沉陷区堤坝及水利设施损害GIS可视化评价系统研究

摘要

随着煤炭资源的开发利用及消耗规模与日俱增，矿山开采在满足人类生活生产需要的同时，也对自身的发展和周围的环境造成越来越大的损害。沉陷区堤坝及水利设施损害评价及其治理也成为迫切需要解决的技术性课题。对于大面积的沉陷区来说，地表变形不均，水工建筑物种类多、结构复杂，使得手工分析和计算难以实现。为了提高工作效率，保证工作的准确性、规范性，本课题对沉陷区堤坝及水利设施损害的GIS可视化评价方法作了深入研究。 (1)本文深入研究了沉陷区水工建筑物损害的破坏过程，综合分析了国内外的评价成果，并在此基础之上建立了堤坝及水利设施损害评价模型； (2)着重研究了基于GIS技术的沉陷区堤坝及水利设施损害评价的空间分析方法和可视化方法； (3)以 Arc View 地理信息系统平台为基础，利用其自身的脚本语言Avenue和数据库编制了损害评价模块，实现了程序的模块化，丰富了地理信息系统的功能； (4)以三采区的具体地质采矿条件为背景，运用评价系统对典型区域进行了示范评价，文中详细介绍了整个评价过程，并给出了合理建议。 随着计算机技术的广泛应用，地理信息系统作为一类功能强大的空间数据管理和空间信息分析工具已深入到各行各业。本文正是利用这项先进技术，探索了一种矿区堤坝及水利设施损害评价的全新方法，开发了沉陷区堤坝及水利设施损害GIS可视化评价系统，简化了评价过程，提高了评价的准确性，实现了数据的可视化表现，解决了传统方法难以实现的技术性课题。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1研究的背景、目的和意义

1.1.1研究的背景

1.1.2研究的意义

1.1.3研究的目的

1.2国内外研究应用现状

1.2.1水体下采煤概述

1.2.2堤坝评价研究现状

1.3课题研究内容及目标

1.4研究工作基础

第2章地理信息系统基础

2.1地理信息系统的基本概念

2.1.1地理信息系统的定义和特点

2.1.2地理信息系统的发展

2.1.3地理信息系统的组成

2.1.4地理信息系统的功能

2.2地理信息系统的数据结构

2.2.1矢量数据模型

2.2.2栅格数据模型

2.2.3属性数据及其表示

2.2.4空间数据与属性数据的连接

2.3地理信息系统的空间分析

2.4 Arc View地理信息系统简介

2.4.1 Arc View地理信息系统的组成和功能

2.5基于GIS沉陷区堤坝及水利设施损害评价的优越性

2.6本章小结

第3章沉陷区堤坝及水利设施损害评价模型

3.1地表沉陷引起的水工建筑物损害

3.1.1水工建筑物受力分析

3.1.2地下采动的影响

3.2水工建筑物损害评价理论

3.2.1国内外评价理论研究现状

3.2.2堤坝分类与水工建筑物分级

3.2.3损害评价因子的确定

3.3系统模型的建立

3.3.1开采沉陷预计计算数学模型

3.3.2水工建筑物损害评价基本模型

3.3.3水工建筑物损害等级分类

3.3.2水工建筑物损害补偿标准

3.4受采动影响堤坝的维护加固基本原则和方案

3.4.1维护加固基本原则

3.4.2加固方案

3.5本章小结

第4章基于GIS的堤坝及水利设施损害评价系统设计

4.1系统分析

4.1.1数据需求

4.1.2功能需求

4.2系统的总体设计

4.2.1系统目标

4.2.2系统设计的基本原则

4.2.3系统功能设计

4.3系统的集成环境

4.3.1系统硬件环境

4.3.2系统的软件配置

4.4空间数据库的建立

4.5空间分析

4.5.1空间数据的内插

4.5.2空间叠加分析

4.5.3空间信息再分类

4.5.4统计分析

4.6堤坝及水利设施损害评价可视化分析

4.7系统的基本界面与功能模块简介

4.7.1沉陷预计子系统

4.7.2数据管理子系统

4.7.3损害评价子系统

4.7.4数据库操作模块

4.7.5损害评价模块

4.8本章小结

第5章工程应用实例

5.1预采区工程概况

5.1.1概述

5.1.2预采区白马河现状

5.1.3预采区地质采矿条件

5.2建立基础数据库

5.2.1地表变形数据预计

5.2.2空间数据插值

5.2.3空间基础数据库的建立

5.3评价结果的生成

5.3.1创建TIN

5.3.2特定评价等值线生成

5.3.3堤坝及水闸损害分级

5.4可视化工程分析

5.5堤坝下沉Surfer三维数字图及变形预计剖面图

5.6评价结果分析

5.7本章小结

结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的学术论文及参加的课题项目

致谢