GIS技術在大氣環境質量評價中的運用

趙江偉，趙文英，代艷偉（河北省環境監測中心站，石家莊050037）

GIS技術在大氣環境質量評價中的運用

趙江偉，趙文英，代艷偉（河北省環境監測中心站，石家莊050037）

引入地理信息系統（GIS）技術對大氣環境質量評價具有越來越重要的作用，從監測數據、空間分析、屬性查詢角度出發，可實現對污染狀況的綜合統計分析，同時借助大氣污染因子的權重分析，對地區進行差異化統計賦值，以實現對城市大氣環境質量的科學評價。研究結果表明，GIS技術在該方面具有良好的評價結果，與實際狀況契合度很高。

地理信息系統；大氣環境質量評價；模型分析

引言

現階段，依據新的《環境空氣質量標準》（GB 3095-2012）全國各城市均開展了對SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO和O3六項污染物進行評價。傳統的環境質量評價方法中，多借助常規監測數值進行統計分析，直觀效果較差，基于環境功能、小區管理，將評價模型充分與GIS技術融合，借助空間分析、質量控制、地理要素等方面關系的分析，可實現對大氣環境質量的更為科學的評價。

1 研究思路分析

在GIS技術處理下：可將不同來源的大氣評價影響結果以一定的規格模式上傳至數據庫平臺；通過友好的用戶界面對數據進行編輯、改動、完善，并建立拓撲關系；針對各個要素進行空間分布分析，建立大氣環境評價的初步模型；從初步模型、質量關系等方面進行檢驗和校正處理，根據GIS繪制的等值線可實現對大氣環境的空間變化全面掌控，將對應環境質量進行分級、分區域統計，并根據評價模型、劃分等級對實際質量進行評價，借助GIS輸出功能形成相應的直觀化的評價結果。

2 大氣評價模型

2.1 模型的選擇

評價模型對后期評價結果的影響較大，需要根據大氣環境質量監測進行模型的選取，現階段，相關模型包括：大氣環境質量指數模型、灰色聚類法和模糊數學法等。指數模型一般具有計算便捷、操作簡單的特點，可充分反映污染破壞的影響比例，分析處理中便于與地理空間信息想結合。為此，本文以指數模型的加權平均法進行分析處理。

式中：PI為大氣環境質量綜合指數；Wi為第i個評價因子的權重；Ci為第i個評價因子濃度的實測值；Coi為第i個評價因子的標準值。

2.2 評價因子的分析選取

針對不同地區的環境狀況進行污染物評價特征因子的選擇，并對代表性污染物進行合理分析。目前在大氣環境質量評價中，一般選取SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO和O3六項污染物進行評價分析。

2.3 權重的確定

權重是某一項污染物在評價因子中具有的比重，評價因子中對應權重分配對后期結果影響極大。合理的確立評價因子的權重對后期評價結果精確度、靈敏度具有積極影響。

權重確立方法中，一般需要從評價因子的重要性、空間分布差異等方面進行選擇。實際操作中，評價因子的影響隨空間位置差異會存在一定的變化。固定空間位置后，評價因子的監測值低于標準狀況下，對應重要程度下降，監測值高于標準的狀況下，其重要程度有所增加。為此，本文借助GIS技術信息空間位置、查詢功能的輔助，將研究區域劃分成對應小區域后進行權重的確立，權重取值隨空間位置相應發生變化。

3 研究應用案例分析

本文借助某地區大氣環境質量評價為例進行探討，該地區燃料以煤為主，且煤燃料用量逐漸增加，導致空氣污染呈現為 “煤煙型”。根據大氣污染特點，本文選取選用二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、可吸入顆粒物（PM10）和細顆粒物（PM2.5）4項空氣污染物作為評價因子。

3.1 數據的收集處理

各污染因子濃度監測值統計表、《環境空氣質量標準》（GB 3095-2012）中各項大氣污染物的濃度限值。該城市共設立了26個大氣監測控制點位，除市里的8個大氣環境質量監測點（國控站和質控站）外，另外還建有17個縣級自動監測點位，本文以各監測點位2015年度的污染物濃度年日均值為評價基礎。

3.2 具體操作步驟

（1）借助MAGPGIS的DTM功能，將監測分布數據記錄后，繪制對應污染因子等值曲線。

（2）將SO2、NO2、PM10、PM2.54個等值線圖進行區空間分析，形成一個包含所有4個污染因子信息的復合層。在這個新的信息層上，把整個研究區域被分成M個小區域（以縣域行政區劃來分），有關模型計算的所有屬性信息均存儲在該層的小區屬性表中。

（3）根據復合層屬性中的參數進行模型計算，把輸出圖形顯示的分級結果與實際數據對比進行考慮，判斷對應二者之間是否相符。若在一定精度范圍內，滿足測量精度要求，需要借助該模型、閾值對大氣環境質量進行分級定位；反之若偏差過大，需要對閾值進行合理改進，重新計算并擬合相關數據結果，直至滿足精度范圍要求。

表1 該城市大氣環境質量綜合評價表

從表1中計算結果可得出，對應該地區的總體空氣質量整體較差，受污染狀況較為嚴重，輕度污染以上占總面積的73.3%；較清潔區域僅占4.2%。在誤差允許范圍內，污染地區一般是在工業集中區較為明顯，縣區污染狀況普遍高于市區，評價結果與該城市的整體狀況大體一致，契合度較高。

4 結語

本次評價方法借助“權重改變”處理手段進行環境質量的評價，可行性較高，可應用于實際的環境質量評價工作中。借助GIS技術可充分實現對大氣環境的質量監測處理，評價結果科學性、合理性、精確度均滿足要求，該方法的借鑒意義較強，但是受大氣環境自身復雜度的影響，任何一種評價模型均會存在一定的限制性，在實際操作中，需要結合當地狀況、能耗資源進行模型的選擇和閾值分析。GIS技術可充分利用地面監測數據與空間監測數據的結合，結合當地實際狀況，可實現合理的圖形展示、空間分析，滿足現代環境監測高效管理的需求。

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X823

A

2095-2066（2016）33-0013-02

河北省重點城市細顆粒物空氣質量持續改善與管理技術研究（201409007）。

2016-11-12

趙江偉（1982-），男，工程師，從事大氣環境監測與質量管理工作。

趙文英（1968-），女，高工，碩士，從事大氣環境質量監測與管理工作。