CN101546336A - 危化品泄露扩散模型与gis的集成展示方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了危化品泄漏扩散模型与GIS集成展示的一种技术方法，其特点在于采用工程化的思想，简化模型计算，快速提供具有参考意义的分析结果，实现危化品泄漏后云团扩散的动态模拟，模型结果的展示采用定制的地图元素绘制的方式，表现扩散序列中每一个时间节点危化品的扩散影响范围，为使用者提供良好的决策支撑。

Description

危化品泄露扩散模型与GIS的集成展示方法

技术领域

本发明涉及一种危化品泄露扩散模型与GIS的集成展示方法。

背景技术

应急技术的发展，从模型算法与结果展示效果方面，对预测预警模型技术都提出了越来越高的要求。专业模型的问题主要集中在运算条件复杂，对参数约束要求严格，计算时间长、模型表现缺少真实的空间视觉感受等等。提出一种简化的工程化应急模型与GIS集成，在应急系统的日常使用中快速提供有价值的模型分析结果，为应急决策提供有效参考，显得越来越重要。

发明内容

本发明的目的就是提供一种模型运算时间短、模型结果表达友好的危化品泄露扩散模型与GIS的集成展示方法。

本发明的危化品泄露扩散模型与GIS的集成展示方法，包括以下步骤：

1、根据应急接报的多源信息，提取模型所需的参数数据，完成模型参数的设置；

2、对用户选填的参数进行参数约束判断，评定各项数据内容的合法性以及数据之间的范围约束及空间约束；

3、对有效的模型参数，进行模型计算，该过程分为两部分：

(1)运用高斯模型进行网格计算，按照泄漏方式，有

(a)瞬时泄漏高斯模型：

$C(x,y,z)=\frac{Q}{{\left(2\mathrm{\π}\right)}^{3/2}{\mathrm{\σ}}_x{\mathrm{\σ}}_y{\mathrm{\σ}}_z}{e}^{-{(x-\mathrm{ut})}^2/2{{\mathrm{\σ}}_x}^2}{e}^{-y^2/2{{\mathrm{\σ}}_y}^2}(e^{-{(z-H)}^2/2{{\mathrm{\σ}}_z}^2}+e^{-{(z+H)}^2/2{{\mathrm{\σ}}_z}^2})$

(b)连续泄漏高斯模型：

$C(x,y,z)=\frac{Q}{{2\mathrm{\πu\σ}}_y{\mathrm{\σ}}_z}{e}^{(-y^2/2{{\mathrm{\σ}}_y}^2)}(e^{[-{(z-H)}^2/2{{\mathrm{\σ}}_z}^2]}+e^{[-{(z+H)}^2/2{{\mathrm{\σ}}_z}^2]})$

按照高斯模型的两种形式，采用二维的计算模式，计算给定泄漏源高度(H)，泄漏源强度(Q)，风速(u)，时间、地表类型(开阔、城市)、云量等条件下，危化品气体泄漏扩散范围、浓度随时间的变化，生成泄漏后空间网格中危化品的分布，即完成网格化的过程，生成网格数据文件。

(2)应用关联性等值线提取算法提取等值线，

就是对所生成的网格数据文件，应用等值线提取算法进行加工抽取，获得每一时间节点上不同浓度等级的等值线的空间坐标，形成危化品云团扩散等值线，即不同时刻等值线构成的时间序列，并生成相应的等值线数据文件，为GIS平台的动态模拟做准备。

该等值线数据文件也是时间序列数据，包含着所有浓度等值线的信息。为了访问方便，将所有时间序列的数据保存至一个文件，该文件格式如下：

文件头：浓度等级，空间横坐标，空间纵坐标，浓度、时间节点；

文件体：按照文件头的格式，存放自扩散开始时间至结束时间的危化品云团所有数据。

4、利用ArcGIS提供的资源、机制与方法，顺序访问等值线时间序列数据，转化为ArcGIS所支持的数据格式Element，按照时间序列的时间标识，采用不断绘制地图元素Element的方式，实现对模型结果的动态地图渲染，并添加易于理解的模型结果说明，模拟危化品扩散的整个物理过程。

5、提供单次模型分析结果的数据存储，以备后用。

本发明的危化品泄露扩散模型与GIS的集成展示方法具有如下特点：

1、计算效率高：在完成参数设置后，数秒钟至1、2分钟之内即可给出模型计算结果；

2、实现动态模拟：根据计算得到的危化品云团的时间序列数据，以地图动画的形式实现仿真过程，图面表达富有说服力，空间感受强，解释清晰，易于理解。

附图说明

图1为本发明的运行流程图；

图2为动态模拟效果图；

图3为动态模拟效果图；

图4为动态模拟效果图。

具体实施方式

一种危化品泄露扩散模型与GIS的集成展示方法，包括以下步骤：

1、根据气象部门的相关数据或者其他途径获得的数据，设置泄漏发生时的气象参数，包括风向、云量、风速等等；

2、根据应急接报的相关事件等信息源，设置危化品类别、泄漏量、泄漏方式等参数；

3、设置泄漏发生时的时间参数；

4、通过鼠标单击地图，进行泄漏源地的定位，获得泄漏源的空间坐标；

5、设置模型输出的颜色，即不同浓度等级的颜色标示；

6、通过ArcGIS的空间查询，获取泄漏源地附件的相关目标信息，该信息将参与形成应急事件；

7、调用模型算法，计算泄漏生成的危化品云团扩散的时间序列数据；

8、对步骤7生成的时间序列数据进行加工，根据所选择的颜色进行地图渲染，主要采用自定制的Element形式进行模型结果的动态表达；

对于分析结果，提供专题图的保存功能。

Claims (1)

1、一种危化品泄露扩散模型与GIS的集成展示方法，其特征在于：它包括以下步骤：

(1)、根据应急接报的多源信息，提取模型所需的参数数据，完成模型参数的设置；

(2)、对用户选填的参数进行参数约束判断，评定各项数据内容的合法性以及数据之间的范围约束及空间约束；

(3)、对有效的模型参数，进行模型计算，该过程分为两部分：

(a)运用高斯模型进行网格计算，按照泄漏方式，有

瞬时泄漏高斯模型：

$C(x,y,z)=\frac{Q}{{\left(2\mathrm{\π}\right)}^{3/2}{\mathrm{\σ}}_x{\mathrm{\σ}}_y{\mathrm{\σ}}_z}{e}^{-{(x-\mathrm{ut})}^2/2{{\mathrm{\σ}}_x}^2}{e}^{-y^2/2{{\mathrm{\σ}}_y}^2}(e^{-{(z-H)}^2/2{{\mathrm{\σ}}_z}^2}+e^{-{(z+H)}^2/2{{\mathrm{\σ}}_z}^2})$

连续泄漏高斯模型：

$C(x,y,z)=\frac{Q}{{2\mathrm{\πu\σ}}_y{\mathrm{\σ}}_z}{e}^{(-y^2/2{{\mathrm{\σ}}_y}^2)}(e^{[-{(z-H)}^2/2{{\mathrm{\σ}}_z}^2]}+e^{[-{(z+H)}^2/2{{\mathrm{\σ}}_z}^2]})$

按照高斯模型的两种形式，采用二维的计算模式，计算给定泄漏源高度(H)，泄漏源强度(Q)，风速(u)，时间、地表类型、云量等条件下，危化品气体泄漏扩散范围、浓度随时间的变化，生成泄漏后空间网格中危化品的分布，即完成网格化的过程，生成网格数据文件；

(b)应用关联性等值线提取算法提取等值线，

就是对所生成的网格数据文件，应用等值线提取算法进行加工抽取，获得每一时间节点上不同浓度等级的等值线的空间坐标，形成危化品云团扩散等值线，即不同时刻等值线构成的时间序列，并生成相应的等值线数据文件，为GIS平台的动态模拟做准备；

(4)、利用ArcGIS提供的资源、机制与方法，顺序访问等值线时间序列数据，转化为ArcGIS所支持的数据格式Element，按照时间序列的时间标识，采用不断绘制地图元素Element的方式，实现对模型结果的动态地图渲染，并添加易于理解的模型结果说明，模拟危化品扩散的整个物理过程；

(5)、提供单次模型分析结果的数据存储，以备后用。

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