基于GIS的煤矿多元信息拟合系统的设计与实现

发布时间：2016-12-03 09:55

  本文关键词：基于支持向量机的煤层底板突水预测方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

《河南理工大学》 2010年

基于GIS的煤矿多元信息拟合系统的设计与实现

闫庆庆  

【摘要】： 近年来,我国煤矿开采强度和开采规模逐渐加大,矿井开采的水文地质条件日趋多变复杂,煤矿突水事故频繁发生。为降低矿井突水事故的频发率,需要基于GIS对矿井的水文地质资料进行高效地管理和分析,对煤矿突水进行有效地预测和评价。 本文基于东欢坨矿的突水发生机理展开研究。东欢坨矿是一座年产300万吨的国有重点煤矿,水文地质条件比较复杂。随着开采规模的加大,水害威胁越来越大,防治水害工作也越来越严峻。因此,基于GIS平台开展东欢坨矿的水害危险性评价及防范对策研究具有一定的理论意义和实际应用价值。本文在对东欢坨矿矿井构造和水文地质进行详细研究的基础上,基于LongRuanGIS 3.0平台,着重完成如下工作: 1)通过分析煤矿的地质和水文地质情况以及前人的工作评述,确定煤矿的矿井水文地质类型和矿井充水因素; 2)实现矢量数据的栅格化过程。由于本课题不仅需要精度高、结构严密和数据量大的矢量数据,还需要便于空间分析和数学模拟的栅格数据,因此对矢量数据的栅格化过程进行了详细地研究,并基于LongRuanGIS 3.0平台进行实现; 3)以LongRuanGIS 3.0为操作平台,基于多元信息集成理论,在确定煤层底板突水主控因素的基础上,研究多元回归分析、ANN和AHP等线性或非线性数学法与GIS的拟合过程; 4)在研究煤矿底板突水机理和多元信息拟合方法的基础上,开发煤矿多元信息拟合系统,提出基于LongRuanGIS 3.0的煤矿水害危险性预测评价方法,建立煤矿底板突水预测评价模型; 5)利用上述研究成果对东欢坨矿进行了危险性评价,结果证明了所建水害预测评价模型和危险性评价方法的有效性。

【关键词】：
【学位授予单位】：河南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TD745
【目录】：

致谢4-5

摘要5-6

ABSTRACT6-11

1 绪论11-17

1.1 课题提出及研究意义11-12

1.2 国内外研究现状及存在的问题12-15

1.2.1 地理信息系统的发展12-13

1.2.2 GIS 在矿井水文地质信息管理中的应用现状及存在的问题13-14

1.2.3 GIS 在矿井底板突水的应用现状及存在的问题14-15

1.3 研究内容15

1.4 技术路线15-16

1.5 本章小结16-17

2 基于煤矿底板突水的多元信息研究17-24

2.1 煤矿底板突水规律多元信息分析及主控因素确定17-22

2.1.1 水压与突水的关系17-18

2.1.2 含水层富水性与突水的关系18

2.1.3 有效隔水层厚度与突水的关系18-19

2.1.4 断裂构造与突水的关系19-20

2.1.5 岩溶发育与突水的关系20-21

2.1.6 矿压与突水的关系21

2.1.7 地应力与突水的关系21-22

2.2 煤层底板突水预测方法22-23

2.2.1 突水系数法22-23

2.2.2 多元信息拟合方法23

2.3 本章小结23-24

3 多元信息的数据处理和GIS 栅格化算法24-31

3.1 数值数据的预处理24-25

3.2 矢量图形栅格化25-30

3.2.1 矢量点的栅格化25-26

3.2.2 矢量线的栅格化26-27

3.2.3 矢量面的栅格化27-30

3.3 本章小结30-31

4 基于 GIS 的多元信息拟合方法研究31-46

4.1 多元线性回归分析31-34

4.1.1 多元线性回归模型31-33

4.1.2 基于LongRuanGIS 3.0 平台的多元线性回归分析拟合模型33-34

4.2 人工神经网络34-42

4.2.1 BP 神经网络模型34-40

4.2.2 基于LongRuanGIS 3.0 平台的ANN 拟合模型40-42

4.3 层次分析法42-45

4.3.1 层次分析法模型42-44

4.3.2 基于LongRuanGIS 3.0 平台的AHP 拟合模型44-45

4.4 本章小结45-46

5 基于 GIS 的水害多元信息拟合系统的设计及实现46-58

5.1 GIS 软件环境和开发工具的选择46-47

5.2 基于GIS 的水害多元信息拟合系统的设计思路47-48

5.3 基于GIS 的水害多元信息拟合系统的功能实现48-57

5.3.1 图形转换系统48-50

5.3.2 空间分析系统50-52

5.3.3 数值计算系统52

5.3.4 水文数据库管理系统52-54

5.3.5 基于多元信息复合的水害预测系统54-57

5.4 本章小结57-58

6 系统应用58-70

6.1 应用矿区概况58-59

6.2 系统运行及应用59-69

6.2.1 系统运行环境59-60

6.2.2 系统运行应用60-64

6.2.3 东欢坨矿水害预测预报64-69

6.3 本章小结69-70

7 结论与展望70-72

7.1 结论70

7.2 展望70-72

参考文献72-75

作者简历75-76

学位论文数据集76

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本文编号：202945