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上处理。因此，数据库体系结构采用多用户处理形式，即客户机/服务器数据库结构（Client Server Database Architecture，简称C-S结构）如图2-7所示。
输出回采衔接结果 矿井采掘衔接决策支持系统 输出掘进衔接结果 输出各类生产报表 回采处理 掘进处理 报表处理 回采辅助数据库 掘进辅助数据库 基础 数据库
原始数据库 图2-7系统数据库结构图
Fig 2-7 The structure map of the system database
该决策支持系统的用户主要是矿级决策者和生产计划编制人员。系统主要具有以下功能：
（1）建立矿井采掘衔接模型，通过人机交互的方式实现矿井回采工作面及掘进工作面的衔接安排；
（2）建立矿井采掘衔接优化模型，并定期使用矿井生产统计数据来检验采掘关系是否符合检验指标；
（3）根据检验指标的需要对采掘计划进行调整；
（4）管理各种数据库，实现信息收集、传输、管理的计算机化，自动生成矿井的生产报表，减少重复劳动及工作量。
系统的主要功能模块包括：回采衔接计划编制模块、掘进衔接计划编制模块、采掘关系检验模块、生产统计分析模块。功能模块如图2-8所示
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第2章 矿井采掘衔接决策支持系统的总体设计
采掘衔接决策支持生产统计分析模回采衔接编制模掘进衔接编制模采掘关系检验模生产写实记录 生产情况分析报告 生产效益分析报告 原始条件读入 约束参数逻辑规范 回采 掘进面编制 回采掘进计划输出 终采日期预测 终掘日期预测 贯通完工预测 图2-8：系统功能模块
Fig 2-8 The function module of the system
2.5 本章小结
本章首先对系统的开发方法进行了分析，讨论了面向功能和面向数据方法的特点和不足，详细介绍了面向对象开发方法的特点和基本思想，并阐述了系统面向对象的设计原则。
其次，明确了矿井采掘衔接设计系统的总体设计目标以及体系结构。系统需要解决大量煤矿空间数据的一体化管理，达到各系统之间的信息共享；设计结构先进的煤矿GIS应用平台，有效简化煤矿专业应用系统的开发；构建矿井采掘衔接设计系统的专业应用平台。
另外，本章还给出了系统的功能构成，并对煤矿空间数据存储平台、煤矿GIS应用平台、矿井采掘衔接设计系统专业应用平台做了详细的描述。
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第3章 矿井采掘衔接决策支持系统的数据模型和数据结构
3矿井采掘衔接决策支持系统的数据模型和数据结构
3.1矿井采掘衔接所涉及地质对象的基本特征
地质对象的基本特征是构造数据模型所要考虑的最重要的因素之一。在矿井采掘衔接图绘制系统中，空间地质对象可以分为两大类：人工对象和自然对象。人工对象如巷道、工作面、掘进面等是人们按照一定的需求设计而形成的，其形状一般是规则的。而自然对象如断层、节理等则是不规则的，人们要通过各种测量和勘探方法才能把握其外部形态和内部变化[26]。
任何地质对象在空间上都占有一定的位置和范围，具有一定的形态和性质特征，并与其它地质对象之间存在着一定的空间联系。因此地质对象的基本特征可归结为空间特征、属性特征和空间关系特征三个方面。
空间特征表示地质对象所处的空间位置特征，也称作几何特征或定位特征。地质对象一般是通过地质体来反映的，地质体的形态通常是不规则的，而且具有不同的产状。
属性特征表示地质对象的各种性质特征，如地质对象的年代、岩性、孔隙度、渗透率、矿化度、含水性、力学强度参数等。不同的地质对象具有不同的属性特征，同一地质对象的属性特征在空间上往往是不均一的。如金属矿体内部的品位随着位置的不同而发生变化。
地质对象之间的空间关系主要为拓扑关系，包括邻接、包含、相离等关系。如一个简单结构的煤层往往与顶板和底板不同岩性的岩层相邻，而一个复杂结构的煤层内部常包含有多个透镜状的夹矸[28]。
矿山地质对象是复杂多样的，既有地层、断层、褶皱等自然现象，又有巷
道、工作面、掘进面等人工现象。另外，由于地质条件变化的复杂性，地质条件在不同的地区是不同的，有的是简单的层状地层，而有的是由极端复杂的褶皱和断层组成的复合体。因此，在研究矿井采掘衔接图地质对象的数据模型和数据结构时，首先必须对这种复杂性与多样性有足够的认识，以便处理各种不同地质条件下对地质对象的计算机表达。
Holding（1994）指出地质实体有如下的复杂性[29]：
(1) 几何形态复杂性。地质实体是在漫长的地质历史过程中，由各种不同的地质过程综合作用而成。大多数的地质实体在初期是由沉积作用或岩浆作用所形成
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的，它们的几何形态比较简单。复杂性来自于后期的侵蚀、岩浆侵入或变质作用。对于计算机的表达来说，最显著的复杂性来自于各期构造运动，它们造成地层的隆起、褶皱、剪切、断裂、位移乃至倒转。用计算机来表达地质实体，要求数据结构具有处理离散、不规则地质体的能力。
(2) 信息源的复杂性。地质工作者进行地质调查，往往采用不同的手段，这使得我们所获得的地质信息有各种各样不同的来源。最常用的有钻孔资料、地形测量数据、地质制图和剖面资料、遥感影像等。为了得到令人满意的表达效果，我们必须提供合适的数据模型和数据结构对这些信息进行综合和管理。
(3) 地质条件变化的复杂性，地质条件在不同的地区是不同的，有的是简单的层状地层，而有的是极端复杂的褶皱和断层的复合体。对于计算机的表达来说，应该能够提供可供选择的建模机制，以用来处理各种不同的地质条件。
3.2 矿井采掘衔接图地质对象数据模型的研究
地信息系统（GIS）自从诞生以来至今，特别是伴随着矿山地理信息系统（MGIS）和灰色地理信息系统（CGIS）等理论及技术的发展和逐渐成熟，在空间信息的采集、建模、数据组织、可视化表示和分析等方面取得了大量的研究成果，其中空间信息的数据组织和管理更是GIS研究的核心问题。矿井地质空间数据类型繁多且异常复杂，因此空间数据组织的好坏和检索的效率是衡量该衔接图绘制系统成败的关键。
数据模型是联系现实世界与计算机世界的桥梁，是对现实世界中的数据和信息的抽象、表示和模拟。它是以一定方式组织起来的，有足够的抽象性和概括性的，对客观事物及其联系的描述。这种描述包括数据内容的描述和各类实体数据之间联系的描述[30][31]。而矿井地质对象数据模型就是要寻找一种描述矿井地质实体的有效的数据表示方法，根据应用要求建立实体的数据结构和实体之间的关系以便于应用[32]。
目前，在GIS研究领域中，已提出了多种空间数据模型，如栅格模型、矢量模型、栅格—矢量一体化模型等。但是已有的这些数据模型都侧重于从层次上描述数据的组织结构和约束，对数据对象的层次关系和丰富的内涵很少设计或表现不足。由于地质对象的复杂性和多样性，因此，都难以满足该衔接图绘制系统的需要。
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