软件工程理论在GIS工程活动中的作用

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<P align=center><b>软件工程理论在GIS工程活动中的作用</b>
　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　作者：许康</P>
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<TD class=main width=489 height=56>　　运用软件工程的方法来进行GIS工程开发，对于保证GIS工程的进度和质量，降低GIS工程的开发成本，都是十分重要的。GIS的软件开发是一项庞大的工程，应用软件工程理论与方法进行开发是工程顺利完成的保障……</TD></TR></TABLE></DIV></TD></TR></TABLE></P>
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　　目前，GIS的应用领域已经突破了地理界限，以迅猛的发展速度在各行各业渗透，在商业、市政、交通、水利、环保、资源开发与利用、城市规划与管理等发面都有广泛的重视。
然而，由于各行各业应用目的和所要解决的问题不同，通常不同行业的用户都要在基础软件之上做相应的二次开发，以扩展本部门所需的GIS功能。从本质上讲，GIS开发的核心就是软件开发，软件是GIS系统的大脑，没有软件就根本谈不上GIS技术。目前，GIS软件的开发手段不断进步，然而在GIS软件工程方面的进步却并不明显。无论是GIS基础软件的开发还是在基础软件之上的应用开发，GIS的开发都存在着一些问题，GIS产业的危机不容忽视。因此，将软件工程理论与方法应用于GIS工程中就显得相当重要。


<b>1 GIS与软件工程的紧密关系</b>

　　如今，我们处在信息时代之中，许多学科已经互相渗透，形成了一些新的边缘学科。这些学科常常是你中有我，我中有你，相互补充，支持与发展，同样GIS技术作为信息技术的组成部分，它也不是孤立存在的。GIS从诞生之日起，就不断与最新的计算机技术进行融合，如COM组件技术、WEB技术、可视化技术、虚拟现实技术、数据库技术、面向对象技术等。软件工程理论也不例外，目前，已经有不少关于将软件工程理论和方法应用于GIS工程开发的研究实践，GIS与软件工程之间已经存在着紧密的关系。
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<FONT size=2>下面我们就以一个应用型GIS软件的发展过程为例，结合软件工程的发展历程，来简单分析GIS与软件工程之间的紧密联系。
一个应用型的GIS软件是以应用为目、以业务需求为导向、以空间数据为驱动的，它可以分为项目GIS、部门GIS、企业GIS和社会GIS，四种类型的GIS软件就反映了GIS应用的发展历程。其中，项目GIS一般在开始就有特定的实现目标，着重解决实际工作中的某个具体问题；部门GIS应用于一个机构的某个部门，一般指在建立一个长期稳定运行的系统以处理日常事务；企业化GIS应用于一个机构的多个或各个部门，它以建立一个长期稳定运行的分布式系统，实现资源共享为目的；社会化GIS则完全基于Internet，用户可通过网络获取自己所需的地理信息，它使得GIS飞入寻常百姓家，成为现代化信息基础设施的重要组成部分。由于它的应用范围不同，则对软件体系的要求也不同，下面可以由图1看出其与软件工程的关系</FONT><P align=center><FONT size=2><img src="http://www.gisforum.net/magazine/images/picxmgl01.gif"></FONT></P><P>

<FONT size=2>　　<b>小结：</b>从图中可以发现，企业化GIS和社会化GIS的开发都必须以强大的软件工程理论作为其支持，只有利用软件工程理论与方法作为指导，才能使得GIS工程的开发效率和软件质量得到保障。
</FONT></P><P>
<FONT size=2><b>2 GIS工程活动中存在的问题</b>

2.1 地理信息工程（GIS工程）

　　GIS工程是运用系统工程的原理、方法研究地理信息系统建设开发的方法、工具和管理的一门工程技术。它的目标在于研究一套可行的工具系统，解决GIS建设中的最优问题，即解决GIS系统的最优设计、最优控制和最优管理问题，力求通过最小的投入，最合理地配置资金、人力和物力而获得最佳的GIS产品。GIS工程自身遵循着一套科学的设计原理和方法，是系统工程普遍的具体应用。以空间信息作为其管理对象的GIS，与一般的信息系统相比，尤具特殊性。GIS工程跨越了多种学科，不仅仅涉及到工程领域，还涉及到社会、经济等领域。为了解决这些领域的问题，除了需要纵向技术之外（如空间分析、计算管理、人工智能等技术），还要有一种技术从横向把它们组织起来，这种技术就是GIS工程，也即研制GIS所需要的思想、技术、方法和理论等体系化的总称。

2.2 GIS工程开发现状极其存在的问题

　　随着信息化进程的加快，GIS工程的建设正出现一个热潮，建设中的组织管理技术已逐步引起开发单位和开发人员的广泛关注。然而，目前GIS工程的建设在我国存在一些问题，其主要体现如下：

　　2.2.1 没有足够的分析设计

　　GIS开发人员往往在拿到项目后没有进行足够的分析和设计，就急于设计数据模型、数据结构和进行编码，常常在开发进行到一半的时候才发现数据结构或者数据模型设计不合理、系统设计不合理等问题，不得不对数据结构或数据模型进行调整，从而影响了整个工程的进度。原因是多方面的：一方面是由于资金、开发时间以及开发人员水平的限制；更多的是由于缺少详细充分的客户需求分析、系统结构分析、系统设计和功能设计。

　　2.2.2 代码不规范

　　代码可以说是GIS软件的主体，而在GIS工程开发中却常常存在代码不规范的问题。这主要表现在以下几个方面：

　　1） 在代码编写的过程中没有对变量（属性）或函数（方法）的命名进行统一的约定；
　　2） 开发过程中缺少必要的程序注释；
　　3） 某些类中的方法过多或函数（方法）语句过长；
　　4） 软件界面不统一，软件各个子模块风格不一致，影响软件的整体性和美观；
　　5） 菜单操作不易理解。

　　2.2.3 文档不完备

　　文档是优秀软件不可或缺的重要部分，它包括客户需求分析、系统设计说明、系统开发计划、程序设计说明、系统帮助文档以及详细的用户手册。目前不仅仅是GIS工程的开发人员对文档不够重视，常常是所有开发工作都结束了才开始编制文档，在时间紧迫的情况下，有的软件干脆就没有文档。然而，在实际应用中，大多数使用GIS的用户是没有专业背景的，如果没有详细明了的帮助文档和用户手册，用户难以理解和掌握软件的使用方法，从而对软件失去了兴趣。这不仅降低了软件的可用性，而且也增加了软件开发商对用户培训的工作量。


<b>小结：</b>造成以上这些问题的原因是多种多样的，主要是由于缺乏软件工程的支持。这样，一方面造成了国产的大多数GIS软件产品性能不稳定、运行平台单一、缺乏后续维护，另一方面也限制了我国GIS软件的规模化发展。
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<FONT size=2><b>3 将软件工程应用于GIS工程活动的作用
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　　GIS工程活动的发展以及存在的种种困难，使得我们有必要也必须在GIS工程活动中应用软件工程理论与方法。

　　目前已经有越来越多的GIS管理和开发人员开始重视应用软件工程学方法开发GIS工程，其作用在很多方面都有体现：

　　1、各种研究表面软件系统中的错误主要产生于软件开发的早期，即分析或设计阶段，这类错误的影响将是持久的，而且在开发后期才发现和修改这类错误则要比前期付出高10倍到100倍的代价。所以，将软件工程理论运用于GIS工程后，经过详细、充分地分析和设计就能避免这类问题。

　　2、在实际工作中，用户的需求常常随外部条件或内在因素的变动而呈现易变的特点。将软件工程理论运用于GIS工程后，充分的需求分析及系统分析可以最大限度地消除用户与软件人员之间的不一致；详细的系统设计和代码设计可以提高软件的质量，增强系统的可移植性，提高工作效率。

　　3、利用软件工程理论，采用规范的代码能让开发者和维护者的工作易实施。

　　4、利用软件工程理论，采用固定的文档格式。详细的文档不仅有利于软件的系统升级、代码重用、小组交流、用户使用以及后期维护，而且对于GIS开发者来说也是一种资本和经验的积累。
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<FONT size=2><b>4 结论与展望
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　　要实现GIS对空间数据进行各项操作，就必须有相应的软件作为支持。运用软件工程的方法来进行GIS工程开发，对于保证GIS工程的进度和质量，降低GIS工程的开发成本，都是十分重要的。GIS的软件开发是一项庞大的工程，应用软件工程理论与方法进行开发是工程顺利完成的保障。遵循软件工程理论与方法进行软件的开发将会规范软件市场，适应国际潮流，提高软件企业市场竞争力。</FONT>
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