TENDENCJE ROZWOJU GIS

Transkrypt

1 TENDENCJE ROZWOJU GIS WYKŁAD 5 MODELOWANIE POJĘCIOWE INFORMACJI GEOGRAFICZNEJ PROJEKTOWANIE GIS 1

2 ZŁOŻONOŚĆ PROJEKTOWANIA Dziedzina Dziedzina problemowa, problemowa, obejmująca obejmująca ogromną ogromną liczbę liczbę wzajemnie wzajemnie uzależnionych uzależnionych aspektów aspektów i i problemów. problemów. Środki Środki i i technologie technologie informatyczne: informatyczne: sprzęt, sprzęt, oprogramowanie, oprogramowanie, sieć, sieć, języki, języki, narzędzia, narzędzia, udogodnienia. udogodnienia. (Źródło: K.Subieta. SPIT, Inżynieria Oprogramowania) System informatyczny: decyzje strategiczne, analiza, projektowanie, konstrukcja, dokumentacja, wdrożenie, szkolenie, eksploatacja, pielęgnacja, modyfikacja. Zespół Zespół projektantów projektantów podlegający podlegający ograniczeniom ograniczeniom pamięci, pamięci, percepcji, percepcji, wyrażania wyrażania informacji informacji i i komunikacji. komunikacji. Potencjalni Potencjalni użytkownicy: użytkownicy: czynniki czynniki psychologiczne, psychologiczne, ergonomia, ergonomia, ograniczenia ograniczenia pamięci pamięci i i percepcji, percepcji, skłonność skłonność do do błędów błędów i i nadużyć, nadużyć, tajność, tajność, prywatność. prywatność. Elżbieta Bielecka 2

3 JAK WALCZYĆ ze ZŁOŻONOŚCIĄ? Zasada dekompozycji: rozdzielenie złożonego problemu na podproblemy, które można rozpatrywać i rozwiązywać niezależnie od siebie i niezależnie od całości. Zasada abstrakcji: eliminacja, ukrycie lub pominięcie mniej istotnych szczegółów rozważanego przedmiotu lub mniej istotnej informacji; wyodrębnianie cech wspólnych i niezmiennych dla pewnego zbioru bytów i wprowadzaniu pojęć lub symboli oznaczających takie cechy. Zasada ponownego użycia: wykorzystanie wcześniej wytworzonych schematów, metod, wzorców, komponentów projektu, komponentów oprogramowania, itd. Zasada sprzyjania naturalnym ludzkim własnościom: dopasowanie modeli pojęciowych i modeli realizacyjnych systemów do wrodzonych ludzkich własności psychologicznych, instynktów oraz mentalnych mechanizmów percepcji i rozumienia świata. (Źródło: K.Subieta. SPIT, Inżynieria Oprogramowania) Elżbieta Bielecka 3

4 MODELOWANIE POJĘCIOWE Modelowanie pojęciowe (conceptual modeling) oraz model pojęciowy (conceptual model) odnoszą się do procesów myślowych, do wyobrażeń towarzyszących pracy nad systemem. Projektant, programista, itp. muszą dokładnie wyobrazić sobie problem oraz metodę jego rozwiązania. Zasadnicze procesy tworzenia systemu zachodzą w ludzkim umyśle i nie są związane z jakimkolwiek językiem programowania czy jakimkolwiek narzędziem w ogóle. Modelowanie pojęciowe może być (i powinno być) wspomagane przez środki wzmacniające ludzką pamięć i wyobraźnię, służące do opisu odwzorowywanej rzeczywistości w postaci: struktur danych, operacji na danych czy zachodzących procesów. (E. Stemposz, Inżynieria Oprogramowania) Elżbieta Bielecka 4

5 PERSPEKTYWY Trwałą tendencją w rozwoju metod i narzędzi projektowania oraz konstrukcji SI jest dążenie do minimalizacji luki pomiędzy myśleniem o rzeczywistym problemie a myśleniem o danych i procesach zachodzących na danych. odwzorowanie odwzorowanie Percepcja rzeczywistego świata Analityczny model rzeczywistości Model struktur danych i procesów SI (Źródło: K.Subieta. SPIT, Inżynieria Oprogramowania) Elżbieta Bielecka 5

6 POZIOMY ABSTRAKCJI Źródło: Najar Ch. (2006) Elżbieta Bielecka 6

7 MODELOWANIE Modelowanie dziedziny problemowej informacji geograficznej jest wspomagane przez: Metody Środki formalne Narzędzia programowe Metodologia posługuje się określonymi metodami, które wykorzystują określone środki formalne i narzędzia programowe Elżbieta Bielecka 7

8 METODOLOGIA Metodologia (metodyka) jest to zestaw pojęć, notacji, modeli, języków, technik i sposobów postępowania służący do analizy dziedziny stanowiącej przedmiot projektowanego systemu oraz do projektowania pojęciowego, logicznego i/lub fizycznego. Metodologia jest powiązana z notacją służącą do dokumentowania wyników faz projektu (pośrednich, końcowych), jako środek wspomagający ludzką pamięć i wyobraźnię i jako środek komunikacji w zespołach oraz pomiędzy projektantami i klientem. Elżbieta Bielecka 8

9 METODOLOGIA Metodologia ustala fazy projektu, role uczestników projektu modele tworzone w każdej z faz scenariusze postępowania w każdej z faz reguły przechodzenia od fazy do następnej fazy notacje, których należy używać dokumentację powstającą w każdej z faz Elżbieta Bielecka 9

10 METODY MODELOWANIA STRUKTURALNE Wyróżniają w analizowanym systemie elementy pasywne i aktywne Elementy pasywne model danych Elementy aktywne operacje i procesy model funkcji OBIEKTOWE Wyróżniają w systemie składowe łączące w sobie możliwość przechowywania danych i wykonywania pewnych operacji Elżbieta Bielecka 10

11 METODY STRUKTURALNE Stosowane wtedy, gdy jeden z aspektów (pasywny lub aktywny) jest istotniejszy niż drugi Dane i procesy modelowane są osobno Przydatne szczególnie tam gdzie ważniejsze jest modelowanie danych Wykorzystują tylko proste typy danych Dobrze dostosowane do modelu relacyjnego Podstawowe techniki: Diagramy związków-encji ERD Diagramy funkcji FHD Diagramy przepływu danych DFD Modele macierzowe Elżbieta Bielecka 11

12 METODY OBIEKTOWE Stosowane do modelowania złożonych systemów Stosowanie metod obiektowych w fazie projektowania nie musi wiązać się z implementacją w środowisku obiektowym Dane i procesy modelowane są łącznie Wykorzystują złożone typy danych Dostosowane do obiektowego modelu danych Podstawowe techniki: Diagramy klas UML Przypadki użycia i modele dynamiczne UML Elżbieta Bielecka 12

13 ETAPY PROJEKTOWANIA I WDRAŻANIA SYSTEMÓW GIS Najpierw należy zdecydować co GIS ma robić, a następnie jak to ma być wykonywane. 1. Analiza potrzeb użytkowników 2. Projekt koncepcyjny systemu i bazy danych 3. Analiza źródeł danych, plan pozyskania danych 4. Analiza ekonomiczna 5. Określenie sprzętu i oprogramowania 6. Projekt logiczny i fizyczny bazy danych 7. Budowa bazy danych Elżbieta Bielecka 13

14 ETAPY PROJEKTOWANIA I WDRAŻANIA SYSTEMÓW GIS 8. Projekt pilotowy i testy wydajnościowe (benchmark tests) 9. Zakup sprzętu i oprogramowania 10. Integracja poszczególnych komponentów systemu 11. Wdrożenie 12. Opracowanie specjalistycznych aplikacji GIS 13. Użytkowanie i utrzymanie systemu Żaden z etapów nie może być pominięty Elżbieta Bielecka 14

15 ETAPY PROJEKTOWANIA I WDRAŻANIA SYSTEMÓW GIS Potrzeby użytkowników Projekt koncepcyjny systemu Projekt Bazy Danych Budowa Bazy Danych Integracja komponentów systemu GIS Model: Analiza źródeł danych Sprzęt & Oprogramowanie Kaskadowy Projekt pilotowy /Testy Zakup sprzętu i oprogramowania Rozwój aplikacji GIS Wdrożenie Użytkowanie Utrzymanie Spiralny Kaskadowo-spiralny Elżbieta Bielecka 15

16 ANALIZA POTRZEB UŻYTKOWNIKÓW 1. Wykonywana na początku projektu 2. Cel: 3. Metoda: Określenie zakresu funkcjonalnego systemu GIS Określenie niezbędnych danych Pozwalająca na strukturalna analizę Ankietyzacja Wywiady na stanowiskach pracy Analiza infrastruktury organizacyjnej (zależności, przepływ dokumentów) Analiza dokumentów (statutów, regulaminów, instrukcji, procedur, zasad współpracy, itp.) Analiza standardowych formularzy Elżbieta Bielecka 16

17 ANALIZA POTRZEB UŻYTKOWNIKÓW 4. Dokumenty końcowe: a) Opis aplikacji realizujących konkretne zadania w poszczególnych jednostkach organizacyjnych b) Zakres funkcjonalności systemu GIS (sporządzany dla każdej aplikacji) c) Niezbędne dane d) Procedury związane z zarządzaniem danymi (przepływ dokumentów, współpraca) 5. Wyniki analizy potrzeb użytkowników są przekazywane zespołowi projektowemu w celu: a) Opracowania projektu bazy danych b) Określenie potrzebnego sprzętu c) Opracowania planu wdrożenia d) Oszacowania kosztów i korzyści Elżbieta Bielecka 17

18 PROJEKT KONCEPCYJNY SYSTEMU GIS I. Infrastruktura informacyjna Zakres tematyczny bazy danych Specyfikacje techniczna dotycząca danych: Model danych (wektor/raster), dokładność położenia, szczegółowość, atrybuty, układ współrzędnych Metadane Zasady aktualizacji II. Infrastruktura techniczna Ogólna architektura systemu Specyfikacja techniczna Archiwizacja i ochrona danych III. Infrastruktura organizacyjna Odpowiedzialność Przepływ danych dokumentów Kontrola jakości Elżbieta Bielecka 18

19 MODELOWANIE ŚWIATA RZECZYWISTEGO Elżbieta Bielecka 19

20 PROJEKT BAZY DANYCH model koncepcyjny zdefiniowanie typów informacji jakie będą przechowywane w bazie danych zgodnie z przyjętą semantyką (modelowanie pojęciowe) model logiczny zapisanie informacji w sposób ustrukturalizowany, zgodnie z przyjętymi regułami syntaktycznymi w formie schematów model fizyczny utworzenie fizycznych struktur odpowiadających danemu schematowi Elżbieta Bielecka 20

21 MODEL KONCEPCYJNY Abstrakcyjna rzeczywistość, widziana z określonej perspektywy, o założonej szczegółowości. Ma za zadanie zrozumienie problemu i udokumentowanie wyników analiz w czytelnej i abstrakcyjnej formie językowej. Ułatwia komunikację w zespołach. 1. Tematyczny zakres bazy danych zdefiniowanie obiektów pod względem semantycznym i przestrzennym (co rozumiemy przez drogę i w jaki sposób będziemy określać jej przebieg) zdefiniowanie atrybutów przestrzennych i nieprzestrzennych określenie dziedzin atrybutów ustalenie związków między obiektami modele danych reprezentujące wymienione obiekty zasady kodowania obiektów Elżbieta Bielecka 21

22 MODEL KONCEPCYJNY 2. Parametry jakości dotyczące danych geometrycznych i opisowych Dokładność położenia Dokładność atrybutów Szczegółowość i rozdzielczość Aktualność 3. Metody i źródła pozyskania danych 4. Ocena materiałów źródłowych, plan pozyskania danych 5. Struktura przestrzenna bazy danych, układ współrzędnych 6. Metody wizualizacji danych, raporty 7. Ogólne zasady dostępu do danych Elżbieta Bielecka 22

23 PROJEKT LOGICZNY Projekt logiczny Opracowywany dla konkretnego modelu danych Opis wycinka rzeczywistości za pomocą reguł i środków dostępnych w ramach przyjętego modelu danych Określa typy danych, opisuje obiekty i atrybuty charakteryzujące obiekty Niezależny od środowiska programowosprzętowego Umożliwia implementację bazy danych na wiele sposobów (z wykorzystaniem różnych SZDB) Elżbieta Bielecka 23

24 PRZYKŁAD System wspomagający komunikację miejską Komunikacja miejska składa się z LINII AUTOBUSOWYCH,reprezentowanych w systemie przez łamaną. Każda linia ma trzy atrybuty: numer linii, przystanek początkowy, przystanek końcowy. Linia składa się z ODCINKÓW LINII, o atrybutach: nr odcinka, przystanek początkowy, przystanek końcowy. Odcinek Linii może należeć do jednej lub wielu linii autobusowych. Każda linia składa się z PRYSTANKÓW, na których zatrzymują się AUTOBUSY kursujące na wyznaczonych liniach. Przystanki autobusowe są obiektami punktowymi. Przystanek może należeć do kilku linii. Przystanek opisany jest przy pomocy: identyfikatora, nazwy i rodzaju (dzienny, nocny; normalny, na żądanie). Autobus określony jest przez numer rejestracyjny, markę. Każdy autobus ma przypisanego kierowcę, który jest opisany przez: identyfikator, imię, nazwisko, adres, telefon i kategorię prawa jazdy. Kierowca może obsługiwać kilka autobusów i może jeździć na kilu liniach. źródło A. Zwirowicz Elżbieta Bielecka 24

25 PRZYKŁAD System wspomagający komunikację miejską Notacja UML źródło A. Zwirowicz Elżbieta Bielecka 25

26 PROJEKT FIZYCZNY Projekt fizyczny realizowany w konkretnym środowisku programowo-sprzętowym Polega na tworzeniu ścieżek dostępu i struktur magazynowania plików danych na dysku, zgodnie z wymaganiami przyjętego systemu zarządzania bazą danych. Elżbieta Bielecka 26

27 INTEGRACJA DANYCH PRZESTRZENNYCH Integracja wzajemne dostosowanie scalanie i harmonizowanie zbiorów danych tak, aby tworzyły spójną całość 1. Integracja semantyczna Konflikt nazewnictwa (homonimy, synonimy) Konflikt znaczenia (odmienne definicje) Konflikt schematów aplikacyjnych (różne klasy, atrybuty, relacje) 2. Integracja przestrzenna Jeden układ współrzędnych Uzgodnienie styków pomiędzy arkuszami (pozioma) i obiektami na różnych warstwach (pionowa) Topologia Łączenie danych geometrycznych z opisowymi Elżbieta Bielecka 27

28 Określenie sprzętu i oprogramowania dla systemu GIS Oprogramowania - zgodne z założoną funkcjonalnością Nowoczesne i sprawdzone rozwiązania Współdziałanie z innymi systemami funkcjonującymi w firmie (np. księgowym, materiałowym) Zapewniony serwis vendora Typ i liczba licencji Sprzęt Procesor Dysk Pamięć RAM Monitor Testy wydajnościowe (Benchmark Tests) Elżbieta Bielecka 28

29 PROJEKT PILOTOWY Projekt pilotowy 1. Sprawdza funkcjonalność systemu i aplikacji 2. Sprawdza jakość danych 3. Testuje procedury 4. Sprawdza wydajność systemu 5. Sprawdza funkcjonowanie procedur kontrolujących jakość produktów GIS 6. Umożliwia oszacowanie wolumenu danych 7. Umożliwia oszacowanie kosztów pozyskania danych 8. Sprawdza umiejętności personelu w zakresie obsługi systemu GIS 9. Pozwala zaplanować niezbędne szkolenia 10. Umożliwia weryfikację przyjętych założeń Elżbieta Bielecka 29

30 Zasady projektowania systemów GIS Zakup sprzętu i oprogramowania Integracja poszczególnych komponentów systemu Połączenie komputerów w sieć Instalacja oprogramowania Instalacja urządzeń peryferyjnych Uruchomienie aplikacji GIS Szkolenie użytkowników Opracowanie specjalistycznych aplikacji GIS Automatyzacja często wykonywanych czynności Opracowanie narzędzi usprawniających pracę Użytkowanie i utrzymanie systemu Elżbieta Bielecka 30

31 Czynniki decydujące o sukcesie projektu GIS 1. Jasno określone korzyści z systemu dla instytucji i poszczególnych użytkowników (jednostek, działów, osób) 2. Wysokie kwalifikacje osób odpowiedzialnych za projektowanie i wdrożenie systemu (po stronie wykonawcy i zamawiającego) 3. Nadzorowanie budowy GIS przez osoby z naczelnego kierownictwa w firmie 4. Uczestnictwo w zespołach roboczych przedstawicieli użytkowników pozytywny stosunek do wdrożenia 5. Częsty kontakt wykonawcy z użytkownikami (otwartość obu stron) Elżbieta Bielecka 31

32 Czynniki decydujące o sukcesie projektu GIS 6. Opracowanie realistycznego planu budowy i wdrożenia GIS (dostosowanie do potrzeb i możliwości finansowych) 7. Krótki okres realizacji projektu (optymalnie miesięcy) 8. Wykorzystanie nowoczesnych technologii 9. Określenie i zapewnienie zgromadzenia niezbędnych danych 10. Opracowanie projektu pilotowego 11. Zapewnienie środków na finansowanie całego przedsięwzięcia Elżbieta Bielecka 32