開采沉陷區(qū)數(shù)字高程模型預(yù)測更新方法研究.pdf

1、論文題目：開采沉陷區(qū)數(shù)字高程模型預(yù)測更新方法研究專業(yè)：地圖制圖學(xué)與地理信息工程碩士生：吳晗瑛(簽名)指導(dǎo)教師：湯伏全(簽名)摘要礦區(qū)地表形態(tài)將隨著地下開采引發(fā)的地面沉陷而發(fā)生變化。礦山開采沉陷特征一般用二維曲線或下沉等值線圖來描述，這種方式未將地形的原始信息和開采沉陷信息融合于一體，不便于描述和分析礦區(qū)地貌的動態(tài)變化特征。隨著數(shù)字高程模型(DEM)理論的發(fā)展與完善，利用DEM技術(shù)對礦山開采沉陷區(qū)的原始地形信息和開采沉陷信息進行疊加，可實

2、現(xiàn)開采沉陷區(qū)數(shù)字地形信息的預(yù)測更新。本文通過研究數(shù)字高程模型的更新方法及高程內(nèi)插算法，結(jié)合礦山開采沉陷的預(yù)測模型，提出了一種基于數(shù)字高程模型疊加的開采沉陷區(qū)地形圖預(yù)測更新途徑，即對開采沉陷區(qū)地表下沉量進行預(yù)計，在原始地形DEM中內(nèi)插出下沉點的原始地面高程，對高程文件進行疊加后實現(xiàn)開采沉陷區(qū)數(shù)字高程模型及地形圖的更新。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下：(1)在分析數(shù)字高程模型原理的基礎(chǔ)上，比較了幾種數(shù)字高程模型更新的基本方法。針對目前DEM更新方法

3、的局限性，結(jié)合開采沉陷變形的預(yù)測理論模型，提出了一種實現(xiàn)開采沉陷區(qū)數(shù)字高程模型預(yù)測更新的技術(shù)途徑；(2)闡述了數(shù)字高程模型內(nèi)插理論，分析了各內(nèi)插方法的適用性。選用了移動曲面擬合內(nèi)插算法進行高程內(nèi)插；選擇我國常用的概率積分預(yù)計模型進行開采沉陷預(yù)計。在此基礎(chǔ)上，對開采沉陷區(qū)數(shù)字高程模型預(yù)測更新所需實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)與算法進行分析，采用VB語言設(shè)計并開發(fā)了數(shù)字高程模型內(nèi)插與疊加的程序，在MATLAB中進行概率積分法地表下沉預(yù)計，從而實現(xiàn)了開采沉陷

4、區(qū)數(shù)字高程模型的預(yù)測更新；(3)針對研究實例中的數(shù)字地形圖提取地表原始高程信息，依據(jù)礦區(qū)地質(zhì)條件選取預(yù)計參數(shù)并進行地表下沉預(yù)計，利用所開發(fā)的程序?qū)﹂_采沉陷區(qū)數(shù)字高程模型進行疊加更新，并生成了更新后的地形圖，直觀地反映出開采沉陷前、后的地形變化特征。(4)針對DEM內(nèi)插算法和概率積分法下沉預(yù)計模型，討論了高程內(nèi)插和下沉預(yù)計的精度。利用實例分析了開采沉陷區(qū)域中不同位置的下沉預(yù)計和高程內(nèi)插的平均中誤差及相對誤差。結(jié)果表明，通過改進下沉預(yù)計參數(shù)

5、的準確性可有效地提高下沉預(yù)測精度，以滿足開采沉陷區(qū)一定比例尺數(shù)字地形圖更新的技術(shù)要求。Subject:ResearchonFecastUpdatingDEMinMiningSubsidenceAreaSpecialty:CartographyGeographicInfmationEngineeringName:WuHanying(Signature)Instruct:TangFuquanTangFuquan(Signature)ABST

6、RACTSurfacemphologychangeswithsurfacesubsidencewhichcausedbyundergroundmining.Miningsubsidencefeaturesaregenerallydescribedbytwodimensionalcurvesinkcontourwhichcannotintegratetheiginalsubsidenceinfmationsoitisinconvenien

7、cetodescribeminingarealfmscientificallyanalyzethedynamicchangeacteristics.Withthefurtherdevelopmentofthedigitalelevationmodel(DEM)theyusingDEMtooverlaytheiginalsubsidenceterraininfmationinminingsubsidenceareamayrealizeth

8、efecastupdatingofnumeralterraininfmationinthisarea.ThispaperstudiesDEMupdatingmethodselevationinterpolationalgithmsaswellaspredictionmodelofminingsubsidencethenproposesafecastupdatemethodoftopographicmapinminingsubsidenc

9、eareabyoverlayingDEMthemethodis:firsttofecastthequantityofsurfacesubsidencetheninterpolatetheiginalelevationofthesinkingpointsbytheiginalterrainDEMatlastrealizeDEMupdateintheminingsubsidenceareaafteroverlayingtwoelevatio

10、nfiles.Mainresearchcontentsresultsareasfollows:(1)OnthebasisoftheanalysisofDEMprinciplethispapercomparesseveralbasicmethodsofupdatingDEMinviewofthecurrentlimitationsofthosemethodsgivenpredictionmodelofminingsubsidenceafe

11、castupdatemethodofDEMintheminingsubsidenceareaisproposed.(2)ThispaperelabatesDEMinterpolationtheyanalyzestheapplicabilityofeachinterpolationmethodthenchoosesmobilesurfacefittinginterpolationalgithmtointerpolateelevationc

12、ommonlyusedprobabilityintegralfecastmodelaswelltofecastsubsidence.OnthisbasisthispaperanalyzesthekeytechniquesalgithmswhichareappliedinthismethodusesVBtodesignprogramtheDEMinterpolationoverlayprocedurefecaststhequantityo