毕业设计-基于kriging插值的煤矿瓦斯属性

毕业 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 -基于kriging插值的煤矿瓦斯属性 本科毕业设计( 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 ) 论文初稿 题 目 基于kriging插值的煤矿瓦斯属性 分析系统实现 学 院 测绘科学与技术学院 专业及班级 地理信息系统1001班 姓 名 庞世超 学 号 1010030114 指导教师 吕杰 日 期 2014年 5月 5日 摘 要 煤矿瓦斯是威胁煤矿安全的五大灾害之一，每年我国在瓦斯爆炸与瓦斯突出中死亡的人数占总体矿难人数的70%左右，由此可见煤矿瓦斯是煤矿安全的第一杀手。而提高煤矿安全生产的关键是做好对煤矿瓦斯的监测与管理。加强煤矿瓦斯的监测与管理首先要了解瓦斯的属性及在煤层中的分布状况，以便优化通风设计、及时做好瓦斯的抽放工作，提高煤矿生产安全。本文采用kriging插值方法对煤矿瓦斯进行研究，通过kriging插值实现的煤矿瓦斯属性分析系统可以更好的展示煤矿瓦斯在煤层空间中的分布，实现煤矿瓦斯浓度及涌出和聚集区的准确判断及预测。从而提高煤矿安全生产的保障能力，减少瓦斯爆炸、瓦斯涌出等灾难，提高煤矿安全保障能力。 关键词 煤矿安全,煤矿瓦斯,瓦斯属性，kriging插值 ABSTRACT Coal mine gas is one of the five major threats to coal mine safety. In China, almost 70% deaths of the mine accidents are caused by gas explosion and outburst of gas. This indicates that coal mine gas ranks the first in threatening the coal mine safety. The key point to improve the safety of coal mine production is that keep a regular monitoring and managing the coal mine. To achieve this goal, we need to first know the properties of the gas and its distribution in the coal bed so that we can optimize the ventilation design, and do a better job in gas drainage. In this paper, kriging interpolation method is adopted to study the coal mine gas. Through the System Implementation of the Analysis of Coal Mine Gas Properties Based on Kriging Interpolation, the distribution of coal mine gas in coal bed is better displayed. Also, people can accurately determine and forecast the mine gas concentration and the emission zone and agglomeration. Consequently, the coal mine safety production will be greatly improved; disasters like gas explosion and gas outbursts will be hugely reduced; and finally get us a safe and profitable coal mine environment. KEY WORDS Coal mine safety, coal mine gas,Gas Properties, Kriging Interpolation 目录 前 言............................................................... 6 1 绪 论............................................................. 7 1.1国内外煤矿瓦斯现状........................................... 7 1.2选题目的、意义............................................... 8 2 理 论 基 础....................................................... 9 2.1煤矿瓦斯性质................................................. 9 9 2.2煤矿瓦斯的存在形态........................................... 2.3 煤矿瓦斯爆炸条件 ........................................... 10 2.4 kriging方法概述............................................ 10 2.5 Kriging方法的分类及适用条件................................ 10 2.6 Kriging插值原理............................................ 11 2.7 Kriging理论基础............................................ 12 2.7.1区域化变量 ............................................ 12 2.7.2协方差函数 ............................................ 12 2.7.3 变异函数.............................................. 12 2.8 普通kriging法 ............................................. 13 2.9克里格插值方法的具体步骤.................................... 14 3应用软件介绍 ..................................................... 16 3.1AreGISEngine平台介绍........................................ 16 3.1.1ArcGIS体系结构 ........................................ 16 3.1.2 ArcEngine介绍 ........................................ 17 3.1.3AieEngine结构 ......................................... 17 4系统设计与实现 ................................................... 18 4.1系统设计的原则.............................................. 18 4.2 系统目标 ................................................... 19 4.3功能模块设计................................................ 20 4.4 设计实现 ................................................... 20 4.5具体功能模块的展示.......................................... 20 4.6 kriging差值分析的具体步骤展示:............................. 33 5结果与讨论 ....................................................... 35 感谢............................................................... 36 参考文献........................................................... 37 前 言 我国是世界上最大的产煤国,在我国能源工业中，煤炭占我国一次性能源生产和消费结构的70%左右，虽然最近几年煤炭在我国工业的占有量有下降趋势，估测到二十一世纪中期煤炭仍将会占我一性能源的一半。由此看来，再次之后的半个世纪左右我国的主要能源让然是煤炭。2002年我国产煤总量约为14亿吨，2003年我国产煤总量约为16亿吨，2005年达到20多亿吨，但仍不能完全 [1-2]满足我国的需求。而我国也是煤矿瓦斯灾害最严重的国家。瓦斯爆炸与瓦斯突出频发，造成了重大的伤亡，直接导致导致我国煤炭生产的死亡率一直居高不下。在二十一世纪前三四年我国每生产一百万吨煤炭死亡人数在三至六人。但是像美国、俄罗斯、南非、甚至印度他们国家的煤矿事故非常少，煤矿百万吨死亡率分别为:0.025、0.46、0.13、0.42。比我国百万度死亡率低几十倍甚至上百 [3-4]倍。综上所述，我国的煤矿安全与世界上其他采煤发达国家还相差甚远。 而提高煤矿安全生产的关键是做好对煤矿瓦斯的监测与管理。加强煤矿瓦斯的监测与管理首先要了解瓦斯在煤层中的分布状况，以便优化通风设计、及时做好瓦斯的抽放工作，提高煤矿生产安全。 国内有许多人在做煤矿瓦斯研究的课题:其中董海波在《煤矿采场瓦斯分布与分布场重构技术研究》中根据传统插值方法本身存在的缺陷，以至于当数据较少或者分布稀疏时很难进行瓦斯分布场重构，后来以区域化变量为基础的空间信息统计方法，其基本工具为变异函数，当数据具有随机性和结构相关性时能够实现最准确的无偏内插估计。根据很多不同的模型拟合交叉检验比较和对测量数据的实验变异函数计算。最终得出kriging插值方法最适合用于瓦斯分布研 [5] 究。通过kriging插值方法进行瓦斯分布场重构，并且得到了比较满意的结果。董海波根据地质统计学的基本原理,首先对得到的初始数据进行初步处理，并进行变异函数计算，绘出其变异函数分不同。最后采用kriging插值三种常用的理论模型来拟合实验变异函数，并用交叉检验的对三种模型拟合的效果进行比较。 [6]结果显示基于克里金插值方法实现瓦斯场重建技术具有令人满意的效果。在已经确定的插值邻域的情下，翟进乾利用kriging插值方法的多种模型进行研究区域散乱数据点的变异函数进行拟合。为了确定研究区域三维建模最适合的差值模型，对比里几个不同插值的效果，最终发现普通克里金方法的球装模型是最合适 [7]的插值模型。 Kriging 插值方法就是对空间数据进行加权插值的权值设计方法.Kriging插值方法通过采用距离为自变量的变差函数来求算权值。因为变差函数不但能够体现变量的空间结构特性,还能体现变量的偶然分布特性,所以采用Kriging插 [8]值方法进行空间数据插值常常能够得到令人满意的效果。所以本文采用kriging插值方法对煤矿瓦斯进行研究，通过设主要通过组建ArcGIS和Microsoft Visual Studio 2010等软件，将kriging插值编写成程序代码实现煤矿瓦斯属性分析系统软件，将煤矿瓦斯数据即每个钻孔的瓦斯数据输入到基于kriging插值实现的煤矿瓦斯属性分析系统软件中，通过该软件可以更好的展示煤矿瓦斯在空间中的分布，实现煤矿瓦斯浓度及涌出和聚集取及分布的准确判断及预测。从而提高煤矿安全生产的保障能力，减少瓦斯爆炸、瓦斯涌出等灾难，保障煤矿工人的生命安全。从而确保煤炭工业的稳定、持续、健康的发展。 1 绪 论 1.1国内外煤矿瓦斯现状 我国是世界上灾害最严重的国家之一，在周晓峰的《我国煤矿安全现状的思考》中指出:近十年，每年平均灾害损失近1600亿元，等于全国GDP的3.8%，这一比例是发达比国家的十倍还多。在众多的灾害中，随着采矿生产的动力现象(冲击地压、煤与瓦斯突出)、瓦斯、粉尘、水灾和火灾等灾害事故，给采矿工人的生命财产安全造成巨大损失，还带来许多环境问题。严重影响我国的煤矿工业的进步发展和我国国民经济建设与社会的可持续发展。在各种意外伤害，伤亡中公路交通数第一位，而紧随其后的就是采矿安全事故占据第二～在采矿安全事故中，煤矿瓦斯造成的伤害最大，所以我国采矿业要想发展必须先解决瓦斯带来的危害。煤矿瓦斯是威胁煤矿安全生产的五大灾害之一。在我国煤矿安全事故中, 瓦斯突出与瓦斯爆炸引起伤亡人数比其他所有重大事故伤亡人数的七成还 [9-10]多,是阻碍实现安全生产的最大问题。成为实现安全生产的最大障碍。 美国执法， 培训 焊锡培训资料ppt免费下载焊接培训教程 ppt 下载特设培训下载班长管理培训下载培训时间表下载 和最新的统计技术支持 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明:在2004年美国生产煤炭近10亿吨，每百万吨煤死亡人数在不到0.003人;俄罗斯:在2004年煤炭开采达到2.8亿吨，煤炭生产在俄罗斯的每超过百万吨死亡人数大于1;澳大利亚:制定法规，明确职责。在2000-2001年间国家煤炭工业伤亡非常罕见，新南威尔士州煤炭生产百万吨煤死亡率仅为0.014，2004年由于安全事故死亡人数六千多人，每生产百万吨煤死亡人数我国是美国的一百倍。每煤炭生产死亡人数百万吨6027人矿难死亡是美国的100倍国家，证明提高我国的煤炭生产安全还有很长的路要走，需要不断加强努力。 国内方面对于煤矿瓦的研究:董海波根据地质统计学的基本原理,首先对得到的初始数据进行初步处理，并进行变异函数计算，绘出其变异函数分不同。最后采用kriging插值三种常用的理论模型来拟合实验变异函数，并用交叉检验的对三种模型拟合的效果进行比较。结果显示基于克里金插值方法实现瓦斯场重建 [11]技术具有令人满意的效果。在已经确定的插值邻域的情下，翟进乾利用kriging插值方法的多种模型进行研究区域散乱数据点的变异函数进行拟合。为了确定研究区域三维建模最适合的差值模型，对比里几个不同插值的效果，最终 [12]发现普通克里金方法的球装模型是最合适的插值模型。国外对于煤矿瓦斯的研究利用已经相当发达，像加拿大，美国等他们将煤层中的瓦斯作为一种纯净能源开采利用，大大降低了煤层中的瓦斯含量，开采时将会更加安全。 1.2选题目的、意义 无论是哪一个国家，在当今社会能源都是经济发展的最主要因素之一。能源的质量高低与能源的充足与否直接影响一个国家的经济发展情况。随着其他能源价格的不断上扬，如:石油。所以煤炭的价格也跟着上涨。所以国家工业生产对煤炭的需求也越来越大。在这样的国际大环境下，不仅要满足国家经济发展的需要。而且又能够确保煤矿产业的安全生产，这将是所有煤炭企业急需解决的问题。 无论是在当今还是在未来，煤炭的地位都是长期的、稳定的。因为煤炭是国民经济快速发展的基本保障，是我们国家能源的工业的最主要部分。近年来,虽然我国的煤矿安全生产形势总体有所好转,但是由于各种原因,还是经常发生安全事故。 煤矿瓦斯是威胁煤矿安全生产的灾害之一 。在我国煤矿安全事故中,瓦斯突出与瓦斯爆炸事故造成的伤亡人数是所有重大事故伤亡人数的七成左右,是阻碍煤矿安全生产的最主要因素。成为实现安全生产的最大障碍。因此，提高煤 矿安全保障能力，特别是瓦斯事故。所以对煤矿瓦斯的研究就显得尤为重要。通过本研究以提高人们对煤矿瓦斯的认识，加强对瓦斯的了解及预防等，以提高煤矿安全生产。 2 理 论 基 础 2.1煤矿瓦斯性质 瓦斯是指矿井中主要由煤层气构成的以甲烷为主的有害气体。有时单独指甲烷。瓦斯是一种没有颜色、没有气味、没有臭味、具有可燃性或爆炸的气体，一般难溶于水，易于扩散瓦斯无毒，但浓度很高时，会引起窒息死亡。瓦斯的主要成分为:氢气28.20;氧气0.53;氮气19.87;甲烷6.12;一氧化碳0.04;二氧化碳0.47;乙烯5.11;乙烷4.46;丙烷6.44;丙烯14.28异丁烷2.44;正丁烷1.94;正丁烯0.79;异丁烯1.08;反丁烯1.04;顺丁烯0.78;C5及C5以上6.41总和100%。 2.2煤矿瓦斯的存在形态 瓦斯主要以两种形式存在与煤层中:在空间中以自由状态存的瓦斯气体，我们把这种瓦斯叫做自由瓦斯或者是游离瓦斯。以这种形态分布的瓦斯服从气体的理想状态方程。另一种瓦斯它吸附在煤内部微孔的表面和和煤的内部微粒中。占据煤炭分子结构的空隙位置或者分子之间的空间。实际测量表明，当开采深度达到一千米至两千米以内时。吸附瓦斯占瓦斯总领的七成到九成五，自由瓦斯只占百分之五到百分之三十。 3含量是指单位质量煤体中所含瓦斯的体积，其单位为m煤体中瓦斯的/t。确定矿井瓦斯涌出量的基本数据数是煤体中瓦斯的含量多少，设计矿井通风及瓦斯 抽放的重要参数也是煤层瓦斯含量。在自然情况下的煤体没有收到外界干扰及影响的时候叫作原始含量;而受到过开采及其他影响的的煤层其中瓦斯已经存在一些抽出，有部分瓦斯剩余在煤层中，叫作瓦斯残存含量。有许多外界因素干扰煤层瓦斯原始含量;其中最主要的有:煤层自身赋存情况、煤化的程度、煤层周围岩石的性质、地质构造鸡水文地质条件等。 2.3 煤矿瓦斯爆炸条件 第一:瓦斯的浓度，当空气中瓦斯的含量达到5%-16%时就到达爆炸的浓度，也称为爆炸界线。 第二:一定的火源温度，点燃瓦斯的着火点，也称之为引火温度。瓦斯在空气中中的着火点是六百五十至七百五十摄氏度。火星、煤炭的自燃、静电火花、高温的金属表面、爆炸等都能使瓦斯发生爆炸。 第三:O的含量，O具有帮助燃烧的作用，空气中的O大于百分之十二时，222 瓦斯就可以发生爆炸，通常条件下该条件一是最容易达到的。因为空气中O的2含量一般在百分之二十以上。只要井下正常通风，其O含量一般大于百分之二2 十。 2.4 kriging方法概述 Kriging插值的基础是空间相关性，采用原始函数及斑方差函数具有结构性，地统计学的最主要内容之一，是对区域化变量的未知钻孔点进行无偏估值的插值方法。这种方法第一次使用是南非工程师D.R.Krige在寻找金矿时候，首次运用。后来又由法国统计学家克里金将理论化、系统化，并取名为Kriging，即克里金方法。 2.5 Kriging方法的分类及适用条件 目前，克里金方法主要分以下几种: 1.概率克里金法。 2.简单克里金法。 3.析取克里金法。 4.普通克里金法。 5.指示克里金法。 6.泛克里金法。 7.协同克里金法。 不同的克里金方法只有在自己独特的条件下合适，若数据不符合正态分布的规律时，但符合对数正态分布的规律，那么就用对数正态 Kriging;若数据不符合简单分布时的规律时，那么就用分析 Kriging;如果数据符合主导趋势的情况下，选用 泛Kriging;如果一个事物的二个属性有关联关系，而且有一个属性很难取得时，选用协同 Kriging，根据另一种属性计算本属性的空间内插;如果属性的期望值为一个已知的常数时，选用简单Kriging;如果属性的期望值无法计算，选用普通Kriging。 2.6 Kriging插值原理 常见的插值算法中，最近距离插值(Nearest,Neighbor)，距离反平方插值(Inverse Distance to Power)两点间的影响与距离成平方反比关系，他们的计算方法比较简单而且效率很高。三角形法(Delaunay)和多边形法(Polygon)军师以面积不同的几何相关性来计算待估点的权重系数。但是以上面的算法对空间数据分布状态没有考虑在内，而且无法确定插值具体精度，也没有办法验证插值结果的准确与否。 Kriging是法国地统计学家Matheron提出的，用来纪念著名南非的矿业工程师Krige D G在1951年第一次将统计学知识运用到地矿估测中。Kriging是地统计学的重要内容之一，因为地统计方法是根据统计规律的，所以用kriging进行插值不但可以得到估测成果，还能够获得估测误差，这样可以更好评估估测成果的不确定因素。克里格法从统计的意义来讲:以变量相关性和变异性为根据，在有限区域内对区域化变量的取值进行无偏估测，最佳估计的一种方法;从插值的角度讲是对空间分布的数据求线性最优、无偏内插估计一种方法。它的主要技 术方法就用半变异函数模型代表空间中随距离变化的函数，再以无偏估计与最小估计变异数的条件下，决定各采样点的权重系数，最后再以各采样点与已求得的权重线性组合，来求空间任意点或块的内插估计值。 2.7 Kriging理论基础 2.7.1区域化变量 区域化变量:它是地质统计学的专业用语。如果一个变量呈现空间区域分布时，就就被叫做区域化。这种变量常常体现某种空间特征，拿区域化变量来描述的现象，叫作:区域化现象。或者称区域化随机变量。如:地质、矿产、海洋、土壤、气象、水文、生态、温度和浓度等领域都具有某种空间属性。 区域化变量有两个明显特点，一是随机性，二是结构性。随机性是区域化变量是一个随机函数，具有局部的、随机的、异常的特征;区结构性是域化变量具有一般的或平均的结构性质，即变量再点x与偏离空间距离为h的点x+h处的数值Z(x)和Z(x+h)具有某种程度的自相关，这种自相关依靠的是两点间的距离h及变量特征。 2.7.2协方差函数 用来描述区域化变量中的变化。区域化变量Z(x)在点x和x+h处的值分别为:Z(x)与Z(x+h)并且只随两个点之间的距离的变化而变化。 协方差函数:eov[Z(x),Z(x+h)]=E[Z(x)Z(x+h)]-E[Z(x)]E[Z(x+h)]=cov(h) (2-1) 2.7.3 变异函数 区域化变量Z(x)在点x和x+h处的值Z(z)与Z(x+h)差的方差的1/2为区域化变量z(x)在x轴方向上的变异函数，记作r(h)，即 r(h)=1/2var[Z(x)-Z(x+h)] (2-3) 在满足二阶平稳假设的条件下: 2 r(h)=1/2var[Z(x)-Z(x+h)]=1/2E[Z(x)-Z(x+h)] (2-4) 图2-1就表示的是变异函数与协方差函数两者的关系，因为相对距离的增大，观测点的变异程度靠近与常数，相关性也随着降低。理论上r(h)在h=0时，r(h)=O，特殊情况下在原点附近出现间断的现象，这种现象叫作块金效应(Nugget Effect);如观测点相隔的距离远到一定值的情况下，r(h)便慢慢上涨或者停滞。这时的r(h)就叫临界变异值(Sil1)(如图2-2)。总而言之空间距离相对近，具有较高的相关性，变异性较小;空间相对距离远，其相关性较小，变异性程度高。 图2-1变异函数与协方差函数相关理论图 图2-2变异函数与协方差函数相关实际图 2.8 普通kriging法 普通克里格法在众多克里格法中其使用是最多的。不但能够对点进行估计， ,1而且能够对块进行估计。X处的估计值 ， 而误差估计值的平方，，ZX,Y'WB00 2',1，， 其中 ,X,BWB0 ，，xxxxxxcov(,)cov(,)...cov(,)111121k,,cov(x,x)cov(x,x)...cov(x,x)121222k,, ,,W= (2-3) ............1,,xxxxxxcov(,)cov(,)...cov(,)1,,k1k1kk ,,11...10，， 注:cov(x，x)为x，x之间的变异量只跟他们相对距离有关系，便可知道1k1k13]cov(x，x)=cov(x，x)，也就是说矩阵W是对称的。 k11k 2.9克里格插值方法的具体步骤 克里格插值其实也是对己知值赋权重计算未知值,但是它不仅考虑了距离插值点的距离远近的影响,还考虑了己知点的位置和属性值整体的空间分布和格局。这个权重使用半方差函数模型(生成的表示地理现象连续表面的函数),在半方差函数模型和邻近已知点的空间分布的基础上,对研究区内的各个位置进行预测,权重Weight取决于已知点的拟合模型、到插值点的距离和插值点周围的已知样点的空间关系。 引入半方差概念,距离越近的点方差越小,反之越大。用自相关性解释恰好相反,即越远自相关性越小。经验半变异函数可以提供数据集的空间自相关的信息,但是,它不能提供所有可能的方向和距离信息。因此,为确保克里格预测能有正的克里格方差,根据经验半变异函数来调整一个模型(即一个连续函数或曲线图)是非常必要的。即可以根据实际工作需要提供几个示例模型比如球状模型、指数模型等。然后根据来自经验半变异图的点来调整模型。 根据地理学的基本原理(愈近的事物愈具有相似性),总体来讲,距离愈近的已测点间和距离较远的已测点间相比,前者具有较小的平方差。一旦每一样点对都被画出来后(分组后),就可以用一个模型来拟合它们。基于最小二乘法与最大似然法得到拟合最好的表面。有几个重要的参数可用来描述这些模型:块金、基台值、自相关闭值(变程)实际应用的时候可以在高级参数里面对其进行调整以减少误差方差。克里格插值的第一项任务即揭示研究数据间的相关(自相关)已经完成。同时也结束了数据的第一次使用,该数据的空间信息(进行距离运算)用于模拟空间自相关。一旦有了空间自相关的信息,就可以运用调整好的模型进行预测运算;然后,就可以把经验半变异函数放在一边。 第二项任务即再次运用数据进行预测。 1、确定搜索半径,取可变的还是固定的。 2、选择具体方法:普通克里格插值法还是全局克里格插值法。 标准:普通克里格方法是最普通和应用最广的克里格方法。它假设常数的均值是未知的。这是一个合理的假设,除非你有一些科学的理由来否定这些假设。全局克里格方法假设数据中有主导趋势(例如盛行风),它可以用一个确定性的函数或多项式来模拟。全局克里格方法将仅用于知道数据的趋势并能合理而科学地 描述它的情况。即定性分析了。 3、选择模型(球状的还是指数的等等,根据需要选择。一般的,球状用于地类指数一般用于生物类。)影响方差变异函数的基本参数有四个:块金,基台,变程和方差变异函数类型。在高级参数里面设置前三个,再加一个步长。 克里格方法进行插值的主要步骤如下图2-1所示: 导入数据 进行预测 数据分析 计算克里金 系数 是否服从拟合理论半数据变换 否 正太分布 变异函数图 是 绘制经验半 是否存 变异函数图 泛克里格法 是 在趋势 否 绘制方差变 根据数据选异云图 择合适方法 按组统计平均距 计算样点间离及对应的变异 的距离矩阵 计算样点间 按距离分组 的距离方差 图2-3克里格方法的主要步骤 在克里格插值过程中,需注意以下几点: (1)数据应符合前提假设。 (2)数据应尽量充分,样本数尽量大于80，每一种距离间隔分类中的样本对数尽量多于10对。 (3)在具体建模过程中，很多参数是可调的,且每个参数对结果的影响不同。如: 块金值:误差随块金值的增大而增大;基台值:对结果影响不大;变程:存在最佳变程 值;拟合函数:存在最佳拟合函数。 [23](4)当数据足够多时，各种插值方法的效果相差不大。 3应用软件介绍 3.1AreGISEngine平台介绍 3.1.1ArcGIS体系结构 AieGIS是美国ES班公司(EnvironmentalSystemsResearehInstitute,Ine.美国环境系统研究所公司)推出的为满足不同需求层次用户的需要而提出的一条全面的GIS产品线解决方案。它是一个可伸缩的GIS平台，可以运行在桌面端、服 [16]务器端和移动设备上。它还包含了一套建设完整的应用软件,这些软件可以相互独立或集成配合使用,为不同需求的用户提供完整的解决方案。 ArcGIS主要产品: (1)ArcGISdesk。是一个集成了众多高级GIS应用工具的软件套件,它包含了一套带有用户组件的桌面应用程序(例如,AicMaP、AicCatalog、ArcToolbox、 ModulBuilder、Areseene以及AreGlobe)。 (2)AicGISEngine卜为开发嵌入式GIS和独立运行的GIS桌面端应用程序而推出的二次开发组件库,是提供GIS二次开发的主要产品。 (3)服务器端GIS在企业和Web计算框架中,用来构建服务器端GIS应用的GIS软件对象共享库。 (4)移动GIS一ArePad和AieGISMobile,运行在PDA等移动设备上的GIS软件。 3.1.2 ArcEngine介绍 ArcEngine被定位为一个嵌入式的产品，它并非面向最终用户，而是一个面向开发者的产品。对于繁冗的GIS开发工作而言,理想的解决方案是一个基于组件的实用的开发框架，且该框架允许解决方案提供商或机构内部开发人员快速构建行业专用GlS应用软件。一个GIS开发框架应提供应用软件所需的必要的空间 [17]。ArcEngine就分析功能，并允许软件开发人员集中精力构建软件的特定逻辑 是这样一个GlS框架，它是为响应ES租用户的请求而创建的，可以把丰富的AxcGIs技术按产品进行分类,并将其空间分析功能嵌入新的或已有应用软件中。AxcEngine既可以将GIS功能嵌入到已有的应用软件中，如自定义行业专用产品;或嵌入到商业生产应用软件中,如MicrosoftW6rd和Exeel;还可以创建集中式独立应用软件，并将其发送给机构内的多个用户。不仅对于开发者,对于用户，Engine同样是一个轻量级的产品。使用Desktop开发的产品如果交付给用户使用，用户需要购买一套桌面软件，价钱昂贵。而对于Engine开发的产品，用户 [18]只需要一个Runtime即可。 3.1.3AieEngine结构 ArcEngine是建立在Areobjeet之上的，Arcobjeets是整个ArcGIS软件的核心功能库，它是由平台独立的COM对象组成。ArcEngine在核心户比cobjects [10]组件上又做了一次封装，开发人员可以用来构建自定义GlS和制图应用程序。这些对象是平台独立的，可以从不同的平台来访问。开发人员可以扩展对象库, 并且完全控制应用软件用户界面的外形和感觉。 ArcEngine由两个产品组成:构建软件所用的开发工具包以及使己完成的应用程序能够运行的可再发布的Runtime(运行时环境)。ArcEngine开发工具包是一个基于组件的软件开发产品，可用于构建自定义GIS和制图应用软件。它并不是一个终端用户产品，而是软件开发人员的工具包,适于为Windows、UNIX或Linux用户构建基础制图和综合动态GlS应用软件。AicEngineRuntime是一个使终端用户软件能够运行的核心Arcobjects组件产品，并且将被安装在每一台运 []行ArcEngine应用程序的计算机上。 3.2 Microsoft Visual Studio 2010 Visual Studio 是微软公司推出的开发环境。是目前最流行的 Windows 平台应用程序开发环境。目前已正式发布的是 9.0 版本，也就是 Visual Studio 2008，而在2008年12月份，微软公布了下一代开发工具和平台“Visual Studio Team System 2010”以及.NET Framework 4.0的相关信息，并透露他们将在2009年底或者2010年正式发布。正当我们兴奋之时，微软又趁热打铁，发布了Visual Studio 2010的社区技术预览版( Community Technology Preview，CTP)——Visual Studio 2010 CTP，心急的朋友们可先到微软的官方去下载。目前RTM版的详细版本号是10.0.30319.1 RTMRel; .NET Framework 的详细版本号是: 4.0.30319 RTMRel。 4系统设计与实现 4.1系统设计的原则 系统设计的好坏在根本上决定了软件系统的优劣。一个好的软件系统在开始之前必须根据系统的任务目标有良好的的设计，本系统设计根据软件开发的思想，煤矿瓦斯属性分析系统满足实用、科学、、及时准确的总体要求。在今后设计开发中，应遵循以下原则: (1)实用性 系统无论是从需求分析还是设计以及最后的实现，其最终的目的实际上还是 要回到应用中去，因此系统在设计时除了要考虑前期所做的需求分析以外，还应主要考虑业务的应用和实际操作的实用性，以实用化为基本原则，满足不同层次的部门工作人员日常业务上的应用。通过系统组织和分析采用合理结构，科学的数据组织模型算法等，实现方便的数据添加、修改、查询、删除等编辑功能。系统应界面友好，贴近用户，易于用户上手。 (2)标准化 系统的设计与开发要使得信息规范化，并与相关的行业标准一致。 在系统的设计和建设过程中，将参照国内外相关成熟GIS系统的经验，尽量达到对内一致，使系统的各个部分成为有机整体、形成统一的结构化组织风格、界面风格保持一致、操作模式力求统一，使系统达到整体一致性。 (3)安全性 由于系统对数据的强大操作功能可以浏览、修改和删除各类图表、图像，所以系统的安全性也是进行系统设计必不可少的一项关键内容，设计系统的登录功能，设置不同登陆权限将有效保证系统数据的安全性。系统运行要满足稳定、可靠以及准确的原则，并要确保系统的数据是安全的，因此系统得具备较强的安全性和容错性。 (4)可靠性 煤矿瓦斯随着采掘的深入相关的瓦斯数据也不断变化，不同深度，不同煤层中的瓦斯浓度、分布都是不同的，所以该系统对于瓦斯数据的处理分析必须准确无误这关系到采煤工人的生命财产安全。 4.2 系统目标 本设计的最终目标是构建煤矿瓦斯属性分析系统，主要是为加强对瓦斯的了解以及提高煤矿企业的安全生产，降低煤矿生产因瓦斯爆炸，瓦斯突出等给采煤工人及煤矿企业带来的灾难。使煤矿企业降低投入成本获得更高更满意的回报。同时为管理者提供了一个科学化、数字化、专业化的管理平台，提高对瓦斯的分布及浓度的了解。以某煤矿为例，输入有限的钻孔数据即每个钻孔的瓦斯浓度数据集坐标，经过该系统的分析得出整个采煤区域的瓦斯浓度及分布数据。从而做 好瓦斯抽放及井下通风的措施，控制好瓦斯以提高煤矿的安全生产。 (1)导入瓦斯数据后用kriging插值法分析得出整个分析区域的瓦斯浓度及分布状况，该系统的使用者将是不同的人群，系统界面设计符合大多数人的需求，能够被广大用户所使用。包括友好的界面、详细的使用信息等。 (2)系统为用户提供一个关于煤矿瓦斯空间信息高效的检索查询和分析功 能。可以直观的显示瓦斯浓度瓦斯分布情况。 (3)利用ArcObject组件和其他控件，建立自动化图表生成、制图综合、图像打印输出等办公自动化模块。 (4)管理者可以很方便的对数据库(瓦斯数据)进行更新，以便到系统对数据现势性从而提供更准确的瓦斯数据。 4.3功能模块设计 本课题基于kriging插值的煤矿瓦斯属性分析系统，该系统要实现对部分钻孔煤矿瓦斯数据(浓度)分析得出整个矿区的煤层中瓦斯浓度计分布状况。 首先该系统必须具备常用系统软件的一般功能模块，主要有:文件模块，操作模块，输出模块，打印模块，分析模块，数据库加载模块，kriging插值模块。 接下来设计每一个模块的具体功能，数据库加载模块，kriging插值模块。其中数据加载模块和kriging插值分析模块是该软件的主要部分。 4.4 设计实现 首先在电脑上安装ArcGIS软件和Microsoft Visual Studio 2010，两个软件根据设计的模块及其功能，编写程序代码，通过调试实现其功能。 4.5具体功能模块的展示 GIS的一般功能如:放大、缩小、漫游，全图显示、保存、鹰眼功能等。如图4-1 图4-1工具栏 代码展示:保存 //判断文档是否为只读文档 if (pMapDocument.get_IsReadOnly(pMapDocument.DocumentFilename) == true) { MessageBox.Show("此地图文档为只读文档～", " 信息提示"); return; } //用相对路径保存地图文档 pMapDocument.Save(pMapDocument.UsesRelativePaths, true); MessageBox.Show("保存成功～", "信息提示"); 添加鹰眼代码: Map pMap; pMap=axMapControl1.Map; for(int i=0;i 下册 数学七年级下册拔高题下载二年级下册除法运算下载七年级下册数学试卷免费下载二年级下册语文生字表部编三年级下册语文教材分析 )[MI.北京:清华大学出版社,2007. 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