[发明专利]一种基于元胞自动机的地表下沉仿真方法及系统

权利要求书

1.一种基于元胞自动机的地表下沉仿真方法，其特征在于，包括：

获取地面空间数据以及开采工作面布置情形和采矿地质数据；

将所述地面空间数据进行空间插值，形成预设分辨率的格网DEM面域数据；

对所述格网DEM面域数据以及开采工作面布置情形、采矿地质数据进行分析以确定开采下沉影响区域，构建元胞自动机模型；

利用构建的所述元胞自动机模型对地表下沉过程进行仿真。

2.根据权利要求1所述的地表下沉仿真方法，其特征在于，所述地面空间数据包括：地面三维激光扫描采集的数据和/或摄影测量获取的数据以及沉降观测站采集的数据。

3.根据权利要求1所述的地表下沉仿真方法，其特征在于，所述构建元胞自动机模型包括：

A、将所述开采下沉影响区域进行划分，以构建元胞自动机模型运行的元胞空间，并确定所述元胞空间中的每个元胞的邻居结构；

B、根据经典预计方法和/或地面观测站布置情形，在观测线上确定初始失稳点，将所述初始失稳点所在的元胞加入失稳元胞集合；

C、判断所述失稳元胞集合中各元胞的稳定状态，若所述失稳元胞集合中的元胞没有达到下沉停止状态，则更新该元胞的下沉状态，并将该元胞的邻居结构中没有被引起失稳的元胞加入影响元胞集合中；

D、判断所述影响元胞集合中的高危失稳元胞的稳定状态，若所述高危失稳元胞的失稳概率大于设定阈值，则更新所述高危失稳元胞的下沉状态，并将该元胞加入所述失稳元胞集合；

E、迭代执行上述步骤C～D，直到所述失稳元胞集合为空。

4.根据权利要求3所述的地表下沉仿真方法，其特征在于，所述邻居结构具体为Moore型的邻居结构。

5.根据权利要求1所述的地表下沉仿真方法，其特征在于，还包括：绘制所述仿真模结果对应的地面三维模型图和/或下沉等值线图和/或三维剖面图。

6.一种基于元胞自动机的地表下沉仿真系统，其特征在于，包括：获取单元、空间插值单元、分析单元、构建单元以及仿真单元，其中：

所述获取单元，用于获取地面空间数据以及开采工作面布置情形和采矿地质数据；

与所述获取单元相连的所述空间插值单元，用于将所述地面空间数据进行空间插值，形成预设分辨率的格网DEM面域数据；

与所述获取单元、空间插值单元相连的所述分析单元，用于对所述格网DEM面域数据以及开采工作面布置情形、采矿地质数据进行分析以确定开采下沉影响区域；

与所述分析单元相连的所述构建单元，用于根据所述分析单元确定的开采下沉影响区域构建元胞自动机模型；

与所述构建单元相连的所述仿真单元，用于利用构建的所述元胞自动机模型对地表下沉过程进行仿真。

7.根据权利要求6所述的地表下沉仿真系统，其特征在于，所述地面空间数据包括：地面三维激光扫描采集的数据和/或摄影测量获取的数据以及沉降观测站采集的数据。

8.根据权利要求6所述的地表下沉仿真系统，其特征在于，所述构建单元包括：划分单元、确定单元、失稳元胞集合判断单元、影响元胞集合判断单元以及迭代单元，其中：

所述划分单元，用于将所述开采下沉影响区域进行划分，以构建元胞自动机模型运行的元胞空间，并确定所述元胞空间中的每个元胞的邻居结构；

与所述划分单元相连的所述确定单元，用于根据经典预计方法和/或地面观测站布置情形，在观测线上确定初始失稳点，将所述初始失稳点所在的元胞加入失稳元胞集合；

与所述确定单元相连的所述失稳元胞集合判断单元，用于判断所述失稳元胞集合中各元胞的稳定状态，若所述失稳元胞集合中的元胞没有达到下沉停止状态，则更新该元胞的下沉状态，并将该元胞的邻居结构中没有被引起失稳的元胞加入影响元胞集合中；

与所述失稳元胞集合判断单元相连的所述影响元胞集合判断单元，用于判断所述影响元胞集合中的高危失稳元胞的稳定状态，若所述高危失稳元胞的失稳概率大于设定阈值，则更新所述高危失稳元胞的下沉状态，并将该元胞加入所述失稳元胞集合；

与所述失稳元胞集合判断单元、影响元胞集合判断单元相连的所述迭代单元，用于控制所述失稳元胞集合判断单元以及所述影响元胞集合判断单元迭代执行判断过程，直到所述失稳元胞集合为空。

9.根据权利要求8所述的地表下沉仿真系统，其特征在于，所述邻居结构具体为Moore型的邻居结构。

10.根据权利要求6所述的地表下沉仿真系统，其特征在于，还包括：绘制单元，用于绘制所述仿真单元输出的仿真结果所对应的地面三维模型图和/或下沉等值线图和/或三维剖面图。