【文章內容簡介】 ? 《 GB938588 計算機軟件測試文件編制指南》 ? 《 GB/T 1250490 計算機軟件質量保證計劃規(guī)劃》 ? 《 GB/T 1250590 計算機軟件配置管理計劃規(guī)范》 ? 《國標 GB152689 信息處理、數(shù)據(jù)庫流程圖、系統(tǒng)流程圖、程序網(wǎng)絡圖 和系統(tǒng)資源圖的文件編制符號及約定》 ? 《中華人民共和國計算機信息系統(tǒng)安全保護條例》 ? 《 HAVDBOOK OF SOFTWARE RELIABILITY ENGINEETING》 3. 總體設計 全球變化和資源環(huán)境可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的提出使數(shù)字地球已受到各國、各行各業(yè)的普遍重視。在林業(yè)上，森林資源的遼闊性、再生性、周期性和調查工作的艱巨性及調查環(huán)境的復雜性，已經(jīng)使林業(yè)和以“ 3S”技術為主要內容的數(shù)字地球技術、信息技術緊密結合起來， GIS 是“ 3S”中的核心內容。 我國林業(yè)地理信息系統(tǒng)的建設工作已在全國逐步開展起來，并且它已在林業(yè)資源管理、森林資源動態(tài)監(jiān)測、生態(tài)公益林規(guī)劃管理、森林病蟲害監(jiān)測、森林防火等多項工作之中發(fā)揮了重要作用。 11 . 總體結構框架 根據(jù)?？谑猩仲Y源地理信息管理系統(tǒng)建設目標和系統(tǒng)分析，系統(tǒng)總體架構設計如圖 31 所示： 圖 3 1森林資源地理信息管理系統(tǒng)總體框架 ?？谑猩仲Y源地理信息管理系統(tǒng)包括基礎平臺、信息集成平臺、信息服務平臺三層架構，最底層是基礎平臺，其上是信息集成平臺，最高層是信息服務平臺。 其中基礎平臺包括操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫平臺、 GIS 平臺以及計算機硬件與網(wǎng)絡設備等，是整個系統(tǒng)運行應用的基礎。信息集成平臺是指統(tǒng)一存儲管理系統(tǒng)所有信息，具體包括基礎地理數(shù)據(jù)庫、林業(yè)資源庫、圖形庫等，是信息服務和應用的基礎。 信息服務平臺主要有數(shù)據(jù)監(jiān)測采集、數(shù)據(jù)存儲更新、統(tǒng)計分析和顯示輸出等功能，負責絕大部分數(shù)據(jù)采集、建庫、更新，進行統(tǒng)計分析，并利用各種形式輸出信息。 ?？谑猩仲Y源地理信息管理系統(tǒng)的總體結構及其功能模塊圖如圖 22 所示： 12 圖 3 2森林資源地 理信息管理系統(tǒng)總體結構和功能模塊 因為要使系統(tǒng)易于擴充和升級，所以需要把系統(tǒng)分成若干個符合一定要求的模塊，各模塊的設計是單獨進行的，設計過程中需要不斷地吸取用戶調查所提供的信息，并把它與目前林業(yè)生產(chǎn)的需要及將來發(fā)展的可能結合起來，不斷進行修改。模塊設計均采用自上而下的方法，從實際軟件包調查出發(fā)，研究其可能涉及的資料，確定其實體的屬性，然后逐級向上綜合，模塊的劃分為系統(tǒng)的邏輯設計和物力設計打下基礎，為整個系統(tǒng)的順利運行提供保證。根據(jù)?？谑辛謽I(yè)生產(chǎn)的實際狀況和未來發(fā)展的需要，分別設計了空間查詢、空間分析、統(tǒng)計分 析和制圖輸出等模塊，各個模塊相對獨立、功能單一，按照層次結構組織，有利于今后系統(tǒng)的擴展和升級。 13 . 軟件架構 整個業(yè)務軟件采用三層架構設計模式。三層架構 (3tier application) 通常意義上的三層架構就是將整個業(yè)務應用劃分為：表現(xiàn)層（ UI）、業(yè)務邏輯層（ BLL）、數(shù)據(jù)訪問層（ DAL）。區(qū)分層次的目的即為了“高內聚，低耦合”的思想。 在軟件體系架構設計中，分層式結構是最常見，也是最重要的一種結構。 微軟 推薦的分層式結構一般分為三層，從下至上分別為：數(shù)據(jù)訪問層、業(yè)務邏輯層（又或成為領域層）、表示層。 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù)數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù)數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù)數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù)數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù)數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) S e l e c t數(shù) I n s e r t 數(shù) U p d a t e 數(shù) D e l e t e 數(shù) 數(shù) 數(shù)數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù)數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù)數(shù) 數(shù) 數(shù) 數(shù) 圖 3 3軟件架構圖 14 三層結構原理： 3 個層次中，系統(tǒng)主要功能和業(yè)務邏輯都在業(yè)務邏輯層進行處理。 所謂三層體系結構，是在 客戶端 與數(shù)據(jù)庫之間 加入了一個“中間層”，也叫組件層。 三層體系的 應用程序 將業(yè)務規(guī)則、數(shù)據(jù)訪問、合法性校驗等工作放到了中間層進行處理。通常情況下，客戶端不直接與數(shù)據(jù)庫進行交互，而是通過COM/DCOM 通訊與中間層建立連接，再經(jīng)由中間層與數(shù)據(jù)庫進行交互。 . 表示層 位于最外層（最上層），離用戶最近。用于顯示數(shù)據(jù)和接收用戶輸入的數(shù)據(jù)，為用戶提供一種交互式操作的界面。 . 業(yè)務邏輯層 業(yè)務邏輯層（ Business Logic Layer）無疑是系統(tǒng)架構中體現(xiàn)核心價值的部分。它的關注點主要集中在業(yè)務規(guī)則的制定、業(yè)務流程的實現(xiàn)等與業(yè)務需求有關的系統(tǒng)設計，也即是說它是與系統(tǒng)所應對的領域（ Domain）邏輯有關，很多時候，也將業(yè)務邏輯層稱為領域層 業(yè)務邏輯層在體系架構中的位置很關鍵，它處于數(shù)據(jù)訪問層與表示層中間，起到了數(shù)據(jù)交換中承上啟下的作用。由于層是一種弱耦合結構，層與層之間的依賴是向下的，底層對于上層而言是“無知”的，改變上層的設計對于其調用的底層而言沒有任何影響。如果在分層設計時，遵循了面向接口設計的思想 ，那么這種向下的依賴也應該是一種弱依賴關系。因而在不改變接口定義的前提下，理想的分層式架構，應該是一個支持可抽取、可替換的“抽屜”式架構。正因為如此，業(yè)務邏輯層的設計對于一個支持可擴展的架構尤為關鍵，因為它扮演了兩個不同的角色。對于數(shù)據(jù)訪問層而言，它是調用者；對于表示層而言，它卻是被調用者。依賴與被依賴的關系都糾結在業(yè)務邏輯層上，如何實現(xiàn)依賴關系的解耦，則是除了實現(xiàn)業(yè)務邏輯之外留給 設計師 的任務。 15 . 數(shù)據(jù)層 數(shù)據(jù)訪問層：有時候也稱為是持久層，其功能主要是負責數(shù)據(jù)庫的訪問，可以訪問 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 、二進制文件、 文本文檔 或是 XML文檔。 簡單的說法就是實現(xiàn)對數(shù)據(jù)表的 Select， Insert， Update， Delete 的操作。如果要加入 ORM 的元素，那么就會包括對象和數(shù)據(jù)表之間的 mapping，以及對象實體的持久化。 . 技術路線 根據(jù)海口市農(nóng)業(yè)局的相關需求，以及系統(tǒng)的功能需求，采用結構化設計方法實現(xiàn)?？谑猩仲Y源地理信息管理系統(tǒng)的開發(fā)，這種設計方法以數(shù)據(jù)流為中心，自上而下，逐層分解系統(tǒng)工作過程。通過數(shù)據(jù)流圖、數(shù)據(jù)字典、加工說明等主要分析工具，將系統(tǒng)功能分解、刻畫出來。系統(tǒng)總體設計的思路如下： (1) 根據(jù)?？谑辛謽I(yè)部門生產(chǎn)特點以及未來林業(yè)部門發(fā)展遠景，確定系統(tǒng)的主體目標，從而獲得系統(tǒng)設計的當前模型； (2) 根據(jù)系統(tǒng)當前模型抽象 出當前系統(tǒng)的邏輯模型； (3) 分解目標系統(tǒng)與當前系統(tǒng)邏輯上的差異，建立目標系統(tǒng)邏輯模型； (4) 為目標系統(tǒng)邏輯模型作補充，如人工界面的要求等。 ?？谑猩仲Y源地理信息管理系統(tǒng)是專門為?？谑械胤搅謽I(yè)生產(chǎn)服務的實用系統(tǒng)。在目前“數(shù)字林業(yè)”技術基礎尚薄弱的基礎上，系統(tǒng)設計的主要目的是為?？谑猩仲Y源監(jiān)測管理服務，而不能面面俱到，系統(tǒng)設計需要緊湊合理，今后在條件更為成熟之后，再將系統(tǒng)應用范圍再進行相應擴展到林業(yè)生產(chǎn)管理的其它環(huán)節(jié)，主要包括林政管理、營林項目管理、生態(tài)公益林管理、森林公園管理、森林防火指揮、 森林病蟲害防治等。 工作流程如圖 34 所示： 16 圖 3 4森林資源地理信息管理系統(tǒng)工作流程 總體上看，在已有先進成熟的技術基礎上，參考借鑒新一代 GIS 的設計思想與理念，深入研究林業(yè)生產(chǎn)的需求，確定系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源，設計數(shù)據(jù)采集的入口與建庫方案，建立森林防火信息系統(tǒng)基礎數(shù)據(jù)庫，采用前端采集更新與分布式共享的機制，以及基于元數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)管理方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。在基礎數(shù)據(jù)庫的設計上提供數(shù)據(jù)接口，提供與廣東省林業(yè)局、國家林業(yè)地理信息系統(tǒng)以及?？谑懈鞑块T專業(yè)信息系統(tǒng) 的接口，也要為將來農(nóng)業(yè)局其它地理信息系統(tǒng)及林業(yè)地理信息系統(tǒng)的擴展與完善提供共享數(shù)據(jù)接口。同時數(shù)據(jù)庫的設計上強調數(shù)據(jù)的維護、更新、安全、海量、支持多平臺。充分考慮數(shù)據(jù)的安全性，包括硬件、軟件、網(wǎng)絡帶來的數(shù)據(jù)的安全性。 在數(shù)據(jù)需求與數(shù)據(jù)流分析的基礎上，規(guī)劃建立森林資源地理信息管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)標準體系。重點建設數(shù)據(jù)的編碼體系，在充分利用已有編碼體系的基礎上，對于目前還沒有統(tǒng)一編碼的數(shù)據(jù)，結合實際需求與先進的數(shù)據(jù)編碼方法，確定數(shù)據(jù)編碼體系，力爭使其成為行業(yè)或國家編碼標準。 海口市森林資源地理信息管理系統(tǒng)建成運行之后， 可實現(xiàn)森林資源監(jiān)測管理，并進一步擴展到林政管理、營林項目管理、生態(tài)公益林管理、森林公園管理、森林防火指揮、森林病蟲害防治等信息管理，從而建立先進、高效、科學、完善的?？谑辛謽I(yè)地理信息系統(tǒng)。 . 關鍵技術 . 地理信息系統(tǒng)技術 地理信息系統(tǒng)是一項以計算機為基礎的新技術，圍繞這項技術的研究、開發(fā) 17 和應用形成了一門交叉性、邊緣性的學科，是管理和空間數(shù)據(jù)的系統(tǒng)；在適當?shù)挠嬎銠C軟硬件支持下，可以對空間數(shù)據(jù)按地理坐標或空間位置進行各種處理、對數(shù)據(jù)進行有效管理、研究各種空間實體及其相互關系。通過對多因素的綜合分析，可以方便地獲取滿 足應用需要的信息，并能以地圖、圖形或數(shù)據(jù)的形式表示處理的結果。一般認為地理信息系統(tǒng)是具有數(shù)據(jù)采集、管理、查詢、計算、分析與可視表現(xiàn)等多種功能的計算機技術系統(tǒng)。 地理信息系統(tǒng)的核心是空間數(shù)據(jù)及應用軟件，尤以 GIS 軟件最為引人注目，現(xiàn)在已知的 GIS 已經(jīng)廣泛應用于政治、軍事、經(jīng)濟、文化和社會生活的各個方面。 GIS 軟件在其中起到了巨大的作用，現(xiàn)代 GIS 軟件是在 60 年代中期發(fā)端的第一代和 80 年代末的第二代軟件產(chǎn)品的基礎上，在 90 年代中期開始出現(xiàn)第三代的 GIS 軟件，其特征是面向對象的軟件構造技術和廣域網(wǎng)尤其是 Inter 技術的支持下，出現(xiàn)了一些新的特點，加快了 GIS 在國民經(jīng)濟和社會生活各方面的應用： （ 1）組件化：采用了面向對象的軟件技術后，就可以利用商用的軟件構造工具，實現(xiàn)地理信息系統(tǒng)的組件化結構，極大的提高了支持二次開發(fā)的能力，模糊了軟件平臺和應用系統(tǒng)之間的界線?？蛻艨梢岳脗鹘y(tǒng)的軟件開發(fā)語言和空間數(shù)據(jù)處理組件方便地構造個性化的應用軟件系統(tǒng)，實現(xiàn)系統(tǒng)的靈活配置，對于提高應用軟件的可靠性也有積極的促進意義； （ 2）空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的一體化存儲：新軟件采用商用 DBMS 的擴充功能、或自行在傳統(tǒng) DBMS 上擴充其數(shù)據(jù)管理 能力，普遍實現(xiàn)了空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的一體化存儲和查詢。這種一體化技術實現(xiàn)了數(shù)據(jù)管理的規(guī)范化和數(shù)據(jù)操縱的標準化，其好處是用戶可以方便地組織各類空間信息處理事物，在數(shù)據(jù)完整性和一致性方面提供有效的保證； （ 3） B/S 結構： Inter 技術尤其是 WEB 技術的發(fā)展和跨平臺軟件技術的發(fā)展，使得計算機應用系統(tǒng)迅速由 C/S 結構轉為 B/S 結構。 B/S 結構模糊了系統(tǒng)的界線，實現(xiàn)了最終用戶端軟件的零維護，其好處是顯而易見的。第三代地理信息系統(tǒng)軟件普遍采用 WEB 和“軟總線”技術，一方面實現(xiàn)了以瀏覽、查詢?yōu)橹鞯膽孟到y(tǒng)的 B/S 結構，另一方面實現(xiàn)了多級服務器和多用戶協(xié)同工作方式，使應用系統(tǒng)的構建跨越了地域及規(guī)模上的限制，為地理信息系統(tǒng)由以系統(tǒng)為中心向 18 以數(shù)據(jù)為中心的過渡奠定了良好的基礎。目前超大型應用系統(tǒng)（成百上千用戶）已經(jīng)開始出現(xiàn)，特別是將空間信息與人們的日常生活相聯(lián)系，真正將地理信息系統(tǒng)帶入主流軟件的行列，可以預見在不久的將來， GIS 將和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、圖形庫系統(tǒng)一樣，成為計算機應用系統(tǒng)中不可缺少的組成部分； （ 4） 3S 集成：遙感技術是迄今為止人類獲取空間數(shù)據(jù)規(guī)模最大、時間最短的技術，衛(wèi)星定位技術可以幫助人們快捷地獲得地球表面任意物 體的空間位置信息。但是，作為重要的空間數(shù)據(jù)獲取手段，它們只有和地理信息系統(tǒng)技術結合，才能產(chǎn)生廣闊的應用前景。第三代地理信息系統(tǒng)軟件開始注重 3S 集成，實現(xiàn)了矢量、圖像某種程度上的一體化存儲、疊加顯示和矢量 — 柵格數(shù)據(jù)的相互轉化，盡管這種集成是相當初步的，但是在實際應用中已經(jīng)顯示了積極的作用。 本系統(tǒng)將采用 SuperMap 作為 GIS 平臺進行系統(tǒng)建設，實現(xiàn)系統(tǒng)的 GIS 可視化分析管理的功能。 . 數(shù)據(jù)庫技術 數(shù)據(jù)庫是一個復雜的系統(tǒng)，它是集中、統(tǒng)一地保存和管理著某一單位或某一領域內所有有用信息的計算機系統(tǒng)，這個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)有 較少冗余和較高的獨立性，并且能夠為多種應用服務。管理數(shù)據(jù)庫通常利用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)實現(xiàn)，常用的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是建立在操作系統(tǒng)基礎上的，數(shù)據(jù)庫的所有操作（數(shù)據(jù)庫的建立、使用和維護）都是在管理系統(tǒng)的統(tǒng)一管理和控制下進行的。 林業(yè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理通常采用混合管理方式：用地理信息系統(tǒng)管理空間數(shù)據(jù)，用關系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)管理屬性數(shù)據(jù)，空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)通過內碼建立連接?？臻g數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)作為林業(yè)專題地理信息系統(tǒng)的核心，出保證森林資源地理信息管理系統(tǒng)能夠正常運行的基礎；沒有數(shù)據(jù)庫，再方便的森林資源地理信息管理系統(tǒng)也無能為 力，可見數(shù)據(jù)庫是森林資源地理信息管理系統(tǒng)建設的先決條件；而且，數(shù)據(jù)質量的優(yōu)劣也將直接影響和決定屬性傳統(tǒng)三建設的成效。所以說，高質量的數(shù)據(jù)庫是建設森林資源地理信息管理系統(tǒng)的基礎。