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[摘要]：本文阐述了MHPS系统的模型选择及其设计原则，并对整体结构进行了描述，这对于矿井水害的进一步分析、研究以及指导矿井开采过程中的水害防治具有重要的意义。
[关键词]：矿井水文地质信息管理系统（MHPS） 设计原则 整体结构 系统开发实现方式
中图分类号：TD163 文獻标识码：TD 文章编号：1009-914X（2013）01- 0298-01
1、前言
矿井水文地质工作直接影响到煤矿的安全，尤其是矿井水害对煤矿生产影响极大。随着空间信息技术和计算机科学的飞速发展，GIS所特有的图形、属性数据的集成管理、空间分析和空间决策支持等功能日益增强，使得GIS成为构建一个动态的、包含信息全面的矿井水文地质信息管理与矿井水害预测系统的优选平台。
2、系统模型选择和设计原则
2.1 系统模型选择
软件开发过程模型对软件工程的发展和软件产业的进步，起到了不可估量的积极作用。软件开发过程模型主要有两种：瀑布模型和渐增模型。瀑布型开发方法遵循软件生命期的划分，明确规定软件计划、需求分析、软件设计、软件编码、软件测试和软件维护六个阶段的任务，比较适合于在软件需求比较明确、开发技术比较成熟、工程管理比较严格的场合下使用。软件渐增型开发方法允许从部分需求定义出发，先建立一个不完全的系统，通过测试运行整个系统取得经验和反馈，加深对软件需求的理解，进一步使系统扩充和完善。如此反复进行，直至软件人员和用户对所设计的软件系统满意为止。
2.2 设计原则
为了充分突出矿井水文地质信息管理与水害预测系统的新颖性和实用性，设计的根本原则是：突出GIS在矿井水害预测预报系统中对矿井水文地质数据的管理、分析和可视化优势，并在MHPS的设计和开发过程中遵循如下的原则：
①实用性原则：密切结合生产实际，避免华而不实的功能设计，为用户提供必要的数据转换功能，保证已有的数据资源能够转入本系统，同时，要确保系统的数据录入和输出方便快捷。
②人机界面友好原则：采用面向对象的界面设计方法，尽量采用中文界面，使用户经过短期培训和学习就可掌握系统的操作，从而提供系统的实用性。
③集成化、可视化原则：在多个系统集成的基础上实现系统操作可视化、计算成果可视化和GIS空间信息可视化。
④扩充性原则：为了满足系统的长远目标和后期项目的连续性，在系统功能设计方面留有足够的余地。
⑤标准化、规范化原则：系统设计和构造时应充分应用煤炭行业和相关行业的有关标准、规程和相应的规范。同时，还要遵循GIS领域数据采集制度化、信息形式标准化、信息内容系统化、信息存储档案化、信息传递规范化，达到信息横向、纵向贯通一致，数据共享的目的。
3、系统的总体结构
在对煤矿水文地质资料输入、查询、分析、成图、预测和评价的整个过程分析和研究的基础上，把MHPS系统分为以下三个子系统：
矿井水文地质信息管理子系统：主要实现对矿井水文地质原始资料的录入、编辑、查询、分析、计算和输出；
矿井水文地质图形管理子系统：主要实现对矿井水文地质图形的输入、成图、编辑、输出以及图形属性数据的查询和编辑；
矿井水害评价与预测子系统：主要依据水文地质数据管理子系统和水文地质图形管理子系统提供的数值数据和图形数据，进行矿区点（具体工作面）和面（整个矿区）的矿井水害分析评价，建立水害预测模型实现对矿井水害的预测预报。系统的功能结构图如图1所示
图1 矿井水文地质信息管理与水害预测系统功能结构图
4、系统开发实现方式
4.1 系统环境分析
根据MHPS功能设计分析，结合MA卫GIS的功能特点，选用MAPGIS6.5作为系统开发的基础地理信息平台。由于MAPGIS是作为通用地理信息平台开发的，所以它不可能考虑各种应用领域的具体专业情况来建立适合各个应用领域的专业应用模型。因此，在实现以上所设计的系统功能时，一方面通过面向对象的可视化编程语言VB利用DAO和ADO技术调用Access数据库，实现矿井水文地质数据的输入、编辑、查询、分析和输出等功能；另一方面通过面向对象的可视化编程语言VB调用MAPGIS提供的组件进行二次开发，实现图形管理、编辑、分析和预测等功能。由以上分析可知，MHPS的运行环境为：
（1）硬件环境
主机：PC微机，CPU266MHZ以上，内存32MB以上，4G以上硬盘，VGA或更高分辨率显示器；
输入设备：键盘、鼠标、软驱、光驱等常规的信息采集及读取设备，必要时需配备数字化仪、扫描仪等设备；
（2）软件环境
操作系统：Windows98/2000；GIS软件平台：MAPGIS6.5及二次开发函数库；相关软件：MicrosoftAeeess97或更高兼容版本；开发语言：VisualBasico
4.2 系统界面设计
系统界面是用户和软件交互的窗口，良好的界面使用户更加易于操作和接受软件。因此，软件界面设计，特别是面向一般用户的应用软件的界面设计，在系统开发中占有非常重要的作用。一个好的地理信息系统界面不但要界面友好，而且应该易于操作，因此在系统界面设计时考虑如下原则：①一致性原则；②灵活性原则；③反馈性原则；④图形与属性相关联原则。
同时，在界面设计过程中应考虑两方面：一是软件使用者的水平；二是软件自身的功能结构。前者是重要的外在因素，后者是界面设计的根本依据。在MHPS的软件功能实现上，分为矿井水文地质数据管理子系统、矿井图形管理子系统和矿井水害评价与预测子系统三大子系统。三个子系统可独立工作，同时内部数据又存在相辅相成的关系，其中数据管理子系统是基础，它为图形管理子系统和水害评价与预测子系统提供数据支持，同时图形管理子系统又为水害评价与预测子系统提供图形和数据支持。所以MHPS的界面结构采用一个主控界面，然后进入三个相对独立的主菜单工作环境，在工作环境中采用多级菜单与命令按钮相结合使用，多级菜单最多涉及到四级。在工作过程中，完成每项工作都采用方便易用的多个对话框来让用户输入数据或选择参数，以实现具有工作流程导向性的人机交互，为用户的使用提供极大的方便。其工作流程如图2：
图2 系统工作流程图
5、结语
综上所述，本文开发的矿井水文地质信息管理系统实现了对矿井水文地质资料的有效管理，矿井水文地质图件的自动绘制及某些情况下的水害预测预报，形成了一个比较完整的系统，由于矿井水害具有时空特点，构建一个矿井水文地质信息管理与系统是研究矿井水害问题的客观要求，这对于矿井水害的进一步分析、研究以及指导矿井开采过程中的水害防治具有重要的意义。
参考文献：
[1] 曹中初，郑世书，煤矿水文地质管理信息系统的开发与应用，煤炭科学技术，第4期，第10-12页，1999
[2] 陈刚，陈植华等，基于Gis的水资源管理信息系统，水文地质工程地质，1996（6）
[3] 陈君，MAPGIS在数字水文地质图编制中的应用，水文地质工程地质，第1期，第17～20页，2000
[4] 陈述彭，鲁学军，周成虎，地理信息系统导论，北京：科学出版社，1999
[5] 党安荣，地理信息系统在煤炭生产中的应用研究，环境遥感，第3期，第220～226页，1996
作者简介：
贾磊（1984.11），男，安徽省淮北市人，地质工程助理工程师，现任国投新集能源股份有限公司地勘公司一矿项目部安全副经理。
[关键词]：矿井水文地质信息管理系统（MHPS） 设计原则 整体结构 系统开发实现方式
中图分类号：TD163 文獻标识码：TD 文章编号：1009-914X（2013）01- 0298-01
1、前言
矿井水文地质工作直接影响到煤矿的安全，尤其是矿井水害对煤矿生产影响极大。随着空间信息技术和计算机科学的飞速发展，GIS所特有的图形、属性数据的集成管理、空间分析和空间决策支持等功能日益增强，使得GIS成为构建一个动态的、包含信息全面的矿井水文地质信息管理与矿井水害预测系统的优选平台。
2、系统模型选择和设计原则
2.1 系统模型选择
软件开发过程模型对软件工程的发展和软件产业的进步，起到了不可估量的积极作用。软件开发过程模型主要有两种：瀑布模型和渐增模型。瀑布型开发方法遵循软件生命期的划分，明确规定软件计划、需求分析、软件设计、软件编码、软件测试和软件维护六个阶段的任务，比较适合于在软件需求比较明确、开发技术比较成熟、工程管理比较严格的场合下使用。软件渐增型开发方法允许从部分需求定义出发，先建立一个不完全的系统，通过测试运行整个系统取得经验和反馈，加深对软件需求的理解，进一步使系统扩充和完善。如此反复进行，直至软件人员和用户对所设计的软件系统满意为止。
2.2 设计原则
为了充分突出矿井水文地质信息管理与水害预测系统的新颖性和实用性，设计的根本原则是：突出GIS在矿井水害预测预报系统中对矿井水文地质数据的管理、分析和可视化优势，并在MHPS的设计和开发过程中遵循如下的原则：
①实用性原则：密切结合生产实际，避免华而不实的功能设计，为用户提供必要的数据转换功能，保证已有的数据资源能够转入本系统，同时，要确保系统的数据录入和输出方便快捷。
②人机界面友好原则：采用面向对象的界面设计方法，尽量采用中文界面，使用户经过短期培训和学习就可掌握系统的操作，从而提供系统的实用性。
③集成化、可视化原则：在多个系统集成的基础上实现系统操作可视化、计算成果可视化和GIS空间信息可视化。
④扩充性原则：为了满足系统的长远目标和后期项目的连续性，在系统功能设计方面留有足够的余地。
⑤标准化、规范化原则：系统设计和构造时应充分应用煤炭行业和相关行业的有关标准、规程和相应的规范。同时，还要遵循GIS领域数据采集制度化、信息形式标准化、信息内容系统化、信息存储档案化、信息传递规范化，达到信息横向、纵向贯通一致，数据共享的目的。
3、系统的总体结构
在对煤矿水文地质资料输入、查询、分析、成图、预测和评价的整个过程分析和研究的基础上，把MHPS系统分为以下三个子系统：
矿井水文地质信息管理子系统：主要实现对矿井水文地质原始资料的录入、编辑、查询、分析、计算和输出；
矿井水文地质图形管理子系统：主要实现对矿井水文地质图形的输入、成图、编辑、输出以及图形属性数据的查询和编辑；
矿井水害评价与预测子系统：主要依据水文地质数据管理子系统和水文地质图形管理子系统提供的数值数据和图形数据，进行矿区点（具体工作面）和面（整个矿区）的矿井水害分析评价，建立水害预测模型实现对矿井水害的预测预报。系统的功能结构图如图1所示
图1 矿井水文地质信息管理与水害预测系统功能结构图
4、系统开发实现方式
4.1 系统环境分析
根据MHPS功能设计分析，结合MA卫GIS的功能特点，选用MAPGIS6.5作为系统开发的基础地理信息平台。由于MAPGIS是作为通用地理信息平台开发的，所以它不可能考虑各种应用领域的具体专业情况来建立适合各个应用领域的专业应用模型。因此，在实现以上所设计的系统功能时，一方面通过面向对象的可视化编程语言VB利用DAO和ADO技术调用Access数据库，实现矿井水文地质数据的输入、编辑、查询、分析和输出等功能；另一方面通过面向对象的可视化编程语言VB调用MAPGIS提供的组件进行二次开发，实现图形管理、编辑、分析和预测等功能。由以上分析可知，MHPS的运行环境为：
（1）硬件环境
主机：PC微机，CPU266MHZ以上，内存32MB以上，4G以上硬盘，VGA或更高分辨率显示器；
输入设备：键盘、鼠标、软驱、光驱等常规的信息采集及读取设备，必要时需配备数字化仪、扫描仪等设备；
（2）软件环境
操作系统：Windows98/2000；GIS软件平台：MAPGIS6.5及二次开发函数库；相关软件：MicrosoftAeeess97或更高兼容版本；开发语言：VisualBasico
4.2 系统界面设计
系统界面是用户和软件交互的窗口，良好的界面使用户更加易于操作和接受软件。因此，软件界面设计，特别是面向一般用户的应用软件的界面设计，在系统开发中占有非常重要的作用。一个好的地理信息系统界面不但要界面友好，而且应该易于操作，因此在系统界面设计时考虑如下原则：①一致性原则；②灵活性原则；③反馈性原则；④图形与属性相关联原则。
同时，在界面设计过程中应考虑两方面：一是软件使用者的水平；二是软件自身的功能结构。前者是重要的外在因素，后者是界面设计的根本依据。在MHPS的软件功能实现上，分为矿井水文地质数据管理子系统、矿井图形管理子系统和矿井水害评价与预测子系统三大子系统。三个子系统可独立工作，同时内部数据又存在相辅相成的关系，其中数据管理子系统是基础，它为图形管理子系统和水害评价与预测子系统提供数据支持，同时图形管理子系统又为水害评价与预测子系统提供图形和数据支持。所以MHPS的界面结构采用一个主控界面，然后进入三个相对独立的主菜单工作环境，在工作环境中采用多级菜单与命令按钮相结合使用，多级菜单最多涉及到四级。在工作过程中，完成每项工作都采用方便易用的多个对话框来让用户输入数据或选择参数，以实现具有工作流程导向性的人机交互，为用户的使用提供极大的方便。其工作流程如图2：
图2 系统工作流程图
5、结语
综上所述，本文开发的矿井水文地质信息管理系统实现了对矿井水文地质资料的有效管理，矿井水文地质图件的自动绘制及某些情况下的水害预测预报，形成了一个比较完整的系统，由于矿井水害具有时空特点，构建一个矿井水文地质信息管理与系统是研究矿井水害问题的客观要求，这对于矿井水害的进一步分析、研究以及指导矿井开采过程中的水害防治具有重要的意义。
参考文献：
[1] 曹中初，郑世书，煤矿水文地质管理信息系统的开发与应用，煤炭科学技术，第4期，第10-12页，1999
[2] 陈刚，陈植华等，基于Gis的水资源管理信息系统，水文地质工程地质，1996（6）
[3] 陈君，MAPGIS在数字水文地质图编制中的应用，水文地质工程地质，第1期，第17～20页，2000
[4] 陈述彭，鲁学军，周成虎，地理信息系统导论，北京：科学出版社，1999
[5] 党安荣，地理信息系统在煤炭生产中的应用研究，环境遥感，第3期，第220～226页，1996
作者简介：
贾磊（1984.11），男，安徽省淮北市人，地质工程助理工程师，现任国投新集能源股份有限公司地勘公司一矿项目部安全副经理。