基本信息
- 项目名称：
- 基于GIS的大气污染物扩散模拟分析系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 系统从环保部门实际需求出发，将GIS(地理信息系统）技术成功运用于环境测评中，结合多种空气污染物扩散模型，对从工厂排放出的空气污染物的扩散情况进行模拟，可视化显示结果，直接明了。系统中还利用DEM（数字高程模型）对空气污染物扩散模型进行了修正，使之更符合实际情况；同时还提供了地图浏览、模型拟合度分析、模拟结果信息统计、一键生成专题图和动态模拟等实用功能。
- 详细介绍：
- 系统分为GIS基本模块和GIS环境评价模块两大类共七大功能 1.地图浏览功能：本系统集成了三种视图：矢量地图视图、卫星影像视图、三维视图。 2.大气污染物扩散模拟：本系统支持高斯模型、熏烟模型、颗粒物模型三种比较有代表性的数学模型，通过这些数学模型可以模拟出工厂排放的大气污染物对于特定区域的污染情况，并以分级的形式显示在地图中。 3.DEM高程信息修正模型：由于高斯模型、熏烟模型、颗粒物模型都没有涉及到高程信息，对于地势起伏较大的地区，模拟结果可能出现偏差。我们根据环境技术研究有限公司（ERT）提供的修正公式，使用DEM对原有模型进行修正，使之更符合实际情况。 4.模型模拟结果信息统计：当模拟出工厂排放的大气污染物的污染情况后，系统会自动统计该模型的信息，如最大浓度值、最大浓度值点距工厂的距离等。 5.拟合度分析：本系统支持多模型，然而各个模型的使用范围并没有一个严格的界定，很多情况下用户并不知道哪一种模型更与实际情况相符。此时用户可以首先使用多个模型进行污染模拟，然后通过拟合度分析得到最适合的模型。 6.一键生成专题图：用户只需选择需要的模型，然后在地图中缩放到合适的视图范围，只需轻点按钮，就可以生成一幅带有图名、图例、指北针等要素的专题图。 7.动态模拟：根据一天内各个时段对某个工厂及环境的监测数据，系统可以动态地模拟出该工厂对环境的污染情况。由于整个过程是动态的，环境科研人员可以清晰地了解工厂对环境的污染情况的动态变换过程以及趋势。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 大气污染问题属于最重要的环境问题之一，而工厂排放的污染物是大气污染的重要源头。当前，迫切需要解决的问题是开展空气环境容量研究和空气污染模拟预报、预测以及大气污染影响评价等工作 设计目的： 本作品设计的目的是为政府部门统筹城市环境规划提供分析参考；另可为国家环境部门在污染源排放管理上提供技术支持；同时可为污染源排放企业治理大气污染提供可靠指导。 基本思路： 空气污染物扩散模型是模拟研究气态污染物在空气中扩散趋势的有效方法，更是评价、预测空气污染程度及提出环保措施的基础。然而，由于物理数学模型的复杂性，几乎不可能通过人工计算对区域内污染物扩散情况做出准确预测，一般都需要在计算机的帮助下才能进行有效计算。但是，一般的计算机软件也只能进行单纯的数据处理，而不能结合地形条件实现图形模拟和地形修正等功能。
科学性、先进性
- 利用DEM数据提供的高程信息，对大气污染物扩散模型进行修正，以提高模拟精度。
获奖情况及鉴定结果
- 2010年12月28日 荣获“2010 ESRI杯中国大学生GIS软件开发竞赛”应用开发组全国总冠军。 2010年9月4日 本系统在湖北永业行评估咨询有限公司试用及鉴定，并获得好评。 2010年9月15日 本系统在武汉市环境保护科学研究院试用及鉴定，并获得好评。 2010年9月16日 本系统在湖北省环境科学研究院试用及鉴定，并获得好评。
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 专利权转让
作品可展示的形式
- 实物 录像 现场演示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 本软件的具体使用说明将在研究报告中做详述。本作品的设计特色表现为当前国家制定的环境评价和相关科研标准都基于国外Aremod等软件的分析结果。国外软件不但需要支付昂贵的使用费，而且操作界面过于复杂，不太利于国内科研人员的使用；而国内软件一般也只能进行简单的模型计算和数据处理。相比之下，我们开发的系统不仅能进行数据处理，还能支持DEM地形修正，模型拟合度分析，一键成图等功能，操作简便，人机界面友好。值得一提的是，本软件在有关环境科研部门工作人员的试用后也得到了充分肯定！相信我们的系统能在未来的环境质量评价、环境规划及环境管理工作中拥有良好的应用前景，在环境科研领域发展上做出一点贡献。
同类课题研究水平概述
- 目前无论是在环境影响评价领域还是其他方面都可以见到地理信息系统的应用，例如战略环境影响评价、区域环境影响评价、基于GIS的厂址选择、环境质量现状评价、环境影响预测、大坝修建后对下游生物栖息地产生的影响、利用GIS技术对饮用进行分析和评价，运用GIS对地表径流的影响进行研究，国外也有人研究在水质模型方面使用GIS技术，取得了很丰富的研究成果。目前国内外很多科学工作者正在从事这方面的一些研究，各自取得了一定的成绩，但是研究的侧重点有所不同。国内地理信息系统与环境影响预测模型的结合，多是基于一个大的区域，建立起该地区的数据库，然后选择模型、参数等进行预测研究，侧重于建立一个系统。如晏晓林在《基于交通环境保护的GIS开发》一文中就提出了建立交通环境地理信息系统的想法；张路等人所做的《基于GIS和相关数学模型的城市环境空气质量评价系统》等。国外多是根据具体的目标要求提出不同的方法，例如Sukha Ranjan Samadder和Chillara Subbarao两人的《GISApproach of Delineation andRisk Assessment of Areas Affected by Arsenic Pollution in Drinking Water》和Liu Nan、Huang bo和Magesh Chandramouli三人的《Optimal Seting of Fire Stations Using GIS andANT Algorithm》都是运用GIS针对具体问题进行的方法研究。在ESRI中国(北京)有限公司在《ArcGIS环保解决方案集锦》中也列出的国内国外的一些成功的案例，还有其他一些城市或地区建立起来的环保信息系统。陈爱忠开发了GIS支持下的深圳市大气环境质量管理与决策支持系统。该系统以Arcview为开发平台，全面采集最新的气象和污染源资料，并首次运用适用于深圳复杂地形的三维风场诊断模式和三维扩散模式，实现深圳市大气污染气象信息分析和大气污染预测评估。赵碧云开发的大气污染扩散空间信息系统，就采用Visual Basic语言，将传统的高斯点源模型，以及改进的线源、面源模型与GIS集成，在大理经济开发区和昆明市得到了很好的应用。
