文献综述GIS在大气扩散模型中的应用

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1、GIS在大气污染扩散模型中的应用分析摘要G1S与大气扩散模型的整合是当前重要的发展趋势，两者的结合不仅发挥了GIS强大的空间信息可视化管理和分析功能，也能将环境模型的分析预测功能直观应用于对各类污染源的宏观与微观模拟表达，实现了对大气污染扩散模型的可视化管理，为工程决策者和管理人员提供了一种强有力的决策支持方案。本文综述了该技术的原理，存在的主要问题和解决方法，介绍了系统的结构设计，数据库设计及系统主要功能的实现，以及基于G1S的大气污染扩散可视化系统的设计思路及开发方案。关键词地理信息系统大气污染扩散模型系统集成大气信息系统可

2、视化1.GIS与大气模型结合的研究大气污染扩散模拟和空气质量评价是环境管理部门进行大气污染控制与管理的有效手段之一，而传统的环境管理手段落后、工作量大、数据难以实现共享,已不能适应环境管理耍求，寻求新的管理手段势在必行。将G1S技术与环境模型相结合，实现地图基本功能、污染源评价、大气质量模拟，空气质量评价等，可以发挥GIS的空间分析和空间数据处理的优势。［1］国内外大量学者都对该问题进行了研究，并取得了不少有益的研究成果。如Rebolj等将道路交通污染扩散模型和MapObjects相集成，用于研究由交通引起的空气污染问题［2］。

3、Trozzi等利用GTS技术实现区域大气污染源和排放量的可视化管理［3］o1.1技术原理概述地理信息系统(GIS)技术是融地理学、几何学、计算机科学为一体的新兴交叉学科，是对空间信息及其属性信息进行采集、存储管理、分析处理与显示输出的计算机系统。它能将自然过程和人类社会活动的各种信息与空间位置、空间分布及其空间关系通过数字化而有机地结合在一起，非常适合于环境科学领域的有关问题的研究［4］。近年来随着地理信息系统应用领域的不断扩展，它在大气环境科学领域的应用正处于方兴未艾的阶段，在环境建模的不同阶段GIS都发挥了不同的作用，如数据

4、准备、软件开发、数据的后期处理和结果显示输出等。［5］1.2主要问题与解决大气污染扩散模型的输入参数是很复杂的，主要的参数有风向、风速、温度、大气稳定度等级、盖度、经纬度、源的位置、源的强度等，复杂的模型还需要输入地形、湿度、源的性质、喷射角度、喷射速度、地表类型等、Monin-Obukhov长度、混合层高度、风速廓线指数、地表摩擦系数、地表粗糙度、降水速率等参数。［6］美国阿尔贡国家实验室开发了一系列应急反应系统，在他们开发的“特别污染计划者”(SpecialPopulationPlanner(SPP))系统中,GIS软件可以

5、从D2PC模型中输入大气扩散结果(目前正在扩展对D2Puff模型的支持)。该系统也是基于ArcVicw软件进行的二次开发。［7］但是此类语言的功能往往相对薄弱,只能进行简单的数据处理，能够实现的功能有限，如果想将G1S、大气扩散模型和实际工作流程紧密结合起来就比较困难。解决上述问题的途径主要有两个：一是加强大气扩散模型木身的GIS开发；二是利用ActiveX控件等形式的GIS二次开发工具，根据具体工作进行系统地开发。前者的问题在于GTS开发工作本身就是非常专业的问题，由模型开发团队來进行GIS开发会有开发难度大和成本高、数据格式

6、通用性范围窄、专业性差等缺点。比较而言，后者更为灵活，利用专业GIS公司提供的GIS二次开发工具，可解决数据格式和实现GIS的功能，开发自由度大，可以与具体工作深入结合，但是具有一定的技术难度。1.系统设计1.1系统结构设计首先收集研究区原有的地形、地貌、大气特征、污染源、气象及风向等数据资料，并按数据库规则将这些数据进行相应的综合、整理、筛选、归纳及转换,建立以ArcGIS数据结构为标准的多源空间数据库和相关属性数据库［8］。多源数据库的建立为大气污染扩散模拟及大气质量评价分析提供数据支持。系统开发设计的总体思想是采用.NET

7、平台和ArcEngine组件开发，通过ArcSDE和专用开发数据接口，来管理和转换空间数据及属性数据，并为其提供动态的数据交换功能［9］。系统从结构功能上由3人功能模块构成，即人气环境数据库系统、人气污染GTS操作平台和犬气污染GIS应用平台。其中人气环境数据库系统是系统构建的基础，主要由数据获取、数据组织存储和数据管理等部分组成；大气污染GIS操作平台主要提供G1S基本功能及其基础操作环境，主要由空间数据查询、空间数据编辑、空间数据发布、空间分析、等值线分析以及数据管理等部分组成；大气污染GIS应用平台主要提供基于GIS的大气

8、污染模拟应用和评价分析功能，该部分是系统构建的核心。2.2系统数据库设计系统数据库的设计主要遵循当前业务需求和中、远期日标相结合的原则，并充分考虑到大气环境保护工作保护机构职能的可调整性和可扩展性，同时还要注意到系统数据专用性和通用性的相结合［10］o系统数据库