求取地表移动预计参数方法研究与程序实现.pdf

中图分类号 学科分类号 论文编号 密级公珏 安徽理工大学 硕士学位论文 求取地表移动预计参数方法研究与程序实现 作者姓名陈直直 专业名称太丝测量堂皇测量工程 研究方向变形些测丛控剑撞丕 导师姓名王到垩副教援 导师单位测绘堂院 答辩委员会主席直飞 论文答辩日期2 0 1 3 年6 月1 日 安徽理工大学研究生处 2 0 1 3 年6 月1 日 AD i s s e r t a t i o ni n ．G e o d e s ya n dS u r v e yE n g i n e e r i n g Rs e a r c ho f c a l c u l a t i n gp a r a m e t e r sf o rp r e d i c t i o no f s u r f a c e d i s p l a c e m e n tm e t h o da n dp r o g r a m r e a l i z a t i o n C a n d i d a t e C h e nN a n n a n S u p e r v i s o r W a n gL i e p i n g S c h o o lo f G e o d e s ya n dG e o m a t i c s A n H u i U n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y N o ．16 8 ，S h u n g e n gR o a d ，H u a i n a n ，2 3 2 0 01 ，P ．R ．C H I N A 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及 取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方以外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得 塞徼壅王太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一 同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并 表示谢意。 学位论文作者签名蕊壶鸯 日期塾坚年月j 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解塞徼堡王太堂有保留、使用学位论文的规 定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于堡 筮望王太堂。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复 印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权安徽理工大学 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采 用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 保密的学位 论文在解密后适用本授权书 学位论文作者签名阵青京签字日期弧B 年6 月．g 日 导师签名签字日期弘1 3 年6 月留日 摘要 摘要 煤炭资源开采在我国能源生产中占有较重要的地位，随着开采规模的不断增 大，在开采过程中所产生的地表沉陷也日益严重，从而导致矿区的生态环境、构 筑物和建筑物之间的平衡遭到破坏。因此，研究煤炭开采引起的地表沉陷规律， 对于安全开采和减少因开采而造成的损害具有非常重要的意义，而地表移动预计 参数是进行开采沉陷预计的基础、是决定预测准确性的关键。本文研究的主要内 容是求取地表移动预计参数的方法和程序实现，重点是根据任意方向观测线的实 际地表移动观测资料，采用不同的优化算法求取地表移动预计参数。 本文以安徽恒源煤电股份有限公司的五沟矿为例，通过对五沟矿1 0 1 3 工作面 地表移动观测站走向和倾向观测线的实际观测数据进行处理和分析，采用三种优 化方法 传统线性最小二乘法、遗传算法和模矢法 分别求取开采沉陷地表移动 预计参数 下沉系数g 、主要影响角的正切t g p ／坦解／t g f l 上、拐点偏移距 s 左／s 右／酥／S 上、开采影响传播角p 和水平移动系数6 ，探讨了三种求参方法拟 合效果的优劣，通过本例说明模矢法和遗传算法求参结果相对优于传统的线性最 小二乘法。 本文以M A T L A B 软件为开发平台，采用概率积分模型的三种优化算法，分 别编写了求取任意方向观测线地表移动预计参数的程序，对于求取相似地质采矿 条件矿井的地表移动预计参数，具有一定的理论和应用价值。 图【2 8 】表【1 3 】参[ 5 5 】 关键词开采沉陷；地表移动预计参数；线性最小二乘法；遗传算法；模矢法； M 噙T L A B 分类号T D 3 2 5 安徽理工大学硕士学位论文 A b s t r a c t M i n i n go fc o a lr e s o u r c ep l a y sa l li m p o r t a n tp o s i t i o no fe n e r g yi n d u s t r yi nC h i n a ． W i t ht h e i n c r e a s i n go fm i n i n gs c a l e ，t h es u r f a c es u b s i d e n c ei n c r e a s i n g l ys e r i o u s p r o d u c eb ym i n i n go fc o a lr e s o u r c ei nt h ec o u r s eo fm i n i n g ，w h i c hc a u s e sb a l a n c eb e e n d e s t r o y e db e t w e e nt h ee c o l o g i c a le n v i r o n m e n to fm i n i n ga r e aa n ds t r u c t u r e s ．T h e r e f o r e ， s t u d y i n gl a wo fs u r f a c es u b s i d e n c ec a u s e db yc o a lm i n i n gh a si m p o r t a n ts i g n i f i c a n c e f o rs a f e t ym i n i n ga n dr e d u c i n gd a m a g ec a u s e db ye x p l o i t a t i o n ．R e s e a r c ho fp a r a m e t e r s f o rp r e d i c t i o no fs u r f a c ed i s p l a c e m e n ti st h eb a s i so fs t u d y i n gm i n i n gs u b s i d e n c e p r e d i c t i o n ．T h em a i nc o n t e n to ft h ep a p e ri sr e s e a r c ho fp a r a m e t e r sf o rp r e d i c t i o no f s u r f a c ed i S p l a c e m e n tc a l c u l a t i o nm e t h o d sa n dp r o g r a mr e a l i z a t i o n ．T h ek e yc o n t e n ti s h o wt og a i np r e d i c t i o np a r a m e t e r su S i n gd i f f e r e n to p t i m i z a t i o na l g o r i t h ma c c o r d i n gt o s u r f a c em o v e m e n to b s e r v a t i o n a ld a t ao fa r b i t r a r yo b s e r v a t i o nl i n e ． T h i sp a p e rt o o kW u g o um i l l eo fH e n g y u a nC o a la n dE l e c t r i c i t yl i m i t e dc o m p a n y a se x a m p l e ．O b s e r v a t i o ns t a t i o n sw e r eb u i l t ．U s i n gt h r e eo p t i m i z a t i o nm e t h o d sw h i c h a r el i n e a rl e a s ts q u a r em e t h o d ，g e n e t i ca l g o r i t h ma n dp a t t e r ns e a r c hm e t h o dc a l c u l a t e d p a r a m e t e r sf o rp r e d i c t i o no fs u r f a c ed i s p l a c e m e n t i n c l u d i n gs u b s i d e n c ec o e f f i c i e n tq ， t h er a d i u so ft h em a i nt a n g e n t t g f l ／t 9 8 概／t g f l 妒，t h e i n f l e c t i o np o i n to fm o v i n g d i s t a n c e S 圳s 喇| s 椭／S 【I p , t h eg r e a t e s ts u b S i d e n c ea n g l e 0a n dh o r i z o n t a lm o v e m e n t f a c t o rb ．T h eP a p e rs t u d i e dt h ef i t t i n ge f f e c t so ft h r e eo p t i m i z a t i o nm e t h o d s ．T h e e x a m p l es h o w st h a tt h ef i t t i n ge f f e c to fg e n e t i ca l g o r i t h ma n dp a t t e r ns e a r c hm e t h o di s b e t t e rt h a nl i n e a rl e a s ts q u a r em e t h o d ． I nt h i sp a p e r , u s i n gM A T L A Bp r o g r a m m i n gl a n g u a g ea n dp r o b a b i l i t y i n t e g r a l m o d e l ，t h ep r o c e d u r e sw e r ec o m p i l e da b o u ta r b i t r a r yd i r e c t i o no b s e r v a t i o nl i n e p a r a m e t e r sf o rp r e d i c t i o no fs u r f a c ed i s p l a c e m e n tc a l c u l a t i o n ．T h ep a r a m e t e r sf o r p r e d i c t i o no fs u r f a c ed i s p l a c e m e n tc a l c u l a t i o nm e t h o d sa n dp r o g r a mc a ng i v ea g u i d i n gs i g n i f i c a n c et oo t h e rc o a lm i n e sw h i c hw e r es i m i l a rt ot h eg e o l o g i c a la n d m i n i n gc o n d i t i o no f t h i sm i n i n ga r e a ． F i g u r e [ 2 8 】t a b l e 【13 】r e f e r e n c e 【5 5 】 K e y W o r d s m i n es u b s i d e n c e ；p a r a m e t e r sf o rp r e d i c t i o no fs u r f a c ed i s p l a c e m e n t ；l i n e a r l e a s ts q u a r em e t h o d ；g e n e t i ca l g o r i t h m ；p a t t e r ns e a r c hm e t h o d ；M A T L A B C h i n e s eb o o k sc a t a l o g T D 3 2 5 目录 目录 摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯I A b s t r a c t ⋯．⋯．⋯⋯．⋯⋯⋯．⋯⋯．⋯．⋯．⋯．．⋯⋯．⋯．．．⋯⋯⋯．．⋯⋯．⋯．⋯．⋯．⋯．⋯⋯⋯．⋯⋯．．⋯⋯．I I 1 绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 1 ．1 课题研究的目的与意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 1 ．2国内外的研究历史与现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 1 ．2 ．1国外开采沉陷的研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 1 ．2 ．2国内开采沉陷的研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 1 ．3 论文的研究方法、主要内容和技术路线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5 1 ．3 ．1研究方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 1 ．3 ．2 主要内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 1 ．3 ．3 技术路线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 2 地表移动预计方法简介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 2 ．1 随机介质理论一概率积分法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一7 2 ．1 ．1 随机介质原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 2 ．1 ．2 下沉盆地⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8 2 ．1 ．3 单元水平移动⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9 2 ．1 ．4 概率积分法预计公式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．11 2 ．2 剖面函数法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 7 2 ．3 其它预计方法简介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯17 2 ．3 ．1典型曲线法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 7 2 ．3 ．2 数值计算方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．18 2 ．3 ．3 相似材料模拟法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．18 2 ．3 ．4 人工神经网络预测法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 8 2 ．3 ．5 灰色系统理论法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．19 2 ．3 ．6 时序预计法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一1 9 2 ．4 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 9 3 求取地表移动预计参数方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一2 0 3 ．1 概率积分法求取预计参数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 0 安徽理工大学硕士学位论文 3 ．1 ．1 求取预计参数的基本原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 0 3 ．1 ．2 地表移动预计参数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 1 3 ．1 ．3 求取预计参数的数学模型及其线性化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 3 3 ．2 线性最小二乘法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 5 3 ．2 ．1 线性最小二乘法历史简介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 5 3 ．2 ．2 线性最小二乘法原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 5 3 ．2 ．3 线性最小二乘法的优缺点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 7 3 ．3 模矢法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 7 3 ．3 ．1 模矢法原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 7 3 ．3 ．2 模矢法求解步骤⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 8 3 ．3 ．3 模矢法求取参数存在的问题⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 9 3 ．4 遗传算法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 9 3 ．4 ．1 遗传算法的发展⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 9 3 ．4 ．2 遗传算法基本原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯31 3 ．4 ．3 遗传算法和传统算法比较⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 3 3 ．4 ．4 遗传算法的应用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 4 3 ．5 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 4 4 求取地表移动预计参数的程序实现⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 5 4 ．1 程序环境的选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 5 4 ．1 ．1M A T L A B 软件简介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 5 4 ．1 ．2M A T L A B 软件的优缺点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 5 4 ．1 ．3 程序代码中使用的函数简介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 6 4 ．2 线性最t J 、- “ 乘法程序的实现⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 8 4 ．2 ．1 算法流程图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 8 4 ．2 ．2 部分源代码⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 9 4 ．3 模矢法程序的实现⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 1 4 ．3 ．1 算法流程图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 1 4 ．3 ．2 部分源代码⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 1 4 ．4 遗传算法程序的实现⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 4 目录 4 ．4 ．1 算法流程图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 4 4 ．4 ．2 部分源代码⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一4 5 4 ．5 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 6 5实例分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 7 5 ．1 地质采矿条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 7 5 ．1 ．1 矿井地质采矿条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 7 5 ．1 ．21 0 1 3 工作面地质采矿条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 9 5 ．1 ．31 0 1 3 工作面地表移动观测站设置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 9 5 ．1 ．41 0 1 3 工作面的观测工作⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 2 5 ．2 地表移动预计参数的求取⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 7 5 ．2 ．1 线性最小二乘法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5 8 5 ．2 ．2 模矢法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．6 0 5 ．2 ．3 遗传算法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．6 3 5 - 3 三种优化算法的比较⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 5 5 ．3 ．1 求参结果汇总⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一6 5 5 ．3 ．2 拟合中误差⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一6 6 5 ．4 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 6 6 结论与展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．6 7 6 ．1主要结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 7 6 ．2 展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．6 7 参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 8 致{ 射⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 1 作者简介及读研期间主要科研成果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 2 安徽理工大学硕士学位论文 C o n t e n t s A b s t r a c t ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．I A b s t r a c t ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．I I 1E x o r d i u m ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 1 ．1R e s e a r c hp u r p o s ea n ds i g n i f i c a n c eo fs u b j e c t ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 1 ．2R e s e a r c hh i s t o r ya n dp r e s e n ts i t u a t i o nh o m ea n da b r o a d ．⋯．．⋯⋯⋯．⋯．⋯⋯．．2 1 ．2 ．1R e s e a r c ho fm i n i n gs u b S i d e n c ea b r o a d ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 1 ．2 ．2R e s e a r c ho fm i n i n gs u b s i d e n c ei nC h i n a ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 1 ．3R e s e a r c hm e t h o d s ，m a i nc o n t e n ta n dt e c h n i c a lr o u t eo f t h i sp a p e r ⋯⋯⋯⋯．5 1 ．；．1R e s e a r c hm e t h o d s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 1 ．；．2M a i nc o n t e n t ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 1 ．；．3T e c h n i c a lr o u t e ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．5 2I n t r o d u c t i o no fs u r f a c em o b i l ep r e d i c t i o nm e t h o d s ．⋯．⋯．⋯．．⋯．⋯⋯⋯⋯．⋯．⋯⋯⋯．．．7 2 ．1S t o c h a s t i cm e d i u mt h e o r y - - p r o b a b i l i t yi n t e g r a lm e t h o d ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．7 2 ．1 ．1S t o c h a s t i cm e d i u m t h e o r y ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 2 ．1 ．2S i n k i n gb a s i n ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．8 2 ．1 ．3U n i th o r i z o nm o v e m e n t ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．9 2 ．1 ．4P r e d i c t i o nf o r m u l a so f p r o b a b i l i t yi n t e g r a lm e 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．1B a s i cp r i n c i p l eo f c a l c u l a t e dp r e d i c t i o np a r a m e t e r s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 0 3 ．1 ．2S u r f a c em o v e m e n tp r e d i c t i o np a r a m e t e r s ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 1 3 ．1 ．3M a t h e m a t i c a lm o d e la n dl i n e a r i z a t i o no fc a l c u l a t i n gp a r a m e t e r s ⋯2 3 3 ．2L i n e a rl e a s ts q u a r em e t h o d ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 5 3 ．2 ．1H i s t o r yi n t r o d u c t i o no fl i n e a rl e a s ts q u a r em e t h o d ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 5 3 ．2 ．2P r i n c i p l eo f l i n e a rl e a s ts q u a r em e t h o d ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 5 3 ．2 ．3T h ea d v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e so fl i n e a rl e a s ts q u a r em e t h o d ⋯2 7 3 ．3P a t t e r ns e a r c hm e t h o d ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 7 3 ．3 ．1P r i n c i p l eo f p a t t e r ns e a r c hm e t h o d ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯“2 7 3 ．3 ．2S o l v i n gs t e p so f p a t t e r ns e a r c hm e t h o d ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 8 3 ．3 ．3P r o b l e m so fc a l c u l a t i n gp a r a m e t e r 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