整個(gè)軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程按圖中5個(gè)階段進(jìn)行的。它強(qiáng)調(diào)了每一個(gè)階段的嚴(yán)格性，尤其是開(kāi)發(fā)前期的良好需求說(shuō)明，這樣就能解決在開(kāi)發(fā)階段后期修正不完善的需求說(shuō)明將花費(fèi)巨大的費(fèi)用問(wèn)題。 瀑布模型適合于功能和性能明確、完整、無(wú)重大變化的軟件開(kāi)發(fā)。經(jīng)過(guò)詳細(xì)的要求定義，盡管這可得到一份較好的需求說(shuō)明書(shū)。開(kāi)發(fā)者也可能在設(shè)計(jì)中遇到某些未曾預(yù)料的實(shí)際困難，希望在需求量中有所權(quán)衡。,瀑布模型是一種理想的線性開(kāi)發(fā)模式，缺乏靈活性，特別是無(wú)法解決軟件需求不明確或不準(zhǔn)確的問(wèn)題。 軟件在該模型中是逐漸開(kāi)發(fā)出來(lái)的，開(kāi)發(fā)出一部分，向用戶展示一部分，可讓用戶及時(shí)看到部分軟件，及早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。 螺旋模型是一種風(fēng)險(xiǎn)驅(qū)動(dòng)模型。因此，應(yīng)及時(shí)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行識(shí)別、分析和采取對(duì)策，從而消除或減少風(fēng)險(xiǎn)的危害。系統(tǒng)某個(gè)部分常常重復(fù)工作多次，相關(guān)功能在每次迭代中隨之加入演進(jìn)的系統(tǒng)。為此，建立了知識(shí)庫(kù)，為模型、軟件工程知識(shí)與特定領(lǐng)域的知識(shí)分別存入數(shù)據(jù)庫(kù)。,GIS的開(kāi)發(fā)不僅有其既定的目標(biāo)，而且有其階段性。在劃分軟件生存周期的階段時(shí)，應(yīng)遵循的基本原則是各階段的任務(wù)應(yīng)盡可能的相應(yīng)獨(dú)立，同一階段各項(xiàng)任務(wù)的性質(zhì)盡可能相同，從而降低每個(gè)階段任務(wù)的復(fù)雜程度，簡(jiǎn)化不同階段之間的聯(lián)系，有得軟件項(xiàng)目開(kāi)發(fā)組織管理。以下簡(jiǎn)要介紹各個(gè)工程階段的情況。這問(wèn)題有行得通的解決辦法嗎？若有解決問(wèn)題的辦法，則需要多少費(fèi)用？需要多少資源？需要多少時(shí)間？要回答這些問(wèn)題，就要進(jìn)行問(wèn)題定義、可行性研究，制定項(xiàng)目開(kāi)發(fā)計(jì)劃。系統(tǒng)分析員要進(jìn)行壓縮和簡(jiǎn)化的需求分析和設(shè)計(jì)，也就是在高層次上進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)，探索這個(gè)問(wèn)題是否值得去解決，是否有可行的解決辦法。還要對(duì)軟件開(kāi)發(fā)費(fèi)用做出估算，對(duì)開(kāi)發(fā)進(jìn)度做出估計(jì)，制定完成任務(wù)實(shí)施計(jì)劃。而軟件開(kāi)發(fā)人員雖然知道怎樣用軟件完成人們提出的各種功能要求，但是，對(duì)用戶的具體業(yè)務(wù)和需求不完全清楚，這是需求分析階段的困難所在。 1．總體設(shè)計(jì) 在總體設(shè)計(jì)階段，開(kāi)發(fā)人員把確定的各項(xiàng)功能需求轉(zhuǎn)換成需要的體系結(jié)構(gòu)，在該體系結(jié)構(gòu)中，每個(gè)成分都是意義明確的模塊，即每個(gè)模塊都和某些功能需求相對(duì)應(yīng)。,三、數(shù)據(jù)工程,GIS軟件數(shù)據(jù)工程階段，包括數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理等子階段。野外數(shù)據(jù)的采集主要有三種：GPS方法、攝影測(cè)量方法和測(cè)量法。,四、工程實(shí)施,GIS軟件工程實(shí)施階段，包括程序編制、測(cè)試、試運(yùn)行等子階段。模塊測(cè)試是查找各模塊在功能和結(jié)構(gòu)上存在的問(wèn)題。試運(yùn)行的時(shí)間應(yīng)視系統(tǒng)的規(guī)模和復(fù)雜程度而定，一般為1～3個(gè)月。,2．軟件維護(hù)和硬件維護(hù) 軟件維護(hù)是軟件生存周期中時(shí)間最長(zhǎng)的階段。 同樣，也應(yīng)建立系統(tǒng)硬件設(shè)備的日常維護(hù)制度，根據(jù)設(shè)備的使用說(shuō)明進(jìn)行及時(shí)的維護(hù)，以保證設(shè)備完好和系統(tǒng)的正常運(yùn)行。,按照軟件工程化方法定義，可以將GIS產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與演進(jìn)活動(dòng)分成六個(gè)基本步驟：即制定GIS開(kāi)發(fā)計(jì)劃、GIS需求分析、GIS系統(tǒng)設(shè)計(jì)(包括總體設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì))、GIS程序編碼、GIS產(chǎn)品測(cè)試