地面沉降是会诱发不可补偿的永久性资源和环境损失。随着我国经济的快速发展和区域工业化程度的日益提高,地下空间被广泛利用。当一个区域的地下存在巨大空间时,此类沉降会造成地表突然塌陷,而且塌陷区域较大,会造成地表活动的车辆、人群或者地表构筑物突然掉入塌陷区,从而引起重大伤亡事故。若地下空间还正在进行着工程活动,则地表突然塌陷会造成地下施工人员无法逃逸,进而造成重大人员伤亡事故。为了防止因地下存在巨大空间而诱发的地表突然塌陷,本文以布置在金鸿工业园所在区域地下空区上部影响区域内的GPS无人值守监测网络系统为基础,构建一套影响区域地表沉降监测、预测与预警系统,为当地表突然塌陷来临时发出预警提供支持。本文完成的工作如下:(1)以该地表沉降GPS无人值守监测网络系统为基础,确定了围岩错动界线和地表测点与地下空区的对应关系;提出了GPS地表沉降监测数据预处理方法、监测数据丢失处理策略和虚拟GPS的设置方法。(2)采用Daubechies紧支撑正交小波技术提出了监测数据去噪实现技术、去噪实现过程和去噪效果分析方法;完成了各监测点监测数据净变化量去噪工作。(3)提出了地表沉降变形指标定义及计算方法、整个监控区域沉降过程三维图和等高线图绘制和按时间进行观测统计的沉降过程对比分析。(4)采用基于非线性拟合的沉降趋势分析方法和地表下沉变形3D曲面拟合整体趋势分析方法,提出了地表沉降变形趋势发现方法,给出了地表沉降变形趋势分析、各GPS监测点地表沉降趋势在水平x方向、y方向和垂直方向的地表沉降变形趋势发现;采用神经网络法完成了地表下沉随机性预测。(5)提出了地表沉降范围内岩体物理力学参数估计方法、空区支撑岩体应力分布计算方法、采空区塌陷预警参数估计和采空区塌陷预警实现等技术。