基于ArcGIS Engine的保护煤柱留设自动化研究

作     者：张文波 

作者单位：太原理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：胡海峰

授予年度：2015年

学科分类：081603[工学-地图制图学与地理信息工程] 081901[工学-采矿工程] 081802[工学-地球探测与信息技术] 0819[工学-矿业工程] 07[理学] 08[工学] 070503[理学-地图学与地理信息系统] 0818[工学-地质资源与地质工程] 0705[理学-地理学] 0816[工学-测绘科学与技术] 

主      题：ArcGIS Engine 保护煤柱 自动化 建筑群圈定 边界修正 等值线 

摘      要：煤炭资源在为国民经济发展提供动力的同时，也不可避免地带来了巨大的负面影响，如由煤炭开采引起的地表塌陷、山体滑坡和房屋损坏等。其中，最直接关乎老百姓衣食住行和生命财产安全的莫过于煤矿开采对建（构）筑物的破坏，如山西省的数千“悬空村。在煤矿开采影响区域内的建（构）筑物下留设保护煤柱是我国煤炭行业所采取的主要保护措施。保护煤柱设计方法有传统的垂线法、垂直断面法和数字标高投影法，及应用新技术或新方法的数值模拟法、影响椭圆法等。其中，垂线法和垂直断面法为最常用方法。 从留设方法角度考虑，应用垂线法设计保护煤柱时，常会遇到受护对象边界复杂的情况，这直接使得需要采集的松散层厚度值、底板标高、地表高程和煤层倾角等基础数据的数据量庞大，垂线段错综复杂难以连接出保护煤柱边界，最终连接出的保护煤柱边界不合理等;应用垂直断面法时，因其是按照煤层走向与煤层倾向分别作剖面图以求取保护煤柱边界的图解法，难免会伴有作图复杂、精度低的弊端。从工程角度考虑，在受护对象边界形状复杂、面积比较大、松散层等厚线和部分区域地表等高线等基础资料缺乏时，常可能将工期拖延至正常情形下工期的数倍，并需要反复修改前期已完成的工作。 为此，本文进行了以下研究来克服保护煤柱设计过程中可能出现的上述细节问题和困难：凸包算法基础上对建筑群进行非凸包式自动圈定，即凹多边形生成算法研究;研究受护对象边界的各种长度、角度及其组合可能产生的结果，并总结出用以指导实际项目操作的受护对象边界修正准则;研究TIN、DEM模型和空间内插方法，寻找最佳的基于离散点的等值线生成方案;通过分析等值线性质，找出实现标高、煤层倾角和煤层走向等数据自动读取的方法;研究受护对象边界形状无论是简单还是复杂，均可以实现垂线法与垂直断面法设计保护煤柱的保护边界自动绘制方案。基于以上研究，提升了保护煤柱留设的效率和精度，完善了垂线法和垂直断面法设计保护煤柱的细节处理原则，实现了设计过程的自动化。