基于地理信息系統的區域性大氣環境污染評估模型

摘?要：大氣污染是全球性問題，建立大氣污染環境評估模型對于污染評估有重要意義。應用地理信息系統建立一種新的區域性大氣污染評估模型，通過地理信息系統的數據采集功能確定大氣污染的影響因素和擴散模式，通過模糊矩陣估算大氣污染的污染程度。實驗結果表明，基于地理信息系統的區域性大氣環境污染評估模型能夠在短時間內精準地評估出大氣污染污染程度，可用性高。

關鍵詞：地理信息系統;大氣污染;污染評估

大氣問題近年來日益嚴峻，由全球變暖導致的霧霾、揚塵等大氣污染問題時刻威脅著人們的身體健康，目前采用的大氣環境污染評估方法多為模式計算法，在分析熱力因子和動力因子后，判斷大氣環境污染等級，這種方法雖然計算十分簡單，但是由于考慮不全面，所以評估結果準確率很低。在目前研究的基礎上，引入地理信息系統設計一種新的區域性大氣環境污染評估模型。

一、 基于地理信息系統對大氣污染擴散模式分析

地理信息系統是近代的一種新型系統，能夠較好地處理通用數據，同時實現數據采集、數據檢測、信息存儲等功能，在全面地分析地球表面及空間后，通過建模分析提高數據處理速度。目前，地理信息系統已經成為大氣環境污染評估中重要的工具，能夠檢測出空氣污染的主要構成成分，區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。

當污染物在大氣中擴散時，就會造成污染，擴散程度不同，污染強度也不同，同時氣象條件、建筑物分布情況以及地理地貌特征都會對大氣環境質量造成一定的影響，由于大氣污染源的擴散模式十分復雜，所以本文僅針對主要模式進行分析：

（一）點源擴散模式

點源擴散模式從地面而起，這種擴散模式十分簡單，一般設定污染點為排放的源頭，以源頭為原點建立空間直角坐標系，在確定排風口后，通過高斯公式計算污染物的濃度，在判斷污染模式后，也要確定擴散系數，通常被測算點與點源坐標距離越遠，則得到的擴散系數數值越大。

（二）高架點源擴散模式高架點源擴散模式從高處而起，因此擴散方式要比點源擴散模式更加復雜，污染評估方式也更加復雜，高架點源會在地面形成投影，因此在進行計算時，可以將其在地面所形成的投影看作坐標原點，以此建立空間直角坐標系，確定高架點源到地面的垂直高度H，根據垂直高度H判斷有效高度，計算過程不考慮沉降效應對地面濃度的影響。

（三）顆粒擴散模式

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

二、 基于地理信息系統的大氣環境污染評估模型

在確定大氣污染擴散模式后，利用地理信息系統建立大氣污染評估模型，首先需要確定污染源的擴散參數，設擴散參數為α，通常擴散參數滿足如下條件：

（一）與污染物排放點源的距離呈正相關，當污染物排放點源距離增加，則對應的擴散參數也會增加。

（二）如果大氣湍流運動強度加大，擴散參數α也會增大。

（三）在相同距離下，粗糙地面的擴散參數α數值大于平滑地面的α數值。

由于影響空氣污染狀況的因素很多，所以無法精準地確定大氣實際受到的污染狀況，因此本文利用模糊定義法設定大氣污染評估模型，確定大氣污染內部因子，將所有的因子都統一到一個集合中，即A=a1，a2，a3，…an，同時設定評價標準集S=s1，s2，s3…sn，根據影響因子集和評價標準集確定模糊矩陣U。

模糊矩陣即基于地理信息系統的大氣環境污染評估模型。在進行污染評價時，需要確定污染物因子，判斷權重系數，根據權重系數確定污染程度，評估程度有三種，分別為：輕度污染、中度污染、重度污染，當U（A）=0時，為輕度污染;當U（A）=（a-S2）/（S3-S2）時，為中度污染;當U（A）=1時，為重度污染。

三、 實驗研究

為檢測本文研究的基于地理信息系統的區域性大氣環境污染評估方法的有效性，設定實驗，以參考文獻[2]中的實驗數據作為參考，利用本文研究的地理信息系統區域性大氣環境污染模型檢驗大氣污染物濃度，并將檢查結果與實際結果進行對比，得到的實驗結果如圖1所示：

根據實驗結果可知，本文研究的基于地理信息系統的區域性大氣環境污染評估方法能夠較為精準地評估出大氣污染中污染物濃度，通過模糊計算判斷污染狀態，由于模型對煙流抬升效應加以考慮，所以估算結果更準確。

四、 結論

本文在分析大氣污染物擴散模式后，基于地理信息系統建立區域性大氣污染環境評估模型，該模型通過模糊計算法計算大氣中各污染物濃度，實驗結果表明，模型能夠較為精準地實現污染物濃度評估，本文的研究對于環境保護有積極意義。

參考文獻：

[1]羅陽，劉元海.重污染天氣下大氣污染排放源強的快速估算方法[J].哈爾濱工業大學學報，2018，50（8）：76-82.

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

作者簡介：韋玉金，江蘇嘉溢安全環境科技服務有限公司。