第六章土地信息系统工程建设与评价

第六章土地信息系统工程建设与评价软件工程土地信息系统工程的概念土地信息系统工程建设土地信息系统评价土地信息系统标准化工程的定义：将自然科学的理论运用到具体的生产部门。例如：水利工程、土木工程、遗传工程等．第一节软件工程一、软件工程概念和原则软件工程的定义1983年，IEEE（InstituteofElectrical&ElectronicEngineers，电气与电子工程师协会）给出了一个全面的定义：软件工程是研究和应用如何以系统化的、规范的、可度量的方法去开发、运行和维护软件，即把工程化应用到软件上。（一）概念（二）软件工程的主要目标生产具有正确性、可用性以及开销合宜的产品。正确性意指软件产品达到预期功能的程度。可用性指软件基本结构、实现及文档为用户可用的程度。开销合宜性是指软件开发、运行的整个开销满足用户要求的程度。这些目标的实现不论在理论上还是在实践中均存在很多问题有待解决，它们形成了对过程、过程模型及工程方法选取的约束。（三）软件工程原则软件工程的原则有以下四项基本原则：选取适宜开发范型（使合乎某种模式）该原则与系统设计有关。在系统设计中，软件需求、硬件需求以及其他因素之间是相互制约、相互影响的，经常需要权衡。因此，必须认识需求定义的易变性，采用适宜的开发范型予以控制，以保证软件产品满足用户的要求。采用合适的设计方法在软件设计中，通常要考虑软件的模块化、抽象与信息隐蔽、局部化、一致性以及适应性等特征。合适的设计方法有助于这些特征的实现，以达到软件工程的目标。提供高质量的工程支持“工欲善其事，必先利其器”。在软件工程中，软件工具与环境对软件过程的支持颇为重要。软件工程项目的质量与开销直接取决于对软件工程所提供的支撑质量和效用。重视开发过程的管理软件工程的管理，直接影响可用资源的有效利用，生产满足目标的软件产品，提高软件组织的生产能力等问题。因此，仅当软件过程得以有效管理时，才能实现有效的软件工程。用分阶段的生命周期计划严格管理（一半由计划不周造成）坚持进行阶段评审（为了尽早的发现问题，设计错误占到63%，编码错误仅占37%）实行严格的产品控制采用现代程序设计技术结果应能清楚的审查开发小组的人员应该少而精（交流开销增加）承认不断改进软件工程实践的必要性（四）软件工程基本原理二、软件工程活动软件工程活动是“开发一个最终满足需求且达到工程目标的软件产品所需要的步骤”。主要包括需求、设计、实现、确认以及支持等活动。需求活动包括问题分析和需求分析。设计活动一般包括概要设计和详细设计。概要设计建立整个软件体系结构，包括子系统、模块以及相关层次的说明、每一模块接口定义。详细设计产生程序员可用的模块说明，包括每一模块中数据结构说明及加工描述。实现活动把设计模型转换为可执行的程序代码。确认活动贯穿于整个开发过程，实现完成后的确认，保证最终产品满足用户的要求。支持活动包括修改和完善。伴随以上活动，还有管理过程、支持过程、培训过程等。三、软件开发的基本策略对于建立软件系统而言，所谓复用就是利用某些已开发的、对建立新系统有用的软件元素来生成新的软件系统。在一个新系统中，大部分的内容是成熟的，只有小部分内容是创新的。一般地，可以相信成熟的东西总是比较可靠的，而大量成熟的工作可以通过复用来快速实现，人们应该把大部分的时间用在小比例的创新工作上，而把小部分的时间用在大比例的成熟工作中，这样才能把工作做得既快又好。复用分而治之优化—折衷（一）复用（二）分而治之分而治之是指把大而复杂的问题分解成若干个简单的小问题，然后逐个解决。这种朴素的思想来源于人们生活与工作的经验，也完全适合于技术领域。右图表示了软件领域的分而治之策略，诸如软件的体系结构设计、模块化设计都是分而治之的具体表现。（三）优化—折衷软件的优化是指优化软件的各个质量因素，如提高运行速度、提高对内存资源的利用率、使用户界面更加友好、使三维图形的真实感更强等等。软件折衷的重要原则是不能使某一方损失关键的职能，更不可以象“舍鱼而取熊掌”那样抛弃一方。例如3D动画软件的瓶颈通常是速度，但如果为了提高速度而在程序中取消光照明计算，那么场景就会丧失真实感，3D动画也就不再有意义了。第二节土地信息系统工程的概念系统工程是组织管理的技术。把极其复杂的研制对象称为系统，即由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合成具有特定功能的有机整体，而且这个系统本身又是它所从属的一个更大系统的组成部分。系统工程则是组织管理这种系统的规划、研究、设计、制造、试验和使用的科学方法，是一种对所有系统都具有普遍意义的科学方法。（一）土地信息系统工程应用系统原理和软件工程方法，针对特定的实际应用目的和要求，统筹设计、优化、建设、评价、维护实用LIS系统的全部过程和步骤的统称。（二）特点LIS工程具有一定的广泛性：即从系统的观点出发，立足于整体，统筹全局，采用定量的或定性与定量相结合的方法，提供LIS工程的建设模式。同时，LIS工程在很大程度上是计算机软件系统，它在软件设计和实现上要遵循软件工程的原理，研究软件开发的方法和软件开发工具，争取以较少的代价获取用户满意的软件产品，支持LIS工程。LIS工程具有相对的针对性LIS工程总是面向具体的应用而存在，它伴随着用户的背景、要求、能力、用途等诸多因素而发生变化。要求从系统的高度抽象出符合一般LIS工程设计和建设的思路和模式，用以指导各种LIS工程建设LIS工程覆盖范围广泛贯穿于工程设计、优化、建设、评价、维护更新等全过程，并综合考虑人的因素、物的因素，使其整体统筹考虑的范畴做到“物尽其用，人尽其能”，以最小的代价取得最佳的收益LIS工程涉及因素众多（硬件、软件、数据和人）（三）LIS工程与一般管理信息系统工程的区别①横跨多学科的边缘体系LIS是由计算机科学、测绘遥感学、摄影测量学、地理学、地图制图学、人工智能、专家系统、信息学等组成的边缘学科。②以空间数据为主，数据类型多样从内涵上说，LIS包含有图形数据、属性数据、拓扑数据。从形式上说，包含有文本数据、图形数据、统计数据和表格数据。所有数据皆以空间位置数据为主要核心，在图形数据库和属性数据库间想联系。③数据结构复杂④以应用为主，类型多样LIS以应用为主要目标，针对不同领域，具有不同的LIS，如土地利用规划管理信息系统、土地定级估价信息系统、地籍信息系统等。不同的LIS具有不同的复杂性、功能和要求。⑤以空间分析为主上述情况决定了LIS工程是一项十分复杂的系统工程，投资大、周期长、风险大、涉及部分繁多。它具有一般工程所具有的共性，同时又存在着自己的特殊性。第三节土地信息系统工程建设土地信息系统工程建设的指导思想用系统工程的思想去指导系统建设，既要有技术措施（方法和工具），又要有必要的组织管理措施系统分析时期系统开发时期系统维护时期确定任务可行性研究需求分析总体设计详细设计系统测试数据库建立土地管理信息系统建设的过程步骤日常维护软硬件维护系统故障分析再开发一、现行系统调查与可行性研究通过分析几种主要的可能解决方法的利弊，从而判定原定的系统目标和规模是否实现，系统完成后所能带来的效益是否大到值得投资开发这个系统的程度。（一）目的（二）内容1、发现现行系统存在的问题通过对现行系统组织机构、组织分工、工作任务、职能范围、业务运作流程、信息处理方式、资料使用情况、工作负荷、人员配置、设备装置、费用开支等各方面的调查研究，指出现行工作状况在工作效率、费用支付、人力使用等方面存在的主要问题和薄弱环节，作为待建LIS的突破口。2、初步确定新建LIS的主要目标系统目标不可能在调查研究阶段就提得十分具体和明确，随着后续分析和设计工作的逐层深入，新建LIS系统目标也将逐步具体化和定量化。3、技术力量的调查分析系统分析人员、设计人员、程序员、操作员、软硬件维护人员、组织管理人员等。应对新建LIS的规模和应用领域，对从事这些工作技术人员的数量、结构和水平进行调查分析。4、资金财力的调查分析LIS工程建设需要有足够的资金财力作保证。根据拟建LIS的规模，要对LIS开发和运行维护过程中所需要的各种费用进行预测估算，包括软硬件资源、技术开发、人员培训、数据收集和录入、系统维护、材料消耗等各项支出，衡量能否有足够的资金保证进行LIS的工程建设。（二）内容5、数据资料的调查分析数据是信息的载体，是系统运行的“血液”。图形数据、图像数据、表格数据、文字数据、统计数据等。要对有关部门所拥有和能够提供的数据在数据种类、完备性、准确性、精确性等方面进行深入的调查统计与分析，包括对相关技术规范的调查分析。6、系统效益调查分析一般说来，LIS建设投资大，短期内效益不明显。要对LIS建成后带来直接或间接的经济效益和社会效益进行估计，并与LIS建设各阶段的投入相比较，看看能够带来多少好处，可从投资回收期、效益／费用、节省人力、减轻劳动强度、改进薄弱环节、提高工作效率、提高数据处理的及时性和准确性、辅助决策和提供决策依据等各个方面进行分析预测。（二）内容数据条件经济条件技术条件成本/效益分析项目进度计划运行可行性的调查分析可行性研究主要是进行大量的现状调查，在调查的基础上论证以下几个方面的可行指数据的类型、完备程度和质量能否满足系统建设的需要。数据是系统的血液，不健全的数据必定导致系统瘫痪。（1）系统建设的数据条件根据系统建设的规模和目标、系统应有的功能以及系统建设方案分析现有的技术环境能否满足系统建设的需要，并提出相应的技术方案。（2）系统建设的技术条件系统分析员估计系统开发和运行费用，并估计相对于现在的土地管理方式而言，这个系统可以节省的开支或增加的收入。（3）系统建设的经济条件从经济角度分析开发一个系统是否有益，从而帮助土地管理部门正确地做出是否投资于该项开发工程的决策。（4）成本效益分析从可行性研究和需求分析开始，到系统的设计、实施和测试等，根据计划书中制定出的各个子项目、任务等内容，逐一在时间和顺序上进行安排。（5）项目进度计划调查研究数据结构框架设计数据流程分析工作流程分析需求分析二、系统需求分析需求分析的主要任务通过调查研究，对现行土地管理的体制结构和业务内容进行分析，并进一步理顺现行土地管理活动之间的关系，划清每项业务活动之间的“边界”，防止出现业务处理过程重复、数据管理不清的情况。（一）调查研究对现有的土地管理工作模式和运行过程进行调查研究，并以概括的形式表达对现有系统的认识，以此作为确定系统功能的依据。（二）工作流程分析目的是把对现有土地管理的认识用数据流程描绘出来，以确定数据输入、处理和输出的类型，供有关人员审查确认，并作为总体设计阶段设计数据库结构的依据。（三）数据流程分析包括系统软件功能模块图，系统的数据结构框架和系统的软、硬件配置框图。常用的图形工具（四）数据结构框架设计层次方框图Warnier图IPO图层次方框图用属性结构的一系列多层次的矩形框描绘数据或功能的层次结构。属性结构的顶层是一个单独的矩形框，它代表完整的数据结构或功能结构，下面的矩形框表示这个数据的子集或系统的子系统，最底层的各个框代表组成这个数据的实际数据因素或组成系统的操作模块。Warnier图法国计算机科学家渥尼尔(Warnier)提出了表示信息层次结构的另外一种图形工具，称为Warnier图。和层次方框图类似，Warnier图也用树形结构描绘信息。下图是用Warnier图描绘土地信息系统软件的例子，它说明了这种图形工具的用法。图中花括号用来区分数据结构层次，在一个花括号内的所有名字都属于同一类信息。IPO图IPO图是输入／处理／输出图的简称，能够方便地描绘输入数据、对数据的处理和输出数据之间的关系。IPO图使用的基本符号既少又简单，使用者很容易学会使用这种图形工具。它的基本形式是在左边的框中列出有关的输入数据，在中间框内列出主要的处理，在右边的框内列出产生的输出数据，处理框中列出处理的次序暗示了执行的顺序。在IPO图中，还用类似向量符号的粗大箭头清楚地指出数据通信的情况。（五）进行用