《GIS软件工程》课程教学大纲.docx

<GIS软件工程》课程教学大纲
课程英文名称：GIS Software Engineering
课程编号：HZ160040
课程类别：专业教育课程（专业核心课程）
课程性质：必修课
学 分：2
学 时：32 （其中：讲课学时：32实验学时：0 上机学时:0）
适用专业：地理信息科学
开课部门：环境与资源学院测绘与信息工程系先修课程：GIS二次开发、数据结构与算法、空间数据库、地理信息系统基础A、 C#程序设计语言A等
后续课程：地理信息科学毕业实习、地理信息科学毕业设计
一、课程目标通过本课程的学习，使学生具备以下能力：
1 .掌握GIS软件工程的基本理论，能够理解软件工程中软件生命周期 各阶段的任务、过程、特点以及软件生命周期模型。能够基于数学思想对 GIS软件进行可行性分析。
2 .能够理解和掌握面向对象方法学的理论知识，能够进行面向对象的 GIS软件分析、设计和实现，能够掌握UML建模技术与方法。
3 .能够掌握GIS数据集成方法，理解和掌握GIS软件工程实施与维护。
能够理解GIS软件工程的管理技术与标准化。
二、课程目标与毕业要求的对应关系
课程目标
指标点
毕业要求
课程目标
1、2
2.1能够应用数学和自然科学基本 方法，将地理信息工程问题转化、 表述为数学问题进行分析。
2.问题分析：能够应用数学、自然科学和地理信息科学 的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析地理信 息专业问题，具备地理信息系统的架构能力。
课程目标3
2.2具有一定的地理信息软件工程 专业知识和管理能力，初步具备比 较大型的地理信息平台的架构能 力。
2.问题分析：能够应用数学、自然科学和地理信息科学 的基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析地理信 息专业问题，具备地理信息系统的架构能力。
三、教学内容与教学方法和课程目标的对应关系Ui
单元
GIS软件工程
教学内容
教学方法
课程目标
教学环节
训练环节
1
GIS软件工程概述
授课2学时

2
2
GIS软件工程的系统定义
授课6学时
作业
2
3
GIS软件工程的设计
授课8学时
作业
2
4
空间数据库系统的设计与实 现
授课4学时
作业
3
5
GIS软件工程的实施、测试与 评价
授课4学时
作业
3
6
GIS软件工程的维护
授课2学时
作业
3
7
GIS设计工程管理与质量保证
授课4学时
作业
3
8
县（市）级土地利用规划管理 信息系统设计与实现
授课2学时
总结论文
3
、课程的主要内容及基本要求
第1单元 GIS软件工程概述（2学时，撑课程目标1）
［知识点］
软件危机；软件工程；软件生存周期模型：瀑布模型、增量模型、螺旋模型、 喷泉模型、智能模型；GIS软件工程建设的主要过程：系统分析、需求分析、系 统设计、编码设计。
［重 点］软件危机；生存周期；瀑布模型。
［难 点］生命周期；瀑布模型。
［基本栗求］.识 记：软件危机；软件工程；生存周期；瀑布模型。
1 .领 会：什么是软件危机和软件工程，软件生存周期的各个阶段 及特点。
2 .简单应用：软件工程是从何种角度切入到软件开发中去，如何解决 软件危机，了解消除软件危险的途径。
3 .综合应用：软件生命周期各个阶段的基本任务，熟悉软件生命周期 的组成，掌握瀑布模型等软件生命周期模型。
第2单元 GIS软件工程的系统定义（6学时，支撑课程目标2）
［知识点］
系统需求调查和分析：系统目标分析、系统功能性能分析；GIS结构化分析 方法；GIS面向对象分析法；GIS快速原型化分析方法；系统可行性分析：数据 源调查与评估、技术可行性分析、经济和社会效益分析、系统的支持状况；系统 分析工具：GIS数据流模型、GIS数据字典、加工逻辑说明；软件需求规格说明。 ［重 点］
可行性研究；本钱/效益分析；需求获取过程；需求分析过程；需求分析工 具；结构化分析方法的思想和分析方法；面向对象的方法。
［难 点］
经济可行性计算；需求分析过程；面向对象分析方法；利用面向对象的分析 方法对需求进行系统分析。
［基本要求］
1 .识 记：可行性分析；经济可行性；技术可行性；需求分析工程 概念模型和规范化；结构化分析方法；面向对象的方法。
2 .领 会：可行性分析步骤；需求分析的必要性与常见错误；Coad 分析方法和OMT分析方法的共同之处和区别。
3 .简单应用：可行性研究任务和可行性分析步骤；可行性研究的重要 意义；需求分析文档的编辑；利用面向结构化分析方法分析简单例如；掌握 需求获取的过程，熟悉需求获取过程中与客户交流、沟通的技巧，掌握各种 需求分析工具，掌握面向对象的需求分析方法；
4 .综合应用：利用软件工程思想，理解可行性研究的分类和社会效益 和经济效益、直接效益和间接效益之间的关系；掌握系统分析的两大种类方 法，熟悉应用这两种方法分析需求，懂得应用面向对象的方法对需求文档分 析并提取所需信息。
第3单元 GIS软件工程的设计（8学时，支撑课程目标2）［知识点］
总体设计的任务、方法和准那么；系统总体设计工具：层次图、HIPO图、结 构图；GIS应用分析模型设计：GIS空间处理与分析设计；GIS地理建模；GIS 接口世界：系统与标准数据的接口、互操作接口、空间数据与属性数据的接口、 GIS与系统开发环境的接口； GIS用户界面设计：以用户为中心的人机界面、GIS 用户界面设计与开发；系统总体设计报告；详细设计的基本原那么、内容和具体任 务；详细设计的表达工具；数据结构和数据详细库详细设计：数据结构规范化、 关系数据库建库；详细设计规格说明书；结构化设计方法；面向对象设计方法； 原型法。
［重 点］
软件总体设计的概念和原理；启发式规那么；面向数据流的设计方法；Jackson 程序设计的方法；Warnier程序设计方法；UML建模语言；UML5类模型。
［难 点］
大型系统的体系结构设计，以及面向对象设计方法的理解和掌握；Jackson 程序设计的方法；Warnier程序设计方法以及复杂程序的定量度量、界面设计； UML建模过程及方法；UML软件ROSE的应用。
［基本栗求］.识 记：图形工具；面向数据流的设计方法；数据库设计；GIS工程 设计的独特之处；Jackson程序设计的方法；Warnier程序设计方法； Booch; Coad设计方法；UML5类10种模型。
1 .领 会：理解总体设计的过程以及软件设计的概念和原理；了解几种
常见的程序设计语言的特点；领会程序设计中应注意的问题；培养良好 的编程风格；UML建模的过程；UML模型的区别。
2 .简单应用：启发式规那么、图形工具以及面向数据流的设计方法；对简单 例如可以利用ROSE建模。
3 .综合应用：掌握主流的软件架构和软件设计工具，并可以对简单的GIS 工程进行总体设计，写出总体设计书；掌握GIS工程的设计方法，可以 应用这些方法对工程进行简单的设计和分析，懂得绘制系统结构图，熟 悉UML建模语言和几种工具，并能应用这些工具设计一定工程。
第4单元 空间数据库系统的设计与实现 （4学时，支撑课程目标3） ［知识点］
空间数据的特征、规范与标准；空间数据的逻辑预处理；空间数据库的概念 设计：空间数据需求分析、E-R模型、空间数据库的概念模型设计；空间数据库 的逻辑设计：传统数据模型、面向对象数据模型、空间数据模型；空间数据库的 功能设计：输入设计、检索设计、输出设计、更新设计、共享设计；空间数据采 集建库：建库前准备工作、数字化方案的制定、空间数据库建库流程、地理编码。 ［重 点］
空间数据库的概念设计、逻辑设计和功能设计。
［难 点］
空间数据库的概念设计、逻辑设计和功能设计。
［基本要求］
1 .识 记：空间数据的特征、规范与标准。
2 .领 会：空间数据的逻辑预处理。
3 .简单应用：了解空间数据库设计的基本原理。
4 .综合应用：掌握空间数据采集建库的基本流程。
第5单元 GIS软件工程的实施、测试和评价（4学时，支撑课程目标3）［知识点］
系统设计的评价；系统实施计划的制订；程序编写工作的组织管理：系统实 施人员构成、程序编写的组织管理；程序代码的编写：程序语言的选择、程序设 计的风格、系统代码文档的编写；程序的调试与安装；文档：系统说明书和用户 手册：系统说明书和用户手册；GIS软件测试方法和测试内容；GIS软件评价 ［重 点］
测试过程中单元测试、集成测试、验收测试的任务及使用的方法。
［难 点］
测试方法的适用条件。
［基本要求］.识 ，己：白盒、黑盒测试技术。
1 .领 会：白盒、黑盒测试的区别；两种测试方法的分类及适用条 件。
2 .简单应用：对一简单例如，利用两种方法测试。
3 .综合应用：对较大程序代码段，适用软件举证测试，设置不同测试 用例，分析程序的缺陷，对加入GIS数据的程序代码进行数据测试。
第6单元GIS软件工程的维护（2学时，支撑课程目标3）［知识点］
GIS维护内容及组织保障；微机系统维护规程及GIS日常维护管理；GIS安 全与保密；地理信息的维护。
［重 点］
软件维护的特点；维护过程。
［难 点］
GIS软件维护的特点；维护过程。
［基本要求］
1 .识 记：领会改正性维护；适应性维护；完善性维护；预防性维 护。
2 .领 会：可维性的定义；可维性的度量及提高可维护性的方法；.简单应用：软件维护的内容；维护任务的实施。
3 .综合应用：了解软件开发阶段和维护阶段的依赖关系、时间分配、 编写软件维护的文档。
第7单元GIS设计工程管理与质量保证（4学时，支撑课程目标3）［知识点］
GIS工程估算；GIS工程进度安排：GIS工程进度安排考虑因素、GIS工程进 度安排表制定方法；GIS软件度量；GIS工程风险分析：风险识别与估计、风险 驾驭与监控；GIS工程追踪与控制；GIS软件质量保证：GIS软件质量特性、GIS 软件质量保证体系、实现质量保证的方法。
［重 点］
工程进度安排；风险分析；质量保证。
［难 点］
GIS工程进度安排；风险识别与估计；实现软件质量保证的方法.
［基本要求］
1 .识 记：影响GIS工程进度的因素、风险的识别、GIS软件质量特性。
2 .领 会：GIS工程进度安排表制定方法、GIS软件质量保证体系；
3 .简单应用：学会GIS工程的进度安排，估计GIS工程风险。
综合应用：能够对GIS工程制定进度安排表，分析GIS工程风险并进行监控；实 现GIS软件质量保证。
第8单元.•县（市）级土地利用规划管理信息系统设计与实现（2学时，支撑课程目标3）
［知识点］
系统建设背景；系统设计方法的选择；系统定义：系统定义的目标与方法、 现状调查分析、功能和性能要求；系统总体设计：软件结构体系设计、系统软硬 件配置方案、系统模块设计、数据结构设计；系统详细设计：系统功能模块、系 统数据库；系统的实现：系统设计的评价、代码编写工作的组织和管理、数据建 库、功能实现、系统的调试安装。
［重 点］
系统的定义；系统总体设计；系统详细设计。
［难 点］
系统总体设计；系统详细设计。
［基本要求］
4 .识 记：GIS软件工程建设的主要过程。
5 .领 会：用案例来认识GIS软件开发的整个过程；
6 .简单应用：结合案例认识GIS软件工程需要注意的问题。
综合应用：通过建设一个综合软件，掌握整个软件过程各阶段的工作内 容。
【学时分配】
知识单元
理论学时
GIS软件工程概述
2
GIS软件工程的系统定义
6
GIS软件工程的设计
8
空间数据库系统的设计与实现
4
GIS软件工程的实施、测试与评价
4
GIS软件工程的维护
2
GIS设计工程管理与质量保证
4
县（市）级土地利用规划管理信息系统设计与实现
2
合计
32
五、教学方法与手段
1 .坚持理论联系实际的教学方法，不断地吸收计算机软件科学先进理 论知识和最新的信息技术实践动态，以重构教学流程和创新教学方式为路 径，以情境创设为手段，以整合教学资源和拓展教学空间为保障，通过反复
探索和实践，不断提高学生发现、分析和解决问题的能力。
2 .坚持传统教学手段与现代教学手段相结合，教学内容安排要突出重 点和难点，积极应用多媒体教学技术，尽可能把抽象的理论转化为具体的图 像，使复杂的理论变得简单、直观，力求化难为易，努力提高学生的学习兴 趣。
3 .注重应用启发式教学、开展课堂讨论等教学方法，引导学生积极思 考问题、分析问题，拓展学生的思维。
4 .注重课后练习，大力培养学生动脑、动手、独立解决问题的能力。
六、考核要求、方式与成绩评定
考核要求：考核内容需覆盖大纲中各知识单元全部教学内容，主要为教材中 重要的基本原理和方法，亦会少量涉及到补充内容和布置的参考资料内容。
考核形式：考试+考核。
成绩评定：课程考核选择百分制，期末考试与平时考查相结合。期末考试成 绩占70%、平时考查占40%。期末考试统一命题，统一评分标准，统一考试时间。 考试范围不超过大纲的内容，考试时间为100分钟，成绩定为百分制；平时成绩 包括作业成绩和课堂表现，其中作业成绩占70%,课堂表现占30%,具体评定 如下：

评价环节
评估课程目标
对应毕业要求
平时成绩（100分）
作业1
课程目标1
2.1 （10 分）
作业2
课程目标2
2. 1 （10 分）
作业3
课程目标3
2.2 （10 分）
作业4
课程目标3
2.2 （10 分）
作业5
课程目标3
2.2 （10 分）
作业6
课程目标3
2.2 （10 分）
撰写总结论文
课程目标2
2.1 （30 分）
期末考试（100分）
填空，简答，综合等 题型
课程目标1、2、3
2.1、2.2
平时成绩评定分课堂表现和作业成绩，作业会随教学进度屡次上交评分，每 次评分在作业总成绩中所占比重由授课教师根据作业量和难度确定，具体评分标 准如下：
考核工程
评价环节
评估课程目标
对应毕业要求
平时考查（30分）
课堂表现（30%）
课程目标1、2、3
2.1、2.2
作业成绩（70%）
课程目标1、2、3
2.1、2.2
期末考试（70分）
填空，简答，综合等 题型
课程目标1、2、3
2.1、2.2
平时成绩成绩评定标准
评定 工程
评估课程目标
内容
分值
总分值
课堂 表现
课程目标
1、2、3
不按时出勤，不能认真听讲，做 与上课无关的事，不参加课堂讨 论，不能正确回答课堂提问
0-60
100分
按时出勤，课堂较认真听讲，被 动参与课堂讨论，不主动回答课 堂问题
60-75
按时出勤，课堂认真听讲，主动 参与课堂讨论，能够正确回答课 堂提问
75-90
按时出勤，课堂认真听讲，主持 小组的课堂讨论，能够积极主动 且正确地回答课堂提问
90-100
作业
课程目标
1、2、3
未独立完成作业，计算过程和结 论不正确
0-60
100分
独立完成作业，方法运用正确， 计算过程有较多错误，计算结果 不正确
60-75
独立完成作业，计算过程有少许 错误，结论基本合理
75-90
独立完成作业训练题目，计算过 程正确，结论合理
90-100
七、选用教材、讲义和主要参考书.推荐教材：
《地理信息系统软件工程的原理与方法》（第1版），毕硕本等，科学出 版社，2003年7月。
《GIS设计与实现》，李满春等著，科学出版社，2011年6月。
1 .推荐参考书：
《地理信息系统设计与开发》（第2版），陈正江等，科学出版社，2012 年6月。
《软件工程实用教程》，陈明，清华大学出版社，2005年4月。
《GIS分析、设计与工程管理（第二版）》，孔云辉等著，科学出版社， 2008 年 10 月。
《地理信息系统设计与实现（第三版）》，吴信才等著，中国工信出版集 团，2015年4月。
《UML用户指南》（第2版•修订版），（美）布奇等著，邵维忠等译，人 民邮电出版社，2013年1月。
八、大纲说明
本大纲根据2019版本科培养方案的要求制定。
《GIS软件工程》是地理信息科学专业的一门专业核心课，在教学中提倡特 色教学，应精选内容，加强实践，培养学生的问题分析、推导和应用能力，教学 中鼓励教师采用多媒体课件与板书相结合授课，注意结合教学内容安排习题，要 求学生及时、独立的完成。