❶ 系统性能需求

在保证系统功能完美实现的前提下，在软件性能上提出如下要求:

(1)系统运行稳定。

(2)为保证数据安全、可靠，提供多种形式的数据备份与保护措施。

(3)数据运行正确，计算结果可靠。

(4)对操作快速响应，避免独占性的单线程操作的发生。

(5)系统设计合理，具有可移植性和可扩充性。

(6)用户界面友好，符合用户的常规操作习惯。

❷ 预警系统开发的需求分析

系统需求分析是系统开发中最重要的一个阶段，直接决定着系统的开发质量和成败，必须明确用户的要求和应用现场环境的特点，了解系统应具有哪些功能、数据的流程和数据之间的联系。事故预警系统是综合运用事故致因理论 ( 如系统安全理论) 、安全生产管理原理 ( 如预防原理) ，以事故预防和控制为目的，通过对生产活动和安全管理过程中各种事故征兆的监测、识别、诊断与评价，根据事故的严重程度和可能性给出安全风险预警级别，并根据预警分析的结果对事故征兆的不良趋势进行矫正、预防与控制 ( 张华兵等，2006) 。

煤与瓦斯突出预警系统的需求分析，首先进行问题判别，弄清系统开发的需求有哪些，包括运行环境、系统性能、系统功能、用户界面以及安全保密等许多方面。本系统需求主要包括以下诸方面:

1) 系统要既能处理空间数据，也能处理属性数据，能提供矿山巷道分布、井下监测警兆信号各设备的分布及其参数、避灾路线的分析等，并能对各种要素进行综合分析。

2) 矿山是个动态环境，随着巷道的掘进而延伸，数据库中的数据必须跟着反映出来，因此系统必须是一个 “活”的系统，所有的信息必须能很方便地更新。

3) 系统所包含的信息必须能方便地查询、检索、显示和输出，能将用户选定的数据以需要的格式输出，包括图片输出、地图打印和导出到 Microsoft Excel 等。

4) 系统必须能够进行警情指标的动态综合显示，警情信号的分级输出。

5) 基于 GIS 的煤与瓦斯突出预警系统必须界面友好，操作简便，非专业 GIS 人员也能操作。

从系统开发的性能需求而言，基于 GIS 的煤与瓦斯突出预警系统能够充分发挥 GIS 在空间显示、分析和管理方面的优势，满足矿山开采煤与瓦斯突出预警的需求。GIS 中的空间关系指空间目标之间所具有的度量关系、顺序关系、拓扑关系。空间关系在 GIS 中起着举足轻重的作用，是 GIS 不可缺少的重要组成部分，同时也是 GIS 区别于其他图形系统的重要标志，其研究进度直接影响着 GIS 空间数据模型、空间查询、空间分析、空间推理等方面的发展与应用。其中，空间分析是 GIS 的核心功能，包括三个不同层次:

第一是空间检索，包括从空间位置检索空间物体及其属性和从属性检索空间物体。空间索引是空间检索的关键技术，如何有效地从大型地理信息系统数据库中检索出所需信息，主要依赖于空间索引。此外，空间物体的图形表达也是空间检索的重要组成部分。

第二是空间拓扑叠加分析，空间拓扑叠加实现了输入特征的属性合并以及特征属性在空间上的连接，其产生结果多是关于输入的关系信息，一般不产生新的目标。因此，空间拓扑叠加本质上是空间意义上的布尔运算，是文氏图在 GIS 中的应用。目前，空间拓扑叠加被许多人认为是 GIS 中独特的空间分析功能 ( 张华兵等，2007) 。

第三是空间模拟分析: 空间模拟分析刚刚起步，目前多数研究工作着重于如何将 GIS与空间模型分析相结合。其研究分三类: 第一类是 GIS 外部的空间模型分析，将 GIS 当作一个通用的空间数据库，而空间模型分析功能则借助于其他软件。第二类是 GIS 环境内的空间模型分析，试图利用 GIS 软件系统提供的空间分析模块以及宏语言发展适用于要解决问题的模型，这种方法一般基于空间分析的复杂性与多样性，易于理解和应用。但由于GIS 软件所提供的空间分析功能极为有限，这种紧密结合的空间模型分析方法也很有限。第三类是混合型的空间模型分析，其宗旨在于尽可能地利用 GIS 所提供的功能，同时也充分发挥 GIS 使用者的能动性。

矿山的空间数据录入到 GIS 平台之后，就可以对其数据库中的数据进行各种空间关系方面的分析和运算。矿山地图数据的空间分析、管理与矿业各部门的需求有十分紧密的关系，所以这种空间分析包括的内容十分广泛。

对于空间检索来说，矿图中的每一个实体都有其图形数据和属性数据，可以实现图形数据和属性数据的双向查询功能，还可以进行条件组合查询功能以及缓冲区分析查询，如: 可以查询瓦斯含量为某一定值的所有瓦斯突出点的地理分布情况，并且可以利用缓冲半径查询瓦斯突出点控制的危险区域等 ( 张华兵等，2007) 。对于空间拓扑叠加的应用如采掘工程面的合并，采掘工程面为一面状地物，有明显的阶段性，它随着采掘进度的推进而变化，可以将不同采掘阶段所形成的小块面进行空间合并而形成整体的采掘面，同时可以进行掘进速度和存储量的计算。对于空间模拟分析，限于矿山地理特征的复杂性，目前在地理信息系统软件中的这种立体结构分析应用还很少见，随着虚拟制造技术的发展和逐渐成熟，这种技术必将会运用到 GIS 产品中来，成为进行立体空间分析的有效手段。