系统总体结构设计
Ⅰ 系统总体结构设计
（一）系统设计思路
地下水系统三维可视化软件是一个庞大的软件系统，涉及到了一系列的软件开发技术和地下水系统概化与表示方案，在系统设计上要充分考虑现有的数据库基础，以提高对地下水系统的可视性与可操作性为目标，总体设计思路如下：
（1）地下水系统三维可视化软件运行的基础是地下水资源数据库系统，系统运行的所有原始数据均来源于地下水资源数据库，二者之间需要实现紧密的有机结合。
（2）地下水系统三维可视化软件运行的核心数据是地下水系统的三维结构数据，它以数据库的形式存储。本系统的各个子系统均是围绕该数据库进行操作。
（3）地下水系统三维可视化软件按功能的不同划分为几个子系统或称为组件，这些组件可根据需要集成到不同的系统中，其本身可以集成为一个完整的可视化软件系统。
（4）地下水系统三维可视化软件所处理的数据对象锁定为含水层系统，从面到体体现为含水层界面和含水层/隔水层本身，具有空间查询和管理功能，并对这些面和体可进行数据查询操作。
（5）地下水流体的可视化依据含水层系统动态生成，其数据基础是地下水的动态观测数据。
（6）为体现地下水系统三维可视化软件的独立性，研制开发相关原始性数据的数据库管理软件，作为独立的组件集成到整个可视化软件中。
（二）系统结构与组织
地下水系统三维可视化软件采用组件方式处理，按照研究内容给出的划分方案，共包括8个软件组件和一个网络服务体系，作为一个集成结构，这些组件之间的关系如图4-1所示。整个系统可以划分为四个组成部分，分别具有相对独立的软件功能，但又相互联系、互相依托。
图4-1 地下水系统三维可视化软件的结构与组织
1.地下水系统基础数据库管理子系统
实现对地下水系统三维结构基础水文地质数据信息的管理，原则上采用大型数据库作为数据存储，利用数据引擎进行开发。
2.地下水系统三维模型生成编辑工具子系统
地下水三维系统生成辅助编辑工具能够为用户提供一个进行地下水三维系统动态生成和编辑的工作环境，并为地下水数值模拟提供单元剖分功能以及水文地质参数的空间配准。
3.地下水三维系统可视化系统
利用生成的三维水文地质模型数据信息，系统可提供多种形式的地下水系统三维可视化显示，并可将这些成果用于输出。
4.地下水三维系统的网络服务体系
三维可视化服务的对象是含水层结构，可基于含水层结构提供多种形式的WEB服务，通过用户的请求而取得可视化结果。
（三）系统组件与关联
地下水系统三维可视化软件的四个子系统又可以划分为8个程序组件和一个网络服务体系，实现地下水系统三维结构的生成、维护和服务过程。
系统包括的8个组件为单机模式，服务于水文地质专业技术人员，实现地下水系统三维结构的生成和显示，为开展地下水资源评价工作提供一种有效的工作环境。具体组件如下：
（1）地下水系统基础数据管理组件（组件1）；
（2）地下水系统基础数据预处理组件（组件2）；
（3）地下水系统三维模型生成编辑环境组件（组件3）；
（4）地下水系统三维空间剖分组件（组件4）；
（5）地下水系统空间面可视化飞行组件（组件5）；
（6）地下水系统三维结构可视化组件（组件6）；
（7）地下水流体运移动态仿真组件（组件7）；
（8）地下水流场动态模拟组件（组件8）。
网络服务体系是基于INTERNET提供的社会化服务，提供地下水系统三维结构的各种显示服务，并可根据用户的需要提供真实的三维结构数据服务。
Ⅱ 系统结构设计
一、用户需求分析
全面深入地了解掌握用户需求是作出一个优良的系统设计的关键，也是系统生命力的保证。在需求分析阶段，系统设计者应当完全确定用户的工作范围与流程。据此，确定系统的全部数据及相应处理，绘出系统数据流图，从而产生整个评价系统的逻辑模型。
针对地质灾害灾情评估的特点，可以归纳为五个方面的需求，即：①数据维护；②物理系统（孕灾环境危险性）分析；③社会经济系统（承灾区易损性）分析；④风险分析；⑤防治效益评价。
二、设计需求
1.地质灾害系统自组织体系
地质灾害系统作为一个开放的自组织体系，在内外界持续干扰的作用下，该体系形成涨落，从而体系状态发生质变，形成一种更加稳定有序的结构。地质灾害系统是由孕灾环境、致灾因子与承灾体共同组成的地球表层变异系统。灾情则是这一体系涨落作用的产物。
2.系统硬软件环境的选择
（1）各种与IBM兼容的PC机（需带有80387浮点运算器），1兆以上内存，100兆以上硬盘，VGA以上彩色图形显示器（卡）。
（2）输入、输出设备，包括分辨率为0.1×0.1（mm）、带有国际标准数据交换格式的扫描仪（便于弧段跟踪、数据矢量化处理和数据格式转换），CALCOMP、HP系列或与之兼容的数字化仪和绘图仪。
（3）软件环境
系统采用美国环境系统研究所（ESRI）研制的PC版ARC/INFO（V3.4-PLUS）系统为基础软件。该系统是两个系统的结合，即描述地图特征和拓扑关系的ARC系统和记录属性数据的关系型数据管理INFO系统。这种混和数据模型兼顾了空间数据和非空间数据两种不同性质的数据特点，便于有效地管理这两种基本的空间数据：描述空间坐标的点、线、面特征和拓扑结构数据以及这些特性的属性数据。
3.数据库的组织结构
计算机作业较之于手工作业，在其精确度、可靠性方面具有很大的优越性。但这一切基于一个先决条件，那便是数据源的准确性。地质灾害风险评价系统涉及到的数据源较复杂，既包括自然物理数据，又包含社会经济发展数据。根据这些数据特点分为：属性库、图形库和图像库三类数据库。通过分析评价区内各灾种成灾特点、社会经济构成，收集各类数据源的数据，评价其精确度、可靠性、可利用性及相互关系，确定入库的数据项，并给出各数据项的详细定义，编辑数据词典。在各相关数据库之间建立公共特征码字段，将有助于提高数据的检索查询效率。根据系统的基本要求和地质灾害的基本规律，系统数据库组织如下：
图9-1GDRES数据库组织图
4.系统总体设计
地质灾害灾情评估系统是一类专业性的地理信息系统。其总体结构可作如下划分（图9-2）：
系统运行时，用户在应用子系统中工作，由应用子系统调用系统功能模块从而完成对系统数据的处理。
用户应用子系统是系统的用户界面。此层的缺失或划分不当，系统的用户友好性无从谈起。一般而言，应用子系统对应于用户某一需求的共同作业，此层面的设计与划分一定要从用户需求出发，面向地质灾害灾情评估的实际工作程序，以系统数据流图为基础进行。
图9-2系统总体设计图
应用子系统建立在对系统功能模块的调用基础之上。系统功能模块可由支撑软件直接提供。许多支撑软件虽然功能强大，但一般都是从通用性入手考虑，具体到某一类专业应用系统，开发者仍具有一定工作量的二次开发任务，需要对系统功能模块进行扩充以满足特定需求。这类功能扩充定义又来源于上层应用子系统的操作分解，从中抽象出多个子系统中共同的操作，在此基础上开发扩充功能模块满足应用子系统的操作并优化系统整体结构。
5.GDRES结构
（1）系统组织结构的设计从实用性入手，系统组织结构必须面向实际工作内容。为此，我们结合DBMS和GIS设计的概念和原理，将系统分为如下图所示的三个层次的七个子系统：①孕灾区灾害分布分析；②孕灾区危险程度分析；③承灾区受损范围分析；④承灾区价值易损性分析；⑤灾害发生概率分析；⑥灾害强度分析；⑦灾害风险分析。灾害强度是综合考虑孕灾区危险性强度及承灾区价值易损性的结果，灾害风险分析则建立在对中间层两因素的综合分析之上。
图9-3GDRES组织结构图
（2）系统功能结构设计我们以属性数据库、空间数据库为基础，设计出面向灾害风险分析的用户应用子系统。各应用子系统都具有以下功能模块，其中包括属性数据库维护、空间数据库维护、数据检索查询、统计查询、矩阵判断、空间分析模块。所有模块以GIS、DMBS类软件支撑并根据面向任务扩展产生。模块处理结果用文本、报表及图件三种方式输出，为地质灾害的管理和防治提供决策依据。
系统功能结构图如下：
图9-4GDRES功能结构图
Ⅲ 什么是系统架构设计
简单一点，系统架构设计就是一个系统的草图，描述了构成系统的抽象组件，以及各个组件之间的是如何进行通讯的，这些组件在实现过程中可以被细化为实际的组件比如类或者对象。在面向对象领域中，组件之间的联通通常面向于接口实现的。
是人们对一个结构内的元素及元素间关系的一种主观映射的产物。架构设计是一系列相关的抽象模式，用于指导大型软件系统各个方面的设计。
“架构”一词最早来自建筑学，原意为建筑物设计和建造的艺术。但是在软件工程领域，软件架构不是一个新名词，只是在早期的著作中人们将软件架构称为软件体系架构。这就是架构的概念。所谓架构，就是人们对一个结构内的元素及元素间关系的一种主观影射的产物。
无论何种系统架构应用领域，目的都是一样的，即完整地、高一致性的、平衡各种利弊的、有技术和市场前瞻性的设计系统和实施系统。
(3)系统总体结构设计扩展阅读
系统架构的主要任务是界定系统级的功能与非功能要求、规划要设计的整体系统的特征、规划并设计实现系统级的各项要求的手段，同时利用各种学科技术完成子系统的结构构建。
在系统架构中，由于对软件越来越深入的依赖，软件架构的任务也体现出重要的作用。而且系统架构与软件架构是紧密联系和相互依赖的。
1997年，Eberhadrt Rechtin 与MarkW Maier 在其论著中，为计算机科学总结了系统架构方面的实践成果，从而奠定了系统科学和系统架构在计算机科学中的基石。