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煤矿塌陷区耕地生产力损害组件式GIS可视化评价系统研究与实现

作　者: 袁越
导　师: 王旭春；李树志
学　校: 青岛理工大学
专　业: 岩土工程
关键词: 煤矿塌陷区耕地生产力评价模型组件式GIS 二次开发可视化评价系统
分类号: P208
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

我国大部分煤矿位于农业区,矿山开采沉陷对耕地的破坏尤为突出,加剧了矿区内的人地矛盾,开展土地复垦和采取耕地破坏补偿措施很有必要。目前,对于复垦区的适宜性评价和耕地补偿尚未有一个统一的评价体系及标准,因此亟需解决。采煤塌陷区大面积的耕地损害评价是一项计算量大、繁琐复杂、综合性强的工作,传统的土地评价多采取手工方法,效率低下,已不再适应社会时代的发展,随着计算机科学的飞速发展和GIS技术的广泛应用,GIS为矿区耕地损害评价提供了极为方便手段。本文以构建的耕地生产力损害评价模型为基础,应用组件式GIS和二次集成开发等技术手段,实现了“煤矿塌陷区耕地生产力损害组件式GIS可视化评价系统”的研制。主要进行了以下研究工作:[1]建立塌陷区耕地生产力损害评价GIS空间数据库是进行损害评价的一项基础性工作,通过现场实际调研,收集并分析整理相关数据和资料,建立了沉陷区破坏耕地基本信息、地表变形、地面高程等空间信息管理数据库;[2]介绍了耕地的破坏特征、危害分类,进一步分析和揭示了塌陷区耕地生产力的损害机理,回顾了国内外相关损害评价理论、评价方法;简要论述了地理信息系统的定义特点、构成、功能和应用,引入了当前比较流行、具有广阔应用前景的组件式地理信息系统,阐明了ComGIS的优越性,并就本课题所采用的GIS软件开发平台ArcGIS 9做了一般性介绍;[3]构建一个客观、合理及科学的评价模型对塌陷区耕地的复垦治理工程与损害补偿具有重要的指导意义,针对目前的评价模型并没有真正考虑到影响耕地生产力的本质——内在因素以及侧重定性方面,缺乏定量化评价分析,效果并不大理想,在总结以往评价理论、评价模型及相关研究成果的基础上,结合工程实践,提出了煤矿塌陷区耕地生产力破坏分级标准以及赔偿标准,并完成了损害评价模型的构建;[4]通过概要分析、系统需求分析、评价系统各个功能模块的具体设计和结构划分,借助ComGIS、三维可视化等技术,采用VB6.0可视化开发工具基于AO进行了二次集成开发,有效地建立了耕地生产力破坏评价应用模型和ArcGIS相结合的GIS可视化评价系统;[5]文中以鲍店矿十采区为评价研究区,结合其具体工程地质采矿条件,应用该评价系统对面积约为3.0km2的塌陷区耕地先后顺利完成了损害分等定级、评价计算和三维可视化等评价工作,整个评价过程耗时较短,并且系统运行良好、稳定,为采煤塌陷区耕地生产力的损害评价提供了一种快捷、有效的工具;[6]对兖州矿区鲍店煤矿十采区103上01、103上02、103上03、103上04和103上05五个采掘工作面完全开采后的GIS可视化损害评价结果做了深入、细致、全面的分析,其结果显示:评价区十块耕地完全损坏面积总和为519600㎡,赔偿金额总和为27750000元,各个地块赔偿值中最大为6900000元,补偿值最小的耕地是“大马厂2006”赔偿74000元。经实地对比分析,评价结果与当地实际情况基本吻合,可以为该评价区的复垦治理工程与耕地补偿提供一些参考和依据。随着计算机科学和信息技术的迅猛发展,GIS在国内取得了长足进步,已经广泛应用于各行各业。在矿山应用方面,耕地生产力损害GIS可视化评价系统的研制还是处于起步阶段,本课题研究的“煤矿塌陷区耕地生产力损害组件式GIS可视化评价系统”充分利用ArcGIS软件平台强大的空间数据管理及空间分析功能,大大提高了评价计算的效率,使得开采沉陷耕地生产力损害评价更具科学性、准确性和定量化。该评价系统的应用,对塌陷区耕地的复垦治理、恢复耕地生产力、保持煤矿区耕地总量的动态平衡、生态系统的平衡以及对耕地损害赔偿具有很重要的现实意义和长远意义。

全文目录

摘要  8-10
Abstract  10-13
第1章绪论  13-20
  1.1 课题研究背景、目的及意义  13-14
    1.1.1 课题研究背景  13
    1.1.2 课题研究目的  13-14
    1.1.3 课题研究意义  14
  1.2 国内外研究进展  14-17
    1.2.1 关于耕地生产力研究动态  14-16
    1.2.2 矿区土地GIS 评价研究动态  16-17
  1.3 课题研究内容及预期目标  17-18
    1.3.1 主要研究内容  17-18
    1.3.2 预期目标  18
  1.4 系统研发的技术路线  18-20
第2章塌陷区耕地生产力损害及组件式GIS  20-35
  2.1 开采沉陷引起的耕地生产力损害  20-25
    2.1.1 沉陷耕地、耕地破坏与耕地生产力的概念  20-21
    2.1.2 开采沉陷耕地破坏特征  21-22
    2.1.3 开采沉陷对耕地的危害分类  22
    2.1.4 塌陷区耕地生产力损害机理  22-25
  2.2 GIS 与组件式GIS  25-31
    2.2.1 GIS 的定义及特点  25
    2.2.2 GIS 的构成  25-26
    2.2.3 GIS 的功能和应用  26-28
    2.2.4 组件式地理信息系统（ComGIS）概述  28-29
    2.2.5 ComGIS 的特点  29-30
    2.2.6 ComGIS 的开发平台和组件构成  30-31
  2.3 ArcGIS 9  31-34
    2.3.1 ArcGIS 9 的特点与功能  31-33
    2.3.2 ArcGIS 9 的二次开发平台——ArcObjects  33
    2.3.3 ArcObjects 的组件体系  33-34
  2.4 本章小结  34-35
第3章塌陷区耕地生产力损害评价模型  35-49
  3.1 国内外相关损害评价理论  35-40
  3.2 评价方法  40-41
  3.3 塌陷区耕地生产力损害评价模型  41-48
    3.3.1 评价指标体系  41-43
    3.3.2 权重确定  43-45
    3.3.3 评价单元划分  45
    3.3.4 适应性函数的建立  45-47
    3.3.5 综合评价指标值的计算及分级标准  47
    3.3.6 耕地损害补偿  47-48
  3.4 本章小结  48-49
第4章组件式 GIS 可视化评价系统的设计与实现  49-90
  4.1 系统开发概述  49
  4.2 系统需求分析  49-52
    4.2.1 数据需求  50
    4.2.2 功能需求  50-52
  4.3 系统总体设计  52-56
    4.3.1 系统的目标和任务  52
    4.3.2 系统设计的基本原则  52-53
    4.3.3 系统软件平台选择  53-55
    4.3.4 系统功能设计  55-56
  4.4 系统集成环境  56
    4.4.1 系统硬件配置  56
    4.4.2 系统软件配置  56
  4.5 系统数据库的建立  56-67
    4.5.1 空间数据的采集  57-58
    4.5.2 图形数据库的建立  58-61
    4.5.3 属性数据库的建立  61-64
    4.5.4 图形库与属性库的关联  64-67
  4.6 系统主界面与各主要功能模块设计  67-89
    4.6.1 系统主界面设计  67-69
    4.6.2 加载图层和数据表  69-70
    4.6.3 沉陷预计点层  70-71
    4.6.4 图属连接  71-72
    4.6.5 损害评价模块  72-80
    4.6.6 三维分析模块  80-89
    4.6.7 程序编码与测试  89
  4.7 本章小结  89-90
第5章工程应用实例  90-105
  5.1 研究区概况及采矿地质条件  90-91
  5.2 空间数据库的建立  91-96
    5.2.1 图形数据库  91-92
    5.2.2 属性数据库  92-96
  5.3 加载数据文件  96-97
  5.4 地表变形预计点层  97
  5.5 采煤塌陷区耕地生产力损害GIS 可视化评价  97-101
    5.5.1 耕地损害分等定级及评价计算  97-99
    5.5.2 耕地损害三维可视化  99-101
  5.6 研究区耕地损害GIS 可视化评价结果分析  101-104
  5.7 本章小结  104-105
结论与展望  105-107
参考文献  107-112
攻读硕士学位期间所发表的学术论文  112
攻读硕士学位期间参加的课题项目  112-113
致谢  113-114
插图清单  114-116
插表清单  116

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