2020/11/16
信息隐蔽是模块的另一重要特征。“信息隐蔽”意味着有效 的模块化可以通过定义一组独立的模块来实现，这些独立的 模块彼此之间仅仅交换那些为了完成系统功能所必须交换的 信息。一个模块内部所包含的信息（数据或过程），如果它 不允许外部的模块访问的话，其它模块是不能对它们访问的 。 抽象和信息隐蔽从两个不同方面说明了模块化设计的特征。 “抽象”帮助定义构成软件的过程实体，而“信息隐蔽”实 施对过程细节的存取约束。
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三、系统总体设计报告
系统总体设计阶段的最终结果是系统总体设计报告，它是 下一步系统实施的依据。下表中列出系统总体设计报告的 主要内容。总体设计报告应该包括数据库的总体设计，考 虑到数据库设计在GIS设计中的重要地位，数据库总体设 计和详细设计以及数据库建库的过程单独作为一章进行详 细介绍。
HIPO图
HIPO图是由美国IBM公司发明的“层次＋输入／处理／输 出图”的英文缩写。HIPO图实际上由H图（即层次图）和 IPO图两部分组成。这里的H图是在层次图的基础上对每个 方框进行编号，使其具有可跟踪性。编号规则如下：最顶 层方框不编号，第一层中各模块的编号依次为1.0，2.0，3.0 ，……；如果模块2.0还有下层模块，那么下层模块的编号 依次为2.1，2.2，2.3，……；如果模块2.2又有下层模块， 则下一层各模块的编号根据上面的规律依次为2.2.1，2.2.2 ，2.2.3，……，依次类推。
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结构化设计的基本特点
➢由问题结构导出系统结构，即问题结构到系统结构的映射。问 题结构主要用数据流图（DFD）来描述系统的逻辑模型，而系 统结构是指用系统的模块结构图来描述软件结构
➢通过自顶向下分解和层次组织的方法来简化系统，产生模块结 构
➢运用一系列的图表工具。为使系统设计流程易于理解，结构化 设计使用了两种主要的图表工具：伪码和结构图。伪码描述的 是模块的处理逻辑，用来表达程序的设计思路；结构图用于描 述软件的总体结构，采用自顶向下、层次组织的方法
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四、GIS应用分析模型设计
（一） GIS空间处理与分析设计 （二） GIS地理建模
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分 析
分 析
分 析
3.4
3.5
析分 3.6 析
5.2
提 取
测 算
3.1 3.2 3.3
5.1
5.3 5.4
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H图举例（某土地定级信息系统的局部H图）
和H图中每个方框相对应，应该有一张IPO图描述这个方框所 代表的模块的信息处理过程。IPO图使用简洁的方框来方便地 描述数据输入、数据处理和数据输出三部分之间的关系。值 得强调的是，HIPO图中的每个IPO图都应该明显地标出它们 所描绘的模块在H图中的编号，以便跟踪了解这个模块在软件 结构中的位置。如下图描述的是缓冲区分析模块，对应的编 号是3.6。
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总体设计的准则
采用结构化设计方法进行系统总体设计的最大优势是它 提供了一种便于衡量软件设计质量的广泛的评价准则。 这些评价软件设计质量的主要准则包括： ➢模块化 ➢抽象和信息隐蔽 ➢模块独立性
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模块化
软件可以简单地理解为模块的集成。目前，几乎所有的 软件体系结构都体现为模块化。模块化是软件设计的一个 基本准则，它使得一个程序易于为人们所理解、设计、测 试和维护。高层模块可使我们从整体上把握问题，隐蔽细 节以免分散我们的注意力，在需要时，又可以深入到较低 的层次以了解进一步的细节。模块化往往将较复杂的问题 转化为一些简单问题的集合，使我们可以将工作量分散到 各个工作组以集中力量解决各个问题。
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采用好的设计规则，改进软件结构，提高模块独立性，设计 出软件初步结构以后，应该审查和分析这个结构，通过模块 的分解和合并，力求降低模块耦合度，提高模块内聚度。例 如，多个模块公用的一个子功能可以独立成一个模块，供这 些模块调用。有时则可通过分解或合并模块以减少控制信息 的传递及对全局数据的引用，降低接口的复杂程度。经验表 明，模块规模应当适中，过大则可能导致独立性降低，引起 开发、测试和维护的不便。
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➢提供一系列的系统设计策略。结构化设计提供了两种设计 策略，它们分别是面向过程的数据流方法与面向数据结构 的Jackson方法和Warnier-Orr方法。
➢ 提供一组评价系统设计质量的准则。结构化设计方法提供 了一系列评估准则，如耦合、内聚、扇入和扇出、信息隐 蔽以及模块化等。
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某土地定级信息系统 数据输入 数据编辑 因子分析 因素复合 级别划定 面积量算 专题制图 成果输出
空地 间形 内坡 插度 分分 析析
平 均曲引 高面力 程分模 分级型 析
空分 间 值分 扩 频值 散 率分 分 分级 析析
样级 点差 级收 别益 提测 取算
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输入
净化后数据 影响度 空间影响半径
处理
1.选择影响模型 2.提取影响主体 3. 计 算 模 型 参 数 4.缓冲带操作
输出
图形输出 数据存储
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IPO图举例（缓冲区分析模块的IPO图）
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结构图
Yourdon提出的结构图（Structured chart）是进行软件结构化设 计的另一种有力的工具。结构图和层次图类似，也是用来描 述软件结构的，但其描述能力比层次图更强。如下图，图中 每个方框代表一个模块，框内注明模块的名字或主要功能， 模块的名称通常是动宾结构的名词，方框之间的箭头（或直 线）表示模块间的调用关系。
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模块独立性
模块独立性的概念是模块抽象和信息隐蔽的直接结果，是保 证软件质量的关键性因素。采用结构化设计方法进行系统总 体设计强调把系统设计成具有层次式的模块化结构。模块独 立性程度较高的软件，其功能易于划分，接口简单，因此开 发、测试和维护都较容易，修改引起的副作用也较小。 模块独立性有两个定性的标准来度量，即内聚（cohesion，又 称块内联系）和耦合（coupling，又称块间联系）。内聚是模 块内部各成分之间的联系，如果一个模块的内聚度大，模块 的独立性则会提高。耦合是指模块间的联系，耦合度是对模 块独立性的直接衡量，很显然，块间联系越小，模块的独立 性则会越高，耦合度就会降低。在系统中，内聚度和耦合度 是相互联系的，模块的内聚度越高，则耦合度就越低。
调用模块(Caller)
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控制标识
数据传递
模块B
被调用模块 (Subordinate)
在结构图中，关键要描述的内容有两个：一是模块的功能， 通常是由模块的名称来标识的；二是要描述模块与模块之间 的接口。构造结构图时，要注意以下几个问题：首先，一个 模块可以被不同的模块所调用；其次，在同一层次中，模块 的调用次序不一定是自左向右。结构图并不严格地表示模块 的调用次序，虽然多数人习惯于按照调用次序从左到右描述 模块，但也可以出于其它考虑（例如为了减少交叉线），完 全不按这种次序画。模块的调用次序在很多情况下可以根据 模块所传递的数据和控制来区分。此外，结构图和层次图一 样，并不指明什么时候调用下层模块。通常上层模块中除了 调用下层模块的语句外还有其它语句，究竟是先执行调用下 层模块的语句还是先执行其它语句，在图中并没有表示。
知识； ➢每个模块都有严格规定的接口，其中包括由入口和出口形成的控
制连接、由参数和共享的公用数据形成的数据连接以及由模块间 的服务支持形成的功能连接。
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抽象和信息隐蔽
抽象是抽出事物的本质特性而暂时不考虑它们的细节， 它反映在数据和过程两方面。在模块化问题求解时，在 最高抽象级可以采用面向问题环境语言的抽象术语进行 叙述；而在较低抽象级，则可采用过程性术语。模块化 的概念加上逐步求精的方法将面向问题的术语和面向实 现的术语两者结合起来，前者是后者的一种抽象。在软 件模块结构图中，下层模块是上层模块的细化，因此顶 层或上层模块的抽象程度较高，而在下层模块中则体现 功能实现的细节。
2020/11/16
模块化原则
➢每一个模块表示一个自我包含的逻辑任务； ➢每个模块都是简单的； ➢每个模块都是封闭的； ➢每个模块都是可以独立测试的； ➢每个模块对应单一、独立的程序功能； ➢每个模块有单一的入口和出口； ➢每个模块都由一个标准返回点返回上层模块开始执行该模块的那
一点； ➢可以把多个模块组合成较大的模块，而不必了解模块内部构造的
2020/11/16
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总体设计的任务和方法
总体设计的任务是要求系统设计人员遵循统一的准则和 采用标准的工具来确定系统应包含哪些模块、用什么方 法联结在一起，以构成一个最优的系统结构。 总体设计一般采用结构化设计方法进行实现。结构化设 计强调软件总体结构的设计，是一种自顶向下、逐步求 精和分阶段实现的设计策略。
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教学提纲
一、总体设计的任务、方法和准则 二、系统总体设计工具 三、系统总体设计报告 四、GIS应用分析模型设计 五、GIS接口设计 六、GIS用户界面设计 七、基于GIS的物流管理信息系统集成方法
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一、总体设计的任务、方法和准则
（一） 总体设计的任务和方法 （二） 总体设计的准则
2020/11/16
某土地定级信息系统
数据输入 数据编辑 因子分析 因素复合 级别划定 面积量算 专题制图 成果输出
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
空 地 平 曲 引 缓分 分 样 级
间 形 均 面 力 冲值 值 点 差
内 坡 高 分 模 区频 分 级 收
插 度 程 级 型 分率 级 别 益