【摘 要】
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煤炭是我国最主要的能源之一。地下煤炭资源的开采,导致矿区环境问题日益突出,如农田、铁路遭到破坏下沉塌陷,居民房屋墙体开裂、下沉或倾斜倒塌等问题危害人民的生命财产安全。现阶段,对开采地表沉陷问题的研究仍是在开采影响区域的地表建立观测站,通过重复监测数据研究地表移动与变形的规律。本文根据地质采矿条件参数、原始矿区数字地形图、预计参数和观测数据为数据源,开发一套矿山开采沉陷预计与下沉盆地三维显示可视化程
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煤炭是我国最主要的能源之一。地下煤炭资源的开采,导致矿区环境问题日益突出,如农田、铁路遭到破坏下沉塌陷,居民房屋墙体开裂、下沉或倾斜倒塌等问题危害人民的生命财产安全。现阶段,对开采地表沉陷问题的研究仍是在开采影响区域的地表建立观测站,通过重复监测数据研究地表移动与变形的规律。本文根据地质采矿条件参数、原始矿区数字地形图、预计参数和观测数据为数据源,开发一套矿山开采沉陷预计与下沉盆地三维显示可视化程序,以对矿区开采沉陷的规律进行研究。其中,三维下沉盆地场景给用户提供直观感受和感性认识。在对开采沉陷预计和可视化研究现状分析的基础上,本文选用概率积分法预计模型和TIN来构建数字高程模型。本文重点研究有以下三个方面:（1）本文阐述了开采沉陷预计的原理,详细介绍概率积分法预测模型,并对概率积分法预计公式整理归纳和研究概率积分法预计模型的算法实现。研究三维可视化技术,掌握不规则格网TIN的生成算法、三角网插值算法、DEM数据融合的方法和地物建模等。根据本文数据结构和特点,来选择构建三维模型的方法。在地物数据建模时,需要考虑地理因素和视觉效果。模型着色是通过接口调用OpenGL中的顶点着色器来实现。数字高程模型数据获取,利用Cass软件对原始矿区地形地物数据提取,并对数据检查剔除粗差。其中,地物数据要分层提取,并做好数据格式转换,以便程序后续处理调用。（2）在程序设计和实现方面,本文基于ArcGIS Engine组件式开发技术来实现程序功能,将程序分为六个功能模块,它们分别是数据读取功能、数据信息编辑功能、开采沉陷移动变形计算功能、开采沉陷可视化功能和沉陷区三维场景显示功能。以.NET Framework为开发平台,利用C#语言编写开采沉陷预计与三维可视化程序。其中,利用C#语言编写该程序的数据读取模块和开采沉陷移动变形计算功能。将计算得到的下沉、倾斜、曲率、水平移动、水平变形等,进行相应的曲线图输出。再利用ArcGIS Engine组件式开发技术实现开采沉陷可视化功能和沉陷区三维场景显示功能,对开采区域内预计结果分别绘制等值线图和下沉盆地三维可视化及沉陷区三维场景图。（3）本文以淮南顾北煤矿南一1煤采区13121上工作面为应用实例,根据顾北煤矿13121上首采面的采矿条件参数和预计参数,使用本文程序来预计沉陷区移动变形值,将预计结果可视化输出为曲线图、等值线图、下沉盆地三维图和沉陷区三维场景图,有助于对地表移动与变形规律的研究和分析。对于煤矿“三下”采煤,该开采沉陷预计与三维可视化程序具有一定的应用价值。图[51]表[5]参[66]
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