基于WebGIS的冲击矿压远程监测系统的设计与实现

摘要

随着煤炭资源的开采深度越来越深，冲击矿压现象愈发的频繁，实时科学的监测冲击矿压现象就至关重要。地理信息系统（GIS）技术的发展为冲击矿压远程在线监测预警提供了先进的方法，此外互联网时代的到来，Web端开辟了GIS理论和技术的新天地，在这个平台上可以更好的运用GIS手段解决现实生产中的各种难题。 近年来，WebGIS技术在煤矿领域的应用与时俱进，本文依托国家重大专项子项目--多参量综合预警的冲击矿压远程监测平台为依托，研究了开源GIS开发框架，探索了基于GIS的空间分析等，完成了冲击矿压远程监测平台的研发。主要研究工作如下： （1）研究了冲击矿压远程监测平台的开发框架和关键技术。研究了目前主流的开源GIS框架；基于项目的业务需要，采用OpenLayers+Geoserver的开源WebGIS解决方案；分析各大主流集成平台和开发技术后，选用基于.NET的MVC三层架构开发系统，采用JQuery库、Highcharts库、asp.net等技术编写代码，利用sqlserver数据库存储、管理矿压监测数据。 （2）基于GIS的空间分析，解决冲击矿压监测系统的空间分析功能。通过热力图分析解决了矿区震源点聚集可视化表达；探索了冲击矿压监测数据基于地理位置的空间自相关性；研究了矿压监测数据的空间插值方法，进行了克里金插值算法的公式推导；对反距离权重插值、简单克里金插值、普通克里金插值、局部普通克里金插值进行了比较，得出了局部普通克里金插值精度最高。 （3）实现了系统的开发，整个系统由基础功能模块、业务功能模块、系统管理功能模块三部分组成。基础功能模块实现了地图的基本操作和矿压监测数据显示等功能；业务功能模块实现了冲击矿压监测预警的核心功能；系统管理模块实现了用户的分级管理和权限设置。

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致谢

变量注释表

1绪论

1.1研究背景与意义

1.2国内外研究现状

1.3.1研究内容

1.3.2技术路线

1.4论文结构安排

2系统实现相关技术

2.1 WebGIS简介

2.1.1 WebGIS特征

2.1.2 WebGIS框架

2.1.3 前端可视化

2.1.4 地图服务器

2.1.5服务端技术选取

2.2数据组织与管理

2.2.1 GIS数据管理模式

2.2.2 SQL Server与ADO.NET

2.2.3 PostGIS/PostgreSQL

2.3本章小结

3系统需求分析和总体设计

3.1用户需求分析

3.2设计目标

3.3系统架构设计

3.4.1监测数据管理设计

3.4.2矿区地图管理设计

3.5.1监测数据统计功能设计

3.5.2热力图功能设计

3.5.3矿压时空预警功能设计

3.6本章小结

4基于Kriging的空间预警云图设计

4.1空间相关性

4.1.1零假设

4.1.2 Z值和P得分

4.1.3莫兰指数（Moran's I）

4.2变异分析

4.2.1前提假设

4.2.2区域化变量

4.2.3变异分析

4.3空间插值

4.3.1空间插值方法分类

4.3.2克里金插值

4.4实验分析

（1）空间数据预处理

（2）空间数据自相关分析

（3）统计分析

（4）变异函数计算

（5）四种方式空间插值

（6）插值结果精度分析

4.5本章小结

5冲击矿压远程监测系统实现

5.1系统开发环境

5.2系统功能结构

5.3.1基础功能的实现

5.3.2业务功能的实现

5.3.3系统管理的实现

5.4本章小结

6结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

作者简历

学位论文原创性声明

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