系统开发工具与运行环境

§2．2　系统开发工具与运行环境

2．2．1　开发平台

矿井实时数字通风系统采用GIS系统为平台，充分利用GIS软件的现有功能，以构建一体化的解决方案。在比较了多种软件的基础上，选用了武汉中地数码科技有限公司自主产权的新一代国产超大型分布式GIS基础软件平台——MapGIS 7．0。MapGIS 7．0体系结构采用的是多层的思想，面向服务，能高效存储与管理多源异构的海量空间数据，支持三维实时建模与分析，支持分布式计算、共享和集成，支持多模式多粒度的空间信息服务，在面向海量、分布式的国家基础地理设施建设中得到广泛应用。

MapGIS 7．0主要功能包括数据输入、数据处理、数据库管理和空间分析等，具体如下：

（1）数据输入。数据输入是空间数据管理和维护的第一步，是GIS的关键功能之一。使用MapGIS在建立空间地理数据库时，可以接受扫描仪、数字化仪、GPS等输入手段，可以实现从其他类型的空间数据到空间数据库的建库。

（2）数据处理。原始空间数据在完成空间数据库建库工作后，为了消除其不一致性、误差等，还需要进行数据编辑、数据校正、消除误差、修整图形、变换坐标等步骤。这些工作主要通过MapGIS的其他数据处理子系统来完成，如图形编辑系统、拓扑编辑系统、投影变换等。

（3）数据库管理。在MapGIS中，通常使用图形数据库来管理空间属性，同时借助专业属性库进行专业属性的管理。

1）图形数据库管理系统。图形子系统是GIS软件的重要组成部分，被用在数据获取、数据处理、数据检索查询和输出的各个过程中，分别扮演数据的存储者、资料的提供者、处理结果的归宿处、绘图展示的各种数据源等角色。

2）专业属性库管理系统。GIS应用非常广泛，面向的具体业务千差万别，空间数据的专业属性也各有不同，因此，MapGIS采用专业动态属性库来完成对不同属性的定义。通过动态属性库，用户能根据业务需求定制属性字段，从而实现在同一软件中管理面向不同应用领域的各类专业属性。

（4）空间分析。空间分析是GIS区别于CAD（计算机辅助制图）的主要特点之一，它提供了数据查询和数据分析功能，主要包括矢量分析、空间分析和数字高程模型DEM三部分。GIS系统的主要特征如下：

1）以空间信息为基础组织数据。GIS管理的数据主要以空间数据为主。这些空间数据具有一定的位置信息和相关属性。空间位置信息一般按照特定经纬网、高斯－克吕格坐标网、UTM坐标网或方里网等基础的地理坐标系统来描述。

2）有多维结构特征。GIS中存储的空间数据一般可以描述多维模式，地理平面坐标位置构成第一和第二维信息，高程或具体专题内容中的专业属性构成第三维或更多维信息。GIS在空间位置和专题属性信息之间通过属性码建立联系，因此对研究空间实体的信息综合提供了可能性，也为实现信息的传递、多层次分析和筛选提供了方便。

3）数据具有规范化和数字化特征。GIS管理的数据在输入和管理过程中经过了规范化和数字化的步骤，适应计算机处理的需要，满足了多要素之间的分析、运算、对比和相关分析的要求。

4）空间数据具有时序特征。随着时间的流逝，空间信息的属性也在变化，因此空间实体的属性信息表现出明显的时间特征。空间信息属性基于时间序列的积累，反映了对应的空间实体的动态变化。结合空间实体的其他属性，可以对空间地物及自然界的发展进行综合分析、反演和预测。

2．2．2　开发语言

C++语言因其灵活性、高效性在大规模软件开发中得到广泛应用，成为主流的开发语言之一。目前主流的GIS软件首选的专业语言同样是C++。Visual C++是微软提供的C++集成开发环境，为开发Windows下的应用系统的不二选择，具有无可比拟的优势。

（1）较强的灵活性。应用Visual C++开发地理信息系统软件时，因C++语言的通用性和使用的广泛性，可以方便地采用多种模式对流程和数据完成操作，可以直接或通过接口与第三方组件、软件等完成协作。

（2）易于扩展。用Visual C++开发的GIS系统，不是在现有系统上的简单的二次开发和应用，也不受相关系统的限制。开发者可以在开发过程中完成技术积累和创新，不断地提高和完善开发技术，构建完整的产品体系。因此可以方便地以此为基础，使其在相关的领域实现不同的辅助设计（CAD）、信息管理系统（MIS）、控制系统（CIS）、决策系统（DSS）、矿井通风仿真系统等，实现各领域的产品线。

（3）具有自主知识版权。开发者使用Visual C++直接开发的系统具有自主知识版权，在一些行业应用和后继发展中具有无与伦比的优势。

Visual C++应用于矿井通风系统：

（1）因矿井通风三维模型、网络图比较复杂且多变，在具体实施环境下需定制部分操作或界面，对软件的可维护性要求较高。Visual C++作为集成开发工具，提供了多种附加工具，并提供了组件开发的支持，这些为开发矿井通风的可维护性提供了有力的技术支撑。

（2）Visual C++支持面向对象的程序设计方法，支持在面向对象的分析与设计时直接对实体进行面向对象的建模，可以借助现有UML等建模工具和语言，构建标准化的软件开发流程，较好地实施软件开发过程，保障软件质量。

（3）Visual C++对于硬件驱动、操作系统底层编程能力强，方便与外部设备的接口对接，容易实现打印、扫描等系统功能。

（4）Visual C++提供了强大的数据库编程接口，可以方便地实现数据库操作，从而为空间信息数据、通风专业属性数据的存储管理打下坚实基础。

（5）Visual C++语言抽象能力好，代码简洁，便于编写高质量的代码。

（6）Visual C++提供标准的STL、MFC类库，并直接支持对API接口函数的调用，且有非常丰富的第三方功能库和界面库，内置了丰富的图形展示和操作功能。

综上所述，最终决定选择Visual C++作为系统的开发工具。

2．2．3　运行环境

系统运行的软、硬件环境如表2－1、表2－2所示。

表2－1　硬件环境

表2－2　软件环境