基于GIS的城市空气质量数值预测及预报显示研究

摘要

近些年，人们在寻求经济飞速发展的同时对环境造成了严重破坏，日益突出的环境问题严峻地危及人类生存及发展，尤其是空气污染，更是对人们身心健康产生诸多不利影响，因此，运用先进、科学的方法预测预报城市空气质量非常必要。通过城市空气质量的预测预报，人们可以更加直观地了解大气污染情况并及时地采取有效的防治措施。
　　GIS是一门新的学科，包含地理，数学，计算机技术，信息技术，测绘遥感技术、管理等诸多内容。利用GIS的空间分析和空间数据处理优势研究解决环境问题，受到国内外诸多环境专家的关注，并成为目前城市空气质量预测预报的一个研究热点。
　　本文将GIS技术和大气污染扩散模型相结合，选取某城市地区作为评价区域，在单污染点源扩散模拟的基础上，展开对多污染点源城市区域空气污染预测及预测结果可视化研究。首先，进行数据的预处理，依据污染点源的位置合理选择评价区域范围，求取评价区域网格中心点及污染点源的坐标，并获取污染点源排放特征数据及环境参数。其次，进行模拟计算，为使模拟结果较真实地反映城市大气的污染状况，综合考虑大气污染物扩散的诸多影响因素，选取高斯扩散模型求解每个污染点源对评价区域网格中心点的浓度值。分析各个点源对网格中心点浓度值的影响，根据各点源的环境影响参数，在原浓度值累加方法的基础上进行改进，给出一种更为有效的污染浓度累加方法。对改进前后的两种方法进行两种浓度值的预测比较，结果显示改进后的浓度累加方法更具有效性和优越性。
　　最后，在ArcGIS平台上对两种空气污染预测结果进行等值线绘制，并与城市地图叠加，实现模拟结果的可视化显示，使城市空气质量预测预报更便于人们从宏观上认识大气污染状况。

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1 绪 论

1.1 研究背景与选题意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容

1.4 技术路线

2 大气污染物扩散的影响因素

2.1 大气组成及其结构

2.2 大气污染物的种类

2.3 大气污染物扩散的影响要素

2.4 小结

3 点源高斯扩散模型研究

3.1 扩散模型的选取

3.2 高斯模型优点

3.3 高斯扩散模型的假设条件

3.4 高斯扩散模型的表达式

3.5 高斯扩散模型的参数确定

3.6 小结

4 多污染点源评价区域污染浓度值预测

4.1 数据的预处理

4.2 坐标系变换

4.3 计算点的筛选

4.4 评价区域内网格中心点的污染浓度计算

4.5 浓度值累加方法的改进

4.6 小结

5 多污染点源评价区域污染物浓度预测结果可视化及分析对比

5.1 污染浓度预测结果的可视化

5.2 模拟结果对比分析

5.3 小结

6 总结与展望

致谢

参考文献

附录