软件经济开发研究论文范文第1篇

摘 要：随着我国国民经济的发展，社会各界对于我国计算机系统软件设计研发，特别是软件工程技术在其中的应用，关注程度不断提升。因此，采用合理的方式将现代软件工程应用在软件开发中是至关重要的。本文对现代软件工程在软件开发中的应用进行研究分析。

关键词：软件工程；计算机；软件开发；应用

引言

随着现代技术的发展，计算机俨然成为人们日常生活中的一部分，人类对计算机的依赖性越来越大。计算机进入了人类生活的各个领域，小到一个人的生活起居，大到国家的安全工作，都会应用到计算机，正是由于计算机的重要性，人们越来越重视计算机系统的开发。软件是计算机的重要组成部分，软件工程在现代化的发展中也起到了至关重要的作用。现代化的计算机发展离不开软件工程的发展，提高软件工程的质量才能使计算机能够适应现代化的需求。提高软件工程技术的效能，进而提高计算机的效能，使其能够更好为人们服务。笔者就软件工程在计算机的中的具体应用进行了分析。

1现代软件工程的概况

随着社会科技的不断进步，软件的应用范围也正在不断的扩大，比如，商务领域、交通领域以及家电领域等，软件可以说是无处不在。而对于软件工程来说，软件工程是一类求解软件的工程，其用于构造模型和算法，用于计划、资源、质量和成本等的管理，用于指定规范、设计范型、评估成本、权衡结果，所以软件工程能够应用于计算机科学、数学和管理学等原理，通过借鉴传统工程的方法，创建软件以达到提高质量并且降低成本的目的。现如今，一些传统软件工程方逐渐被淘汰，现代软件工程的方法能够适应社会科学水平迅速提高的背景，所以现代软件工程受到大力推广以及广泛应用。但是由于科技和计算机技术的发展过快，导致了我国现代软件工程存在着较多的不足，所以需要对现代软件工程现存的问题进行研究分析，指定相应的现代软件工程在软件开发中合理应用的策略，进而促进我国科学技术水平的发展。

2现代软件工程的应用原则

2.1实用性原则

在计算机系统软件开发工作中，实用性原则在一定程度上，决定了软件开发的价值。实用性原则可以促使计算机系统软件开发工作人员，在实际设计和研发工作中，更加重视高效便捷的服务性质，提高工作效率和服务质量。同时，计算机系统软件的研发设计工作中，还会需要大量的资金投入，将实用性作为基本的出发点，可以有效地降低系统开发的成本，提高资金利用效率，扩大计算机系统软件开发工作的经济效益。

2.2科学性原则

科学性原则是计算机系统软件开发工作中，需要坚持的基本原则。在将更为专业的现代软件工程技术纳入到计算机系统软件开发工作时，设计团队的工作人员，要根据基本的规范和管理流程，结合用户提出的性能需求，不断优化系统软件的设计成果。遵循科学性原则，可以进一步规范软件开发项目、各项技术的应用模式，确保计算机系统软件开发稳定工作，可以取得更优秀的发展成果。

3现代软件工程技术的发展趋势

随着经济全球化的发展，软件开发行业为了能够在全球化的发展中不被淘汰，因此进行了较大的改变。通过使用传统的软件工程已经无法满足全球化发展对软件开发行业的要求，必须要对软件进行创新，利用新型软件技术对软件开发行业带来的影响力，来促进软件行业的发展。其次，由于国内的软件开发技术相比国外的很多国家来说能力较差，所以很多软件工程项目的进展需要转移到国外进行。比如，将根据功能等方面将软件工程分为几大部分，然后将各个部分分配给较多国家的软件外包公司来完成，这样的方式，有效的表明了我国软件工程信息全球化发展的趋势。

4现代软件工程存在的问题

4.1制定不合理的软件项目目标

在进行制定软件项目目标时，管理者没有更多的切合当前的实际情况，缺乏大局意识，在计算机项目管理中使用了错误的方式，进而未能提前制定好适合软件发展情况的项目目标，导致软件在进行开发的过程中开发成本、工作进程等方面产生了严重的偏差。

4.2设计的软件功能实现和操作方式不够人性化

很多软件是依据用户的需求来设计的，在进行现代软件工程的时候，如果没有按照用户的要求以及实效性切合实际的来对软件进行测试，就会使得软件工程的生产结果供大于求，对软件开发行业的经济效益带来严重的损失。

5现代软件工程应用于软件开发中策略

5.1以切合实际情况为主，在现代软件开发中使用最合适的现代软件工程方法

软件体系结构是现代软件开发过程中的必经之路，因此软件体系结构对于现代软件工程来说是十分重要的。但是，软件体系结构的侧重点仍然在然间的分层法结构上，所以在软件开发的时候所得到的数据大多数仍然是从数据库中寻找到的。虽然我国现代软件工程作为新兴的软件工程，已经逐步取代了传统软件工程，但是我国的数据库管理系统仍然较为传统，没有得到明显的改善或者创新。较为传统的数据库在更新数据方面较慢，并且传统数据库管理系统的作用并未得到充分地发挥，仅仅只是在处理数据以及保证数据安全等方面发挥了重要作用。因此，在现代软件开发过程中，通过良好的现代科技坏境，将传统的软件工程方法与现代软件开发技术更好的结合起来，使得现代软件工程的储存数据的能力有了较大的提升，并且对软件开发的操作进行了规范化以及系统化的调整，有利于现代软件开发中对软件开发的应用。

5.2完善软件管理

在计算机硬件持续升级的背景下，进一步优化软件性能，完善软件管理，可以提升用户在操作时的感官体验，提高工作效率。借助合理的管理手段，可以优化计算机系统软件开发流程和开发模式，增强软件设计成果与市场环境的适应程度。例如，根据不同用户的操作习惯，对用户浏览和操作界面等进行优化设计，提供更多个性化标签，可以提高软件的性能，进而提高计算机系统软件开发的效益。在此基础上，持续调整和优化软件开发技术，可以促進软件工程技术应用和发展水平全面提升，使应用了软件工程技术开发设计出的计算机系统软件更加实用。

5.3创新软件工程理念，把新型的软件工程理念加入到现代软件工程中

依据相关研究表明，现代软件开发在计算机领域、医疗卫生行业以及交通信息行业等较多行业中都得到了广泛的应用。通过现代软件工程设计的很多软件能够改变各行业工作人员的工作方式，不仅使得工作人员的工作效率有效的提高，还使得工作人员的工作积极性有了显著的提高。在实际生活中，很多软件开发公司由于没有做到对现代软件工程进行严格的规范化处理，导致软件的开发效率下降，并且使得软件所带来的效益与预计差别太大。比如，现代软件开发中的现代软件工程对进医疗卫生事业的起到了十分重要的作用。但是如果没有对所开发的软件进行规范，可能会导致开发的软件所带来的效果不符合医院工作的全部要求，对医院带来严重的损失。因此，必须要创新科学的软件工程理念，将新型的软件工程理念贯彻到现代软件工程中去，并将科学的软件理念作为基础，进而实现现代软件工程开发出来的软件的应用成果。

结语

在社会科学技术的不断进步的大背景下，一些传统的软件工程方法逐渐被淘汰，取而代之，现代软件工程开始广泛的应用于医疗卫生行业以及交通信息行业等社会中的各行各业。在现代软件开发中，创立创新现代软件工程理念是十分必要的，根据理念并且切合实际的选择现代软件工程的方法来进行现代软件的开发，不仅能够避免低质量的软件带来的经济效益损失，还能够有助于现代软件工程在现代软件开发中的应用。

参考文献：

[1] 张广南.计算机系统软件及科技成果转化信息管理系统设计[J].自动化与仪器仪表，2017（12）：112-113，116.

[2] 苏兴龙.基于计算机系统的电子文档保密软件设计与实现[J].电子设计工程，2017（10）：57-60.

（作者单位：江苏高速公路信息工程有限公司）

软件经济开发研究论文范文第2篇

关键词：油田地面集输管网;优化设计;软件开发

油田地面集输管网是油田系统工程中作为重要的一项组成部分，油田地面集输管网建设工程主要涉及管站系统工程的建设，这一工程在油田地面建设过程中发挥着十分重要的作用，通常包括地面工程的实际运行成本、中间站的建设成本和管网的建设成本等几方面。通常情况下，因为油田地面集输管网建设的成本较高，所使用的转油站和管材所需的投资也较高，所以，解决油田地面集输管网建设问题，实现油田地面集输管网的优化建设是一项亟待处理的问题，该问题的解决能够大大提高油田建设的经济效益。

一、油田地面集输管网优化理论

油田地面集输管网系统是连接油库、功能站以及工艺管道，对伴生气和原油进行运输的系统。在其开发设计阶段，各个油气井的气体组成、产量和压力等都已经完全确定。油田的地面建设工程规划要根据油井与油站的连接方式、转油站的大小和计量站的规模等进行综合评定，也就是通常所说的油田地面集输管网的整体布局。在整体布局得以确定后，则需要尽可能地降低建设费用和投资规模，并在此基础上设计出保证管网日常运行的计量站所能承受的工作压力和经济管径。

油田地面集输管网系统通常需要较大的建设成本，占到油田地面建设整体成本的70%左右，所以，必须使用优化理论来设计油田地面集输管网系统，从而降低总体的建设成本。油田地面集输管网系统的设计是一项综合性极强的工作，要实现计算机技术、数学原理与工程理论的有机结合。集输管网系统设计就是要在地下情况、地面情况与油品性质相结合的情况下，使用合适的方法来尽量满足油田开发和运行的实际需要。而油田地面集输管网系统的优化设计是指在中转站和油井位置都完全确定的基础上，来合理规划网络拓扑的最优结构，可以选择把集输管网的优化设计划分为运行参数的优化选择、管网位置的优化布局、站址的优化设计和井群的优化划分等问题进行综合研究和分析。首先对各个部分分别建立相应的数学模型，然后再对数学模型进行求解操作，最终得到整体油田地面集输管网系统的最优化求解。

二、油田地面集输管网优化设计

油田集输管网系统主要由油井、中间站、管道以及各种油库所共同组成，集输管网的设计要参考油田所使用的生产工艺，从而确定各个转油站的建设规模和计量，同时确定各个中转站与油井之间连接管网的具体方法。油田地面集输管网系统通常需要较大的前期投资，也是整个油田系统中所需成本最高的部分，所以，如何实现油田地面集输管网建设成本的降低，也成为了油田地面集输管网优化设计的主要内容，使用优化理论能够较为恰当地解决这一成本问题。

油田地面集输管网優化知识在计量和油井之间的相对位置已经明确规定的基础上，计算出集输管网系统最为合理的拓扑网络系统。随着近年来计算机技术的快速发展和广泛应用，油田地面集输管网的优化设计也有了越来越多的方法，油田地面集输管网的设计是一项学科交叉且十分复杂的问题，需要综合应用计算机技术、经济模型和数学理论等多学科的协同工作，通常包括以下几点程序：第一，先要确定油田地面集输管网的实际拓扑结构，也就是环状管网还是树状管网的选择问题;第二，运用优化的数学模型，设置合理的约束条件;第三，对目标函数进行合理分析，确定优化设计的具体方案;第四，使用最优方法对数学模型求解，从而得出最优值;第五，对模型进行结果检验，改进计算方法和数学模型。

三、油田地面集输管网的设计软件开发

油田地面集输管网的设计需要使用相关的计算机软件，现阶段我国很多研究者和计算机技术研究者都在相关软件的开发上做了大量的工作，并开发出了一些较为实用的油田地面集输管网设计的应用软件。虽然我国在油田地面集输管网设计软件的开发较晚，但是发展的速度却很快。1990年起我国就有了关于油田地面集输管网设计的软件开发，并提出了集输管网的优化设计问题，即在中转站、计量站和油井系统中的从属关系已经明确的基础上，找到集数管网终端与各个油井之间的最佳位置。1992年，相关研究者在以往技术的基础上，提出了关于环形集输管网的优化设计问题。1993年，研究者开始利用数学模型的方法对油田地面集输管网的优化设计问题进行研究，并直接讨论了解答数学模型的复杂性，提出了相应的解决方法和策略，将整体设计问题划分为了参数优化选择问题、位置的优化选择问题和布局的优化选择问题三个方面，将各个部分有机统一起来，以求得整体目标函数的最大值。1994年，研究者对原油集输系统的设计问题进行了优化研究，在考虑层次优化模型和构造成分的基础上，将原油集输划分为了三个基本层次：一是系统的优化，即以最大程度降低总体成本为优化目标的数学函数，从而实现各个级站规模的最优设计;二是布局的优化，即在规模一定的基础之上，以最大程度降低建设管线的总长度为基本目标，实现各个级站从属关系和设计位置的最优设计;三是工艺的优化，即在明确规定布局和建设规模的基础上，以最大程度降低管线的运营和投资成本为基本目标，实现生产方法参数、各个级站设备和各类管线规格的优化设计。

为方便该系统的二次开发和日后维护，油田地面集输管网设计通常选择GIS软件，该软件具有较强的输出能力和图像处理能力，能够生成出各种不同比例的较为完整的土建，也能够输出各种统计图和统计表格，从而为不同层级的使用者提供形象、直观的双向联动数据。另一方面，该软件还具有较高的模块化程度，用户可以基于此功能进行软件的二次开发。

油田地面集输管网的设计软件系统主要包括以下几个模块：第一，系统数据设计。数据设计是油田地面集输管网工程信息系统的基础，会对项目建设和系统实际应用能否满足需求以及效能的发挥造成直接影响。数据组成主要包括：基础地理数据，即各种比例尺的地形图，数据格式可以是AU-TOCAD，ARC/INFO等，并完成相应的数据转换、校正、整饰、建库等工作;管网数据，即分布在厂区地上、地下的各类管网数据。数据输入以后，和地形图数据进行套合，形成完整的管网数据。由于地面工程信息系统中数据存储量比较大，对数据库的要求比较高，故本系统采用ORACLE 9i作为系统数据库，可以较好地满足西北油田分公司及下属单位的应用需要。第二，系统模块。从软件实现角度，本系统的模块划分策略为在最上层分为地图功能和查询控制模块。地图功能由结果查询、鹰眼、距离测算、前一视图、拉框放大、直接缩小、打印地图、面积测算、后一视图、地图漫游、全屏显示和直接放大等模块组成;查询控制由点选查询、图层控制、系统设置、分类汇总、选择地图、打印地图、名称查询、日期查询和拉框查询等模块组成。根据系统功能要求可系统划分为8个模块：管网Web发布子系统，管线规划子系统，管网维护子系统，管网辅助设计子系统，管网事故处理功能，管网管理子系统，管网输入编辑子系统以及地形图库管理子系统。

四、总结

综上所述，油田地面集输管网设计施工是一项较大的系统性工程，由于其自身具有多元性和复杂性的特点，因而实现优化设计的工作任务也十分繁重。在设计过程中，要根据地面集输管网的作业需要，以降低地面集输管网的长度为基本目标，在油田位置确定的基础上，实现转油站进口与所辖油井井口之间地面集输管网的优化设计时油田设计是油田建设中的重点项目。到目前为止，我国尚未出现有关于油田地面集输管网优化建设的专业设计软件，这就为油田的设计者和软件工作者提出了更大的挑战和更新的问题。

参考文献：

[1]魏立新.基于智能计算的油田地面管网优化技术研究[D].东北石油大学硕士学位论文,2008

[2]张立平.油气集输系统优化运行与设计软件研究[D].中国石油大学硕士学位论文,2008

[3]李元鹏.油田地面集输管网优化计算研究[J].油气储运,2010,10:19

[4]张子波.油田地面集输管网优化设计与软件编制[D].中国石油大学硕士学位论文,2011

软件经济开发研究论文范文第3篇

关键字：软件开发平台;软件配置管理;应用

软件平台的应用随着软件开发的快速发展而越来越广泛。传统的软件开发无论是开发方式上来说，还是从开发过程上来说，都缺乏一定的标准，属于一种手工开发方式。随着科技的发展，现代软件开发逐渐向着工业化和标准化的方向发展，从而摆脱了传统的手工开发方式和开发过程。基于这种发展现状，软件开发平台开始注重对高质量、低成本软件产品的开发，而这就需要有效的软件配置管理来给予支持。

一、软件配置管理概述

(一)软件配置管理的基本内涵

基于相关配置管理规定，软件配置就是进行软硬件聚合体的制作工作，而软件配置管理就是控制和管理软件开发过程的一种规范性管理工作，同时其还是一种基于CMMI配置管理标准的流程。软件配置管理能够通过CMMI实现对软件的识别、操控和更新，从而软件开发平台提供保障。对于软件配置管理来说，其管理流程具有一定的独特性：第一，开启配置项，识别基线时机以及配置项;第二，对配置库进行监理，并对相关实施计划进行配置，变更和统计基础软件，然后对配置报告的形成过程进行跟踪和记录，同时还要将配置管理数据记录和保存下来。需要注意的是，要备份配置库中的资料。

(二)软件配置管理的作用

一般而言，如果不对软件开发平台进行有效管理，那么软件开发效率将会受到程序更新的严重影响。因为没有软件配置管理，很多程序都会在同一时间进行更新，从而严重影响软件开发的质量。由此可见，软件配置管理的意义重大。同时，如果不对软件开发平台进行有效管理，其程序共享代码的修复以及通用代码等也会受到影响，而一旦通用代码受到影响，那么相关人员就不能及时得到系统所发出的关于更新代码的通知，进而不能对代码进行及时更新，最终导致相关技术人员使用了不准确的代码而造成软件版本冲突。

二、软件配置管理在软件开发平台中的应用分析

(一)软件配置管理的工具

1、Starteam：Starteam主要是为软件开发平台提供了协同工作的便利条件，其对于软件配置整个工作的有效开展具有十分重要的作用，可以确保所有的功能模块以及团队都能够在整个软件开发环境中充分发挥功能，实现统一的目标活动。因此，可以说该软件配置管理工具是一个综合型软件，集多种功能于一体，如缺陷跟踪以及版本控制等。

2、VSS：这一软件配置管理工具，能够通过特有方式来控制和管理所有的项目源文件，同时还能够将其储存起来。而在这一过程中，需要注意的是，相关人员要想有效控制项目的源程序，就必须通过该软件版本的管理器来实现，而不能直接对数据库中的文件进行修改。

3、CC：作为构建ROSE的重要部分，这一软件配置管理工具常被应用于特殊的软件开发环境中，如复杂产品开发环境等，其具有较好的应用价值，能够满足多种程序软件开发与维护的需求。CC工具是实现配置管理的关键工具，而且能够对软件开发过程进行明确，同时还能构建管理体系。

(二)软件配置管理的具体应用

1、软件配置管理在软件开发平台整体结构设计方面的应用

为了促进软件配置的合理使用，CMMI软件平台中软件配置中的各项因素都要进行充分利用，而且一般都由一个软件平台来进行监督和管理。在软件开发平台整体结构设计中，软件配置的应用过程主要包括以下几个方面：首先，将软件开发平台拆分为开发和控制这两个主要部分。对于控制部分来说，其主要功能就是提高CMMI配置使用率，負责监督和管理CMMI配置管理中的全部配置。对于开发部分来说，其主要功能就是满足软件开发平台的延伸，同时对应用程序进行更新和开发。另外，基于JACA语言，软件开发平台的整体结构主要是应用插件技术构建的，而且主要主要分为持久层、开发环境层以及展现层这三个层次，具体如图1所示：

通过上图可以看出，持久层分为数据层和适配器层，而这一层的主要功能就是在数据访问时维持其形成的影像，同时对数据库适配器进行有效控制;对于开发环境层来说，主要包括软件开发平台结构构建的工作流程以及公共构建的方法，由此可见该层涉及范围较广，而其主要功能就是及时找回丢失文件，从而促进软件利用效率的提升。

2、软件配置管理在软件开发平台供应链管理中的应用

(1)在供应链资源管理中的应用分析

供应链资源管理主要包括完成供应链管理工作的目标、落实供应链管理的资源政策等。其中，在管理过程中，对于相关软件的审核与编制，必须在满足系统的条件以及对国家政策的关注下来进行，这样做的目的主要是将模版以及相关文档资源，如文档工具、书写手册等提供给软件开发平台。但是，由于供应链管理目前尚未建立一套行之有效的监督机制，因此为了提升软件的使用率，必须对监督机构进行有效监理，从而使得供应链资源管理系统不断得以完善。

(2)在供应链代码资源管理中的应用

根据软件开发的特点，软件配置管理来对供应链代码资源进行管理。另外，通过ClearCase插件的引入，可以实现对软件开发进度的跟踪，同时还能实现对多个程序版本开发过程的有效管理，并促进软件开发相关人员实施小组组织形式的工作方式，从而使软件开发经验以及数据在其中实现共享。

三、结语

综上所述，我国软件开发平台随着科技的高速发展而得以推广，而且其开发过程逐渐向着自动化方向发展，但在这一过程中容易出现一些管理上的问题，这就需要软件配置来对其进行有效管理和控制。本文通过分析和研究软件配置管理在软件开发平台中的应用，发现其不仅能够提高软件开发的速度，而且对其质量也实现了有效保障。

参考文献：

[1] 吴奕.软件配置管理工具在大型网站开发中的应用[D].复旦大学，2011.

[2] 彭君凯.解析软件配置管理在软件开发平台中的应用[J].知识经济，2014，09

软件经济开发研究论文范文第4篇

摘要：伴随着计算机信息技术的高度发展，软件开发与应用能力在高等教育中起到越来越重要的作用。对于地下水科学与工程专业学科，应用专业软件解决地下水環境中的实际问题，成为本科甚至是研究生教育模式改革的需要，更是培养应用型和研究型人才的需要。本文结合桂林理工大学地下水科学与工程专业中软件教学课程的建设与推广实例，总结分析了地下水科学与工程专业软件课程建设、内容以及存在问题，对比分析不同毕业需求下需要掌握的主要专业软件，为地下水科学与工程专业教学与实践教育提供了理论基础。

关键词：地下水科学与工程；专业软件教学；课程建设

一、引言

桂林理工大学是中央与地方共建、以广西壮族自治区管理为主的高校。学校源于1956年原国家重工业部在广西组建的桂林地质学校，历经五改归属、十易校名的发展历程，其中，1978年更名为桂林冶金地质学院，1993年更名为桂林工学院，2009年正式更名为桂林理工大学[1]。地下水科学与工程专业依托学校地学优势学科的建设和发展，该专业适应经济社会发展多样性的需要，培养侧重于地下水资源和地下水工程研究，突出地下水资源的勘查、评价、开发、管理学术型人才及地下水环境和地质环境监测、评价和治理，工程地质勘察、设计、施工的应用型高级专门人才[1，2]。学生毕业后从业适应面广，主要从事国土资源、水利、城建、环保、煤炭、冶金、交通等部门的相关单位（如水利勘察设计研究院、电力设计研究院、煤炭设计研究院、建筑设计研究院、地热开发设计院及各种工程施工单位等）以及中外合资企业、教育部门、部队的相关领域的与地下水科学与工程的科研、教学、管理、设计和生产等方面的工作。

经过长期的专业建设与发展，桂林理工大学地下水科学与工程专业形成了一系列主干课程，包括综合地质学、水文地质学基础、地下水动力学、水文地质勘察、水文地球化学、水文地质数值法、工程地质学、土力学与地基基础、工程地质勘察和环境地质学。系统地构建了集中性实践教学课程，包括测量实习、综合地质实习、生产实习、水文地质勘察设计、工程地质勘察设计和毕业实习[3]。

然而近几年来，随着信息化技术的高速发展，采用传统学科的讲授与野外实践教学已经不能满足社会对地下水科学与工程专业人才的需求。无论是研究型机构，还是应用型单位，越发迫切的需要大量熟练操作专业软件的人才进行专业的数据处理与分析、建设地下水环境相关的综合数据库（地下水水质、水位实时监测等信息），甚至是基于特定的应用目的进行软件的二次开发，而这些恰恰是高校本科以及研究生教育中比较薄弱的环节[4-6]。因此，本文以桂林理工大学地下水科学与工程专业为例，结合其在专业软件应用课程方面的建设与推广过程，总结分析了地下水科学与工程专业软件课程的建设与内容，揭示其存在的主要问题，对比分析不同毕业需求下需要掌握的主要专业软件，为地下水科学与工程专业教学和实践教育提供理论基础。

二、地下水科学与工程专业软件应用课程建设

与其他高校不同的是，桂林理工大学的地下水科学与工程学科建设保留了学科前身——水文地质工程地质专业办学的模式，重点针对广西等西南岩溶地区水文地质、工程地质和环境地质问题与解决进行了专业建设与学生培养[1]。作为广西唯一的学科专业，毕业生就业率连年100%。尽管该学科办学早，教学制度成熟，师资力量强，但受计算机信息教育条件所限，该学科中专业软件应用教学建设直到近几年才得到重视和发展。目前，该学科的软件应用教学主要包括三方面：图像绘制与处理软件的操作与应用、以地下水动力学为主的软件操作与应用以及水文地球化学方面的软件教学与应用。对软件的二次开发与应用则主要以学生自学和小班研究型课程为主。

1.图像绘制与处理软件的操作与应用。本科学习的第二年，地下水科学与工程专业开设了CAD软件制图等必修课程，需要掌握CAD软件操作的基本能力，包括利用软件绘制水文地质钻孔图、地下水流等值线图、地形图等。第三或第四年设立GIS软件原理与应用选修课，选用MAPGIS和ARCGIS两款软件作为教学工具，要求学生能利用GIS软件提取地形图中的点、线、面等信息，熟练进行不同坐标系的转换。

2.以地下水动力学为主的软件教学与应用。在学习水文地质学、地下水动力学、水文地质数值法课程的基础上，开设Visual modflow为主的软件操作应用课程，根据学生的掌握情况，适时增加与此类似的专业软件操作教学，例如GMS等。Visual Modflow是目前国际上最流行且被各国一致认可的三维地下水流和溶质运移模拟评价的标准可视化专业软件系统。该系统是由加拿大Waterloo水文地质公司在原Modflow软件的基础上应用现代可视化技术开发研制的。这个软件包由Modflow（水流评价）、Modpath（平面和剖面流线示踪分析）和MT3D（溶质运移评价）三大部分组成，并且具有强大的图形可视界面功能。设计新颖的菜单结构允许用户非常容易地在计算机上直接圈定模型区域和剖分计算单元，并可方便地为各剖分单元和边界条件直接在机上赋值。掌握该软件的操作与应用，有助于学生从事研究型和应用型的工作，例如，对水文地质调查区进行三维建模，根据实验数据预测水流、水质的演化，进行有效的地下水环境影响评价等。

3.水文地球化学方面的软件教学与应用。在学习地下水污染与防治、水文地球化学课程的基础上，设立phreeqc软件应用课程的教学实习。Phreeqc是一个用于计算多种低温水文地球化学反应的计算机软件。Phreeqc最简单的应用就是计算溶液中各种化学物质的分布以及溶液中矿物质与气体的饱和状态。反演模拟功能可推导和量化在流动过程中能够反映化学物质变化的化学反应方程。Phreeqc能够处理的反应方程包括建立矿物、表面络合物、阳离子交换剂、土壤溶液、气体组分单位分压、固定压强或固定体积气相间平衡的物质运移反应。Phreeqc在未污染和污染环境的调查中，在实验室、野外和区域调查中也是有用的。Phreeqc能够调查各种自然和受人类影响的环境的地球化学反应，包括酸性矿水排放、放射性废物隔离、污染物运移、营养物富集、含水层自然及人工修复、含水层储量恢复、饮用水处理、室内实验和区域含水层系统等。在地下水科学与工程专业教学过程中，该软件的教学课程包括软件的所有操作功能，主要以简单的矿物平衡、混合反应、新物种的形成与逆向模拟等四个功能的应用操作为主。

三、软件应用课程推广

地下水科学与工程专业软件应用课程的推广过程需要考虑诸多方面，例如專业软件的筛选、场地建设、计算机系统、软件的版权问题等。

1.软件筛选。地下水科学与工程专业学科涉及的软件专业性强、种类丰富、各有特色。在软件应用课程的建设与推广中，选择合适的软件进行教学尤为重要。例如，目前国内外常用的几个水文地球化学模拟软件有PHREEQC、TOUHG2TOUGHT2 & TOUGH REACT、Visual MINTEQ、CHEAQS、CHESS and JCHESS和WATEQ4F等，每款软件都有自己的特色和局限性。现在许多高校以开设PHREEQC软件教学为主，部分研究生课程会增加TOUHG2TOUGHT2& TOUGH REACT软件操作。此外，由于软件的各个开发公司不定期更新数据库，需要操作者实时对软件的版本进行更新。软件应用教学的课程也相应的需要及时补充和更新，有针对性的调整课程内容或者增减相应软件操作的课程。

2.硬件设施。场地和计算机系统要求是专业软件课程建设和推广必不可少的硬件条件。国外很多高校针对地下水学科的软件开发与应用，单独设立数据库和机房，组装多个处理器进行快速计算。国内近几年来对计算机计算能力建设方面日益重视，例如中国地质大学（武汉）等高校均设立了处理器机房并进行计算。

3.版权购买。在软件应用课程推广方面，版权费的投入是巨大的。地下水科学与工程专业相关的软件，大多由国外的公司开发，费用昂贵，大部分需要进行采购，在这方面学校需要投入较多的财力进行课程建设和推广。

四、问题与分析

近几年来，桂林理工大学地下水科学与工程专业在软件教学与应用课程建设和推广方面取得了较好的发展，仍然存在一些不足。例如，在课程的建设推广中，迫切需要加强师资队伍建设。师资队伍建设不仅是学科建设的重要任务，同时也是专业建设的主要内容。学科建设更多地强调通过科学研究提高教师的学术水平，而专业建设则更侧重于提高教师的教学水平。为了提高专业办学水平，两者缺一不可。有了一支好的师资队伍，教学质量才有保证，才可能办出高水平的专业。在科学研究时强调学术梯队建设，在专业建设时需要强调教学梯队建设，两者相辅相成，互相促进[1]。当前的师资力量主要集中在软件操作与应用方面的教学，在二次开发与利用，尤其是编程方面缺少人才，主要原因是计算机能力强的教师缺少专业积累，而专业能力强的教师主要是老教授，缺少计算机能力。

目前加强师资队伍建设采取的措施主要有两个方面：（1）通过对现有的师资力量，特别是对青年师资力量到各软件公司设立的培训机构进行培训，提高师资质量，为教师创造更多的深造机会，帮助教师提高自身的综合素质，努力建设一批具有强劲竞争力的师资队伍。（2）积极引进本专业相关的专家，实现以老带新的良好发展梯队，为此桂林理工大学出台了一系列引进专业教师的高薪待遇。

五、展望

水资源短缺和环境恶化是21世纪人类面临的两个重大问题。地下水作为水资源的重要组成部分，地下水科学与工程学科的建立与发展将对人类生存、生活、生产和推动社会经济的发展起着重要的作用。地下水科学与工程课程的合理建设与人才培养，对于国家发展和地下水环境的可持续性发展至关重要[1]。计算机信息技术的突飞猛进，对地下水科学与工程学科的建设和发展提出了新的要求和助力。针对性的建设和推广社会需要的软件应用型人才，加强研究型人才的软件开发能力建设，成为地下水科学与工程专业面临的主要问题和未来发展所需。此外，具备一定专业基础的本科生，甚至是研究生，都日益认识到掌握专业软件的操作与应用的重要性，对于未来从事社会工作以及科学研究起到了重要的作用，因此越发迫切需要学习相关内容。

参考文献：

[1]蒋亚萍，陈余道，程亚平，刘汉乐，夏源，黄月群，蓝俊康.地下水科学与工程专业建设实践与探讨——以桂林理工大学为例[J].大众科技，2014，16（02）：134-135，139.

[2]夏源，刘汉乐，陈余道.地下水数值模拟的本科教学改革探讨[J].当代教育理论与实践，2012，4（11）：93-94.

[3]陈余道，蒋亚萍，朱义年.地方高等院校“水—工—环”学科办学的调整、适应与未来——以桂林理工大学为例[J].当代教育理论与实践，2012，4（11）：1-2.

[4]肖长来，梁秀娟，高淑贞，苏小四，段长春.地下水科学与工程专业本科实践教学环节改革与实践[J].中国地质教育，2012，21（01）：28-33.

[5]卢丹美.地下水数值模型和软件的特点及在我国的应用现状[J].中国水运（下半月），2013，13（01）：107-109.

软件经济开发研究论文范文第5篇

摘  要：随着知识图谱技术及应用的不断发展，形成了一系列独立的开发组件库，这些组件库在知识图谱的某些环节和领域中具有广泛的应用，但是其中大多数组件库之间相互独立、缺少统一标准，难以聚合形成体系开放能力。由于需要掌握多个独立组件的开发规范标准，这给相关研究和应用造成一定的难度和阻碍，因此利用Python的集成设计模式和语言黏合优势，对成熟的组件库进行分层分类整合，具有重要的实用价值。

关键词：知识图谱;图谱数据库;設计模式;集成构建

Research on the Design of Fusion Framework for Knowledge Graph

HE Zongping，FAN Shaofen，HE Xiran

（Information Office，Nanjing Audit University，Nanjing  211815，China）

0  引  言

知识图谱在相关的研究和开发领域具有一系列成熟的开发组件库，这些组件库在知识图谱的某些环节和领域中具有较为广泛的运用，如自然语言处理模块spaCy、图分析算法包NetworkX。但是其中的大多数组件库之间相互独立、缺少统一标准和规范约束，无法提供体系化的功能。知识图谱的研究开发需要掌握多个独立组件的标准规范，给相关问题的研究开发造成了困难和阻碍。同时，由于jupyter、colab等数据工程和科学领域的平台工具，对编写Python Notebook程序的简洁性、可复现性提出了更高的要求。因此，构建统一简洁、全面完善的知识图谱集成框架，对于这个领域的研究发展有着重要的现实意义。

1  知识图谱构建

知识图谱的运用覆盖了从互联网搜索到聊天机器人、推荐系统、金融风控、物联网、医疗教育等多个热门领域，对知识图谱相关技术领域研究开发的热度不断攀升。例如传统的搜索是一种浅层次的关联搜索，通过对网页关键内容的过滤分析实现，而基于知识图谱的搜索将在进行知识语义理解的基础上进行深层次关联搜索，综合检索数据信息的来龙去脉，并提供对搜索事物的分类、属性和关系的描述。

知识图谱本质上是基于语义网络的知识库，由Google公司于2012年提出。实际应用中可以把知识图谱理解成由节点（Vertex）和边（Edge）构成的一种特殊的多关系图，通常多关系图一般包含多种类型的节点和边，而知识图谱一般只包含一种类型的节点和边。

1.1  数据处理

在Python语言中，可以通过pandas读取excel中的数据，并以图谱“三元组”形式存储到Neo4j图谱数据库，以构建相关的知识图谱。基于Neo4j图谱数据库能够很容易地构建知识图谱，除了用Neo4j自带的cypher语言导入，也可以通过py2neo组件创建节点和关系从而构建知识图谱。pandas组件包通常用于数据分析与处理，可以将excel格式文件转换成dataframe格式，这种格式类似于Spark中的Dataframe结构，支持类似SQL的形式对数据进行处理。

1.2  实体抽取

知识图谱构建流程主要就是抽取实体，通过抽取算法获取知识图谱上的“节点”。对于文本数据处理的方式，基于词性标注的方法从句子中提取单词，例如名词和专有名词就是需要的实体。此外，当一个实体关联多个单词时，还需要解析文本的依赖树。

1.3  图谱数据库

图数据库不同于一般的关系型数据库，是一种非结构化的图形数据库，与MySQL、Oracle等传统数据库存储结构化数据相对比，图数据库主要用来持久化存储图谱数据。目前主流的图数据库包括Neo4j、TigerGraph、JanusGraph等：

（1）Neo4j是典型的图数据库，也是图计算引擎，具备嵌入式、高性能、轻量级等优势。

（2）TigerGraph是为高性能存储和计算而设计的分布式图数据库。每个实体和连接实体的每个边都是计算单元，支持自动划分多个节点。

（3）JanusGraph是开源的图数据库，遵循Apache协议，具有良好的开放性。

2  架构需求

本文研究的主要内容是通过增加适配层方式进行多组件的集成，提供抽象层接口，统一SDK或API标准，以构建符合当前数据科学研究和知识图谱开发应用的需求。图1为融合多个技术组件的集成架构图。

2.1  层级区分

框架的体系架构垂直划分为三个层次，即图数据存储层、引擎处理层、功能集成层：

（1）图数据存储层：存储层主要由各种图数据库组成，支持分布式存储，实现图数据的持久化存储。在数据存储量上能够支持达到亿级以上点边总数，吞吐量数万QPS，查询响应在秒级以内。

（2）引擎处理层：引擎处理层是负责对图数据进行读取转换和序列化的处理，包括一些并行处理引擎、大数据内存处理引擎等。

（3）功能集成层：集成层主要是牵涉到图数据相关的建模、分析和计算等功能库，是知识图谱应用分析的主要功能集合。

2.2  集成与接口

集成框架的核心是为Python中的知识图谱相关组件构建统一抽象层。本文研究基于外观模式（Facade Pattern）进行封装设计，架构如图2所示。

在面向对象方法的程序设计中，外观模式又被称为门面模式，外观模式定义了一个高层接口，通过引入一个类对子系统进行封装，让外部通过统一的外观对象进行调用，为子系统中的接口提供一致的访问标准。引入封装的外观可有效降低原有系统的复杂度，同时减少客户端与子系统类之间的耦合度。

外观设计模式通过一个统一的外观对象实现子系统外部与其内部的通信，屏蔽了客户端访问子系统的复杂性，客户端只需与外观对象通信，无需要调用子系统内部的多个复杂对象的功能。外观模式的目的在于降低系统的复杂程度，极大程度上提高了聚合功能包开发的便捷性，使得客户端无须关心子系统的实现细节，通过外观接口类即可完成所有功能調用。

3  构建方法

Python有着多种丰富成熟的图数据组件包，提供了包括语义技术、图数据查询、交互可视化、图数据结构算法、概率图推断，以及和机器学习等方面集成的工具包。这些工具包各自独立向外提供编程功能接口，工具包之间在数据处理、接口规范、功能种类等方面都存在一定的差异性。此外，这些开发包与主流的数据科学基础平台和工具包（例如Apache Spark、Ray、RAPIDS、Apache Parquet、pandas、scikit-learn、PyTorch、spaCy等）相比，也同样缺少有效集成。

3.1  组件构成

组件集成了RDFlib、OWL-RL、pySHACL、NetworkX、iGraph、PyVis、node2vec等开源项目工具包，集成各种图计算分析、可视化分析相关的功能方法，有助于知识图谱开发融入数据科学，并推动与数据工程实践更加紧密关联。

3.2  功能要素

构建的功能要素包括6个方面的内容：

（1）RDFlib中的知识图谱构建功能。RDFlib主要功能就是将基于语法的文件转换成RDF格式的知识表达，需将原始数据按照相应语法进行预处理，如TTL、JSON-LD、Parquet等数据格式序列化。

（2）基于PyVis的交互可视化。PyVis专注于关系网络可视化方面，并支持javascript渲染。

（3）基于SPARQL的查询能力，并将查询结果输出转换为pandas格式数据。SPARQL是针对RDF存储的查询语言，SPARQL与SQL类似，通过查询可以返回一条或多条图存储内容结果。

（4）基于SHACL约束规则的图计算验证。SHACL是一种标准化的依据一组条件来验证RDF图的语言，可以在预定义图谱形状构建的数据图上，强制执行标准结构。

（5）NetworkX和iGraph的图分析算法。NetworkX和iGraph是Python中创建、操作和研究网络图谱的工具包，尤其在分析网络结构的方面具有十分完备的支持。

（6）基于RDFS、OWL知识推理功能。RDFS是对RDF的扩充，用来描述RDF数据，增加更多的关系表示方法，OWL则提供高效灵活的数据建模和自动推理能力。

3.3  接口构建

集成框架基于Facade设计模式，将各类复杂的知识图谱功能库封装，提供外界统一访问的模块接口，内部中各个功能库仍然相对独立，降低系统耦合度并相互减少依赖。外观接口类构建的代码示例：

class  SpecialGraphFacade（）：

igraphObj = None

rdfObj = None

visObj = None

def __init__（self）：

self. igraphObj = IGraph（）

self.rdfObj = RDF（）

self.visObj = PyVisual（）

def createSpecialGraph（self，data）：

self.rdfObj.readGraph（data）

return self.igraphObj.createSpecialPath（self.rdfObj）

def visualSpecialGraph（self）：

return self.visObj.visual（self.igraphObj）

4  结  论

开源社区在知识图谱相关的存储处理和计算分析层面提供了多种成熟的組件功能包，为避免在知识图谱应用开发和研究中带来的版本、接口和集成等问题，可充分发挥Python语言高效粘合式集成开发能力，基于Facade设计模式为一系列知识图谱组件功能包提供一致的高层接口层，隐藏多组件开发带来的复杂性，并承接版本控制的统一性、功能的一致性等内容，为知识图谱相关研究提供便利。

参考文献：

[1] 张云中，祝蕊.面向知识问答系统的图情学术领域知识图谱构建：多源数据整合视角 [J].情报科学，2021，39（5）：115-123.

[2] 张思龙，王兰成，娄国哲.基于知识图谱的网络舆情研判系统研究 [J].现代情报，2021，41（4）：10-16.

[3] 刘宝珠，王鑫，柳鹏凯，等.KGDB：统一模型和语言的知识图谱数据库管理系统 [J].软件学报，2021，32（3）：781-804.

[4] 于升峰.面向科技智库的知识图谱系统构建 [J].智库理论与实践，2021，6（1）：56-64.

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[6] 魏泽林，张帅，王建超.基于知识图谱问答系统的技术实现 [J].软件工程，2021，24（2）：38-44.

[7] 赵捷，宫政，李晟飞.基于知识图谱的机构大数据集成系统研究 [J].标准科学，2020（9）：74-78.

作者简介：贺宗平（1982.09—），男，汉族，江苏南京人，工程师，硕士，研究方向：软件体系架构、数据平台。

软件经济开发研究论文范文第6篇

行业杰出贡献人物奖

陈谦益

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