基于地理信息質(zhì)檢系統(tǒng)的測(cè)試方法研究

李淼

摘要：隨著我國地理信息產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，各行業(yè)空間數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量和復(fù)雜度迅猛提高，數(shù)據(jù)質(zhì)量的好壞關(guān)系到國計(jì)民生，地理信息質(zhì)檢軟件則為數(shù)據(jù)的正確性和可靠性提供了有力的保障。地理信息質(zhì)檢系統(tǒng)的質(zhì)量優(yōu)劣對(duì)于全面檢查、評(píng)價(jià)和保障測(cè)繪行業(yè)數(shù)據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量等方面意義重大。軟件測(cè)試是保障軟件質(zhì)量的重要手段，文章以地理信息質(zhì)檢軟件為研究對(duì)象，主要研究針對(duì)空間數(shù)據(jù)、功能模塊和業(yè)務(wù)流程的黑盒測(cè)試方法，以及針對(duì)穩(wěn)定架構(gòu)的自動(dòng)化測(cè)試方法。

關(guān)鍵詞：地理信息 質(zhì)檢系統(tǒng) 黑盒測(cè)試 穩(wěn)定架構(gòu) 自動(dòng)化測(cè)試

中圖分類號(hào)：X832 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）04（a）-0013-03

近年來，我國地理信息產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，規(guī)模迅猛增長，地理信息服務(wù)已經(jīng)貫穿于國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的各個(gè)方面，在國土資源、環(huán)境保護(hù)、交通運(yùn)輸、農(nóng)林水利、公共應(yīng)急等領(lǐng)域，地理信息已經(jīng)成為必不可少的信息資源支撐。在這一發(fā)展趨勢(shì)下，各行業(yè)空間數(shù)據(jù)日趨復(fù)雜，數(shù)據(jù)增長迅速，地理信息產(chǎn)業(yè)對(duì)各行業(yè)應(yīng)用數(shù)據(jù)的精度和可靠性提出了更高的要求，人們對(duì)地理信息質(zhì)檢軟件的使用和依賴程度業(yè)越來越深。隨著地理信息質(zhì)檢軟件規(guī)模不斷擴(kuò)大，功能不斷增加，智能程度和復(fù)雜程度不斷提高，使得軟件質(zhì)量更加難以保障，提高軟件質(zhì)量成為質(zhì)檢業(yè)務(wù)領(lǐng)域的重要任務(wù)。

地理信息質(zhì)檢軟件是地理信息數(shù)據(jù)質(zhì)量保障的軟件，軟件的可靠性尤為重要。該文結(jié)合地理國情質(zhì)檢軟件，依據(jù)地理信息質(zhì)檢軟件的特點(diǎn)，研究其測(cè)試的方法、流程和要點(diǎn)。

1.地理信息質(zhì)檢軟件測(cè)試概述

1.1軟件測(cè)試定義

IEEE軟件測(cè)試定義為：使用人工和自動(dòng)手段來運(yùn)行或測(cè)試某個(gè)系統(tǒng)的過程，其目的在于檢驗(yàn)它是否滿足規(guī)定的需求或是弄清預(yù)期結(jié)果與實(shí)際結(jié)果之間的差異。簡單的說，軟件測(cè)試是指為評(píng)價(jià)軟件質(zhì)量而展開的活動(dòng)。

地理信息質(zhì)檢軟件測(cè)試是使用人工或自動(dòng)手段來測(cè)定評(píng)價(jià)質(zhì)檢軟件的過程，其目的在于檢驗(yàn)系統(tǒng)是否能檢查并定位數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，是否能評(píng)價(jià)和輸出統(tǒng)計(jì)結(jié)果。地理信息質(zhì)檢軟件測(cè)試有周期，測(cè)試從需求開始，并貫穿整個(gè)開發(fā)過程，結(jié)合多種測(cè)試方法設(shè)計(jì)測(cè)試用例，保證軟件質(zhì)量，從而提高軟件的可靠性。

1.2軟件測(cè)試流程

根據(jù)不同的測(cè)試階段，測(cè)試可以分為單元測(cè)試、集成測(cè)試、系統(tǒng)測(cè)試。體現(xiàn)了測(cè)試由小到大、又內(nèi)至外、循序漸進(jìn)的測(cè)試過程和分而治之的思想。

單元測(cè)試的粒度最小，一般由開發(fā)小組采用白盒方式來測(cè)試，主要測(cè)試單元是否符合“設(shè)計(jì)”。集成測(cè)試界于單元測(cè)試和系統(tǒng)測(cè)試之間，起到“橋梁作用”，一般由開發(fā)小組采用白盒加黑盒的方式來測(cè)試，既驗(yàn)證“設(shè)計(jì)”，又驗(yàn)證“需求”。系統(tǒng)測(cè)試的粒度最大，一般由獨(dú)立測(cè)試小組采用黑盒方式來測(cè)試，主要測(cè)試系統(tǒng)是否符合“需求規(guī)格說明書”，該文主要針對(duì)地理信息質(zhì)檢軟件的系統(tǒng)測(cè)試方法進(jìn)行研究（見圖1）。

2.地理信息質(zhì)檢軟件特點(diǎn)分析

（1）空間數(shù)據(jù)源多樣性，數(shù)據(jù)量一般較大，元素較多，且數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也相對(duì)復(fù)雜，質(zhì)檢軟件支持DLG（PGDB和FGDB）、DOM（TIFF）、DEM（GRID）多種數(shù)據(jù)格式。

（2）圖形屬性結(jié)合性，地理信息數(shù)據(jù)不僅表達(dá)空間實(shí)體的位置和幾何形狀，同時(shí)也記錄空間實(shí)體對(duì)應(yīng)的屬性，這決定了GIS數(shù)據(jù)包含圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)兩部分，屬性數(shù)據(jù)放在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，圖形數(shù)據(jù)放在圖形文件中，質(zhì)檢軟件支持圖形和屬性的檢查。

（3）拓?fù)錂z查規(guī)則通用性，市場(chǎng)上各類地理信息質(zhì)檢軟件或商業(yè)平臺(tái)拓?fù)錂z查規(guī)則具有通用性，質(zhì)檢結(jié)果應(yīng)保持一致。

（4）方案檢查自動(dòng)性，質(zhì)檢軟件基于“規(guī)則檢查項(xiàng)方案質(zhì)檢評(píng)價(jià)”的體系結(jié)構(gòu)，同時(shí)通過質(zhì)量數(shù)據(jù)庫對(duì)檢查結(jié)果進(jìn)行管理，內(nèi)部接口主要是與底層的規(guī)則庫以及質(zhì)量數(shù)據(jù)庫之間的接口，實(shí)現(xiàn)基于方案的自動(dòng)化檢查。

3.地理信息質(zhì)檢軟件測(cè)試方法

3.1測(cè)試方法分析

從是否關(guān)心軟件內(nèi)部結(jié)構(gòu)和具體實(shí)現(xiàn)的角度劃分，可分為黑盒測(cè)試和白盒測(cè)試；從執(zhí)行測(cè)試時(shí)軟件運(yùn)行狀態(tài)劃分，可分為靜態(tài)測(cè)試和動(dòng)態(tài)測(cè)試；從測(cè)試時(shí)采用的工具劃分，可分為自動(dòng)化測(cè)試和手工測(cè)試。在測(cè)試的時(shí)候，按照具體測(cè)試范圍、目的和過程會(huì)采用不同的測(cè)試方法，甚至完成一個(gè)軟件的測(cè)試需要將多種方法結(jié)合使用，才能達(dá)到最好的測(cè)試效果。

地理信息質(zhì)檢軟件是跟地理信息數(shù)據(jù)生產(chǎn)強(qiáng)相關(guān)的軟件，從方案制作到錯(cuò)誤檢查再到質(zhì)量評(píng)價(jià)，完整的體現(xiàn)了質(zhì)檢流程，因此，對(duì)于地理信息質(zhì)檢軟件的測(cè)試應(yīng)采用模擬運(yùn)行測(cè)試方法，在真實(shí)或者模擬環(huán)境下運(yùn)行系統(tǒng)，從而測(cè)定各項(xiàng)功能指標(biāo)和綜合處理能力，采用專項(xiàng)功能和系統(tǒng)綜合測(cè)試相結(jié)合的方式，先在系統(tǒng)開發(fā)階段針對(duì)需求文檔或設(shè)計(jì)文檔對(duì)功能模塊進(jìn)行專項(xiàng)測(cè)試，集成階段針對(duì)整個(gè)地理信息數(shù)據(jù)質(zhì)檢流程來運(yùn)行整個(gè)軟件系統(tǒng)，從而得出系統(tǒng)總體的質(zhì)量水平。這是一種比較直接和全面的測(cè)試方法，測(cè)試的結(jié)果較準(zhǔn)確和可靠，適用于流程性強(qiáng)、專用性強(qiáng)的應(yīng)用型軟件。因此，針對(duì)地理信息質(zhì)檢軟件的特點(diǎn)和圖形系統(tǒng)的具體業(yè)務(wù)要求，經(jīng)常采用以下3種測(cè)試策略。

（1）針對(duì)空間數(shù)據(jù)的黑盒測(cè)試。

由于地理信息數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，數(shù)據(jù)量巨大，所以數(shù)據(jù)生產(chǎn)人員在處理數(shù)據(jù)過程中難免有錯(cuò)誤發(fā)生，這就需要測(cè)試人員在針對(duì)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)檢軟件測(cè)試時(shí)要對(duì)地理信息數(shù)據(jù)復(fù)雜的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和屬性結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并設(shè)計(jì)地理信息數(shù)據(jù)的相互幾何關(guān)系，試圖發(fā)現(xiàn)軟件底層隱藏的問題。

（2）針對(duì)質(zhì)檢業(yè)務(wù)流程的黑盒測(cè)試。

地理信息質(zhì)檢軟件要求測(cè)試人員熟悉地理信息質(zhì)檢業(yè)務(wù)，包括質(zhì)檢方案制作、自動(dòng)檢查、人工檢查、評(píng)價(jià)方案制作、質(zhì)量評(píng)價(jià)，不但要測(cè)試驗(yàn)證正確的質(zhì)檢業(yè)務(wù)流程，也要設(shè)計(jì)異常事件流來驗(yàn)證質(zhì)檢軟件的魯棒性。

（3）針對(duì)穩(wěn)定架構(gòu)的自動(dòng)測(cè)試。

當(dāng)系統(tǒng)架構(gòu)、接口穩(wěn)定時(shí)，可以進(jìn)行自動(dòng)化測(cè)試，提高測(cè)試效率，減小測(cè)試成本。

3.2針對(duì)空間數(shù)據(jù)的黑盒測(cè)試

地理信息，是與空間數(shù)據(jù)分不開的，因此，需要針對(duì)地理信息數(shù)據(jù)的質(zhì)量評(píng)價(jià)特眭進(jìn)行測(cè)試驗(yàn)證。

（1）空間數(shù)據(jù)屬性測(cè)試。

對(duì)數(shù)據(jù)方案中圖層結(jié)構(gòu)、屬性結(jié)構(gòu)進(jìn)行編輯功能正確性的測(cè)試，對(duì)屬性檢查功能進(jìn)行驗(yàn)證。采用的測(cè)試方法是對(duì)圖層名和圖層屬性字段進(jìn)行新增、刪除和修改的反復(fù)操作，對(duì)已定義屬性字段類型的屬性值進(jìn)行非法輸入，驗(yàn)證軟件的正確性、魯棒性和穩(wěn)定性；重點(diǎn)對(duì)質(zhì)檢系統(tǒng)的屬性字段中的枚舉值、必填值、默認(rèn)值檢查功能進(jìn)行驗(yàn)證測(cè)試，驗(yàn)證屬性值的符合情況。

（2）空間數(shù)據(jù)類型測(cè)試。

對(duì)于點(diǎn)、線、面三種類型空間數(shù)據(jù)的顯示、查詢、定位，驗(yàn)證其功能正確性，對(duì)系統(tǒng)所支持的多種數(shù)據(jù)格式進(jìn)行測(cè)試，對(duì)不同數(shù)據(jù)格式的數(shù)據(jù)方案獲取和質(zhì)量檢查功能進(jìn)行驗(yàn)證。

（3）拓?fù)溴e(cuò)誤類型測(cè)試。

對(duì)于點(diǎn)、線、面之間的拓?fù)潢P(guān)系進(jìn)行檢查正確性的測(cè)試，包括重疊點(diǎn)檢查、線重疊檢查、懸掛點(diǎn)檢查、線自相交/打折檢查、同一圖層中面重疊檢查、不同圖層面重疊檢查、多邊形縫隙檢查、線穿越面檢查等，以及其他點(diǎn)、線、面之間的關(guān)系檢查，在對(duì)拓?fù)漕悪z查功能進(jìn)行測(cè)試時(shí)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注緩沖區(qū)功能、空間查詢定位功能。圖2為幾種常見的拓?fù)溴e(cuò)誤。

（4）多元地理信息數(shù)據(jù)聯(lián)合質(zhì)檢算法測(cè)試。

地理信息質(zhì)檢軟件提供DLG和DEM成果聯(lián)合質(zhì)檢的技術(shù)，因此我們?cè)陂_展聯(lián)合質(zhì)檢算法測(cè)試的時(shí)候，需要通過以下測(cè)試方法對(duì)軟件正確性進(jìn)行驗(yàn)證：通過等高線、高程點(diǎn)與DEM之間高差對(duì)比，檢查等高線的合理性；通過DLG數(shù)據(jù)獲取水面范圍，檢查DEM水面高程是否置平。

3.3針對(duì)質(zhì)檢流程的黑盒測(cè)試

地理信息質(zhì)檢軟件基于“規(guī)則-檢查項(xiàng)-方案-質(zhì)檢-評(píng)價(jià)”的體系結(jié)構(gòu)，完整實(shí)現(xiàn)地理信息數(shù)據(jù)從檢查到評(píng)分的全過程，這里將結(jié)合質(zhì)檢業(yè)務(wù)主要說明正常事件流和異常事件流的測(cè)試過程（見表1，表2）。

3.4針對(duì)穩(wěn)定架構(gòu)的自動(dòng)測(cè)試

在如何提高測(cè)試效率方面進(jìn)行考慮，筆者在系統(tǒng)架構(gòu)基本穩(wěn)定的時(shí)候進(jìn)行自動(dòng)化測(cè)試，將若干個(gè)測(cè)試用例用測(cè)試用例管理器進(jìn)行打包管理，在不占用人工的情況下批量執(zhí)行，可以大幅度提高測(cè)試效率，從而節(jié)省測(cè)試成本。

考慮到測(cè)試數(shù)據(jù)的保密性、復(fù)用性及存儲(chǔ)空間的高利用率，規(guī)定如下：自動(dòng)化測(cè)試數(shù)據(jù)不單獨(dú)再占用機(jī)器，盡可能使用現(xiàn)有數(shù)據(jù)服務(wù)器中的測(cè)試數(shù)據(jù)；為了保持自動(dòng)化測(cè)試數(shù)據(jù)的一致性；不修改、破壞原始數(shù)據(jù)的用例可直接使用現(xiàn)有的測(cè)試數(shù)據(jù)；要修改破壞原始數(shù)據(jù)的測(cè)試案例，在開發(fā)自動(dòng)化測(cè)試代碼時(shí)需要拷貝一份數(shù)據(jù)來單獨(dú)執(zhí)行，執(zhí)行完成后刪除；新增的自動(dòng)化測(cè)試數(shù)據(jù)按照功能模塊上傳到測(cè)試數(shù)據(jù)服務(wù)器相應(yīng)的目錄中。

由于地理信息質(zhì)檢軟件主要輸入對(duì)象是數(shù)據(jù)和參數(shù)，因此采用“數(shù)據(jù)/參數(shù)驅(qū)動(dòng)思想”來設(shè)計(jì)測(cè)試用例，用Excel測(cè)試用例文檔作為測(cè)試用例管理器，它是輸入條件，如圖3結(jié)構(gòu)。

開發(fā)人員開發(fā)功能測(cè)試模塊的*.exe，測(cè)試人員添加測(cè)試用例（輸入條件）并執(zhí)行產(chǎn)品化測(cè)試中，從而得到測(cè)試結(jié)果。*.exe存儲(chǔ)在編譯的Bin目錄中，*.bat在設(shè)計(jì)開發(fā)時(shí)需要增加測(cè)試用例優(yōu)先級(jí)的參數(shù)設(shè)置，以便區(qū)分執(zhí)行冒煙測(cè)試用例和功能測(cè)試用例。

4.結(jié)語

地理信息數(shù)據(jù)的質(zhì)量是地理信息產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)使用用戶關(guān)注的重點(diǎn)，而地理信息質(zhì)檢軟件的質(zhì)量是是地理信息產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)生產(chǎn)和數(shù)據(jù)質(zhì)檢用戶關(guān)注的重點(diǎn)，也是質(zhì)檢軟件開發(fā)人員為之奮斗的目標(biāo)。

地理信息質(zhì)檢軟件的質(zhì)量要素很多，如功能正確性、結(jié)果精確性、可靠性、容錯(cuò)性、效率、易用性、可擴(kuò)展性等。這些質(zhì)量因素相輔相成，互相依賴，彼此影響。其中“正確性與精確性”是地理信息數(shù)據(jù)的重中之重，這一切質(zhì)量的保證，依賴于遵循軟件工程技術(shù)的軟件測(cè)試，因此地理信息軟件的測(cè)試方法還有待于深入探討和研究。