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    GIS開發的軟件工程方法探究
    發布時間:2019-10-28

      摘要:隨著社會的不斷發展,GIS地理信息系統在人們生活中起到的作用越來越大。為了能使GIS更加適用,對適合GIS開發的軟件工程方法的實踐要求進行了簡要的探究,并對適合GIS開發的軟件工程方法進行研究,以期實現GIS地理信息系統功能的最大化。

      關鍵詞:GIS開發; 軟件工程; 統一軟件開發過程; W/G模式;

      如今,國內各類產業都對GIS有了一定的應用,這就要求研究人員必須開發出高水平的GIS軟件,因此,軟件工程方法的先進性也有了一定的要求。研究人員要根據GIS開發的軟件工程方法的實踐要求進行具體的分析,克服其中困難,尋找到最適合GIS開發的軟件工程方法。

    軟件工程

      1 適合GIS開發的軟件工程方法的實踐要求

      1.1 確定軟件需求

      要想做出高質量的GIS開發,就要對GIS系統的地理背景、分析算法、用戶領域應用等幾個要素進行深入的性能探究,以此為基準點了解用戶對軟件的需求,從而找到最合適的軟件開發方法。首先,地理背景主要就是指通過系統中RS、GPS遙感與定位的技術,經過對地形面積、體積的測算與分析形成二維或三維的圖形,或構成虛擬實境,來為用戶顯示某地區的地理環境。其次,分析算法就是在對地理要素進行分析后,利用數據的采集、融合及評估、最優路徑、緩沖分析、疊置分析、符號匹配、數據庫查詢等功能,進行對某一地理區域的細致分析[1].如對城市道路擁擠程度的分析或土地價值評估等,都是分析算法的具體實踐方式。最后,用戶領域應用也是GIS開發軟件工程中最重要一個要素。每一個GIS系統都要為用戶提供二次開發手段,以滿足用戶的需求。目前,對于GIS的研究還不夠透徹,研究人員對GIS軟件工程開發方面的了解不夠透徹,使得其對軟件需求的確定不夠完全,這也影響到軟件的實際開發。所以,研發人員要根據GIS的實際應用,從中吸取經驗,發現問題,能夠更好地確定軟件需求,滿足用戶對GIS功能的需要。

      1.2 軟件設計

      在GIS開發的軟件設計上,要做到深入細化,以保證設計內容穩定有效。(1)要建立系統數據模型結構,完善對數據庫查詢端口的設置。(2)完善各個模塊間的API數據接口,保證各模塊之間操作功能明確,保證其協調運作。(3)做到系統總線的集成化,使各模塊的運作達到系統整體功能的最大化。(4)要積極研發并實現GIS界面的共享。(5)完善GIS系統內部的分析功能,設置數據緩沖區。(6)每一模塊完成后,要對其進行專業測試,然后投入使用。(7)要對研發人員進行有針對性的培訓,使其能力達到創新開發的標準。(8)要對GIS系統的研發過程進行統一的規范,保證其對軟硬件的控制與調試[2].

      1.3 系統開發實踐

      對于系統的開發,要在開始前做出準確的目標及測試方案,制定流程圖,待準確無誤后開始程序編碼。編碼過程中,每完成一個模塊就要及時進行運行檢測,保證其可實用性。在整體完成后,要對要對其運行級別及代碼公開級別進行總線測試,完善GIS的開發。

      2 適合GIS開發的軟件工程方法研究

      2.1 統一軟件開發過程-RUP

      統一軟件開發過程簡稱PUP,它是一個具有多種開發模型優點,具有一定可行性和實用操作性的軟件開發項目方法。它通過分析、設計、編程、測試以及集成的方法進行軟件項目的開發。同時,RUP可以把迭代式開發、管理需求、使用以組件為中心的軟件架構、可視化建模、驗證軟件質量,以及控制變更幾種軟件開發實踐方法融入GIS開發中,并以此為技術手段,促進GIS的開發與應用。(1)迭代式開發的主要功能就是降低風險,推動迭代。在利用迭代式進行GIS開發時,系統會初步分析初始項目的風險與范圍,設計最高風險的解決方案,修訂總體項目計劃,并進行計劃、發展目標及評定的循環,以此進行風險的消除。經過幾次循環,可以有效增加GIS開發中項目的可行性,促進GIS項目的發展。(2)GIS項目開發中要注意需求與管理,如圖1所示,通過對用戶需求的開發和管理,可以有效地對市場及客戶的需求進行了解,并及時進行項目內容的變更,以促進項目更好地進行[3].

      圖1 需求開發與需求管理 

      (3)在GIS開發中進行可視化建模,如圖2所示,可以將GIS軟件中的子系統、類型及代碼進行分層,以便清晰地掌握GIS系統每一部分的主要特征,以此更加方便研發人員對GIS項目的掌握。

      圖2 可視化建模對軟件的細節化分層  

      (4)RUP可以對其所開發的GIS項目進行質量的檢測。通過開發前對軟件質量的定義,研發中對過程質量、產品內、外部質量,以及對保證質量方法的探究,來完成對軟件質量的檢測,用準確的測試來表明GIS系統開發的規范性和可行性。

      (5)GIS開發的軟件工程對所需的人力及時間有一定的要求,負責不同部分的工作人員可能在不同的地區工作,其用到的各次迭代、各個平臺可能會有不同,就需要控制研發配置的變更。為了保證各研發人員在工作中的協調組織,要建立統一的測試基線,以保證能夠有效地控制變更。由此可見,統一軟件開發過程-RUP,為GIS開發的整體流程提供了重要的技術與方法,為GIS的開發提供了更多的保障與可能性,是GIS開發的軟件工程的適用方法。

      2.2 W/G模式GIS開發

      W/G模式是以Linux為基礎發展而成的一種軟件開發方法,全稱為Whole role group develop,即整體目標群開發。W/G模式對GIS的開發主要分為3個部分,(1)對整體目標的確定。這項任務先要確定一個或一組在目前GIS開發方面有典型性的軟件,通過對其系統的分析,將其功能體系進行整合,分析其優勢與缺點,制定一個初步目標。研發人員以此目標進行討論分析,并進行社會需求調查,根據所掌握的線索信息,經反復研究討論后確定整體目標。根據此確認目標要求即將研發的GIS軟件需要有RS遙感更新、GPS快速檢測、虛擬實境、數據采集與融合、屬性維護、三維生成、三維控制、三維分析、數據裝載、高程量算、面積、體積實測、透視分析、斷面分析、最優路徑、疊置分析、圖形查詢、圖形編輯、拓撲生成、圖層控制、圖像顯示、地圖投影、數據庫查詢等功能[4].對于開發預計的每一項功能都需要軟件開發功能進行設定,將其界面、程序、內容、交互能力進行細化操作,以確保GIS系統的研發工作能按照整體目標進行。(2)要對系統內核進行設計。對GIS系統內核的設計能夠保障能夠保障軟件的基本使用功能,是將軟件與各項功能數據相連接的基本保障。所以,W/G模式對GIS系統的內核設計要有合理的空間數據結構。因為軟件開發中的空間數據十分繁復,結構不清很容易造成空間數據管理的混亂,導致GIS系統的運行能力降低。而且,GIS系統的穩定運行離不開對空間數據整理,因此,設計合理的空間數據結構有利于保障GIS系統各項功能的有效性和穩定性,為其后續發展提供動力和源泉。同時,對GIS系統的內核設計要保證系統接口的標準化和可擴充能力。系統的接口是保證其各項功能協調連接的關鍵,是系統內各個模塊共同運行的保障。保證其標準化與可擴充能力可以為后續先進技術的填充提供入口,促進GIS系統能持續發展。(3)要對模塊編碼進行測試。在保障內核設計穩定的情況下,研發人員可以對模塊編碼進行測試。各模塊要根據統一的API標準,逐個進行入網絡中測試。如果測試結果穩定,該模塊就可以正式投入應用,正式成為GIS系統中發行的新內容[5].

      3 結語

      隨著現在科學技術與網絡系統的發展,GIS的開發也已經進入了一個新的階段,根據對RUP統一軟件開發過程及W/G模式GIS開發的研究,這些新型軟件工程方法對GIS開發有著積極的推動作用。同時,也應積極對軟件工程繼續探究,促進其為GIS開發及其他各類項目開發做出更大的貢獻。

      參考文獻
      [1]黃偉君。基于GIS系統集成的理論與實踐[J].電子技術與軟件工程, 2019,(15):138-139.
      [2]周立航。基于ArcGIS的土地登記管理系統的設計與實現[D].北京郵電大學, 2012.
      [3] 劉友芹,岳文朝。地理信息系統軟件開發模式分析[J].中國科技縱橫, 2017,(23):21-22.
      [4] 華南機械制造有限公司。基于WebGL技術的網絡三維地理信息系統。 2019.
      [5] 劉心合。地理信息系統應用現狀[J].環球市場,2019,(15):331.

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