运用CMMI和软件工程原理方法对GIS项目的研究

第一章绪论

1.1 研究背景
二十一世纪，人类社会进入信息时代，数字地球全球信息基础设施的不断建设和完善使得地球通过信息连通成为了一个地球村，人们的生活从此和地理信息有了更加密切的关系，地理信息系统（Geographic Information System，GIS）在现代信息技术的辅助下成为一门与人类的生存、发展、进步紧密相连的信息科学与技术。作为信息产业的主要支柱，GIS 广泛地被应用于各行各业各个部门，如地质勘探与测量、环境监测保护、环境资源管理、灾害监控与防治、 区域设计规划、管网配置管理、辅助决策等，为其提供管理、决策等所需的地理信息。我国的 GIS 发展经历了 70 年代初的准备阶段、80 年代的试验阶段、90 年代初的发展阶段、90 年代末的产业化阶段，虽然近些年我国的 GIS 应用出现了较为快速的增长，但不可否认的是，现存的不少 GIS 项目的实施过程中各项工作进行得并不顺利，项目情况不能得到很好的监控，产品的质量难以达到预期的目标，部分项目即使完成了所有的开发、测试与实施工作，用户仍然不能取得预期的使用效果甚至无法真正投入使用，一定程度上存在重复开发的工作。目前 GIS 的应用主要由技术和数据的进步驱动，人们对 GIS 技术的理解和熟练程度在一定程度上决定了 GIS 应用的成败，而随着应用的大幅增加用户群体迅速庞大，这种局限性就显现出来了，在 GIS 应用开发中，人们过于强调技术本身，忽视了与用户间的信息交流，这必将导致最终的 GIS 产品不符合用户的实际需要，我们需要探索出适宜的 GIS 项目监控和质量管理的方式。

1.2 研究现状
地理信息系统的存在与发展已历经近 50 年。目前 GIS 的应用和研究都处在飞速发展阶段。在国外，地理信息技术已得到政府及企业的广泛认可和应用，特别是在北美、欧洲等发达国家和地区， GIS 企业较多，GIS 市场已经形成，在建立 GIS 系统及使用空间数据等方面他们的做法已经非常规范和成熟，GIS 在国外已经成为了一种普遍的社会化工具。在我国，越来越多的政府部门和大型企业也开始选择采用 GIS技术。虽然我国的 GIS 技术研究和应用起步较晚，但后发制人可以少走弯路，GIS 的理论研究和开发应用工作能够有机会以比较高的起点开展。我国地理信息系统的研究和应用正逐步形成行业，具备了走向产业化的条件。我国的 GIS 软件产业比较年轻，专业人员也很年轻，企业的数量也是近几年才逐渐增长起来的，没有大量通过长期实践积累起来的经验，不像外国公司能做到以老带新，许多企业还未能建立起一套健全的软件工程过程。
在这种快速发展的环境下，解决 GIS 项目开发实施过程中存在的问题，是摆在每个 GIS 企业面前的难题，怎样在研发过程中加强 GIS 项目的管理和提高 GIS 的开发质量成为 GIS 研究者和实践者关注的焦点之一。在 GIS 研发过程中，软件开发和数据处理是最为繁重的两项工作，这两个部分管理的好坏直接影响到整个 GIS 项目的成败，影响到 GIS 开发企业能否按预定的成本、进度和质量开发 GIS 产品。目前 GIS 质量控制与提高的关注点大都在数据处理这个技术方面，这方面的研究已经颇具成果，而对于事实上影响软件开发全局的管理因素，即在软件开发过程中对项目的管理与过程产品的质量管理，却关注不足。目前，比较有效的质量管理与控制手段主要有 ISO9000 系列标准及软件的能力成熟度模型。在 GIS 企业应用更加广泛的质量管理标准是 ISO9000 系列标准。它在国际上影响比较深远。国内 GIS 企业大都采用 ISO9000 系列标准进行质量管理。ISO9000 系列标准强调的是控制、可审查性、检验与核实以及过程的改进。
IS09000-3 的核心思想是“将质量制作融入产品之中”。软件产品质量的提高不能依赖于开发工作完成后的测试，而应该取决于整个软件生存期所有的活动。ISO9000强调质量保证体系贯穿于整个开发过程，强调防患于未然而不是事后纠正，提出要建立监督质量体系的机制[1]。虽然大多数 GIS 企业已经引入了 ISO9000 系列标准形成相应的项目监控与质量管理体系，但 ISO 的重点在于建立企业运行各部门的质量管理体系，它并不针对于软件企业，涉及的范围则相当宽，对于软件开发过程的管控缺乏一个专门有针对具体标准化的解决规范。CMMI（Capability Maturity Model Integration，集成的能力成熟度模型）是致力于软件质量管理和过程持续改进的集成的能力成熟度模型，在 IT 业已经得到了广泛的认可和成功的应用。张友生、徐锋[2]曾对 CMM/CMMI 在中国的实施状况展开调查报告，通过希赛公司的调查结果数据，他们对 CMMI 在中国实施的现状进行了总结和分析。近年来中国软件业对于软件过程管理以及改进的意识和需求已经逐渐形成，软件企业已经认识到软件过程的重要性与改进的必要性。
但是因为大部分企业自身规模小、投资能力差、承接的项目规模小、心有余力不足、团队成员水平不一、风险大等种种因素，使得近几年来进行 CMMI 认证评估的企业还都限于规模较大的那部分，而进行 CMM/CMMI 认证评估的企业也各自抱着诸如拿政府的钱为自己贴金、为自己的业务拿牌照等一系列不同的目的，少数企业是真实地为了软件过程的提升而实施CMMI，阻碍 CMM/CMMI 体系发展的因素主要源于软件企业内部。而且从中也不难发现，以前的一些“形象工程”给其造成的影响不小，而且产业的稚嫩也是需要面对和解决的问题[3]。而参考台湾资讯软件协会整理的资料，过去的四年内对于 CMMI 的推动，台湾地区已经有超过 120 个组织导入及推动以 CMMI 为参考模型的过程改善活动，其中有超过 70 个组织通过 CMMI ML2 以上的评估。在导入 CMMI 以后，软件公司的项目规划及管理能力、技术应用及管理能力、资源配置与管理能力，较导入前上升到已定义的稳步有序级别甚至量化的级别，软件开发和维护过程的稳定性增强，标准有序的项目开发管理使产出或变更的软件不会在交付验收或上线操作的过程中，产生明显的缺失，影响组织服务目标的达成。

    1.3 本文的主要研究内容 ...................13-14
    1.4 本文组织结构 ...................14-16
第二章GIS 项目监控与质量管理知识基础 ...................16-28
    2.1 GIS 概述 ...................16-18
        2.1.1 GIS 定义 ...................16-17
        2.1.2 GIS 的类型 ...................17
        2.1.3 GIS 的应用 ...................17-18
    2.2 项目监控与质量管理理论 ...................18-20
        2.2.1 项目与项目监控 ...................18-19
        2.2.2 软件质量管理 ...................19-20
    2.3 GIS 项目监控与质量管理 ...................20-22
    2.4 CMMI 概述 ...................22-28
第三章基于 CMMI 的 GIS 项目监控与质量管理体系的建立 .........28-52
    3.1 过程与过程域 ...................28-29
    3.2 角色与组织结构职责 ...................29-30
    3.3 过程与产品质量保证过程 ...................30-33 
    3.4 项目监督与管理过程 ...................33-38
    3.5 度量与分析 ...................38-45
    3.6 风险管理与分析 ...................45-52
第四章CMMI 体系在 C 公司中的应用实例 ...................52-79
    4.1 C 公司基本情况 ...................52
    4.2 案例项目基本情况 ...................52-53
    4.3 C 公司应用 CMMI 的关键问题分析 ...................53
    4.4 过程与产品质量保证活动的实施 ...................53-60
    4.5 项目监督与控制活动的实施 ...................60-64
        4.5.1 周跟踪 ...................60-62
        4.5.2 里程碑跟踪 ...................62-64
    4.6 风险管理与分析活动的实施 ...................64-67
    4.7 度量和分析活动的实施 ...................67-79

总结

本文在学习国内外相关文献的基础上，基于 CMMI 模型建立了适合 GIS 项目的项目监督与控制、过程与产品质量保证、风险管理与分析、度量与分析的标准过程，并对其进行了理论分析与实际项目实践验证。具体来说，本文主要完成了以下几个方面的工作：
①概述 GIS、CMMI、GIS 项目监控及软件质量管理的特点，分析了 GIS 项目存在的主要问题，创新地研究使用 CMMI 来加强和改进 GIS 项目监控与质量管理。
②针对 PPQA（Process and Product Quality Assurance，过程与产品质量保证）过程域，系统地建立了在 GIS 项目开发过程中过程与产品质量保证的工作流程，对所涉及的详细工作内容，采用的方法、问题跟踪方式及工作汇报方式等进行了详细的设计，实现了有效的过程与产品质量控制。
③针对 GIS 项目周期长、人员众多的特点，研究项目经理通过周跟踪、里程碑跟踪、月跟踪及不定期跟踪机制来周期性地监控 GIS 项目，提高了团队的工作效率，得到了多项性能参数，如工作产品的规模、工作量、成本、进度等，有效提高了开发过程的能见度，实现了量化的项目监控，在每个阶段对项目采取了跟踪及纠正措施，对计划进行了实时地调整，制定了更为科学的任务分配，对 GIS 项目进行了制度化的管理。
④通过公司的满足客户需求、加快项目进度、降低项目成本、提高生产率、提高产品质量的目标，确定了规划图文一体化项目的度量项，并科学地实现了这些度量数据的收集工作，使其他活动基于这些数据有了可视化、量化的基准，并提供了基于历史数据可持续改进的机会。