矿区开采沉陷观测数据处理研究
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煤炭资源开采在我国能源生产中占有重要地位。研究地下开采引起的地表沉陷规律,对于安全开采及减少因开采造成的损害具有实际意义。在矿区建立地表移动观测站进行实地观测,是获取开采沉陷规律的有效方法。利用计算机技术对实地观测数据进行有效管理和自动处理分析,已成为开采沉陷学研究的重要方向。本文以开采沉陷观测数据处理与分析为对象,采用数据库管理开采沉陷观测数据,利用可视化的开发工具Visual Studio2008,基于C#语言实现了地表移动变形数据计算功能和可视化功能。同时,以实测数据为依据,分析了概率积分法预计模型参数的求取途径,为矿山开采沉陷规律研究提供了有力的信息支持。论文研究的主要结果如下:(1)系统阐述了开采沉陷观测数据处理的内容与方法,包括实测数据计算处理、预计参数求取、移动变形分布规律研究、多观测站实测参数的综合分析等;分析了开采沉陷观测数据处理的基本流程,包括数据预处理、数据输入与管理、移动变形计算、图形绘制与可视化、参数计算与结果输出等步骤。(2)利用可视化的程序开发工具Visual Studio2008,基于C#语言完成了地表移动变形计算程序编制,实现了地表下沉、倾斜、曲率、水平移动、水平变形值的自动计算。(3)利用C#语言并结合开源控件实现了地表移动变形曲线的绘制;利用ArcGIS Engine相关接口,基于反距离权重插值法实现了移动变形等值线的自动绘制。(4)根据非线性模型参数估计理论,分析了地表移动概率积分法预计参数的计算模型与方法,并利用曲线拟合法实现了参数求解。
摘要 | 第3-4页 |
ABSTRACT | 第4-5页 |
1 绪论 | 第9-15页 |
1.1 研究背景与意义 | 第9-10页 |
1.1.1 研究背景 | 第9-10页 |
1.1.2 研究意义 | 第10页 |
1.2 国内外研究现状 | 第10-13页 |
1.2.1 国外研究现状 | 第10-11页 |
1.2.2 国内研究现状 | 第11-13页 |
1.3 本文研究内容、方法与技术路线 | 第13-14页 |
1.3.1 研究内容 | 第13页 |
1.3.2 研究方法 | 第13-14页 |
1.3.3 研究的技术路线 | 第14页 |
1.4 本文结构和内容安排 | 第14-15页 |
2 开采沉陷观测数据管理与移动变形计算 | 第15-27页 |
2.1 地表移动变形数据采集方法 | 第15-16页 |
2.1.1 地表移动观测目的与任务 | 第15页 |
2.1.2 地表移动观测站的设置 | 第15-16页 |
2.1.3 地表移动数据采集 | 第16页 |
2.2 开采沉陷观测数据处理内容与流程 | 第16-17页 |
2.2.1 开采沉陷观测数据处理的内容 | 第16-17页 |
2.2.2 开采沉陷观测数据处理的流程 | 第17页 |
2.3 地表移动变形计算模型 | 第17-18页 |
2.4 计算程序可视化 | 第18-19页 |
2.4.1 计算程序可视化的优点 | 第18-19页 |
2.4.2 计算程序可视化设计 | 第19页 |
2.5 地表移动变形计算的程序实现 | 第19-26页 |
2.5.1 程序设计思想与运行环境 | 第19页 |
2.5.2 数据库的设计 | 第19-21页 |
2.5.3 程序界面设计 | 第21-22页 |
2.5.4 数据输入与输出设计 | 第22页 |
2.5.5 程序的实现 | 第22-26页 |
2.6 小结 | 第26-27页 |
3 开采沉陷观测数据可视化 | 第27-36页 |
3.1 数据可视化技术 | 第27-28页 |
3.1.1 数据可视化技术的概念 | 第27页 |
3.1.2 数据可视化技术的意义 | 第27-28页 |
3.2 地表移动变形曲线的绘制 | 第28-32页 |
3.2.1 数据源 | 第28页 |
3.2.2 基于控件的曲线绘制 | 第28-30页 |
3.2.3 移动变形曲线绘制功能的实现 | 第30-32页 |
3.3 移动变形等值线及其绘制 | 第32-35页 |
3.3.1 等值线及其绘制方法 | 第32页 |
3.3.2 基于网格的等值线追踪算法 | 第32-33页 |
3.3.3 等值线绘制功能的实现 | 第33-35页 |
3.4 小结 | 第35-36页 |
4 预计参数计算模型及其解算 | 第36-51页 |
4.1 概率积分法的基本原理 | 第36-38页 |
4.2 概率积分法预计参数及其计算方法 | 第38-41页 |
4.2.1 概率积分法常用预计参数 | 第38-39页 |
4.2.2 概率积分法预计参数计算方法 | 第39-41页 |
4.3 基于曲线拟合法的概率积分法预计参数计算 | 第41-46页 |
4.3.1 曲线拟合法求取参数的原理 | 第41-42页 |
4.3.2 曲线拟合法的函数模型 | 第42-46页 |
4.4 基于Matlab的最小二乘曲线拟合法参数解算 | 第46-50页 |
4.4.1 Matlab的拟合函数 | 第46页 |
4.4.2 采动程度和预计函数确定 | 第46-47页 |
4.4.3 预计参数初值选取 | 第47-48页 |
4.4.4 计算坐标系与坐标转换 | 第48页 |
4.4.5 界面设计与拟合程序编制 | 第48-50页 |
4.5 小结 | 第50-51页 |
5 实例分析 | 第51-65页 |
5.1 905 观测站区地形及地质采矿技术条件 | 第51-53页 |
5.1.1 观测站的位置及地形 | 第51页 |
5.1.2 采区地质及煤层赋存条件 | 第51-52页 |
5.1.3 905 工作面的采矿技术条件 | 第52-53页 |
5.2 地表观测站概况 | 第53-54页 |
5.2.1 地表观测站的目的与任务 | 第53页 |
5.2.2 地表观测站的设置 | 第53页 |
5.2.3 观测方法 | 第53-54页 |
5.2.4 观测成果精度 | 第54页 |
5.3 905 地表观测成果分析 | 第54-64页 |
5.3.1 地表移动变形值计算 | 第54-56页 |
5.3.2 地表移动变形曲线绘制 | 第56-60页 |
5.3.3 下沉等值线绘制 | 第60-61页 |
5.3.4 概率积分法预计参数计算 | 第61-64页 |
5.4 小结 | 第64-65页 |
6 结论与展望 | 第65-67页 |
6.1 研究结论 | 第65页 |
6.2 研究展望 | 第65-67页 |
致谢 | 第67-68页 |
参考文献 | 第68-71页 |
附录 攻读硕士学位期间发表的学术论文 | 第71页 |
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