基于DSSA的大地电磁测深资料处理解释系统的设计与实现
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摘要
随着软件规模的扩大和复杂程度的提高,对软件的质量提出了更高的要求,系统的全局结构设计和规划变得比算法的选择以及数据结构的设计更加重要。软件体系结构是软件系统的高级抽象,良好的体现结构影响着软件生命周期中的各个阶段,对软件系统的分析、开发、复用、演化都具有重用意义。
软件工程实践中,我们面对的应用系统都具有一定的领域背景。在某个领域中,不同的系统之间存在着相似之处。特定领域的软件体系结构(DSSA,Domain-Specific Software Architecture)的研究能够充分挖掘该领域的共同特征,提炼出领域的一般需求,抽象出领域模型,归纳出这类系统的软件开发方法,能够指导领域内其他系统的开发。
大地电磁测深法(MT,Magnetotelluric Sounding)已经逐渐发展成为电磁法勘探领域最成熟的物探方法之一,在相关的MT资料解释软件随之迅速发展的同时,也对解释系统提出了更高的功能性需求。MT测量仪器同样在不断发展创新,对解释系统提出了兼容性需求。此外,在MT科研项目的研究过程中,存在着孤立的优化的或是改进的,甚至是新的数据处理算法,也就是新的扩展性需求。因此,在国家863计划和中铁二院工程研究的双重课题背景下,需要设计一套新的适应更多需求的处理解释系统。
MT资料处理和解释系统中,存在着相似的问题、需求以及模式。本文就以DSSA为基础,分析设计MT资料解释系统。首先对软件体系结构、特定领域的软件体系结构的理论进行研究。之后,针对MT资料处理解释领域的特定需求,进行领域内的需求分析。由该领域的工程实际出发,确定系统用例,划分系统功能模块,逐一分析归纳模块的领域模型。综合各个模块的局部领域模型,提取出领域的共性特点,建立通用的领域模型,即系统解决方案,进行系统结构设计,进而提出领域的系统层次结构、系统组件结构。最后以分析所得的系统设计模型为基础,实现一套MT资料解释系统应用软件。
本人在系统的开发过程中,参与功能需求分析,系统设计,独立完成系统平台、数据管理、数据导入、成图系统的开发以及系统接口的实现。
With the expansion of software size and the improvement of software complexity, its quality is put forward higher requirements, and the general structure design and planning of system become more important than the choice of algorithm and data structure design. Software architecture is a high-level abstraction of software system. Appropriate system architecture impacts every stage of software life cycle, which is of important significance to system analysis, development, reuse and evolution.
The application system we are faced with has a certain background of the field in software engineering practice. There are similarities among the different systems in some a field. Domain-Specific Software Architecture (DSSA) research in the field can fully exploit the common features, and extract the general demand and domain model for a software development method which can guide the development of other systems in the same field.
Magnetotelluric Sounding (MT) has gradually developed into one of the most mature geophysical methods, which there is not only the rapid development of relevant MT interpretation soft followed, but also a higher function demanding for interpretation system. The development of MT measuring instruments which gives the demand for the compatibility of interpretation system. In addition, in the study of MT, there is the isolated optimization, improvement or even new data processing algorithms, that is, the new demand for interpretation. Therefore, it is necessary to design a set of processing and interpretation system adapting to more demand, on the subject background that National 863 Plan and China Railway Eryuan Engineering Group.
In MT data processing and interpretation system there are similar problems, demand and patterns. This article analyzes and designs MT data interpretation system based on DSSA. First of all, we researched the theory of the software architecture and Domain-Specific Software Architecture. Then to the specific demand of the MT data processing and interpretation in some field, demand analysis in the field was carried out. We determined system used cases, defined system functional modularity, and analyzed each module into the field of model when the reality of the project domain served as a point of departure. Integrating the partial field model of each module, extracting from common domain characteristics and constructing a common model, that is, system solutions for the structural design of the system, which made the field of system-level structure and the structure of system components. Finally, a set of MT data interpretation system application software was achieved based on the analysis of the system design model.
During the long system development process, I participated in the functional require analysis and system structure design. I independently coded system platform, data management, data import, map system and system interfaces.
软件工程实践中,我们面对的应用系统都具有一定的领域背景。在某个领域中,不同的系统之间存在着相似之处。特定领域的软件体系结构(DSSA,Domain-Specific Software Architecture)的研究能够充分挖掘该领域的共同特征,提炼出领域的一般需求,抽象出领域模型,归纳出这类系统的软件开发方法,能够指导领域内其他系统的开发。
大地电磁测深法(MT,Magnetotelluric Sounding)已经逐渐发展成为电磁法勘探领域最成熟的物探方法之一,在相关的MT资料解释软件随之迅速发展的同时,也对解释系统提出了更高的功能性需求。MT测量仪器同样在不断发展创新,对解释系统提出了兼容性需求。此外,在MT科研项目的研究过程中,存在着孤立的优化的或是改进的,甚至是新的数据处理算法,也就是新的扩展性需求。因此,在国家863计划和中铁二院工程研究的双重课题背景下,需要设计一套新的适应更多需求的处理解释系统。
MT资料处理和解释系统中,存在着相似的问题、需求以及模式。本文就以DSSA为基础,分析设计MT资料解释系统。首先对软件体系结构、特定领域的软件体系结构的理论进行研究。之后,针对MT资料处理解释领域的特定需求,进行领域内的需求分析。由该领域的工程实际出发,确定系统用例,划分系统功能模块,逐一分析归纳模块的领域模型。综合各个模块的局部领域模型,提取出领域的共性特点,建立通用的领域模型,即系统解决方案,进行系统结构设计,进而提出领域的系统层次结构、系统组件结构。最后以分析所得的系统设计模型为基础,实现一套MT资料解释系统应用软件。
本人在系统的开发过程中,参与功能需求分析,系统设计,独立完成系统平台、数据管理、数据导入、成图系统的开发以及系统接口的实现。
With the expansion of software size and the improvement of software complexity, its quality is put forward higher requirements, and the general structure design and planning of system become more important than the choice of algorithm and data structure design. Software architecture is a high-level abstraction of software system. Appropriate system architecture impacts every stage of software life cycle, which is of important significance to system analysis, development, reuse and evolution.
The application system we are faced with has a certain background of the field in software engineering practice. There are similarities among the different systems in some a field. Domain-Specific Software Architecture (DSSA) research in the field can fully exploit the common features, and extract the general demand and domain model for a software development method which can guide the development of other systems in the same field.
Magnetotelluric Sounding (MT) has gradually developed into one of the most mature geophysical methods, which there is not only the rapid development of relevant MT interpretation soft followed, but also a higher function demanding for interpretation system. The development of MT measuring instruments which gives the demand for the compatibility of interpretation system. In addition, in the study of MT, there is the isolated optimization, improvement or even new data processing algorithms, that is, the new demand for interpretation. Therefore, it is necessary to design a set of processing and interpretation system adapting to more demand, on the subject background that National 863 Plan and China Railway Eryuan Engineering Group.
In MT data processing and interpretation system there are similar problems, demand and patterns. This article analyzes and designs MT data interpretation system based on DSSA. First of all, we researched the theory of the software architecture and Domain-Specific Software Architecture. Then to the specific demand of the MT data processing and interpretation in some field, demand analysis in the field was carried out. We determined system used cases, defined system functional modularity, and analyzed each module into the field of model when the reality of the project domain served as a point of departure. Integrating the partial field model of each module, extracting from common domain characteristics and constructing a common model, that is, system solutions for the structural design of the system, which made the field of system-level structure and the structure of system components. Finally, a set of MT data interpretation system application software was achieved based on the analysis of the system design model.
During the long system development process, I participated in the functional require analysis and system structure design. I independently coded system platform, data management, data import, map system and system interfaces.
引文
[1] Mary Shaw,David Garlan. Software Architecture: Perspectives on an Emerging Discipline [M].北京:清华大学出版社,2007.
[2] Craig Larman .Applying UML and Patters[M].北京:机械工业出版社,2009.
[3] Eric Evans. Domain-Driven Design[M].北京:清华大学出版社,2006.
[4] Roger S. Pressman. Software Engineering: A Practitioner’s Approach[M].北京:清华大学出版社,2006.
[5] Len Bass,Paul Clements,Rick Kazman. Software Architecture in Practice [M].北京:清华大学出版社,2004.
[6] Software Engineering Institute of Carnegie Mellon University. Process Guide for the DSSA Process Life Cycle[R]. James W. Armitage:Carnegie Mellon University,1993.
[7] Arie van Deursen A , Klint P. Domain-Specific Language Design Requires Feature Descriptions[J]. Journal of Computing and Information Technology,2002.
[8] David Garlan,Mary Shaw. An Introduction to Software Architecture[J].Volume1,Advances in Software Engineering and Knowledge,World Scientific Publishing Company,1994.
[9]覃征,邢剑宽,董金春,郑翔.软件体系结构[M].北京:清华大学出版社,2008.
[10]李千目,许满武,张宏,戚涌.软件体系结构设计[M] .北京:清华大学出版社,2008.
[11]冯冲,江贺,冯静芳.软件体系结构理论与实践[M] .北京:人民邮电出版社,2004.
[12]成都理工大学地球探测与信息技术重点实验室.MTSoft2D用户手册[R].GDIT:CDUT,2009.
[13]张友生.基于代数理论的软件体系结构描述及软件演化方法研究[D].长沙:中南大学信息科学与工程学院,2007.
[14]陈思恩.面向特定领域软件体系结构的研究与应用[D].厦门:厦门大学,2007.
[15]王苏.基于特征建模和领域架构的开发方法研究及其应用[D].上海:上海交通大学软件学院,2007.
[16]谷千书.软件工程系统结构模型的应用分析[D].上海:复旦大学软件学业,2007.
[17]丁伟华.UML在软件体系结构描述中的应用[D].大连:大连海事大学,2007.
[18]卢方略.特征驱动开发模式及其应用研究[D].武汉:华中科技大学,2006.
[19]郭玉峰.基于DSSA的软件开发在电话语音服务领域中的研究与应用[D].西安:西安电子科技大学,2005.
[20]冯耀东,黄罡,梅宏.一种自适应软件体系结构建模及其实施方法[J].北京大学学报(自然科学版),2008,Vol.44,No.1:67-76.
[21]宋旭东,张通学,刘晓冰.面向领域的数据挖掘系统研究[J].计算机应用研究,2008,Vol.25,No.5:1432-1433.
[22]张秀爱.软件复用技术研究[J].电脑知识与技术,2008,Vol.3,No.6:1214-1215.
[23]宾晓华.利用领域专用软件体系结构集成大型指挥系统的方法[J].海军航空工程学院学报,2008,Vol.23,No.2:194-197.
[24]曹晓兰,彭佳红.特征建模方法研究[J].计算机工程与设计,2008,Vol.29,No.11:2809-2813.
[25]胡天翔,郑加强,周宏平,甘英俊.基于DSSA的智能对靶喷雾机软件系统设计[J].林业科技开发,2008,Vol.22,No.2:68-70.
[26]秦奕青,杨炳儒,李健.基于软件体系结构的对象持久层设计方案[J].计算机应用研究,2008,Vol.25,No.1:154-156.
[27]吕明琪,薛锦云,胡启敏.基于软件体系结构的可复用构件模型[J].计算机应用研究,2008,Vol.25,No.1:120-122.
[28]毛斐巧,齐德昱.一种动态适应性软件体系结构模型理论研究[J].计算机应用研究,2008,Vol.25,No.7:2053-2055.
[29]沈剑翘,聂华北.软件体系结构(风格)综述[J].电脑开发与应用,2008,Vol.21,No.2,49-51.
[30]汪强.软件体系结构研究[J].电脑知识与技术,2008,Vol.4,No.8:2519-2520.
[31]黄玉坤.软件复用技术及领域工程综述[J].计算机与现代化,2007,11:43-45.
[32]王帅强,万建成,鹿旭东,卢雷.基于软件体系结构的用户界面设计方法[J].计算机工程,2007,Vol.33,No.20:253-255.
[33]刘兴瑞,郭东峰.“软件再工程”在软件开发中的应用[J].计算机与信息技术,2007,27:358-359.
[34]李俊娥,周洞汝“.平台/插件”软件体系结构风格[J].小型微型计算机系统,2007,Vol.28,No.5:876-881.
[35]乔良才.软件体系结构的建模研究[J].科技信息(学术研究),2007,19:212-214.
[36]王建亚,边小凡.非成熟领域软件复用过程模型[J].计算机工程与设计,2007,Vol.28,No.28:1944-1946.
[37]林正奎,杨德礼.领域分析方法研究综述[J].计算机工程与设计,2006,Vol.27,No.4:593-596.
[38]孙少波,王忠民.基于构件的领域分析方法与建模研究[J].电子应用技术,2006,2:43-46.
[39]曹晓兰,焦海星,王祥宗.领域分析方法研究及应用[J].科学技术与工程,2006,Vol.6,No.17:2666-2672.
[40]刘芳,林拉.基于本体的特定领域软件体系结构设计的研究[J].计算机技术与发展,2006,Vol.16,No.12:22-25.
[41]王新辉,郭立,刘振华.基于DSSA的ERP建模研究[J].计算机工程与应用,2006,16:224-226.
[42]周雪妍,宋雨,胡峰.软件连接件复合过程的形式化研究[J].微计算机信息,2006,Vol.27,No.9:264-266.
[43]王映辉,王立福.软件体系结构演化模型[J].电子学报,2005,Vol.33,No.8:1381-1386.
[44]王一宾,李心科.软件体系结构设计方法的研究[J].计算机工程与设计,2005,Vol.26,No.3:604-607.
[45]刘冬云,梅宏.从需求到软件体系结构:一种面向特征的映射方法[M].北京大学学报(自然科学版),2004,Vol.40,No.3:372-378.
[46]于振华,蔡远利.特定领域软件体系结构研究[J].微电子学与计算机,2004,Vol.21,No.7:66-69.
[47]郭陟,赵曦滨,贺飞,顾明,孙家广.面向特定领域的企业信息系统模型及软件架构[J].计算机集成制造,2004,Vol.10,No.9:1046-1051.
[48]谈俊峰.用用例分析技术进行需求分析和构架建模[J].计算机工程与设计,2004,Vol.25,No.2:252-254.
[49]孙昌爱,金茂忠,刘超.软件体系结构研究综述[J].软件学报,2002,Vol.13,No.7:1228-1237.
[50]郑志蕴,谭同得.软件体系结构的研究[J].微计算机信息,2002,Vol.18,No.9:60-61.
[2] Craig Larman .Applying UML and Patters[M].北京:机械工业出版社,2009.
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[24]曹晓兰,彭佳红.特征建模方法研究[J].计算机工程与设计,2008,Vol.29,No.11:2809-2813.
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[26]秦奕青,杨炳儒,李健.基于软件体系结构的对象持久层设计方案[J].计算机应用研究,2008,Vol.25,No.1:154-156.
[27]吕明琪,薛锦云,胡启敏.基于软件体系结构的可复用构件模型[J].计算机应用研究,2008,Vol.25,No.1:120-122.
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[30]汪强.软件体系结构研究[J].电脑知识与技术,2008,Vol.4,No.8:2519-2520.
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[32]王帅强,万建成,鹿旭东,卢雷.基于软件体系结构的用户界面设计方法[J].计算机工程,2007,Vol.33,No.20:253-255.
[33]刘兴瑞,郭东峰.“软件再工程”在软件开发中的应用[J].计算机与信息技术,2007,27:358-359.
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[37]林正奎,杨德礼.领域分析方法研究综述[J].计算机工程与设计,2006,Vol.27,No.4:593-596.
[38]孙少波,王忠民.基于构件的领域分析方法与建模研究[J].电子应用技术,2006,2:43-46.
[39]曹晓兰,焦海星,王祥宗.领域分析方法研究及应用[J].科学技术与工程,2006,Vol.6,No.17:2666-2672.
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[41]王新辉,郭立,刘振华.基于DSSA的ERP建模研究[J].计算机工程与应用,2006,16:224-226.
[42]周雪妍,宋雨,胡峰.软件连接件复合过程的形式化研究[J].微计算机信息,2006,Vol.27,No.9:264-266.
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[46]于振华,蔡远利.特定领域软件体系结构研究[J].微电子学与计算机,2004,Vol.21,No.7:66-69.
[47]郭陟,赵曦滨,贺飞,顾明,孙家广.面向特定领域的企业信息系统模型及软件架构[J].计算机集成制造,2004,Vol.10,No.9:1046-1051.
[48]谈俊峰.用用例分析技术进行需求分析和构架建模[J].计算机工程与设计,2004,Vol.25,No.2:252-254.
[49]孙昌爱,金茂忠,刘超.软件体系结构研究综述[J].软件学报,2002,Vol.13,No.7:1228-1237.
[50]郑志蕴,谭同得.软件体系结构的研究[J].微计算机信息,2002,Vol.18,No.9:60-61.