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一选题的目的与意义随着我国经济建设的快速发展，带动了许多关系到国计民生的大型基础设施的建设。比如：兴建了众所周知的长江三峡大坝和葛洲坝等大型水电枢纽工程；已建成或在建中的数十座长江大桥和跨海大桥；各城市新兴的的大型工业厂房和高层民用商用建筑。这些大型基础设施的建设，不仅推动了我国的经济建设和现代化建设的进一步发展，也促进了我国在土木，水利，建筑等方面的研究和创新。同时，也正因为建筑物越来越高，规模越来越大，为保证这些建筑物的安全使用与设备的正常运转，对变形监测的工作也就提出了更高的要求。矿区地表沉陷是主要的人工地质灾害之一，它不仅危害矿区的开采安全，而且会对矿区周围的环境造成伤害，使矿区人民生命财产受到威胁，还使矿区附近的建筑产生墙体的严重开裂，影响其正常的使用功能。矿区地表沉陷造成农田大面积损坏，直接经济损失数目巨大，因而妨碍区域经济的发展。近几十年来,由于采矿事业的快速发展,各矿区都进行了大规模的开采,很多矿区在井下开采区域内及周边发生了地表移动与变形,如建筑物产生开裂破坏,工业广场井筒产生了移动与变形,这些灾害的原因是多方面的,就开采间接影响的原因,主要有：一是井下开采造成地下水流失,使流沙层或含水层压缩,引起矿区整体沉降。二是开采引起的地质构造的活动。综上所述，对矿区的地表沉陷进行随时的变形监测是十分必要的。拥有大量的检测数据，还应该选用合适的数据处理方法才能充分发挥沉降监测的作用。由此可见变形监测的目的不仅在于分析和评价建筑物的安全状态和反馈设计施工质量，也是研究正常的变形规律和预测变形的方法。二国内外研究现状对于开采沉陷的研究是一个世界范围的课题，许多国家和地区已在开采沉陷研究领域投入了大量的人力、物力以及技术装备，以便获取正确的开采沉陷信息，来指导生产实践和保障人们的生命财产安全。前苏联、英国、波兰、德国、日本、澳大利亚等世界上矿产开采大国都对于这一领域做了大量的研究，并取得了很好的成果。受经济发展和科学技术的限制，我国的开采沉陷研究起步较晚，到20世纪50年代才开始进入这一领域，在抚顺、大同、淮南、鹤岗、阜新等主要开采区域建立了一些列观测站，开展了大量的开采沉陷监测工作。经过半个多世纪的工作，前后共获取了上千条观测线的开采沉陷数据，对于我国的开采沉陷规律有了明确的认知，并提出了适合我国的开采沉陷预计方法，更好的指导了后期的开采生产工作。目前，研究开采沉陷预计理论的主要方法有典型曲线法，负指数函数法，双曲线函数法，三维层状介质理论预计法，样条函数法，概率积分法，皮尔森函数法，山区地表移动变形预计法，威布尔分布法，积分格网法，力学预计法和基于托板理论的条带开采的预计方法。其中，概率积分法是目前我国引用最广泛的预计方法。在获取矿区地表三维坐标信息的过程中，目前常用的监测手段有全站仪测量、GPS测量和雷达干涉测量及三维激光扫描等。以上监测手段虽然都可以进行开采沉陷监测，但如果考虑观测精度、作业效率、技术难度和经济效益等多个方面，单一利用某一种测量手段难以实现开采沉陷的全面有效监测。常规大地测量法的完善与发展,其显著进步是全站型仪器的广泛使用,尤其是全自动跟踪全站仪TRS为局部工程变形的自动监测或室内监测提供了一种很好的技术手段,它可进行一定范围内无人值守、全天候、全方位的自动监测。地面摄影测量技术在变形监测中的应用虽然起步较早,但是由于摄影距离不能过远,绝对精度较低,使得其应用受到局限,仅大量应用于高塔、烟囱、古建筑、船闸、边坡体等的变形监测。而近几年发展的数字摄影测量和实时摄影测量为地面摄影测量技术在变形监测中深入应用开拓了非常广泛的前景。三研究基本思路和方法首先应在变形区附近相对稳定的地方，其高程尽可能接近监测点的高程的位置布设基准点，其次根据最大下沉值,在倾向主断面上确定出地表最大下沉点,通过该点沿矿体走向做剖面线,并确定开采影响范围的边界点。从而决定在山西晋城矿区地表岩移观测站的布设位置。并进行了以2周为观测周期从2013年5月18号倒2014年4月15号的定期重复观测。根据对实测所得数据的整理与分析可看出那些位置沉降最明显以及监测区的整体沉降情况。我们挑取具有代表性的几个点位（均匀分布在观测路线上）分别用数学方法拟合出其随时间变化的函数模型，并进行检验分析，用以预测以后的沉降情况。我们之所以要对变形体做监测不仅仅是为了获得其目前的变形现状，最主要的是为以后的变形做出预测。本论文中将主要以灰色系统理论为基础，通过对实际监测数据做出灰色预测。所谓灰色系统（GreySystem）是指：相对于一定的认识层次，系统内部的信息部分已知部分未知，及信息不完全的系统。灰色系统理论是研究灰色系统分析，建模，预测，决策和控制的理论，是由八十年代初我国学者，华中理工大学邓聚拢教授提出并发展的。它把一搬系统论，信息论，控制论的观点和方法延伸到社会，经济，生态等抽象系统，结合运用数学方法，发展了一套解决信息不完备系统即灰色系统的理论和方法。预测是人们对未来事物或不确定性事件的行为与状态做出的主观判断。目前的预测方法很多，常用的有：专家预测法（如头脑风暴法），趋势外推法，指数平滑法等。这些方法从类型上分，可分为统计型，递推型和连续型。灰色预测法属于连续型。预测方法也可以分为直观预测法，时间序列预测法，计量模型法，此时灰色预测法属于时间序列并兼有直观预测法和计量模型法的一些特点。时间序列预测法适用于长，中，短期需求预测，而直观预测法，计量模型法分别适用于未来预测和新产品开发预测，中短期需求预测和模型模拟预测。灰色预测是对本征性灰色系统既抽象的概念系统如军事系统，社会系统，生态系统等进行的预测。其特点是（1）预测模型不是唯一的。（2）一般预测到一个区域而不是一个点。（3）预测区间的大小与预测精度成反比，与预测成功率成正比。基于这些特点，我们发现其可以应用到沉降分析中去，故而我们应用观测数据与GM模型的结合以灰色预测方法进行分析。四研究的主要内容本论文的主要研究内容包括以下几项：1工程相关资料的收集2观测站布设原则以及观测点精度要求3观测线的布设以及观测内容4监测方法与仪器的确定5观测数据的整理与分析6画出几个点位的沉降随时间变化的曲线图7灰色系统理论的建立，应用和发展及其基本概念8应用实测数据建立GM模型并作灾变预测。9预测分析总结。五预期成果对实测数据处理后得到沉降地区的时间纵向沉降情况，并得到某些监测点位的预测函数，依据此函数可预测以后的变形情况。六研究进度计划第1周：毕业实习，收集毕业设计（论文）质料。第2周：课题调研、中外文献资料查阅，外文资料翻译，写出开题报告。第3周：准备、制定论文方案等。第4～10周：计算、分析、设计和理论研究，整理资料、绘图和写作。第11周：完成设计说明书，做答辩准备。七参考书籍1、《大地测量学基础》孔祥元、郭际明、刘宗泉.武汉大学出版社2、《GPS测量技术》周立.黄河水利出版社3、《采煤概论》[M]孙广义，郭忠平.中国矿业大学出版社20064、《矿山开采沉陷血》[M]何国清，杨伦，凌赓娣，贾凤采，洪镀.中国矿业大学出版社19895、《变形监测数据处理》[M]黄声享，尹晖，蒋征.武汉大学出版社20106、《煤矿开采技术》[M]程功林，汪佑武.中国矿业大学出版社20097、《灰色系统理论及其应用》傅立.科学技术文献出版社8、《灰色系统理论的数学方法及其应用》王清印，刘开第等西南交通大学出版社