基于GIS的兰州市大气污染扩散模拟研究

发布时间：2017-09-30 17:06

  本文关键词：基于GIS的兰州市大气污染扩散模拟研究

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【摘要】：大气污染是经济发展和城市化过程所带来的负面产物，已经严重影响到人们的日常生活。怎样有效的分析大气污染产生的原因及其扩散规律，是环境监管机构进行大气污染防控和做出决策所必要的研究内容。传统的研究方法与预防措施工作量大、过程复杂，无法使管理者从宏观上给出正确的判定和决策。而GIS具备优越的空间分析和数据管理功能，将地理信息系统技术与环境模型相集成，不仅会给大气污染扩散分析的相关研究带来便捷，也会使GIS的应用功能得到进一步的拓展。本文研究的目的就是通过以兰州市为例，将GIS相关技术与大气污染扩散模拟相结合，来分析证实GIS在大气污染扩散模拟中的有效作用。 文章系统的介绍了大气污染扩散模拟的相关概念和数学方法，对基于工厂烟囱排污的点污染源和城市道路交通形成的线污染源等模式进行了分析。并引入MapObjects来证实大气污染扩散研究与GIS相融合的必要性。主要方法是通过前期的数据采集和处理，系统模型下的浓度计算和其它功能设计，以及模拟结果的输出显示三个阶段来实现。在前期数据的处理时，将兰州市的大气污染研究区域以一定的尺度网格化，根据在有风和静风条件下的扩散模式，筛选出有效的网格区域，每个网格中心我们称之为栅格计算点，该计算点代表了其覆盖区域的平均浓度值。在污染物扩散浓度计算时，分别对烟囱排放式的点污染源和道路交通形成的线污染源进行计算，并对瞬时和长期浓度值的计算进行了分析。最后引入Surfer8.0，，介绍了软件的基本功能和数据源的结构。通过计算污染源的浓度值和其X，Y坐标值，生成一个数据文件供Surfer调用，进而生成浓度等值线。将等值线通过调用相应的函数输出成绘图交换格式，最后在MapObjects下生成多图层叠加的浓度等值线图。本文通过利用兰州市的地形数据和相关污染源数据，设计了实现不同模式下大气污染扩散浓度值的计算、浓度等值线图、浓度分级图等功能方案。 通过对兰州市大气污染扩散模拟的研究分析，发现兰州市大气污染特征与其污染源分布和地形特征密切相关，验证了GIS在城市大气污染扩散模拟研究中的巨大作用。
【关键词】：GIS 环境模型 组件技术 栅格计算点
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：X51;P208
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-15
• 1.1 课题背景10-11
• 1.2 国内外研究进展11-12
• 1.2.1 国外研究现状11-12
• 1.2.2 国内研究现状12
• 1.3 研究内容12-13
• 1.4 技术路线13-15
• 2 大气污染扩散模拟的基本理论15-27
• 2.1 大气扩散模式15-22
• 2.1.1 大气污染扩散相关概念15-16
• 2.1.2 污染模式的构成及选择16-17
• 2.1.3 点源烟羽扩散模式17
• 2.1.4 线源污染扩散模式17-18
• 2.1.5 面源污染扩散模式18-19
• 2.1.6 瞬时单烟团正态扩散模式19
• 2.1.7 市区多源扩散模式19
• 2.1.8 山区丘陵模式19-20
• 2.1.9 烟气抬升高度20-21
• 2.1.10 大气扩散参数的确定21
• 2.1.11 确定线源污染排放量21-22
• 2.2 GIS 与环境模型的集成22-25
• 2.2.1 GIS 与环境模型集成的意义及可行性22-23
• 2.2.2 GIS 在大气环境模型研究中的应用范畴23-24
• 2.2.3 GIS 和应用模型融合的方法24-25
• 2.3 大气污染扩散的模拟过程25-26
• 2.4 本章小结26-27
• 3 GIS 组件技术27-36
• 3.1 组件技术与组件 GIS27-28
• 3.1.1 组件技术27
• 3.1.2 组件式 GIS27-28
• 3.2 MapObjects 简介28-32
• 3.2.1 MapObjects 的主要特点28-29
• 3.2.2 MapObjects 的功能29-30
• 3.2.3 MapObjects 的组成30
• 3.2.4 MapObjects 的数据源30-32
• 3.3 Surfer 简介32-35
• 3.3.1 Surfer 软件的主要功能32-34
• 3.3.2 Surfer 的数据格式34-35
• 3.4 本章小结35-36
• 4 基于 GIS 的兰州市大气污染扩散模拟36-57
• 4.1 兰州市大气污染分布及特征36-38
• 4.1.1 污染源类型及分布36-37
• 4.1.2 污染物主要成分37-38
• 4.2 模拟系统的功能38-39
• 4.2.1 计算污染物浓度38-39
• 4.2.2 模拟结果的输出39
• 4.2.3 图层的管理与控制39
• 4.2.4 其它功能39
• 4.3 数据文件的准备39-42
• 4.3.1 点源污染分布图39-41
• 4.3.2 主干道线源分布图41
• 4.3.3 栅格计算点分布数据41-42
• 4.4 烟团模式下的点源扩散浓度值42-45
• 4.4.1 确定点源污染的影响范围42-43
• 4.4.2 大气扩散参数的确定43-44
• 4.4.3 静风时的点源扩散浓度计算44-45
• 4.4.4 有风时点源扩散浓度计算45
• 4.5 计算道路线形污染浓度值45-47
• 4.6 长期平均浓度值的计算47-48
• 4.7 定点位置污染物浓度值的计算48-50
• 4.7.1 实现方法48-49
• 4.7.2 应用方案49-50
• 4.8 浓度等值线50-53
• 4.8.1 浓度等值线的绘制51-52
• 4.8.2 瞬时和长期平均浓度分布模拟方法52-53
• 4.9 浓度分级图和浓度曲线图的设计53-55
• 4.10 查找指定浓度值范围55
• 4.11 本章小结55-57
• 5 总结与展望57-59
• 5.1 论文总结57-58
• 5.2 论文展望58-59
• 致谢59-60
• 参考文献60-62
• 攻读学位期间的主要研究成果62

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 张明金，张平;核心地理信息系统设计研究[J];地理学报;1995年S1期

2 朱丽霞,王伟红;铝厂氟污染面源扩散模式中有关参数调整的探讨[J];甘肃环境研究与监测;1999年02期

本文编号：949374