ДеМерс Майкл Н. Географические информационные системы. Основы
Подождите немного. Документ загружается.
Связь
между
системой
и внешним миром
Рисуйок 15.3 иллюстрирует упрощенную модель отношений между ГИС
(система) и внешним миром. Внутри системы происходит взаимодействие
между людьми, ответственными за повседневную работу ГИС, с теми, кто
эксплуатирует систему, и теми, кто отвечает за управление проектом. Это
показано на рисунке двухсторонней внутренней стрелкой. Остальные
стрелки показывают связи с внешним миром. Теперь определим участников
и их взаимодействие.
Рисунок 15.3. Внутренние
и
внешние
участники.
Внутренние
участники
Система включает три основные группы участников, каждая - со своими
задачами.
Пользователи системы - те, кто используют ГИС для решения
пространственных задач - обычно хорошо разбираются в ГИС, хотя
возможно, в какой-то одной системе. Их основные задачи это оцифровка,
проверка ошибок, редактирование, анализ исходных данных, получение
ответов на запросы. Пользователям системы обычно требуется
дополнительное обучение вследствие значительных изменений как в
программном обеспечении, так и в требованиях к системе на выполнение
анализа, В большинстве работ эта группа - наименее постоянная, в нее часто
входят новые сотрудники, замещающие тех, кто перешел на другие
должности.
Операторы системы ответственны за ее ежедневную работу, чаще всего
они решают задачи, позволяющие пользователям системы работать наиболее
эффективно. В их обязанности входит устранение неполадок при зависаниях
программ, или когда сложность анализа требует дополнительных ресурсов.
В большинстве случаев они также отвечают за обучение пользователей. Это
подразумевает, что операторы системы часто имеют опыт работы
пользователей. Они знают как аппаратуру, так и программы, чтобы быть в
состоянии производить их обновление. Вдобавок к функциям
администраторов системы они часто являются и администраторами баз
данных, следя за правами доступа и целостностью БД.
И пользователи и операторы системы действуют в рамках большей
организации, часто называемой спонсором системы. Спонсор выделяет
финансирование для приобретения аппаратного и программного
обеспечения и выплаты зарплаты. Он обеспечивает также политическую
жизнеспособность системы. Иными словами, если нет достаточно крупной
организации, то, вероятно, нет и ГИС. Спонсором системы может быть
исследовательская группа университета, получившая грант для реализации
проекта, или государственная организация, которой ГИС требуется для
своей работы, или коммерческая организация, которой ГИС нужна для
работы с клиентами. Финансирование и обеспечение жизнеспособности
системы требуют, чтобы спонсор предпринимал долгосрочное
планирование.
Внешние
участники
Поскольку в большинстве установленных сегодня систем используется
покупное программное обеспечение, нашим первым внешним участником
будет поставщик ГИС, специализирующийся на разработке и
распространении ПО ГИС одного или нескольких типов, а также его
сопровождении и обновлении. Поставщики ПО могут работать совместно с
поставщиками аппаратного обеспечения, для создания систем "под ключ".
Во многих случаях поставщик обеспечивает и обучение персонала работе с
системой, которое может проводиться силами специализированных учебных
центров, сотрудничающих с поставщиками.
Поставщики данных, второй внешний участник в мире ГИС, могут быть
частными или государственными (общественными) организациями.
Частные компании поставляют самостоятельно сгенерированные данные
или данные из общедоступных источников, модифицированные для
конкретного пользователя (например, преобразованные в нужный
пользователю формат). Частные компании чаще всего являются
коммерческими, то есть поставляют данные с добавленной стоимостью.
Государственные агентства поставляют данные для больших участков или
всей территории страны. Во многих случаях эти данные создаются ими для
их же использования, но при этом могут поставляться также и внешним
пользователям, обычно за некоторую цену, но для некоммерческого
использования данные могут поставляться и бесплатно. Некоторые
источники данных можно найти в Приложении 1.
Еще одна группа внешних участников - разработчики приложений -
становится все более значимой по мере роста сложности программного
обеспечения ГИС. Они являются опытными программистами, создающими
пользовательский интерфейс для уменьшения потребности в опытных
специалистах по работе с ГИС при выполнении каждодневных задач. Во
многих случаях программирование ведется на макроязыках,
поддерживаемых поставщиками ГИС для разработки приложений,
избавляющими от необходимости использования традиционных языков
программирования*. В прошлом большинство разработчиков приложений
были внутренними участниками (прикладными программистами),
имеющими многолетний опыт работы с ПО ГИС и знающими его
аналитические возможности. Сегодня же их функции отходят множеству
фирм, специализирующихся на создании приложений на заказ. Помимо
прочего, это позволяет снизить расходы на обучение новых пользователей
системы за счет более низких требований к знанию того, что скрыто за
интерфейсом.
Наконец, есть системные аналитики ГИС. Эти внешние участники
специализируются на проектировании систем. Чаще всего они являются
частью группы профессионалов, ответственных за определение целей и задач
системы внутри организации, "тонкую настройку" системы для обеспечения
ею необходимых аналитических методов, гарантированную интеграцию
системы в рамках организации. Короче говоря, системные аналитики
действуют как штурманы для организаций, использующих ГИС. Обычно
они предоставляются консультационной фирмой, специализирующейся на
реализации ГИС для заказчиков, но могут быть и работниками компании-
поставщика ГИС.
СТРУКТУРИРОВАННАЯ
МОДЕЛЬ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Техническое проектирование
В общем виде, мы разделили процесс проектирования ГИС на разработку
программного обеспечения и проектирование системы (Рисунок
15.1),
которое может быть далее разделено на техническое и организационное
проектирование.
Техническое проектирование включает две части: функциональность
системы (операции) и БД системы (данные). Первая часть связана главным
* В настоящее время наблюдается обратная тенденция - расширение использования
универсальных языков программирования для создания приложений ГИС, обусловленная
развитием стандартных сред визуальной разработки приложений, Это избавляет программистов
от
необходимости
изучать язык каждой
системы,
а также облегчает интеграцию ГИС с другими
программными средствами.
— прим.
пере
в.
образом с выполнением тех видов анализа, которые система должна
обеспечивать. БД системы это набор электронных карт и соответствующих
компонентов, над которыми интерактивно работают программное
обеспечение и персонал для реализации целей проекта.
|
Начальное представление
]
I
Рассмотрение I
I
осуществимости
системы J
[ Концептуальное представление
]
Определение
требований I
I
и проектирование БД I
Детальное
представление
Отображение
на конкретный
ГИС-пакет:
разработка БД и приложений
с
I
Т.
Реализация системы
Рисунок
15.4.
Упрощенная
модель проектирования
ГИС.
Любой проект содержит движение от концептуального уровня к
детальному и далее - к уровню реализации (Рисунок 15.4) [Marble,
1994].
При продвижении от этапа концепции к этапу реализации растет уровень
знания функциональности и БД, и наоборот, до того, как станут ясны детали,
нам нужно выработать концепцию (идею) системы и найти способ ее
реализации. Тщательное концептуальное проектирование
—
важный первый
шаг в создании любой хорошей ГИС.
Концептуальное
проектирование
Мы начинаем проект, делая самые общие утверждения о том, что система
должна делать, какие задачи решать, об общих типах данных и т.д. Хорошее
концептуальное представление позволяет планировать дальнейшее развитие
и изменение системы. Но в отличие от линейной модели, концепция должна
быть достаточно гибкой для учета предстоящих изменений в целях,
доступности данных, персонале и требованиях управления. Таким образом,
на стадии концептуального проектирования существенной является
независимость от конкретного ГИС-пакета, так как выбранное ПО может
ограничить нашу свободу в определении целей вследствие собственных
ограничений функциональности и используемых в ней моделей данных.
При концептуальном проектировании определяется общий вид всей
системы и ее потребности в данных. Если по какой-либо причине требования
изменятся, то в это время мы сможем изменить общий вид. Вместо
использования концептуального представления как жесткой структуры мы
используем его как стартовую точку для выбора начального направления,
что позволит нам ставить в дальнейшем адекватные вопросы. Вдобавок к
независимости от программного обеспечения, концептуальное
представление позволяет нам определить все возможные источники
получения данных. Хотя ГИС не должна быть движима исключительно лишь
данными, ее функциональность и даже жизнеспособность могут в
значительной степени определяться доступностью, ценой и качеством
данных для решения поставленных задач. Это значит, что нам может
потребоваться использование разнородного ПО или выдвижение
предложения об изменении бюджета проекта для приобретения
дополнительных данных. Возможно даже, что мы поймем, что ГИС не
является практически осуществимым или жизнеспособным решением для
данной организации.
Психологические проблемы внедрения
ГИС
Главным препятствием при внедрении любой информационной
технологии, будь то текстовые процессоры, бухгалтерские системы или ГИС,
является психология людей. Они нередко оказываются причиной низкой
отдачи от вложений организации в это новшество, что чаще всего
обусловлено фундаментальными изменениями в работе. Даже простые
текстовые редакторы могут обескуражить людей, не знакомых с работой на
компьютере и привыкших к пишущей машинке. Они будут сопротивляться
всякой попытке внедрения компьютеров в их работу. Хотя, конечно, есть и
такие, кто активно приветствует автоматизацию деятельности. Аналогичная
проблема возникает при внедрении покупной бухгалтерской системы,
созданной без внимания к людям, которые должны использовать ее
ежедневно.
Хотя программа сама по себе может быть пригодна для выполнения
возложенных на нее задач, надо учитывать, что с ней должны работать люди.
Те же, кто ожидает, что компьютер должен выполнять все основные задачи
точно также, как они делали это до его внедрения, могут прибегать к прежним
методам, пока система не будет изменена, или пока они не найдут себе другое
место работы.
Даже если ПО соответствует потребностям отдельных пользователей, оно
не может гарантировать немедленного одобрения. Требуется некоторое
время
на его
освоение,
в
течение которого возможно снижение
производительности работы организации. Таким образом, обучение имеет
две стороны: персонал должен иметь желание
и
возможность учиться
использовать систему,
а
организация должна обеспечить соответствующее
обучение.
Наконец, есть
еще
одна проблема. Часто
в
организации есть люди
или
группы людей, знания
и
опыт которых гарантируют
им их
место работы.
Но,
поскольку ГИС,
как и
любая информационная технология, открывает
двери
для
свободного потока информации
и, по
сути, позволяет многим
другим решать задачи этих людей,
они
могут воспротивиться ослаблению
их власти
и,
следовательно, внедрению системы.
Эта
причина часто
объясняет трудности внедрения ГИС
во
многих организациях.
Вопросы
стоимости
и
отдачи
Помимо желания персонала работать
с
системой необходимо
еще
желание администрации вкладывать деньги
в
ее создание
и
внедрение.
Для
этого администрация должна быть убеждена,
что
эффект оправдает
вложения.
В
целом, управленцы считают,
что нет
надежного способа
определения возврата инвестиций. Мало известно заранее
о
точной
стоимости реализации ГИС
и
еще меньше
- об
экономическом выигрыше
от этой реализации.
Это
отчасти объясняется тем,
что
число
и
сложность
карт, которые вводятся
в
систему, радикально изменяются. Кроме того,
поскольку
на
разработку
БД
уходит большое время, отдача
в
начальный
период
от
этих вложений часто минимальна.
В
этом случае руководство
организации должно быть уверено, что долговременные преимущества все-
таки существуют. Среди наиболее успешных способов убеждения
администрации является указание на положительный опыт внедрения ГИС
в подобных же организациях. Другой вариант
-
узнать требуемое спонсором
отношение отдача/цена
и
попытаться "вписаться"
в
него
[Tomlinson,
n.d.].
В таком перестраховочном подходе цена специально завышается, чтобы
избежать
на
стадии реализации превышения объявленной стоимости.
Модели
требований
к
данным
и к
приложениям
Структурированное техническое проектирование может быть двух видов.
Модель потребностей данных
(data requirements
model)
основана
на
идее,
что
наличие определенных данных влияет на то, какой анализ можно провести.
Модель обычно проходит этапы концептуального, логического (логические
связи между данными) и физического проектирования БД. А модель
потребностей приложений
(application
requirements
model)
основана на той
идее,
что система движима анализом, который она должна выполнять. Эта
модель идет от общего функционального анализа к проектированию
приложений более высокого уровня и проработке конкретных деталей
выполнения анализа. Но поскольку данные и приложения взаимосвязаны,
ГИС лучше представлять движимой обоими этими факторами*.
ФОРМАЛИЗОВАННАЯ МЕТОДОЛОГИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
ГИС
Предпринимались несколько попыток создания и совершенствования
моделей проектирования ГИС, начиная с той, что была разработана после
тщательной оценки реализации одной системы
[Calkins,
1982],
котораябыла
в дальнейшем усовершенствована в связи с ростом объема литературы по
административно-информационным системам (MIS)
[Johnson,
1981].
К тому
времени были разработаны уже несколько систем поддержки разработки ПО,
которые могли сразу же использоваться в области ГИС, с оговоркой, что
проектирование ГИС фокусируется не только на программах, но и на базах
данных, с которыми программы работают, причем с учетом
организационного контекста для тех и других.
Спиральная модель: Быстрое
создание
прототипов
На основе одного из подходов к разработке ПО
[Boehm,
1981,1986,1988]
был разработан и реализован гибкий многоуровневый процесс
проектирования. Эта спиральная модель
[Marble,
1994] выделяет три уровня
детальности и три задачи проектирования ГИС: сбор, организацию и анализ
информации (Рисунок
15.5).
Первый уровень - начальная модель - наиболее
общая основа обсуждения реализуемости ГИС. Второй уровень -
концептуальная модель - включает анализ потребностей и первые
обсуждения проектирования БД. Третий уровень - детальное
проектирование - занимается вопросами конкретного ПО для реализации
системы.
В начальной модели создается блок-схема, показывающая отдельные
задачи этого процесса. Каждый блок этой модели имеет несколько более
детальных уровней. Концептуальная и детальная модели также имеют
несколько уровней детализации. Объяснение всех трех подмоделей больше
подходит для последующих курсов по геоинформатике и детально описано
в книге автора этого метода. Здесь же мы рассмотрим только начальную
* Известная формула Вирта "программы = алгоритмы + данные"
— прим. перев.
модель и общие вопросы движения по спирали.
Рисунок 15.5. Спиральная модель проектирования ГИС.
Рисунок 15.6 показывает последовательность принятия решений. На
первом шаге информация от клиента используется для определения целей
организации, ибо реализация ГИС, не отражающая понимание общих целей
организации, возможно, выраженное как декларация производимых
продуктов и услуг, не будет принята администрацией. Второй шаг
(1.1.2)
-
определение того, что должна делать ГИС. Часто это трудно сделать для
некоторых потенциальных пользователей, чей интерес к ГИС происходит
от высокой оценки данной технологии в деловых кругах. Многие
интересуются ГИС лишь потому, что кто-то еще использует ГИС. В этот
момент мы должны спросить потенциального пользователя, действительно
ли ему нужен анализ. Вполне возможно, что ему не нужен сложный анализ
и вполне подойдет САПР или система компьютерной картографии.
Задачи всех возможных пользователей должны быть учтены при решении
о целях ГИС. Необходимо идентифицировать потребности каждого
пользователя. Хорошим методом является выяснение того, какие конечные
1.1.1
Определение общих
целей
организации
1
1.2.1
Определение
ограничений
разработки
Г
1.1.2
Установление целей,
специфичных
для
ГИС
I
1.2.2
Начальный обзор
ограничений
целей
Конфликты
1.1.3
Переопределение
специфичных
для
ГИС
целей и/или
ограничений
разработки
1.2.3
Вторичный обзор
ограничений
целей
Нет
\
Стоп
\
1.2.4
Выполнение
предварительного
анализа цена/отдача
1.2.5
Подготовка отчета
о
границах
и реализуемости
ГИС
1.2.6
Оценка
клиентом
реализуемости
ГИС
Рисунок 15.6. Шаги процесса проектирования. Начальная модель как
последовательность решений о продолжении или прекращении внедрения ГИС в
организации.
пространственБо-информационные
продукты
(spatial
information
products
(SIP))
пользователи хотели
бы
получить
от
системы.
Нам
нужно определить
отношение между этими пространственно-информационными продуктами,
требуемыми каждым пользователем
в
организации
и
задачами, которые
каждый
из них
должен реализовывать. Каждый такой продукт требует
привлечения определенных исходных данных. Кроме того, переходя
от
пользователя к пользователю мы объединяем их частные представления
(local
views)
о том, что должна делать ГИС в
общее представление
(global view), что
часто делается администрацией
для
удовлетворения более крупных целей
организации.
По
завершению данного этапа обычно составляется отчет
о
требованиях
на
уровне выходных продуктов
для
потенциальных
пользователей, чтобы подтвердить наше понимание рассмотренных
вопросов.
Одновременно
с
определением целей проводится анализ ограничений
разработки (шаг
1.2.1),
которые включают бюджет реализации и дальнейшей
поддержки проекта, время
для
достижения конечного результата,
доступность
и
стоимость данных
для
проекта. Важно различать каждое
ограничение
как
финансовое, временное
или
связанное
с
потребностями
моделирования. Возможны ограничения
и по
аппаратному обеспечению
(например, организация использует только персональные компьютеры).
В
случае недоступности данных по финансовым соображениям, например,
из-
за высокой стоимости снимков
со
спутников, следует поискать
альтернативные источники данных или применить другие методы анализа.
Для каждого ограничения, когда
оно
обнаруживается,
мы
должны
рассмотреть обходные пути,
а
не просто оставлять его "на потом". Затем мы
переходим
к
шагу
1.2.2,
сравнению потребностей пользователей
с
имеющимися ограничениями. Другими словами,
мы
решаем,
не
окажется
ли ГИС роскошью, давая ответ на пятьсот долларов к задаче напять долларов.
Продолжение проекта возможно только тогда, когда требуемые
информационные продукты, деньги, время и доступность данных позволят
использовать ГИС.
Следующие шаги
(1.1.3 и 1.2.4)
напрямую используют результаты
сравнения потребностей
и
ограничений. Переопределение целей, связанных
с ГИС, и/или ограничений разработки
(1.1.3)
могут потребовать разрешения
конфликтов
при
формировании баланса потребностей
и
ограничений
для
определения реализуемости ГИС. Баланс часто трудно достижим, поэтому
вам, возможно, придется создать иерархическое представление потребностей
и ограничений, присвоив
им
некоторые приоритеты, включая
и
стоимость
системы
в
целом. Когда наиболее значимые требования
к ГИС
являются
также
и
наиболее дорогостоящими при реализации, компромисс может быть
достигнут поиском альтернативного, менее дорогого решения
или