矿山开采沉陷使得地表变形继而使得地下水位下降、地表开裂、耕地减少、房屋不均匀沉降等,这一系列灾难性后果造成了巨大的经济损失。为了能够在最大限度开采的同时又尽可能的减少由此造成的损失,需要在开采前对拟开采方案可能带来的环境损害和经济损失做出一个正确的预测,采取相关措施来降低开采造成的环境影响,实现可持续发展。地表变形所带来的严重后果引起了越来越多的学者的注意,我国众多工作者在理论和应用方面做出了许多贡献,在开采沉陷理论和损害分析等方面取得了显著的成绩,但是在开采沉陷预计与损害分析的应用上比较薄弱,没有充分体现出地表变形预计的价值。计算机技术的发展让GIS深入到了我国的众多行业,但在开采沉陷应用上的研究很少。然而矿区开采沉陷的监测、治理和预防工作在时空上错综复杂,将GIS应用在开采沉陷分析上可以充分体现GIS的众多优势,例如它的空间查询功能可以快速查询、统计沉陷区范围和区域内的地物情况。基于矿区的开采情况和实际需求,分析矿山开采的相关资料,进行开采沉陷预计。将预计结果结合地形资料进行三维表达和分析,从而为开采方案的比较、优化和选择提供科学依据,为环境影响的评价和沉陷区综合治理方案提供辅助抉择。本文综合分析目前国内外相关的专业文献,系统总结了开采沉陷理论的发展历程与研究现状,简要阐述了地理信息系统的发展历史和它在矿山管理中的应用现状。对要开发的程序的目标、功能、运行和数据的组织与管理进行探讨,阐述了开采沉陷预计的数学的基本理论与计算方法,探讨了GIS与沉陷预计分析的结合方式。介绍了基于概率积分法的水平及倾斜煤层开采地表变形中下沉量、倾斜值、曲率变形值、水平移动和水平变形的计算公式,并针对矩形工作面、倾斜煤层开采的编写了开采沉陷的相关程序代码。对预计结果分析方法进行了探讨,利用GIS建立了基于开采沉陷区域数字高程模型(DEM)的开采沉陷可视化表达方法和对沉陷区地形数据和三维沉陷数据的空间分析功能。本文借助Visual Studio 2010程序开发工具开发了本预计分析系统,不但实现了整个程序运行和操作过程中信息的快速传递和调用,而且还实现了开采沉陷预计过程中计算结果分析和检索的多重可视化。并且可以根据当前观测数据和预测数据进行预计模型的调整和优化,进而更加有效的预测地表移动的变形规律。最后根据贵州发耳尖山营煤矿开采地表沉陷运用该系统进行预计,根据本系统的预计结果和实测数据进行比对分析反复优化预计系统,提高了系统的预计准确性,为灾害预防和环境影响评价提供可靠依据。