【正文】 0,zAyzyAAAHayauQHyxq????? ay ??00 , zy ??73 GIS與環(huán)境模型的集成方式 大氣污染擴(kuò)散模擬與預(yù)測應(yīng)用建模 （ 7）應(yīng)用建模流程 環(huán)境模擬與預(yù)測應(yīng)用建模 74 大氣污染擴(kuò)散模擬與預(yù)測應(yīng)用建模 （ 7）應(yīng)用建模流程 環(huán)境模擬與預(yù)測應(yīng)用建模 問題定義 數(shù)據(jù)輸入 分析操作 顯示輸出 大氣質(zhì)量模型 流程框圖 75 大氣污染擴(kuò)散模擬與預(yù)測應(yīng)用建模 （ 7）應(yīng)用建模流程 環(huán)境模擬與預(yù)測應(yīng)用建模 以點(diǎn)源污染模型為例，大氣污染擴(kuò)散模擬與預(yù)測中大氣點(diǎn)源擴(kuò)散模型的實(shí)現(xiàn)是要解決的核心問題之一，具體的建模流程如圖所示： 76 大氣污染擴(kuò)散模擬與預(yù)測應(yīng)用建模 （ 8）模擬和預(yù)測結(jié)果 環(huán)境模擬與預(yù)測應(yīng)用建模 圖 2 單污染源等值線模擬 圖 1 大氣二氧化硫分布圖 77 大氣污染擴(kuò)散模擬與預(yù)測應(yīng)用建模 （ 8）模擬和預(yù)測結(jié)果 環(huán)境模擬與預(yù)測應(yīng)用建模 圖 3 增加不同參數(shù)污染源的污染分布圖 78 大氣污染擴(kuò)散模擬與預(yù)測應(yīng)用建模 （ 8）模擬和預(yù)測結(jié)果 環(huán)境模擬與預(yù)測應(yīng)用建模 圖 5 給定條件下一次濃度網(wǎng)格圖 圖 6 給定條件下一次濃度等值線圖 79 謝 謝！ 。0,00 zAyyzyyAAAHyuQHyxq???????72 大氣污染擴(kuò)散模擬與預(yù)測應(yīng)用建模 （ 6）面源擴(kuò)散模型 環(huán)境模擬與預(yù)測應(yīng)用建模 ? 先定出 ，然后計(jì)算出自面源中心（等效點(diǎn)源位置）向上風(fēng)向推移的虛點(diǎn)源的位置； ? 可以定初始擴(kuò)散幅為 ，帶入。計(jì)算公式如下： ? ? dx dyHyu QHqzAyzyAAA ?????? ???????????? ?? ???? 2220 21e xp21e xp。線源的范圍為從 y1延伸到 y2。 當(dāng)估算有限長線源產(chǎn)生的環(huán)境濃度時(shí)，必須考慮有限長線源兩端引起的“邊緣效應(yīng)”。任一點(diǎn)的污染物濃度 C(x,y,z,He)計(jì)算公式為： 大氣污染擴(kuò)散模擬與預(yù)測應(yīng)用建模 （ 4）點(diǎn)源擴(kuò)散模型 環(huán)境模擬與預(yù)測應(yīng)用建模 其中， x —— 下風(fēng)向距離 ( m )； y —— 橫截風(fēng)向距離 ( m )； z —— 距地面的高度 ( m )； Q —— 大氣載污染物源強(qiáng)，即釋放率 ( m g / s)； uH e —— 煙囪出口處環(huán)境平均風(fēng)速 ( m /s)； σy、 σz—— 分別為水平方向和垂直方向擴(kuò)散參數(shù) ( m )，它是下風(fēng)距離 x 及大氣穩(wěn)定度的函數(shù)； He —— 有效排放高度 ( m )，其中 He = H + ?H； H —— 煙囪出口距地面的幾何高度 ( m )； ? H —— 煙氣抬升高度 ( m )。 大氣污染擴(kuò)散模擬與預(yù)測應(yīng)用建模 （ 4）點(diǎn)源擴(kuò)散模型 高斯模型在推導(dǎo)無界情況下的公式有以下方面的假定： ? 大氣運(yùn)動(dòng)是穩(wěn)定的 , 有主導(dǎo)風(fēng)向； ? 污染物在大氣中只有物理運(yùn)動(dòng)，沒有化學(xué)和生物變化； ? 污染區(qū)域內(nèi)沒有同類污染源匯合。大氣的擴(kuò)散能力主要受風(fēng) (風(fēng)向、風(fēng)速等 )和大氣穩(wěn)定度的影響。 大氣污染擴(kuò)散模擬與預(yù)測應(yīng)用建模 （ 2）數(shù)據(jù)組織 環(huán)境模擬與預(yù)測應(yīng)用建模 66 大氣污染擴(kuò)散模擬與預(yù)測應(yīng)用建模 （ 3）大氣擴(kuò)散模式模型 大氣污染擴(kuò)散模式 是模擬大氣污染物的輸送、擴(kuò)散、遷移過程，預(yù)測在不同污染源條件、氣象條件及下墊面條件下某污染物濃度時(shí)空分布的數(shù)學(xué)模型，是低層大氣中污染物遷移和擴(kuò)散規(guī)律的、簡單化的數(shù)學(xué)描述。 65 ? 數(shù)據(jù)類型及結(jié)構(gòu) 原始數(shù)據(jù)經(jīng)過預(yù)處理，變成系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，以關(guān)系數(shù)據(jù)庫格式存貯，環(huán)境基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括多因素大氣測定數(shù)據(jù)、模式預(yù)測數(shù)據(jù)庫、污染源識別數(shù)據(jù)、污染源相關(guān)元素表、不同地區(qū)大氣質(zhì)量現(xiàn)狀監(jiān)測、區(qū)域歷年環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀評價(jià)。 通過大氣污染擴(kuò)散模擬與預(yù)測應(yīng)用建模，可以提供全面的現(xiàn)場實(shí)測信息，在系統(tǒng)后端把基于大氣環(huán)境評價(jià)、污染識別以及環(huán)境預(yù)測的信息技術(shù)和傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫技術(shù)帶入到可視化的空間中，將環(huán)境保護(hù)的管理者置身于自然和社會(huì)環(huán)境中，使抽象的大氣環(huán)境污染識別、大氣環(huán)境影響分析、評價(jià)以及大氣污染預(yù)測工作變得生動(dòng)、直觀和全面。 ? 模型和模擬程序的復(fù)雜程度既要與污染現(xiàn)場條件的復(fù)雜性相匹配，也應(yīng)和可獲得的參數(shù)的充分性相匹配。 （ 2）水污染擴(kuò)散模擬與預(yù)測 ? 模型的適用性。 ? 給出各類或各個(gè)污染源對任一點(diǎn)污染物濃度的貢獻(xiàn)。 ? 了解項(xiàng)目建成后對大氣環(huán)境質(zhì)量影響的程度和范圍。 （ 2）水體污染擴(kuò)散模擬與預(yù)測 水環(huán)境污染擴(kuò)散模擬與預(yù)測是運(yùn)用有關(guān)的科學(xué)手段和方法，推測社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)造成的河流、湖泊、水庫、地下水、海洋等水體質(zhì)量的變化及其影響。 GIS環(huán)境下模型空間離散技術(shù) （ 2）三角形網(wǎng)格 不規(guī)則三角形網(wǎng)格在構(gòu)造時(shí)要符合以下三個(gè)特征： ? 構(gòu)成的網(wǎng)格是唯一的； ? 力求最佳的三角形幾何形狀，即三角形盡量接近等邊； ? 保證最臨近的三個(gè)點(diǎn)構(gòu)成三角形，三角形的邊長之和最小 。其中三角形可以是規(guī)則的，也可以是不規(guī)則的。變步長網(wǎng)格的生成除了給定網(wǎng)格起始點(diǎn)外，還要給出網(wǎng)格 X、 Y方向的步長序列，這樣程序才能按不同的步長對區(qū)域進(jìn)行剖分。根據(jù)網(wǎng)格間隔的變化，可分為變步長和定步長兩種。 （ 2） 不規(guī)則網(wǎng)格 即無結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，主要是指由任意三角形或四邊形組成的網(wǎng)格，節(jié)點(diǎn)呈不規(guī)則分布，相鄰節(jié)點(diǎn)的數(shù)目并不固定，能較好地?cái)M和區(qū)域邊界。 55 環(huán)境模擬與預(yù)測應(yīng)用建模 GIS環(huán)境下模型空間離散技術(shù) 利用網(wǎng)格剖分技術(shù)，可以將連續(xù)的空間離散化，以網(wǎng)格點(diǎn)作為控制點(diǎn)，將模型空間和地理空間對應(yīng)起來，使 GIS與應(yīng)用分析模型在空間坐標(biāo)層次上統(tǒng)一起來，這是實(shí)現(xiàn)基于 GIS環(huán)境模擬和預(yù)測的 基礎(chǔ) 。比較常用的方法有德爾菲法、趨勢外推法、回歸分析法、馬爾柯夫法、模糊數(shù)學(xué)法等。它是進(jìn)行環(huán)境決策和環(huán)境科學(xué)管理的依據(jù)，也是制定環(huán)境規(guī)劃的基礎(chǔ)。環(huán)境模擬包括數(shù)學(xué)模擬、物理模擬、化學(xué)模擬、生物模擬及計(jì)算機(jī)仿真模擬等，是環(huán)境預(yù)測的重要手段。 水環(huán)境狀況評價(jià)主要包括富營養(yǎng)化程度、水污染程度、水質(zhì)等級三種，富營養(yǎng)化程度分為輕營養(yǎng)、中營養(yǎng)、輕度富營養(yǎng)、中度富營養(yǎng)和重度富營養(yǎng) 5 級，水污染程度分為優(yōu)、良好、輕度污染、中度污染、重度污染 5 級，水質(zhì)等級分為 Ⅰ ～ Ⅴ與劣 Ⅴ 類六級?？捎孟率奖硎荆? 式中， Z是估計(jì)值， Zi是第 i（ i=1， … ， n）個(gè)樣本，Di是距離， P是距離的冪，它顯著影響內(nèi)插的結(jié)果，它的選擇標(biāo)準(zhǔn)是最小平均絕對誤差。 反距離加權(quán)法是最常用的空間內(nèi)插方法之一。 基于面向?qū)ο蠓指钜约翱臻g分析的方法主要是采用 mean shift算法進(jìn)行分割，以及結(jié)合地面實(shí)測數(shù)據(jù)的反距離加權(quán)內(nèi)插算法。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ头囱莸墓酱笾氯缦拢? 式中， Y代表水質(zhì)指標(biāo)數(shù)值； B B B B4分別代表遙感數(shù)據(jù)第一、二、三、四波段反射率值 。 為了避免應(yīng)急過程中模型反演結(jié)果精度與實(shí)際地面監(jiān)測差異明顯的情況，采用先把遙感影像分割為湖區(qū)圖斑，再將地面監(jiān)測點(diǎn)數(shù)據(jù)內(nèi)插計(jì)算分布到圖斑中的空間數(shù)據(jù)分析方法，以實(shí)現(xiàn)水環(huán)境指標(biāo)含量的真實(shí)化遙感方式表達(dá)。 ? 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備