基于GIS最优路径法的采空区道路选线优化研究的任务书.docx

基于GIS最优路径法的采空区道路选线优化研究的任务书
任务书
一、研究背景
采矿是我国经济发展的重要支柱，但在采矿过程中，随着煤炭资源的逐渐耗尽，采空区的数量逐渐增加。采空区是采煤过程中形成的凹陷地带，它对地下和地表的影响十分显著，采空区中出现的地震、井塌、地面塌陷等地质灾害，不仅影响煤炭生产的安全稳定，还对生态环境造成了极大的危害。因此，在采煤过程中，采空区的治理是至关重要的。
然而，采空区的治理难度较大，主要体现在道路建设上。采空区道路建设所面临的问题包括：道路线路的选择、路线的优化、道路设计标准的制定等。合理选择采空区道路线路，最大限度地控制采空区地质灾害的发生，对于采煤工程的正常开展和环境治理都具有重要的意义。本研究将基于GIS最优路径法，对采空区的道路选线进行优化研究。
二、研究目的
本研究旨在通过GIS最优路径法，对采空区的道路选线进行优化研究，将道路建设在采空区空间分布、采空区覆土厚度、采空区固结压力、采空区开采方向等多个因素进行考虑，从而提升采空区道路的稳定性、安全性和经济性。
具体研究目标如下：
1.分析采空区道路建设时需要考虑的因素和相关标准，制定采空区道路建设设计标准；
2.构建采空区道路选线优化模型，采用GIS最优路径法，考虑道路建设所涉及的空间因素、地质因素和工程因素，计算采空区道路选线的最优路径；
3.对比不同道路选线的经济效益和安全性能，选择最优的道路选线进行建设。
三、研究内容
1.采空区道路建设设计标准制定
本研究将对采空区道路建设时需要考虑的因素进行深入分析，包括采空区空间分布、采空区覆土厚度、采空区固结压力、采空区开采方向、道路设计标准等因素。结合现有道路标准和采空区地质特征，制定合理的采空区道路建设设计标准。
2.采空区道路选线优化模型构建及路径计算
本研究将基于GIS技术，根据采空区道路建设设计标准，结合采空区空间分布、采空区覆土厚度、采空区固结压力、采空区开采方向、道路设计标准等因素，构建采空区道路选线优化模型。并采用GIS最优路径法，计算选线模型的最优路径，并进行分析。
3.道路选线方案经济效益和安全性能比对
本研究将对比研究不同的采空区道路选线，综合考虑选线的经济效益和安全性能，分析不同选线方案之间的差异，选择最优的道路选线方案进行建设，为采空区道路建设提供一定的参考意见。
四、研究方法
1.采空区道路建设设计标准制定：文献综述法、专家访谈法、标准法等；
2.采空区道路选线优化模型构建及路径计算：GIS技术、最优路径法、计算机模拟等；
3.道路选线方案经济效益和安全性能比对：经济效益分析法、安全性能评估法、统计分析法等。
五、预期成果
1.采空区道路建设设计标准：制定完整、科学的采空区道路建设设计标准；
2.采空区道路选线优化模型：构建基于GIS最优路径法的采空区道路选线优化模型，计算并分析最优路径；
3.道路选线方案比对结果：对比不同道路选线的经济效益和安全性能，选择最优的道路选线进行建设，提出最具有实际参考价值的建设方案；
4.学术论文：撰写学术论文一篇，并拟定二至三个SCI、EI收录目标期刊。
六、研究计划
第一年
1.采集采空区与道路相关数据，分析采空区及道路的空间特征，制定采空区道路建设设计标准；
2.基于GIS技术，建立采空区道路选线优化模型，计算出初步选线方案；
3.对比初步选线方案之间的差异，分析选线方案的经济效益和安全性能，初步选择最佳选线方案。
第二年
1.优化初步选线方案，分析选线方案经济效益和安全性能，选择最佳选线方案；
2.撰写研究论文，组织论文修改和完善，准备投稿；
3.学术交流，参加学术会议并发表研究成果。
七、研究预算
本研究预算总额为18万元，包括：
1.装备费用：2万元，主要用于购置计算机等必要装备；
2.实验耗材费用：1万元，主要用于购置地图材料、数字化硬件等项目所需的耗材；
3.差旅费用：2万元，主要用于研究人员出差期间所需的车费、住宿费和餐费等支出；
4.邮费和电话费用：0.5万元，主要用于研究期间通信和快递费用支出；
5.专家咨询费：4万元，主要用于请专家进行研究方案评审及检查工作；
6.实验室设施费用：2万元，主要用于购置实验室所需的设施；
7.文献资料费用：1万元，主要用于购买研究所需的文献资料和相关图书等；
8.研究人员薪酬费：5.5万元，主要用于研究人员工资和福利支出。
八、研究人员介绍
本研究由地质工程专业博士生李畅、地理信息系统专业硕士生王红、采矿工程专业本科生张三组成。研究团队成员均已参与并完成了相关研究项目，掌握必要的学科知识和实验技术，具有完善的学术素养和互补性的专业背景。其中，李畅拥有丰富的地质工程学科背景，熟练掌握GIS及相关技术，负责研究选线优化模型构建；王红具有地理信息系统专业背景，负责处理与分析地理数据和数字