现如今软件系统需要不断地进行演化以适应外部环境和用户需求的频繁变化,软件演化已成为软件系统整个生命周期的重要形态之一。因此,在软件需求分析开始时就考虑支持软件演化将会给软件演化和需求工程的理论研究带来相当大的价值。用例模型作为需求工程重要的产品,其粒度大小的多变和层次结构的复杂一直困扰着软件开发人员。本文致力于研究和解决这两方面的问题,主要工作内容如下：第一,本文提出一个形式化的、多层次的用例模型,其层次结构可典型地分为三层,自底向上依次为：功能用例层、系统用例层和业务用例层。采用Hoare逻辑形式化功能用例并给出功能用例组成系统用例的组合规则,采用Petri网形式化业务用例并给出其所包含的系统用例之间的执行关系。第二,通过分析功能用例建模活动中的反馈机制,给出功能用例模型的更新操作集并提出功能用例模型能够通过反馈被更新的必要条件。第三,通过分析系统用例建模活动中的反馈机制,提出系统用例模型通过反馈被更新的本质是其所包含的功能用例之间的组合规则的转化和扩展新的功能用例,并给出功能用例序列转化操作集和扩展操作集。第四,通过分析业务用例建模活动中的反馈机制,提出业务用例模型通过反馈被更新的本质是其所包含的系统用例之间的执行关系的调整、新的系统用例的添加、已有的系统用例的删除和替换并给出相应的更新操作集。总之,本文基于形式化方法提出了一个能够有效控制用例粒度、支持演化的多层用例模型,并在该模型上对需求建模活动如何支持软件系统的演化进行了研究。