基于地理信息系統(tǒng)的區(qū)域性大氣環(huán)境污染評(píng)估模型

摘?要：大氣污染是全球性問(wèn)題，建立大氣污染環(huán)境評(píng)估模型對(duì)于污染評(píng)估有重要意義。應(yīng)用地理信息系統(tǒng)建立一種新的區(qū)域性大氣污染評(píng)估模型，通過(guò)地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集功能確定大氣污染的影響因素和擴(kuò)散模式，通過(guò)模糊矩陣估算大氣污染的污染程度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，基于地理信息系統(tǒng)的區(qū)域性大氣環(huán)境污染評(píng)估模型能夠在短時(shí)間內(nèi)精準(zhǔn)地評(píng)估出大氣污染污染程度，可用性高。

關(guān)鍵詞：地理信息系統(tǒng);大氣污染;污染評(píng)估

大氣問(wèn)題近年來(lái)日益嚴(yán)峻，由全球變暖導(dǎo)致的霧霾、揚(yáng)塵等大氣污染問(wèn)題時(shí)刻威脅著人們的身體健康，目前采用的大氣環(huán)境污染評(píng)估方法多為模式計(jì)算法，在分析熱力因子和動(dòng)力因子后，判斷大氣環(huán)境污染等級(jí)，這種方法雖然計(jì)算十分簡(jiǎn)單，但是由于考慮不全面，所以評(píng)估結(jié)果準(zhǔn)確率很低。在目前研究的基礎(chǔ)上，引入地理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)一種新的區(qū)域性大氣環(huán)境污染評(píng)估模型。

一、 基于地理信息系統(tǒng)對(duì)大氣污染擴(kuò)散模式分析

地理信息系統(tǒng)是近代的一種新型系統(tǒng)，能夠較好地處理通用數(shù)據(jù)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)檢測(cè)、信息存儲(chǔ)等功能，在全面地分析地球表面及空間后，通過(guò)建模分析提高數(shù)據(jù)處理速度。目前，地理信息系統(tǒng)已經(jīng)成為大氣環(huán)境污染評(píng)估中重要的工具，能夠檢測(cè)出空氣污染的主要構(gòu)成成分，區(qū)分出是由于污染源本身造成的污染，還是外界污染物排放空氣所造成的污染。

當(dāng)污染物在大氣中擴(kuò)散時(shí)，就會(huì)造成污染，擴(kuò)散程度不同，污染強(qiáng)度也不同，同時(shí)氣象條件、建筑物分布情況以及地理地貌特征都會(huì)對(duì)大氣環(huán)境質(zhì)量造成一定的影響，由于大氣污染源的擴(kuò)散模式十分復(fù)雜，所以本文僅針對(duì)主要模式進(jìn)行分析：

（一）點(diǎn)源擴(kuò)散模式

點(diǎn)源擴(kuò)散模式從地面而起，這種擴(kuò)散模式十分簡(jiǎn)單，一般設(shè)定污染點(diǎn)為排放的源頭，以源頭為原點(diǎn)建立空間直角坐標(biāo)系，在確定排風(fēng)口后，通過(guò)高斯公式計(jì)算污染物的濃度，在判斷污染模式后，也要確定擴(kuò)散系數(shù)，通常被測(cè)算點(diǎn)與點(diǎn)源坐標(biāo)距離越遠(yuǎn)，則得到的擴(kuò)散系數(shù)數(shù)值越大。

（二）高架點(diǎn)源擴(kuò)散模式高架點(diǎn)源擴(kuò)散模式從高處而起，因此擴(kuò)散方式要比點(diǎn)源擴(kuò)散模式更加復(fù)雜，污染評(píng)估方式也更加復(fù)雜，高架點(diǎn)源會(huì)在地面形成投影，因此在進(jìn)行計(jì)算時(shí)，可以將其在地面所形成的投影看作坐標(biāo)原點(diǎn)，以此建立空間直角坐標(biāo)系，確定高架點(diǎn)源到地面的垂直高度H，根據(jù)垂直高度H判斷有效高度，計(jì)算過(guò)程不考慮沉降效應(yīng)對(duì)地面濃度的影響。

（三）顆粒擴(kuò)散模式

顆粒擴(kuò)散模式是目前最為復(fù)雜的擴(kuò)散模式，造成這種現(xiàn)象的原因主要是污染物內(nèi)部污染顆粒的大小半徑不同，因此選用的測(cè)算方式也存有差異，目前設(shè)定10μm為界限值，小于10μm的顆粒被稱(chēng)之為氣體，大于10μm的顆粒被稱(chēng)之為煙流，顆粒的重力效應(yīng)，使在分析顆粒擴(kuò)散模式的大氣環(huán)境污染時(shí)，必須要考慮沉降效應(yīng)。

二、 基于地理信息系統(tǒng)的大氣環(huán)境污染評(píng)估模型

在確定大氣污染擴(kuò)散模式后，利用地理信息系統(tǒng)建立大氣污染評(píng)估模型，首先需要確定污染源的擴(kuò)散參數(shù)，設(shè)擴(kuò)散參數(shù)為α，通常擴(kuò)散參數(shù)滿足如下條件：

（一）與污染物排放點(diǎn)源的距離呈正相關(guān)，當(dāng)污染物排放點(diǎn)源距離增加，則對(duì)應(yīng)的擴(kuò)散參數(shù)也會(huì)增加。

（二）如果大氣湍流運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度加大，擴(kuò)散參數(shù)α也會(huì)增大。

（三）在相同距離下，粗糙地面的擴(kuò)散參數(shù)α數(shù)值大于平滑地面的α數(shù)值。

由于影響空氣污染狀況的因素很多，所以無(wú)法精準(zhǔn)地確定大氣實(shí)際受到的污染狀況，因此本文利用模糊定義法設(shè)定大氣污染評(píng)估模型，確定大氣污染內(nèi)部因子，將所有的因子都統(tǒng)一到一個(gè)集合中，即A=a1，a2，a3，…an，同時(shí)設(shè)定評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)集S=s1，s2，s3…sn，根據(jù)影響因子集和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)集確定模糊矩陣U。

模糊矩陣即基于地理信息系統(tǒng)的大氣環(huán)境污染評(píng)估模型。在進(jìn)行污染評(píng)價(jià)時(shí)，需要確定污染物因子，判斷權(quán)重系數(shù)，根據(jù)權(quán)重系數(shù)確定污染程度，評(píng)估程度有三種，分別為：輕度污染、中度污染、重度污染，當(dāng)U（A）=0時(shí)，為輕度污染;當(dāng)U（A）=（a-S2）/（S3-S2）時(shí)，為中度污染;當(dāng)U（A）=1時(shí)，為重度污染。

三、 實(shí)驗(yàn)研究

為檢測(cè)本文研究的基于地理信息系統(tǒng)的區(qū)域性大氣環(huán)境污染評(píng)估方法的有效性，設(shè)定實(shí)驗(yàn)，以參考文獻(xiàn)[2]中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作為參考，利用本文研究的地理信息系統(tǒng)區(qū)域性大氣環(huán)境污染模型檢驗(yàn)大氣污染物濃度，并將檢查結(jié)果與實(shí)際結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示：

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，本文研究的基于地理信息系統(tǒng)的區(qū)域性大氣環(huán)境污染評(píng)估方法能夠較為精準(zhǔn)地評(píng)估出大氣污染中污染物濃度，通過(guò)模糊計(jì)算判斷污染狀態(tài)，由于模型對(duì)煙流抬升效應(yīng)加以考慮，所以估算結(jié)果更準(zhǔn)確。

四、 結(jié)論

本文在分析大氣污染物擴(kuò)散模式后，基于地理信息系統(tǒng)建立區(qū)域性大氣污染環(huán)境評(píng)估模型，該模型通過(guò)模糊計(jì)算法計(jì)算大氣中各污染物濃度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，模型能夠較為精準(zhǔn)地實(shí)現(xiàn)污染物濃度評(píng)估，本文的研究對(duì)于環(huán)境保護(hù)有積極意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]羅陽(yáng)，劉元海.重污染天氣下大氣污染排放源強(qiáng)的快速估算方法[J].哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2018，50（8）：76-82.

[2]燕麗，杜小申.典型城市空氣污染特征對(duì)比分析[J].中國(guó)環(huán)境管理，2018，10（6）：92-98.

作者簡(jiǎn)介：韋玉金，江蘇嘉溢安全環(huán)境科技服務(wù)有限公司。