基于GPS的矿区开采沉陷数据处理分析与软件实现

论文摘要

本文以刘庄矿首采面地表移动观测站的建立与数据处理分析为工程背景,在分析国内外开采沉陷监测技术的基础上,将GPS技术用于矿区开采沉陷地表移动监测,提出了适合矿区的GPS监测方案。在系统研究数据处理方法的同时,本文给出了主要的数学模型,并突出了“基准”在变形分析时的作用。本文在实测数据整理分析的基础上,求取了概率积分法的预计参数。在地表观测站的观测工作结束,并完成了观测成果的整理与分析后,应进一步求定这个观测站的实测参数。正确确定这些参数,是提高地表移动变形预计精度的重要前提。由于观测值中不可避免地存在粗差或异值点,采用最小二乘法求参会出现迭代结果发散的现象。为此,本文采用现代数据处理理论中的抗差估计方法,建立了概率积分法预计参数的抗差估计模型,确保了求参结果的可靠性。根据各期监测数据,综合分析松散层等地质采矿条件对地表移动变形的影响,揭示了该矿地质采矿条件下缓倾斜煤层开采引起的地表移动变形规律,主要表现在以下三方面:(1)地表移动盆地稳定后的特征。(2)采动过程中地表移动变形特征。(3)地表移动变形对建筑物的影响。这对矿区预测地表下沉等变形情况及房屋拆迁计划的制定具有重要的理论价值和实际指导意义。采用可视化编程语言VB.NET结合AutoCAD与MapObjects,编制了地表移动观测站设计、数据处理及参数求解等多种功能模块的开采沉陷数据处理软件,实现了设计与数据处理一体化。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 论文选题的科学意义与依据
• 1.2 国内外研究概况、水平和发展趋势
• 1.2.1 国外开采沉陷研究
• 1.2.2 国内开采沉陷研究
• 1.2.3 开采沉陷发展趋势
• 1.3 本文研究的主要内容
• 2 地表移动观测站GPS数据处理方案
• 2.1 观测站的建立
• 2.1.1 矿区交通位置与自然地理条件
• 2.1.2 首采区地质采矿条件简介
• 2.1.3 观测站布置原则
• 2.1.4 观测站的布网形式与测点要求
• 2.1.5 观测方案
• 2.2 地表移动观测站数据处理
• 2.2.1 基准选择
• 2.2.2 基线向量解算
• 2.2.3 GPS基线解算质量控制指标
• 2.3 GPS网外业观测质量检核
• 2.3.1 基线重复性检核
• 2.3.2 同步环检核
• 2.3.3 异步环检核
• 2.4 GPS监测网平差
• 2.4.1 GPS监测网无约束平差
• 2.4.2 GPS监测网约束平差
• 2.4.3 GPS监测网精确度评价
• 2.5 GPS定位成果转换
• 2.5.1 GPS定位成果转换
• 2.5.2 GPS网平面坐标转换后的精度评定
• 3 概率积分法参数估计
• 3.1 观测资料整理与分析
• 3.1.1 变形计算
• 3.1.2 绘图工作
• 3.2 概率积分法预计的原理
• 3.2.1 基本原理
• 3.2.2 坐标变换
• 3.3 概率积分法预计参数的最小二乘估计模型
• 3.3.1 曲线拟合的基本原理
• 3.3.2 由下沉预计公式求取部分参数
• 3.3.3 由水平移动公式求取剩余参数
• 3.3.4 精度评定
• 3.4 概率积分法预计参数的抗差估计模型
• 3.4.1 抗差估计的提出
• 3.4.2 抗差估计的原理
• 3.4.3 概率积分法预计参数的IGGI抗差估计模型
• 3.5 求参结果分析
• 4 刘庄矿首采面地表移动变形规律研究
• 4.1 地表移动盆地稳定后地表移动变形特征
• 4.2 采动过程中地表移动变形特征
• 4.3 移动变形对建筑物的影响分析
• 5 开采沉陷数据处理系统
• 5.1 系统分析
• 5.1.1 系统背景介绍
• 5.1.2 需求分析与功能设计
• 5.2 软件系统设计与实现
• 5.2.1 软件设计原则与开发方法
• 5.2.2 系统总体结构设计
• 5.2.3 系统界面设计与模块实现
• 5.2.4 系统主要技术支持
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介