煤矿地质地理信息系统设计与实现——以陕西省红石岩煤矿为例

摘要

在煤矿设计、建设和生产的过程中,需要解决一系列的煤矿地质问题,在这些过程中积累了大量的煤矿地质资料。通过对这些资料加工整理,提取有用的煤矿地质信息对于提高煤矿资源的合理利用,预防地质灾害的发生至关重要。目前许多煤矿地质部门的数据管理方式还很落后,许多煤矿地质资料仍然以散乱的方式管理,实现信息化的需求极为迫切。煤矿地质信息化涉及地质学、测绘学和计算机科学等众多学科,而这些交叉正是地理信息科学的重要研究内容。因此采用GIS技术整合现有的煤矿地质信息是目前煤矿地质系统开发的趋势。目前国内外应用专业GIS平台进行煤矿地质信息管理和分析的系统仍比较少。
　　本文研究了煤矿地质空间数据库的设计和实现方法,利用空间数据库管理煤矿地质相关的图形数据,利用关系数据库管理煤矿地质资料、用户权限和系统日志等非空间数据。研究了基于GIS的可视化与空间分析方法在煤矿地质领域的应用。将地质钻探数据统一组织,以二三维一体化的方式展示给用户,实现了钻探信息的可视化;利用表面建模方法,对煤矿钻探底板数据进行空间插值,生成多层DEM模型,提出了一种运用栅格计算处理岩层缺失现象的方法,实现了对多层DEM地质建模方法的扩展;为了实现地质剖面的三维可视化表达,本文提出了一种地质剖面三维建模的技术路线,通过构建二维剖面线框数据,利用左转算法构建二维剖面面要素,利用仿射变换实现二维地质剖面面要素的三维恢复,构建了三维地质剖面并存储为Multipatch要素类型,实现了剖切分析以及地质剖面三维恢复;实现了基于Multipatch的层状地质体建模;研究了储量管理的工作内容以满足煤矿日常生产的需要。
　　在理论研究的基础上针对陕西省红石岩煤矿的项目整合需求进行了系统的需求分析、总体设计和详细设计。采用面向对象的统一建模语言规范需求分析和设计阶段的各种建模描述。最后采用ESRI公司的ArcSDE空间数据库引擎和Oracle数据库存储煤矿地质相关的空间和非空间数据,利用C#语言和ArcEngine组件二次开发,实现了系统设计的功能,取得了较好的效果。
　　第一章绪论部分介绍了论文的选题背景与研究意义。
　　第二章介绍了论文涉及的关键技术和技术路线。本文涉及的主要关键技术包括统一建模语言,空间数据库建模,组件式开发技术和多元数据处理。
　　第三章探讨了基于GIS的煤矿地质信息可视化方法与空间分析方法。
　　第四章系统需求分析,描述了业务流程,分析了系统角色定义和系统的功能需求。
　　第五章系统设计及功能实现,包括数据库设计、总体设计、详细设计和功能实现。
　　第六章总结了论文的研究成果,对进一步的工作提出展望。

目录

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪 论

1.1选题背景及研究意义

1.2 国内外研究现状及发展趋势

1.3研究内容

1.4本设计的创新点

2 论文的关键技术和技术路线

2.1面向对象的分析设计方法

2.2组件式开发技术

2.3空间数据库建模

2.4多元数据处理

3 基于GIS的煤矿地质信息可视化与空间分析

3.1钻探信息可视化

3.2表面建模方法

3.3多层DEM地质建模方法及其扩展

3.4地质剖面三维建模方法

3.5基于Multipatch的层状地质体建模方法

3.6储量管理

4 系统需求分析

4.1陕西红石岩煤矿概况

4.2业务流程

4.3用例分析

4.4功能需求

5 系统设计与功能实现

5.1采用的规范和原则

5.2总体设计

5.3详细设计

5.4空间数据模型与数据库设计

5.5符号库设计

5.6系统环境配置

6 总结与展望

致谢

参考文献

攻读学位期间所发表的论文