【正文】 發(fā)各個階段完成的里程碑。軟件工程方法常采用某一種特殊的語言或圖形的表達(dá)方法及一套質(zhì)量保證標(biāo)準(zhǔn)。,軟件工程方法為軟件開發(fā)提供了“如何做”的技術(shù)。在軟件開發(fā)管理中，它主要是研究軟件管理學(xué)、軟件經(jīng)濟學(xué)和軟件心理學(xué)。,4．軟件工程的內(nèi)容 軟件工程研究的主要內(nèi)容是指軟件開發(fā)技術(shù)和軟件開發(fā)管理兩個方面。,這里提到的幾個目標(biāo)很自然地成為判斷軟件開發(fā)管理方法優(yōu)劣的衡量尺度。,3.工程的目標(biāo) 軟件工程是一門性學(xué)科，目的是從技術(shù)上和管理上采取了多項措施，組織實施軟件工程項目來建造一個大型系統(tǒng)，并最終希望得到項目的成功。 GIS軟件工程涉及的學(xué)科門類更為繁多，包括地理學(xué)、測量學(xué)、地圖制圖學(xué)、攝影測量與遙感學(xué)、計算機科學(xué)、數(shù)學(xué)、統(tǒng)計學(xué)、以及一切與處理和分析空間數(shù)據(jù)有關(guān)的學(xué)科。,2.工程的性質(zhì) 軟件工程是涉及計算機科學(xué)、工程科學(xué)、數(shù)學(xué)等領(lǐng)域的一門綜合性的交叉學(xué)科。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。 （7）通用GIS軟件處在快速上升分化發(fā)展過程中，更新變化很快，不可避免存在不少發(fā)展過程中的銜接問題。 軟件開發(fā)工具過于原始，沒有出現(xiàn)高效率的開發(fā)工具，因而軟件生產(chǎn)率低下。 軟件仍然采用個體手工方式開發(fā)，根據(jù)個人習(xí)慣愛好，無章可循、無規(guī)范可依據(jù)，工作靠言傳身教方式，缺乏工程化思想方法的指導(dǎo)。 在20世紀(jì)60年代，人們注重一些計算機理論問題的研究，如編譯原理、操作系統(tǒng)原理、數(shù)據(jù)庫原理、人工智能原理、形式語言理論等，不注重軟件開發(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越大。 軟件生產(chǎn)是一種智力勞動，它是資金密集、人力密集的產(chǎn)業(yè)，大型軟件投入人力多，周期長，費用上升很快。 由于軟件規(guī)模大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜又具有無形性，導(dǎo)致管理困難，進度控制困難，可靠性無法保證。對于這種龐大規(guī)模的軟件，其調(diào)用關(guān)系、接口信息復(fù)雜，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也復(fù)雜，這種復(fù)雜程度超過了人所能接受的程度。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行環(huán)境的多樣性。 隨著計算機應(yīng)用的日益廣泛，需要開發(fā)的軟件規(guī)模日益龐大，軟件結(jié)構(gòu)也日益復(fù)雜。軟件重用是軟件工程中的一個重要研究課題，軟件重用的理論和技術(shù)至今尚未徹底解決。當(dāng)前的軟件開發(fā)存在著大量的、重復(fù)的勞動，耗費了不少人力資源。,（7）軟件可重用性差。 （6）軟件需求與軟件生產(chǎn)的矛盾日益加劇，突出表現(xiàn)在軟件生產(chǎn)率低。,（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。這種不可靠的軟件，經(jīng)常會影響系統(tǒng)正常工作，甚至?xí)l(fā)生事故，造成生命財產(chǎn)的重大損失。,（4）開發(fā)的軟件可靠性差。軟件維護之所以有如此大的花費，是因為已經(jīng)運行的軟件還需排除隱含的錯誤，新增加的功能要加入進去，維護工作又是非常困難的，效率是非常低下的。程序結(jié)構(gòu)不好，運行維護時發(fā)現(xiàn)錯誤也很難修改，導(dǎo)致維護性差。,（3）開發(fā)的軟件可維護性差。 開發(fā)的初期對用戶的要求了解不夠明確，未能得到明確表達(dá)。由于對工作量和開發(fā)難度估計不足，進度計劃無法按時完成，開發(fā)時間一再拖延。 由于缺乏GIS軟件開發(fā)的經(jīng)驗和GIS軟件開發(fā)數(shù)據(jù)的積累，使得軟件開發(fā)計劃很難制定。 因此，傳統(tǒng)的GIS軟件的特點可以簡要地歸納為：以系統(tǒng)為中心，以地圖為基礎(chǔ)，二維處理，靜態(tài)管理，尺度割裂，數(shù)據(jù)集中。但是GIS功能共享和互操作問題尚未得到解決。,（4）在空間數(shù)據(jù)管理范圍方面，目前的GIS可以比較有效地處理二維空間數(shù)據(jù)，并能較好地處理DEM數(shù)據(jù)、實現(xiàn)三維實體的表面顯示。在實現(xiàn)上，將空間數(shù)據(jù)組織成物理實體（點、線、面等）、圖層、地圖和圖庫幾個層次。GIS設(shè)計與應(yīng)用,第二章 GIS軟件工程概述,第一節(jié) GIS軟件工程,一、GIS軟件的主要特點 （1）在存儲技術(shù)上，傳統(tǒng)的GIS采用兩庫結(jié)構(gòu)，即空間數(shù)據(jù)庫和屬性數(shù)據(jù)庫的分離。 （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。 （3）在網(wǎng)絡(luò)和分布式環(huán)境下系統(tǒng)組成方面，傳統(tǒng)的GIS支持樹型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和主－從工作模式，上下級數(shù)據(jù)交換基本上以圖層為單位進行。 （5）在數(shù)據(jù)共享和功能共享方面，雖然目前開始注意元數(shù)據(jù)問題，已經(jīng)解決了不同格式空間數(shù)據(jù)之間轉(zhuǎn)換問題，可以實現(xiàn)有縫的數(shù)據(jù)共享。以系統(tǒng)為中心的問題沒有得到根本克服。,二、GIS軟件開發(fā)過程中的問題 （1）經(jīng)費預(yù)算經(jīng)常突破，完成時間一再拖延。主觀盲目制定的計劃，執(zhí)行起來和實際情況有很大的差距，使得開發(fā)經(jīng)費一再突破。 （2）開發(fā)的軟件不能滿足用戶的要求。開發(fā)工作開始后，軟件人員和用戶未能及時交換意見，使得一些問題不能及時解決，導(dǎo)致開發(fā)軟件不能滿足用戶的要求，使得開發(fā)工作失敗。 軟件開發(fā)人員按各自的風(fēng)格工作，各行其是。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，軟件的維護費用占整個軟件系統(tǒng)費用的2/3，而軟件開發(fā)費用只占1/3。因此，如何提高軟件的可維護性，減少軟件維護的工作量，也是軟件工程面臨的主要問題之一。 在軟件開發(fā)過程中，若在測試時，沒有嚴(yán)格的、完整的測試，那么提交給用戶的軟件質(zhì)量差，在運行中就會暴露出大量的問題。在軟件開發(fā)中，通常要花費40％的代價進行測試和排錯，即使這樣還不能保證以后不再發(fā)生錯誤，為了提高軟件可靠性，就要付出足夠的代價。 而由數(shù)據(jù)工程又帶來一系列問題，如可靠性差、周期延長、費用增長等等。 軟件是知識高度密集的綜合產(chǎn)物，計算機的廣泛應(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)社會對迅速增長的要求，而軟件的生產(chǎn)又牌手工開發(fā)的狀態(tài)，軟件生產(chǎn)率低下，使得各國都感到軟件開發(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題。 提高軟件的重用性，對于提高軟件生產(chǎn)率、降低軟件成本有差重要意義。軟件的重用有各種級別，軟件規(guī)格說明、軟件模塊、軟件代碼、軟件文檔等都可以是軟件重用的單位。,三、GIS軟件開發(fā)存在問題的原因分析 （1）軟件的規(guī)模越來越大，結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜。1968年美國航空公司訂票系統(tǒng)達(dá)到30萬條指令；IBM360 OS第16版達(dá)到100萬條指令，花了5000個人年；1973年美國阿波羅計劃達(dá)到1000萬條指令。有人曾估計，軟件設(shè)計與硬件設(shè)計相比，其邏輯量要多達(dá)10～100倍。,（2）軟件開發(fā)的管理困難。 （3）軟件開發(fā)費用不斷增加。 （4）軟件開發(fā)技術(shù)落后。,（5）生產(chǎn)方式落后。 （6）開發(fā)工具落后，生產(chǎn)率提高緩慢。在1960～1980年期間，計算機硬件的生產(chǎn)由于采用計算機輔助設(shè)計、自動生產(chǎn)線等先進工具，使硬件生產(chǎn)提高了100萬倍，而軟件生產(chǎn)率只提高了2倍，相差十分懸殊。,四、GIS軟件工程 1.軟件工程的定義 軟件工程是用科學(xué)知識和技術(shù)原理來定義、開發(fā)、維護軟件的一門學(xué)科。 GIS軟件工程就是在GIS軟件的開發(fā)整個過程中，遵循一般軟件開發(fā)的工程化原理和方法，并照顧到GIS軟件開發(fā)的特殊規(guī)律和要求，對GIS軟件從可行性研究、需求分析、總體設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計、軟件編制、軟件測試，直到軟件維護的各個階段進行工程化規(guī)范的一門技術(shù)。計算機科學(xué)中的研究成果均可用于軟件工程，但是計算機科學(xué)著重于原理和理論，而軟件工程著重于如何建造一個軟件系統(tǒng)。GIS軟件工程明顯地具有多學(xué)科交叉的特征，它既要吸收諸多相關(guān)學(xué)科的精華和營養(yǎng)，又將被多個相關(guān)學(xué)科所運用。所謂成功，是要達(dá)到以下幾個目標(biāo)：付出較低的開發(fā)成本；達(dá)到要求的軟件功能；取得較好的軟件性能；開發(fā)的軟件易于移植；需要較低的維護費用；能按時完成開發(fā)任務(wù)，及時交付使用；開發(fā)的軟件可靠性高。實際上，實施軟件開發(fā)項目就是力圖在以上目標(biāo)的沖突取得一定程度的平衡。在軟件開發(fā)技術(shù)中，它主要研究軟件開發(fā)方法、軟件開發(fā)過程、軟件開發(fā)工具和環(huán)境。 軟件工程包括三個要素：方法、工具和過程。它包括了多方面的任務(wù)，如項目計劃與估算、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、算法過程的設(shè)計、編碼、測試以及維護等。,軟件工程的過程則是將軟件工程的方法和工具綜合起來以達(dá)到合理、及時地進行計算機軟件開發(fā)的目的。 軟件工程就是包含上述方法、工具及過程在內(nèi)的一些步驟。,五、GIS工程的特色,GIS與其他信息系統(tǒng)的最大區(qū)別是它能夠處理具有空間特性的對象，與一般制圖系統(tǒng)相比較，它不僅能夠進行空間數(shù)據(jù)的存儲、顯示、繪制、輸出，而且能夠?qū)臻g數(shù)據(jù)進行查詢、分析。,GIS軟件工程具有如下特點： 1.系統(tǒng)復(fù)雜度大 軟件的復(fù)雜度與如下幾個因素密切相關(guān)： （1）交付文檔的質(zhì)量和數(shù)量。 即理解和處理單個程序或子程序內(nèi)部結(jié)構(gòu)與操作的難易程度。 指理解和處理整個程序的結(jié)構(gòu)與功能的難易程序。,不難發(fā)現(xiàn)，功能規(guī)劃相似的信息系統(tǒng)，GIS的復(fù)雜度可能比一般信息系統(tǒng)高數(shù)個級別，這也是我國GIS建設(shè)費用與建設(shè)周期高居不下的實質(zhì)性因素，如果對此估計不足，就容易導(dǎo)致系統(tǒng)建設(shè)的失敗。根據(jù)有關(guān)專家統(tǒng)計，系統(tǒng)投資的三個主要部分——數(shù)據(jù)、硬件、軟件的比例一般高達(dá)8：1：1，可見數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中有重要的地位。 （2）數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性。,3．系統(tǒng)表達(dá)方式復(fù)雜 （1）表達(dá)的內(nèi)