研究方法与技术路线以及提纲

⒈主要研究内容和技术路线

14.2.1研究内容

为了安全开采方各庄矿区石炭系-奥陶系14层煤，本书主要根据收集到的资料（方各庄地质报告、范各庄水文地质图、范各庄钻孔柱状图等），利用GIS与BN相结合的方法，计算出个体评价单元的含水概率，并据此计算出煤层在水柱中塌陷的风险。 对评估区域进行研究，最终针对不同的水入侵概率区域提出相应的防治措施。 某些研究的主旨如下。

（1）研究GIS与BN联合技术及其在煤层塌陷水柱中应用的可行性分析。

（二）构建水煤层风险评估基础理论框架。

(3)通过分析影响煤层水、煤层塌陷柱的主要因素，建立附加4个方面的水侵评价指标：已知地质结构、含水层条件、含水层条件和开采活动。 系统

（4）利用GIS的数据采集功能和空间分析功能，对采集到的相关数据进行量化，建立各评价指标的专题图，建立空间数据库。 在此基础上，对每幅地图进行分专题图层分析，建立单元评价，生成多支流的关节空间数据库。

(5)从数据库的安装开始，使用BN软件建立煤层含水层BN模型，完成模型、软件和BN的模型解释和分析推理模块的建模和快速设计。 并批量计算各评估单元的水淹概率，利用GIS空间分析模块输出地理评估的水柱崩塌风险。

（6）利用BN模型、BN推理模块、空间数据库和GIS空间分析模块协同设计“矿井水淹状况评估与监测系统计算”，方便查询分析洪水事件和预测概率。

（7）提交最终结果并对结果进行分析并提出必要的预防措施。

14.2.2技术路线

本章研究对象为范各庄14煤层水柱风险评价、煤层柱形成的基本条件和条件利用数理统计、人工智能等定量数学方法，结合范各庄煤水层水层调查结果，确定不同地区煤水层水层能力在研究领域碰到的，最后能做到的办法。 我的水流风险评估已经过调查。 具体研究路线如图14.1所示，描述如下：

（1）资料收集：收集与研究区相关的自然地理、地质、水文地质、钻孔等方面的资料，并根据情况进行评估。 对于柱倒塌的风险，有必要进行分类和提取。

（2）评价指标体系构建：准确、系统地分析确定水煤层煤层影响因素，正确建立水煤层煤层评价指标接缝。

（3）专题图索引建立评价：在水碳联合影响因素分析确定的基础上，以当地GIS功能统计数据分析为操作平台，及其强大的本地数据搜索。 利用处理和分析能力，为矿山碳影响的每个评估因素建立各种定量信息图形和子主题图层。

(4)多因素叠加分析确定评价单元：应用GIS功能的局部分析，对多源地科信息进行复合叠加，实现同一信息中不同信息的叠加区域;相同的比例尺和相同的地理坐标系。

(5)BN模型构建：基于空间属性数据库，应用Genie软件，利用相关BN知识构建水入侵因素和水入侵事件的BN模型。

（6）BN分析：通过BN分析，得到最有可能导致水入侵的相关因素的数量。

（7）BN推理：在VisualStudio开发平台下，选择CSharp编程语言，采用匹兹堡大学决策实验室设计的SmileNet动态库进行软件设计，实现BN模型和GIS空间分析。 数据交换搜索模块实现了先验概率学习BN及其水爆后验概率质量系统。

（8）分区评价：根据预测的水入侵预测概率计算结果，应用分层GIS分析的属性模块，根据区域水淹没情况对流域内进行分色显示。 风险等级，最终实现碳水层的风险评估图标。

（9）利用二分样本法验证估计模型，检验该估计方法的可行性。

⒉研究方法、技术路线、实施方案

景观格局的数据来源主要包括航空照片、卫星照片、地形图、土地利用现状图以及各种文献资料。 其中，卫星照片是大规模研究广泛使用的数据源；景观格局数据处理一般采用现有的GIS软件，如ARC/INFO、ARCWIEW等，结合EXCEL处理，或者通过景观分析软件FRAGSTATS直接获取各种景观指数。 本研究的主要方法、技术路线和实施方案为：

1.4.1研究的主要方法

景观格局指数是高度浓缩的景观格局信息，反映了景观格局的变化。 景观结构的组成。 ，空间配置特征的简单定量指标[43]。 因此，农田景观格局演变分析方法主要采用景观格局指数，结合图解分析和空间统计分析。

本研究数据来源主要采用能够反映小尺度景观特征的土地利用现状图：河北省中街友谊农场1985年和2003年土地利用现状图（1∶10000），兖州山东省2003年兴隆庄镇土地利用现状图（1：10000）、1980年山东省兖州市兴隆庄镇航拍照片（1：10000）；反映历史景观特征的资料：河北省中街友谊农场1956年成立规划（1：25000）、河北省中街友谊农场大队11农业机械化规划1963年（1：10000）、河北省安国市五人桥镇1958年大方园林景观规划（1：10000），1980年山东省兖州市农业区划图（1：50000）；反映煤矿塌陷地复垦工程的数据：山东省兖州市兴隆庄镇煤矿塌陷地生态农业复垦规划设计；

数据处理主要利用ARCWIEW、MAPINFO等GIS软件进行矢量处理，通过景观分析软件FRAGSTATS3.3得到景观指数。

FRAGSTATS是国俄勒冈州立大学森林科学系开发的著名景观指数计算软件。 其最新版本FRAGSTATS3.3不仅提供了易于操作的可视化图形界面，还增加了许多新的指标。 如线性指数（LinearityIndex）、可遍历性指数（TraversabilityIndex）等，并对部分指数的计算方法进行了修改。 此外，FRAGSTATS3.3还提供了用户自定义的移动窗口分析方法，可用于计算核心像素的指标值。 但FRAGSTATS3.3只接受多种格式的栅格数据，不接受矢量数据。

FRAGSTATS3.3可以计算19个斑块指数、121个类型指数和130个景观指数。 但许多指标相关性较高，有的指标主要适用于野生动物保护和复合种群。 （碎片化人口）动态研究（如核心区指数、邻近指数、连通性指数等）。 这些指标的详细计算方法请参考FRAGSTATS3.3的使用说明书。 所有公式均使用FRAGSTATS3.3中的表达式。

利用统计分析软件SAS6.12对部分数据进行相关性、显着性等分析，采用比较分析方法选取规划区域（中捷友谊农场、兖州市等）及规划外地区。 开展农田景观格局分析和生态质量比较，揭示一般农田景观规划的优缺点，总结一般农田景观规划设计模式。 分析一般农田和复垦农田的景观格局、廊道、斑块存在的问题，分析生产力导向与生态导向设计的差异，以及农业景观格局、廊道、斑块的设计要求（包括内部组成部分如种类、材料等）。

1.4.2研究技术路线

①数据收集与分析；②农田景观规划的概念、内容、方法、程序和模式研究；③一般农田景观格局特征分析，对一般农田景观格局特征进行抽样分析；④复垦农田景观格局特征分析，对复垦农田景观格局特征进行抽样分析；⑤模拟评估实例。 如图1-1所示。

图1-1退耕地景观生态重建研究方案框图

1.4.3实验与模拟方案

①选取华北、华东地区规划设计的一般农田和复垦农田，并选取相应的未规划设计农田进行景观格局比较；②通过景观分析软件FRAGSTATS3.3，计算机处理数据，结合EXCEL建模，获得景观格局和结构指标；③选取某一区域的遥感数据，分析景观格局特征；④实例评价。