论文题目：井田煤质估算及煤层结构三维可视化研究
摘要：随着计算机技术的迅速发展以及与传统行业的融合,信息化成为煤矿企业的发展趋势,数字化矿山应运而生,井田煤层三维可视化与煤质指标估算作为其中的一部分,能够有效的指导煤矿企业生产。本文以煤矿企业实际需要为基础,分析井田、煤层以及相关数据信息的特征,研究三维建模方法、煤层标高估算模型和煤层煤质估算模型,实现无插件、可移植、跨平台、多浏览器兼容的井田煤质估算及煤层结构三维可视化模型。具体研究内容如下:（1）分析煤矿开采和生产过程中产生的钻孔数据、煤层结构数据和煤层煤质数据之间的关系与特征,设计井田煤质估算及煤层结构三维可视化模型的数据结构,使用Mysql数据库与Navicat数据库管理工具建立井田煤层采样资料数据库。（2）针对实现井田煤层三维可视化数据点稀疏的问题,构建了基于地质统计学中的克里金算法（Kriging）的煤层标高估算模型,以增加绘图数据点。在Kriging算法中,变差函数的求解决定着插值精度,因此,利用支持向量回归（SVR）实现对变差函数的拟合,避免了对变差函数选择的局限性与依赖性;采用可修改变异方向的自适应差分进化算法（UMDE）求解SVR的最优参数。运用某煤矿井田钻孔和煤层标高实际数据进行对比实验,实验结果证明,本文构建的模型相较于其他方案建立的Kriging估算模型精度更高。（3）在煤矿企业生产过程中,预知井田煤层煤质信息有助于企业对生产以及销售等各个环节进行指导,构建了基于SVR-Kriging的三维空间煤质指标估算模型。根据钻孔坐标及相应的煤质数据,构建煤质核心指标全水分、灰分和发热量的估算模型,运用煤矿实际数据对模型的估算精度进行对比实验,实验结果显示,本文提出的煤质指标估算模型有着较高的估算精度。（4）结合面向对象的思想,基于Spring-SpringMVC-MyBatis（SSM）开发框架,Three.js三维引擎,三角剖分算法和本文建立的煤层标高估算模型和煤层煤质指标估算模型,构建了基于Web的无插件和多浏览器兼容的井田煤质估算及煤层结构三维可视化模型,直观的展示出井田煤层的分布范围、空间结构以及煤层煤质指标,并且可以与煤矿企业现有管理软件良好的融合,促进煤炭企业的信息化发展。
关键词：三维可视化;煤质估算;克里金法;差分进化算法;Three.js
学科专业：软件工程（专业学位）
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 矿山三维建模研究现状
1.2.2 煤质指标估算研究现状
1.3 本文研究内容
1.4 论文组织结构
2 相关理论
2.1 插值算法
2.1.1 反距离加权插值算法
2.1.2 克里金插值算法
2.2 支持向量机
2.2.1 支持向量机基本理论
2.2.2 支持向量回归
2.3 优化算法
2.3.1 粒子群算法
2.3.2 可修改变异方向的差分进化算法
2.4 数字高程模型
2.4.1 规则网格模型
2.4.2 不规则三角网模型
2.5 本章小节
3 井田煤层标高估算模型研究
3.1 井田煤层标高估算模型
3.1.1 克里金算法步骤
3.1.2 基于差分进化算法优化的支持向量回归
3.1.3 基于UMDE-SVR的克里金算法标高估算模型
3.2 实验验证与结果分析
3.2.1 数据来源与处理
3.2.2 实验验证
3.2.3 结果分析
3.3 本章小节
4 井田煤层煤质核心指标估算模型研究
4.1 煤质核心指标估算模型
4.1.1 煤质核心指标
4.1.2 模型建立流程
4.2 实验验证
4.2.1 实验准备
4.2.2 煤质全水分估算模型
4.2.3 煤质灰分估算模型
4.2.4 煤质发热量估算模型
4.2.5 实验结果分析
4.3 本章小节
5 井田煤质估算及煤层三维可视化实现
5.1 总体框架
5.2 关键技术与开发环境
5.2.1 Three.js
5.2.2 开发与运行环境
5.2.3 系统架构
5.3 软件详细设计
5.3.1 数据字典设计
5.3.2 三维可视化实现
5.4 本章小结
6 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
致谢
参考文献