基于GIS技术和AERMODE模型的大气环评系统与环评方法

摘要

本发明涉及计算机环境评价技术领域，具体涉及一种基于GIS技术和AERMODE模型构建大气污染源扩散评价系统和评价方法，所述评价系统包括污染源参数数据库，用于储存符合AERMODE格式要求的污染源参数数据；污染源气象数据库，用于储存符合AERMODE格式要求的污染源气象数据；污染源预测点和敏感点数据库，用于储存符合AERMODE格式要求的预测点和敏感点的数据；AERMODE模型子系统，从污染源参数数据库、污染源气象数据库以及污染源预测点和敏感点数据库获取数据，运行AERMODE模型进行分析；以及GIS子系统，将AERMODE模型子系统的分析结果渲染输出到地图上。

说明书

技术领域

本发明涉及计算机环境评价技术领域，具体涉及一种基于GIS技术和AERMODE模型构建大气污染源扩散评价系统和评价方法。

背景技术

对大气污染源进行扩散模拟分析并进行环境影响评价的技术在环保领域具有重要实用价值。国家环保部《环境影响评价技术导则 大气环境HJ2.2-2008》国标中推荐了五种扩散评价模式(1)估算模式，为单源预测模式，适用于评价等级和评价范围的确定，开源；(2)AERMODE模式，适用于评价距离小于50KM范围的一、二级评价项目，可对点、面、体污染源进行短期或长期浓度分布模拟，开源；(3)ADMS模式，适用于评价距离小于50KM范围的一、二级评价项目，可对点、面、体污染源进行短期或长期浓度分布模拟，还包括一个街道窄谷模型和化学反应模块，未开源；(4)CALPUFF模式，适用于范围大于50KM的区域和规划环境影响评价等项目，可模拟三维流场随时间和空间发生变化时污染物的输送、转化和清除过程，未开源；(5)大气环境防护距离计算模式，基于估算模式，用于确定无组织排放源的大气环境防护距离，开源。这几种模式都有各自的适用范围，其中AERMODE在国内应用最多，原因有二，(1)技术先进，该模型软件由美国国家环保局和美国气象学会组建法规模式改善委员会(AERMIC)开发，基于国际先进的扩散统计理论(即假设污染物的浓度分布在一定程度上服从高斯分布，并考虑污染源、地形、气象等综合因素)和计算机技术，经实践证明，有较高的预测精度；(2)源代码开放，使用者可根据实际情况修改模型参数，不用付费。AERMODE模型应用的基本步骤是：(1)数据准备，按模型要求格式准备污染源、气象、预测点数据(2)计算结果，将数据带入模型并输出结果(3)结果分析展示，对结果分析得出评价结论。AERMODE采用Fortran语言开发，命令行界面，由于参数多，步骤复杂，输出结果为纯数据，在人机交互和数据展示上显得很不足，操作使用很不方便，提高交互性能，加强结果数据的分析展示效果是应用AERMODE模型进行环评分析普遍需要解决的问题。

目前，国内的大气污染源扩散评价系统，存在以下缺点：在未引入GIS技术输入预测点地形数据上显得不够方便，效果、功能上较差；未建立完善的本地污染源、气象、预测点数据库，并且实现污染源、气象数据的自动更新，用户输入的方便性上还有提升的余地；由预测结果生成浓度等值线时，没有插值方法选择，不便于用户对结果准确性的判断。

发明内容

有鉴于此，为了解决上述问题，本发明公开了一种基于GIS技术和AERMODE模型构建大气环评系统，实时性强、直观快捷。

本发明的目的是这样实现的：基于GIS技术和AERMODE模型构建大气环评系统，包括

污染源参数数据库，用于储存符合AERMODE格式要求的污染源参数数据；

污染源气象数据库，用于储存符合AERMODE格式要求的污染源气象数据；

污染源预测点和敏感点数据库，用于储存符合AERMODE格式要求的预测点和敏感点的数据；

AERMODE模型子系统，从污染源参数数据库、污染源气象数据库以及污染源预测点和敏感点数据库获取数据，运行AERMODE模型进行分析；以及

GIS子系统，将AERMODE模型子系统的分析结果渲染输出到地图上。

进一步，污染源参数数据库实时采集污染源参数数据，进行统计处理后二次存储；

进一步，污染源气象数据库从离污染源最近的气象台站获取污染源气象数据；

进一步，污染源预测点和敏感点数据库对污染源周边DEMS数据进行预处理，获取预测点和敏感点数据进行二次储存；

本发明还提供基于GIS技术和AERMODE模型进行大气环评的方法，包括如下步骤：

1)建立符合AERMODE格式要求的污染源参数数据库、污染源气象数据库以及污染源预测点和敏感点数据库并采集数据存储在这些数据库中；

2)从污染源参数数据库、污染源气象数据库以及污染源预测点和敏感点数据库获取数据，运行AERMODE模型进行分析；

3)将AERMODE模型子系统的分析结果渲染输出到地图上。

进一步，所述步骤1)中，包括如下步骤：污染源参数数据库实时采集污染源参数数据，进行统计处理后二次存储；污染源气象数据库从离污染源最近的气象台站获取污染源气象数据；污染源预测点和敏感点数据库对污染源周边DEMS数据进行预处理，获取预测点和敏感点数据进行二次储存；

进一步，所述步骤3)具体包括如下步骤：

31)在GIS平台上，解析AERMODE模型运行结果文件，得到污染物浓度分布的离散点数据，并转换为GIS的点图层文件；

32)选择GIS空间插值算法，根据所选择的GIS空间插值算法，将点图层数据转换成栅格面图层数据；

33)在栅格面图层数据的基础上，生成浓度分布等值线，并在地图上渲染输出来；

34)对污染物模拟生成的栅格面图层数据按大气质量环评指数公式进行栅格计算，得到污染源周围区域的环境评价面分布栅格图层数据，在此栅格面图层数据的基础上，生成大气质量等值线，并在地图上渲染输出来；

35)给出敏感点的污染物浓度及环评指数，并在地图上渲染输出；

36)将不同时间段预测得到的浓度栅格图或环评质量指数栅格图组合成连续动画，在地图上显示污染物浓度分布随时间的变化情况；将浓度栅格图或环评质量指数栅格图以污染源为中心，按距离分解成多个栅格图，将这些栅格图组合成连续动画，在地图上显示污染物浓度分布随距离的变化情况。

本发明的有益效果是：建立符合AERMODE格式要求的污染源参数数据库、污染源气象数据库以及污染源预测点和敏感点数据库，准备了AERMODE模型分析需要的数据源、气象、预测点数据，数据覆盖面大，实时性强，相比同类系统和方法，使模型计算有较高的输入效率和预测准确性；污染源、预测点等的位置可在GIS地图界面上录入，直观快捷；在GIS平台上，由AERMODE的离散点预测结果生成连续面预测结果，允许进行空间插值算法的选择，并给出每种算法的说明，相比同类系统，提高了用户对结果准确性的判断能力；在GIS平台上，对预测结果栅格数据进行处理，生成污染物浓度随距离或时间变化的动画效果，相比同类系统，提高了数据展现的生动性。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述：

图1示出了基于GIS技术和AERMODE模型的大气环评系统结构示意图。

具体实施方式

以下将对本发明的优选实施例进行详细的描述。

参见图1，本发明基于GIS技术和AERMODE模型构建大气环评系统，包括

污染源参数数据库，用于储存符合AERMODE格式要求的污染源参数数据；可实时采集或手工输入污染源参数数据，进行统计处理后二次存储；

污染源气象数据库，用于储存符合AERMODE格式要求的污染源气象数据；气象数据的精度影响预测结果的准确性，如果对模型评价结果的精度要求不高，可以从国家气象部门(或美国国家海洋和大气局等机构)发布的实时和历史共享数据采集数据，如果有较高要求，则需要从距污染源的最近的气象部门获取数据或进行实测；

污染源预测点和敏感点数据库，用于储存符合AERMODE格式要求的预测点和敏感点的数据；首先将污染源周边地形的DEM数据存储到GIS数据库中，然后对DEM数据进行预处理，生成预测点数据进行二次存储。对污染源周边敏感点按AERMODE格式要求建立数据库，存储到GIS数据库中。预测点和敏感点数据相对稳定，建库后可以直接调用，有利于提高输入效率。通过建立模型参数数据库，有利于提高模型参数输入效率和预测结果的准确性。

AERMODE模型子系统，从污染源参数数据库、污染源气象数据库以及污染源预测点和敏感点数据库获取数据，运行AERMODE模型进行分析；以及

GIS子系统，将AERMODE模型子系统的分析结果渲染输出到地图上。

本实施例的基于GIS技术和AERMODE模型的大气环评方法，包括如下步骤：

1)建立符合AERMODE格式要求的污染源参数数据库、污染源气象数据库以及污染源预测点和敏感点数据库并采集数据存储在这些数据库中；

2)从污染源参数数据库、污染源气象数据库以及污染源预测点和敏感点数据库获取数据，运行AERMODE模型进行分析；

3)将AERMODE模型子系统的分析结果渲染输出到地图上，具体包括如下步骤：

31)在GIS平台上，解析AERMODE模型运行结果文件，得到污染物浓度分布的离散点数据，并转换为GIS的点图层文件；

32)选择GIS空间插值算法，此时自动给出相应算法的说明，根据所选择的GIS空间插值算法，将点图层数据转换成栅格面图层数据；

33)在栅格面图层数据的基础上，生成浓度分布等值线，并在地图上渲染输出来；

34)对污染物模拟生成的栅格面图层数据按大气质量环评指数公式进行栅格计算，得到污染源周围区域的环境评价面分布栅格图层数据，在此栅格面图层数据的基础上，生成大气质量等值线，并在地图上渲染输出来；

35)给出敏感点的污染物浓度及环评指数，并在地图上渲染输出；

36)将不同时间段预测得到的浓度栅格图或环评质量指数栅格图组合成连续动画，在地图上显示污染物浓度分布随时间的变化情况；将浓度栅格图或环评质量指数栅格图以污染源为中心，按距离分解成多个栅格图，将这些栅格图组合成连续动画，在地图上显示污染物浓度分布随距离的变化情况。

以上所述仅为本发明的优选并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。