基于地理信息系统的区域性大气环境污染评估模型

摘 要：大气污染是全球性问题，建立大气污染环境评估模型对于污染评估有重要意义。应用地理信息系统建立一种新的区域性大气污染评估模型，通过地理信息系统的数据采集功能确定大气污染的影响因素和扩散模式，通过模糊矩阵估算大气污染的污染程度。实验结果表明，基于地理信息系统的区域性大气环境污染评估模型能够在短时间内精准地评估出大气污染污染程度，可用性高。

关键词：地理信息系统;大气污染;污染评估

大气问题近年来日益严峻，由全球变暖导致的雾霾、扬尘等大气污染问题时刻威胁着人们的身体健康，目前采用的大气环境污染评估方法多为模式计算法，在分析热力因子和动力因子后，判断大气环境污染等级，这种方法虽然计算十分简单，但是由于考虑不全面，所以评估结果准确率很低。在目前研究的基础上，引入地理信息系统设计一种新的区域性大气环境污染评估模型。

一、 基于地理信息系统对大气污染扩散模式分析

地理信息系统是近代的一种新型系统，能够较好地处理通用数据，同时实现数据采集、数据检测、信息存储等功能，在全面地分析地球表面及空间后，通过建模分析提高数据处理速度。目前，地理信息系统已经成为大气环境污染评估中重要的工具，能够检测出空气污染的主要构成成分，区分出是由于污染源本身造成的污染，还是外界污染物排放空气所造成的污染。

当污染物在大气中扩散时，就会造成污染，扩散程度不同，污染强度也不同，同时气象条件、建筑物分布情况以及地理地貌特征都会对大气环境质量造成一定的影响，由于大气污染源的扩散模式十分复杂，所以本文仅针对主要模式进行分析：

（一）点源扩散模式

点源扩散模式从地面而起，这种扩散模式十分简单，一般设定污染点为排放的源头，以源头为原点建立空间直角坐标系，在确定排风口后，通过高斯公式计算污染物的浓度，在判断污染模式后，也要确定扩散系数，通常被测算点与点源坐标距离越远，则得到的扩散系数数值越大。

（二）高架点源扩散模式高架点源扩散模式从高处而起，因此扩散方式要比点源扩散模式更加复杂，污染评估方式也更加复杂，高架点源会在地面形成投影，因此在进行计算时，可以将其在地面所形成的投影看作坐标原点，以此建立空间直角坐标系，确定高架点源到地面的垂直高度H，根据垂直高度H判断有效高度，计算过程不考虑沉降效应对地面浓度的影响。

（三）颗粒扩散模式

颗粒扩散模式是目前最为复杂的扩散模式，造成这种现象的原因主要是污染物内部污染颗粒的大小半径不同，因此选用的测算方式也存有差异，目前设定10μm为界限值，小于10μm的颗粒被称之为气体，大于10μm的颗粒被称之为烟流，颗粒的重力效应，使在分析颗粒扩散模式的大气环境污染时，必须要考虑沉降效应。

二、 基于地理信息系统的大气环境污染评估模型

在确定大气污染扩散模式后，利用地理信息系统建立大气污染评估模型，首先需要确定污染源的扩散参数，设扩散参数为α，通常扩散参数满足如下条件：

（一）与污染物排放点源的距离呈正相关，当污染物排放点源距离增加，则对应的扩散参数也会增加。

（二）如果大气湍流运动强度加大，扩散参数α也会增大。

（三）在相同距离下，粗糙地面的扩散参数α数值大于平滑地面的α数值。

由于影响空气污染状况的因素很多，所以无法精准地确定大气实际受到的污染状况，因此本文利用模糊定义法设定大气污染评估模型，确定大气污染内部因子，将所有的因子都统一到一个集合中，即A=a1，a2，a3，…an，同时设定评价标准集S=s1，s2，s3…sn，根据影响因子集和评价标准集确定模糊矩阵U。

模糊矩阵即基于地理信息系统的大气环境污染评估模型。在进行污染评价时，需要确定污染物因子，判断权重系数，根据权重系数确定污染程度，评估程度有三种，分別为：轻度污染、中度污染、重度污染，当U（A）=0时，为轻度污染;当U（A）=（a-S2）/（S3-S2）时，为中度污染;当U（A）=1时，为重度污染。

三、 实验研究

为检测本文研究的基于地理信息系统的区域性大气环境污染评估方法的有效性，设定实验，以参考文献[2]中的实验数据作为参考，利用本文研究的地理信息系统区域性大气环境污染模型检验大气污染物浓度，并将检查结果与实际结果进行对比，得到的实验结果如图1所示：

根据实验结果可知，本文研究的基于地理信息系统的区域性大气环境污染评估方法能够较为精准地评估出大气污染中污染物浓度，通过模糊计算判断污染状态，由于模型对烟流抬升效应加以考虑，所以估算结果更准确。

四、 结论

本文在分析大气污染物扩散模式后，基于地理信息系统建立区域性大气污染环境评估模型，该模型通过模糊计算法计算大气中各污染物浓度，实验结果表明，模型能够较为精准地实现污染物浓度评估，本文的研究对于环境保护有积极意义。

参考文献：

[1]罗阳，刘元海.重污染天气下大气污染排放源强的快速估算方法[J].哈尔滨工业大学学报，2018，50（8）：76-82.

[2]燕丽，杜小申.典型城市空气污染特征对比分析[J].中国环境管理，2018，10（6）：92-98.

作者简介：韦玉金，江苏嘉溢安全环境科技服务有限公司。