文獻綜述GIS在大氣擴散模型中的應用

《文獻綜述GIS在大氣擴散模型中的應用》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在工程資料-天天文庫。

1、GIS在大氣污染擴散模型中的應用分析摘要G1S與大氣擴散模型的整合是當前重要的發(fā)展趨勢，兩者的結合不僅發(fā)揮了GIS強大的空間信息可視化管理和分析功能，也能將環(huán)境模型的分析預測功能直觀應用于對各類污染源的宏觀與微觀模擬表達，實現(xiàn)了對大氣污染擴散模型的可視化管理，為工程決策者和管理人員提供了一種強有力的決策支持方案。本文綜述了該技術的原理，存在的主要問題和解決方法，介紹了系統(tǒng)的結構設計，數(shù)據(jù)庫設計及系統(tǒng)主要功能的實現(xiàn)，以及基于G1S的大氣污染擴散可視化系統(tǒng)的設計思路及開發(fā)方案。關鍵詞地理信息系統(tǒng)大氣污染擴散模型系統(tǒng)集成大氣信息系統(tǒng)可

2、視化1.GIS與大氣模型結合的研究大氣污染擴散模擬和空氣質量評價是環(huán)境管理部門進行大氣污染控制與管理的有效手段之一，而傳統(tǒng)的環(huán)境管理手段落后、工作量大、數(shù)據(jù)難以實現(xiàn)共享,已不能適應環(huán)境管理耍求，尋求新的管理手段勢在必行。將G1S技術與環(huán)境模型相結合，實現(xiàn)地圖基本功能、污染源評價、大氣質量模擬，空氣質量評價等，可以發(fā)揮GIS的空間分析和空間數(shù)據(jù)處理的優(yōu)勢。［1］國內外大量學者都對該問題進行了研究，并取得了不少有益的研究成果。如Rebolj等將道路交通污染擴散模型和MapObjects相集成，用于研究由交通引起的空氣污染問題［2］。

3、Trozzi等利用GTS技術實現(xiàn)區(qū)域大氣污染源和排放量的可視化管理［3］o1.1技術原理概述地理信息系統(tǒng)(GIS)技術是融地理學、幾何學、計算機科學為一體的新興交叉學科，是對空間信息及其屬性信息進行采集、存儲管理、分析處理與顯示輸出的計算機系統(tǒng)。它能將自然過程和人類社會活動的各種信息與空間位置、空間分布及其空間關系通過數(shù)字化而有機地結合在一起，非常適合于環(huán)境科學領域的有關問題的研究［4］。近年來隨著地理信息系統(tǒng)應用領域的不斷擴展，它在大氣環(huán)境科學領域的應用正處于方興未艾的階段，在環(huán)境建模的不同階段GIS都發(fā)揮了不同的作用，如數(shù)據(jù)

4、準備、軟件開發(fā)、數(shù)據(jù)的后期處理和結果顯示輸出等。［5］1.2主要問題與解決大氣污染擴散模型的輸入?yún)?shù)是很復雜的，主要的參數(shù)有風向、風速、溫度、大氣穩(wěn)定度等級、蓋度、經(jīng)緯度、源的位置、源的強度等，復雜的模型還需要輸入地形、濕度、源的性質、噴射角度、噴射速度、地表類型等、Monin-Obukhov長度、混合層高度、風速廓線指數(shù)、地表摩擦系數(shù)、地表粗糙度、降水速率等參數(shù)。［6］美國阿爾貢國家實驗室開發(fā)了一系列應急反應系統(tǒng)，在他們開發(fā)的“特別污染計劃者”(SpecialPopulationPlanner(SPP))系統(tǒng)中,GIS軟件可以

5、從D2PC模型中輸入大氣擴散結果(目前正在擴展對D2Puff模型的支持)。該系統(tǒng)也是基于ArcVicw軟件進行的二次開發(fā)。［7］但是此類語言的功能往往相對薄弱,只能進行簡單的數(shù)據(jù)處理，能夠實現(xiàn)的功能有限，如果想將G1S、大氣擴散模型和實際工作流程緊密結合起來就比較困難。解決上述問題的途徑主要有兩個：一是加強大氣擴散模型木身的GIS開發(fā)；二是利用ActiveX控件等形式的GIS二次開發(fā)工具，根據(jù)具體工作進行系統(tǒng)地開發(fā)。前者的問題在于GTS開發(fā)工作本身就是非常專業(yè)的問題，由模型開發(fā)團隊來進行GIS開發(fā)會有開發(fā)難度大和成本高、數(shù)據(jù)格式

6、通用性范圍窄、專業(yè)性差等缺點。比較而言，后者更為靈活，利用專業(yè)GIS公司提供的GIS二次開發(fā)工具，可解決數(shù)據(jù)格式和實現(xiàn)GIS的功能，開發(fā)自由度大，可以與具體工作深入結合，但是具有一定的技術難度。1.系統(tǒng)設計1.1系統(tǒng)結構設計首先收集研究區(qū)原有的地形、地貌、大氣特征、污染源、氣象及風向等數(shù)據(jù)資料，并按數(shù)據(jù)庫規(guī)則將這些數(shù)據(jù)進行相應的綜合、整理、篩選、歸納及轉換,建立以ArcGIS數(shù)據(jù)結構為標準的多源空間數(shù)據(jù)庫和相關屬性數(shù)據(jù)庫［8］。多源數(shù)據(jù)庫的建立為大氣污染擴散模擬及大氣質量評價分析提供數(shù)據(jù)支持。系統(tǒng)開發(fā)設計的總體思想是采用.NET

7、平臺和ArcEngine組件開發(fā)，通過ArcSDE和專用開發(fā)數(shù)據(jù)接口，來管理和轉換空間數(shù)據(jù)及屬性數(shù)據(jù)，并為其提供動態(tài)的數(shù)據(jù)交換功能［9］。系統(tǒng)從結構功能上由3人功能模塊構成，即人氣環(huán)境數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、人氣污染GTS操作平臺和犬氣污染GIS應用平臺。其中人氣環(huán)境數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是系統(tǒng)構建的基礎，主要由數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)組織存儲和數(shù)據(jù)管理等部分組成；大氣污染GIS操作平臺主要提供G1S基本功能及其基礎操作環(huán)境，主要由空間數(shù)據(jù)查詢、空間數(shù)據(jù)編輯、空間數(shù)據(jù)發(fā)布、空間分析、等值線分析以及數(shù)據(jù)管理等部分組成；大氣污染GIS應用平臺主要提供基于GIS的大氣

8、污染模擬應用和評價分析功能，該部分是系統(tǒng)構建的核心。2.2系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設計系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的設計主要遵循當前業(yè)務需求和中、遠期日標相結合的原則，并充分考慮到大氣環(huán)境保護工作保護機構職能的可調整性和可擴展性，同時還要注意到系統(tǒng)數(shù)據(jù)專用性和通用性的相結合［10］o系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫