UML(Unified Modeling Language)作为一种标准的可视化建模语言，在软件开发领域得到广泛应用，是近年来可视化建模和模型演化研究的热点。UML中得到广泛应用的用例模型由于缺乏严格一致的语法和语义规范，导致模型难以演化，严重影响用例模型的质量和建模效率。随着软件规模的不断扩大、软件复杂性的不断增加和软件变化的不断加剧，UML用例模型愈来愈难以适应。论文主要研究基于图变换理论的用例建模及演化问题。首先对可视化用例建模、软件演化和图变换理论的研究和应用现状进行了分析，应用图变换理论和谓词逻辑，提出了一种基于图变换的可视化层次用例建模及演化方法，对方法涉及的模型、技术、过程和工具进行了系统深入的研究，并通过门禁系统实例论证了方法的有效性。论文提出了基于重用的层次用例模型，给出了层次用例模型文本描述的扩展巴科斯范式，并应用带属性类型图及图变换原理，定义了层次用例模型可视化图形描述的抽象文法与具体文法，构建了由图形描述自动生成对应文本描述的算法，进一步结合事件序列，研究了层次用例模型文本描述的指称语义。为提高图变换在软件演化应用中的表达能力和处理性能，结合谓词逻辑，论文提出了软件演化操作描述语言SEOL(SoftwareEvolution Operation Language)，研究了SEOL语言的结构化操作语义，指出了软件演化操作语义等价的分析方法，针对SEOL语言表达式，构建了相应的处理机制，包括处理的基本原理和处理流程，讨论了图变换操作的SEOL描述。针对层次用例模型描述的特点，论文提出了演化式用例建模过程模型，将用例建模及演化过程分为四个阶段：初始建模、扩展、分析和重构，并基于带属性类型图和SEOL语言，对各阶段的活动进行了详细讨论。在扩展阶段，给出了扩展操作规则和撤销操作规则的定义。在分析阶段，提出了用例大小度量、用例模型结构复杂性度量和用例模型可重用性度量的计算方法和启发式规则，给出了用例模型语法正确性检查以及反模式分析技术。在重构阶段，定义了重构操作描述规范，并进一步对层次用例模型的重构进行了分类讨论。同时，论文还研究了层次用例模型建模及演化过程的自动化问题。结合偏序规划和模糊聚类技术，研究了用例模型演化操作的设计和优化技术。在层次用例模型描述语法和SEOL语言的基础上，讨论了可视化用例建模与演化原型工具的开发。总之，本文的研究工作为提高用例模型的质量，扩大用例模型的应用范围，具有重要意义，而且也为可视化建模和软件演化提供了科学的参考，在新一代软件开发方法中具有良好的应用前景。最后还对本文所作的研究工作进行了总结，指出了在本文研究基础上进一步的研究工作。