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基于GIS的矿区开采沉陷三维可视化技术研究

作　者: 丁恺
导　师: 余学祥
学　校: 安徽理工大学
专　业: 大地测量学与测量工程
关键词: 地理信息系统 开采沉陷 概率积分 数据叠加 DEM TIN 可视化 软件开发
分类号: P642.26
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


三维可视化技术是计算机技术和信息技术发展的一个热门研究方向。地理信息系统是一种具有收集、处理、存取、管理、分析和决策等功能的空间信息系统。三维可视化技术和GIS技术的结合,通过视觉效果来对信息进行直观获取,可以解决二维平面上以图形符号来表达空间世界的局限性。在分析地形可视化理论和应用现状的基础上,本文通过对矿区地形和开采沉陷数据的处理和分析,建立DEM,以实现矿区开采沉陷的可视化。本文重点研究以下三个方面:1.数字高程模型的数据获取。首先从CAD地形图里提取地形地物信息,详细介绍高程点和等高线的提取,并剔除高程点和等高线数据的粗差;其次对地物进行分层提取,获得开采前各个地形地物的数据;然后结合顾桥矿地质采矿条件,应用概率积分法获得预计下沉数据;最后为方便数据统一管理,进行格式转换。2.介绍TIN的数据结构、特点和生成算法,通过对沉陷区地面高程的处理,融合预计下沉数据和原始地形数据,获得开采沉陷区域的地面高程模型;通过建立开采区的地物模型,依据区域的地质条件、地表状况、水域分布等地理因素和视觉效果,采用分层着色模式,实现受开采影响的沉陷区域的三维可视化。3.对目前流行的系统开发技术,包括面向对象和组件编程技术进行了论述,选择功能强大的ArcEngine软件包进行二次开发,根据对模型的认识,对其从数据组织与管理,可视化核心模块和三维分析应用平台三个方面进行分析,从整体上提出一个全面的、开放式的应用程序构架,研制出矿区开采沉陷桌面软件。并且结合顾桥煤矿首采面进行实例分析,显示出矿区开采沉陷的三维图形。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
1 绪论  11-17
  1.1 矿山开采沉陷的危害  11-12
  1.2 选题目的  12-13
  1.3 课题研究国内外的研究动态、水平  13-15
    1.3.1 三维可视化的研究现状  13-14
    1.3.2 矿山三维可视化研究的现状  14-15
  1.4 本文的主要思路和研究内容  15-17
2 DEM 数据的组织与预处理  17-37
  2.1 数字高程模型概述  17-18
  2.2 DEM 数据来源及方法  18-20
    2.2.1 影像  18
    2.2.2 地形图  18-19
    2.2.3 地面测量  19-20
    2.2.4 获取DEM 数据的常规方法  20
  2.3 顾桥煤矿概率积分法移动变形预计  20-30
    2.3.1 地表移动变形预计模型  20-24
    2.3.2 顾桥矿1117(1)首采面地表移动变形预计  24-30
  2.4 数据的重整  30-36
    2.4.1 高程点的提取  30-32
    2.4.2 等高线的提取  32-33
    2.4.3 剔除数据中的粗差  33-34
    2.4.4 其他地物类型的提取  34-35
    2.4.5 DXF 格式转换成SHP  35-36
  2.5 本章小结  36-37
3 三维可视化  37-52
  3.1 TIN 的建立  37-43
    3.1.1 TIN 的数据结构  37
    3.1.2 TIN 的特点  37-38
    3.1.3 TIN 的生成算法  38-40
    3.1.4 三角网的内插  40-42
    3.1.5 等高线追踪  42-43
  3.2 沉陷区地面高程处理  43-47
    3.2.1 简单的叠加  43-44
    3.2.2 开采沉陷值的转换  44-45
    3.2.3 插值的实现算法  45-47
  3.3 开采区的地物模型生成  47-50
    3.3.1 建筑物的模型  47-48
    3.3.2 道路模型的建立  48-50
    3.3.3 绿化地、植被、水系模型的建立  50
  3.4 地形可视化的分层着色模式  50-51
  3.5 本章小结  51-52
4 软件设计及实例分析  52-66
  4.1 开发技术及环境  52-56
    4.1.1 开发技术  52-53
    4.1.2 开发环境  53-54
    4.1.3 选择ArcEngine 进行二次开发  54-56
  4.2 三维可视化应用程序开发构架  56-59
    4.2.1 软件总体架构  56-57
    4.2.2 数据组织与管理  57
    4.2.3 可视化核心模块  57-58
    4.2.4 三维分析应用平台  58-59
  4.3 实例分析  59-66
    4.3.1 系统开发环境  59
    4.3.2 三维地形建模  59-62
    4.3.3 相关操作  62-66
5 结论  66-68
参考文献  68-72
致谢  72-73
作者简介  73-74

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中图分类: > 天文学、地球科学 > 地质学 > 水文地质学与工程地质学 > 工程地质学 > 动力地质及工程地质作用 > 地面沉降
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