CN108595456A - 一种calpuff模型模拟结果可视化的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种CALPUFF模型模拟结果可视化的方法，涉及大气环境影响评价技术领域。该方法根据CALPUFF模型模拟结果的排列规则，将其按照一定的中间流文件的控制方法进行格式转换生成NetCDF文件，AVS/Express平台读取并可视化NetCDF文件，完成CALPUFF模型模拟结果在AVS/Express平台的可视化表达，得到的可视化结果线性表达，且图例以动态形式出现，解决了现有技术中，CALPUFF模型模拟结果可视化表达上具有较大色阶差别，不具有良好的线性可视化表达，且图例展示上为静态，污染物浓度很小时，出现单色展示，不利于形成有效的决策技术支撑的缺陷。

Description

一种CALPUFF模型模拟结果可视化的方法
技术领域
本发明涉及大气环境影响评价技术领域，尤其涉及一种CALPUFF模型模拟结果可视化的方法。
背景技术
CALPUFF作为三维非稳态拉格朗日扩散模式系统,与传统的稳态高斯扩散模式相比,能更好地处理长距离污染物运输(50km以上的距离范围)。CALPUFF是美国国家环保局(USEPA)长期支持开发的法规导则模型,也是我国环境保护部颁布的《环境影响评价技术导则大气导则》(修订版)推荐的模式之一。
在模型的可视化表达上，展现的精细度和分级状况不太明显。国内的一些专家学者进行了一些研究，主要有“CALPUFF动态可视化系统的开发与应用研究”、“CALPUFF模型模拟结果的时空多维可视化表达”、“特种污染物排放源强反演及可视化分析工具研发及Hg2+分析示例”三个研究成果，这些研究成果要么借助于Surfer进行二次开发，要么借助GIS进行二次开发。
伯鑫等人在“CALPUFF动态可视化系统的开发与应用研究”中，以VB调用Surface程序，将系统输出数据和地形数据进行叠合，并借助Javascript技术将可视化效果进行动态演示，用于大气环境影响评价和风险评价和事故应急决策技术支持。
邬群勇等人“在CALPUFF模型模拟结果的可视化表达”上采用与GIS技术集成的方式，并结合Windows呈现技术(Windows Presentation Foundation，WPF)。该技术在可视化表达上，将风场数据集合进行矢量标绘，浓度数据集合采用栅格渲染，然后为两者定义统一的投影坐标，结合三维地形场景。最终形成带有投影信息的风场文件(*.shp)和浓度场文件(*.GIF)进行可视化集成表达。
危浩等人则在CALPUFF模型中研发了特种污染物Hg2+排放源强反演及可视化分析工具，底层平台则基于开源GIS。
上述研究中，采用的方法处理流程复杂，涉及到较多专业技能，需专业人士进行处理，且耗时费力，不能从真正意义上发挥应急救援业务的辅助支撑。另外，其可视化表达上有较大色阶差别，不具有良好的线性可视化表达，且图例展示上为静态，当污染物浓度很小时，会出现单色展示，不利于形成有效的决策技术支撑。
发明内容
本发明的目的在于提供一种CALPUFF模型模拟结果可视化方法，从而解决现有技术中存在的前述问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种CALPUFF模型模拟结果可视化方法，包括如下步骤：
S1，用户根据CALPUFF模型模拟参数和计算要求输入与生成的NetCDF文件的控制参数统一的初始运行参数；
S2，CALPUFF模型根据输入的初始运行参数进行模拟，得到模拟结果；
S3，批量读取所述模拟结果，并利用如下公式，将所述模拟结果进行格式转换，生成NetCDF格式的用于设计数据模型的CDL文件：
式中，
X是左下角坐标，代表经度方向，向东为正；
Y是左下角坐标，代表维度方向，向北为正；
△X是经度方向的网格距；
△Y是维度方向的网格距；
m、n分别是X方向和Y方向的网格数量；
Value是各网格的浓度值，单位为g/m3；
N*为自然数；
S4，运行CDL文件，生成NetCDF文件；
S5，利用AVS/Express平台读取NetCDF文件，并对其进行可视化处理。
优选地，所述初始条件为兰勃特投影下的起始点坐标值(X0,Y0)、终点坐标值(Xm,Yn)、网格分辨率(△X，△Y)、以及网格层数各层的高度值(Z1，Z2，……)。
优选地，S2中，所述CALPUFF模型的模拟结果为*.DAT或*.GRD格式的时间序列浓度文件。
优选地，S4中，所述运行CDL文件，具体为，在同路径下ncgen.exe文件的作用下启动运行CDL文件。
本发明的有益效果是：本发明实施例提供的CALPUFF模型模拟结果可视化方法，根据CALPUFF模型模拟结果的排列规则，将其按照一定的中间流文件的控制方法进行格式转换生成NetCDF文件，AVS/Express平台读取并可视化NetCDF文件，完成CALPUFF模型模拟结果在AVS/Express平台的可视化表达，得到的可视化结果线性表达，且图例以动态形式出现，解决了现有技术中，CALPUFF模型模拟结果可视化表达上具有较大色阶差别，不具有良好的线性可视化表达，且图例展示上为静态，污染物浓度很小时，出现单色展示，不利于形成有效的决策技术支撑的缺陷。
附图说明
图1是本发明实施例提供的CALPUFF模型模拟结果可视化方法流程示意图；
图2是位置参数输入界面示意图；
图3是获取输入数据过程界面示意图；
图4是CDL文件生成过程界面示意图；
图5是NetCDF文件生成过程界面示意图；
图6是6时的可视化表达效果图；
图7是7时的可视化表达效果图；
图8是8时的可视化表达效果图；
图9是9时的可视化表达效果图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明实施例提供了一种CALPUFF模型模拟结果可视化方法，包括如下步骤：
S1，用户根据CALPUFF模型模拟参数和计算要求输入与生成的NetCDF文件的控制参数统一的初始运行参数；
S2，CALPUFF模型根据输入的初始运行参数进行模拟，得到模拟结果；
S3，批量读取所述模拟结果，并利用如下公式，将所述模拟结果进行格式转换，生成NetCDF格式的用于设计数据模型的CDL文件：
式中，
X是左下角坐标，代表经度方向，向东为正；
Y是左下角坐标，代表维度方向，向北为正；
△X是经度方向的网格距；
△Y是维度方向的网格距；
m、n分别是X方向和Y方向的网格数量；
Value为各网格的浓度值，单位为g/m3；
N*为自然数；
S4，运行CDL文件，生成NetCDF文件；
S5，利用AVS/Express平台读取NetCDF文件，并对其进行可视化处理。
本发明实施例中，NetCDF格式文件是一种网络通用数据格式，文件最初的目的是用于存储气象科学中的数据，由于其具有灵活性，能够传输海量的面向阵列(array-oriented)数据，现在已经成为许多数据采集软件生成文件的格式，被广泛用于陆地、海洋和大气科学。
上述方法中，结合NetCDF(network Common Data Format)文件规则生成CDL(network Common data form Description Language)文件。它是用来描述NetCDF文件的结构的一种语法格式。它包括前面所说的三种NetCDF对象(变量、维、属性)的具体定义。因此，CDL文件本身为NetCDF的格式语言，且CDL文件为用于设计数据模型的文件。
上述方法中的开发过程，可以采用基于Windows 7操作系统的Java开发环境，NetCDF格式数据的开发需要包含一些已编译好的文件，主要有：netcdf.dll、ncgen.exe、ncdump.exe和netcdf.exp。开发过程涉及到源包的应用，主要有MainFrame.java和TransformFile.java两个程序；库函数的调用，主要有resource.jar、rt.jar、jsse.jar和jce.jar等18个库。
本发明实施例提供的方法，通过将CALPUFF模型模拟产生的批量*.DAT或*.GRD文件转化成一个标准的NetCDF格式文件，并在AVS/Express平台进行可视化，得到的可视化结果可以线性表达出来，且其图例以动态形式出现，解决了现有技术中，CALPUFF模型模拟结果可视化表达上具有较大色阶差别，不具有良好的线性可视化表达，且图例展示上为静态，污染物浓度很小时，出现单色展示，不利于形成有效的决策技术支撑的缺陷。
本发明实施例中，所述初始条件为兰勃特投影下的起始点坐标值(X0,Y0)、终点坐标值(Xm,Yn)、网格分辨率(△X，△Y)、以及网格层数各层的高度值(Z1，Z2，……)。
采用这些初始条件，实现了对初始条件的控制，将先期运行参数和生成结果文件的控制参数实现了统一。
本发明实施例中，S2中，所述CALPUFF模型的模拟结果为*.DAT或*.GRD格式的时间序列浓度文件。
*.DAT或*.GRD文件为CALPUFF后处理程序CALPOST所产生的时间序列浓度文件。
S4中，所述运行CDL文件，具体为，在同路径下ncgen.exe文件的作用下启动运行CDL文件。
上述方法的可以参考如下步骤进行实施：
首先，根据CALPUFF模型的输入的参数和计算要求分别采集LCC(LambertConformal Conic,兰勃特投影)下起始点坐标值(X0,Y0)和终点坐标值(Xm,Yn)以及网格分辨率(△X，△Y)，还有计算的网格层数各层的高度值(Z1，Z2，……)，操作过程界面可参见图2。通过此步骤，实现了初始条件的控制，将先期运行参数和生成结果文件的控制参数实现了统一；
之后，批量读取*.DAT或*.GRD文件(此为CALPUFF后处理程序CALPOST所产生的时间序列浓度文件)。点击“打开”后，选择“获取数据”，当有“获取输入数据成功”时，说明数据文件已全部导入，操作过程界面可参见附图3。此过程完成了输入文件的读取，即实现了浓度值的读取，为下一步运行提供了数据准备；
然后，结合NetCDF文件规则将读取到的文件转换生成所需的CDL文件，实现了中间文件流的控制生成，实现操作过程界面可参见附图4；
最后，CDL文件在同路径下ncgen.exe文件的作用下启动运行，最终生成所需NetCDF文件，操作过程界面可参见附图5。
在上述操作过程中，根据中间控制文件的生成，生成了所需的NetCDF文件，为AVS/Express的读取做好了准备。
在AVS/Express平台通过实例化构造后，读取并可视化该NetCDF文件，实现CALPUFF模型模拟文件在AVS/Express平台上的可视化表达。
利用本发明实施例提供的方法，对某地区2013年12月1日的数据利用CALPUFF模型模拟后，利用AVS/Express平台进行可视化表达，其表达效果可如图6-9所示，各图中，左侧色标为连续展示，可视化表达上不会存在较大色阶差别，具有良好的线性可视化表达，且在不同时刻的浓度范围是变化的，6时的浓度图例范围为0-13.33ug/m3,7时的浓度图例范围为0-5.72ug/m3,8时的浓度图例范围为0-3.67ug/m3,9时的浓度图例范围为0-6.24ug/m3。可见，采用本发明实施例提供的方法，其图例可以以动态形式出现，避免了现有技术中，当污染物浓度很小时，出现单色展示，不利于形成有效的决策技术支撑的缺陷。
通过采用本发明公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：本发明实施例提供的CALPUFF模型模拟结果可视化方法，根据CALPUFF模型模拟结果的排列规则，将其按照一定的中间流文件的控制方法进行格式转换生成NetCDF文件，AVS/Express平台读取并可视化NetCDF文件，完成CALPUFF模型模拟结果在AVS/Express平台的可视化表达，得到的可视化结果线性表达，且图例以动态形式出现，解决了现有技术中，CALPUFF模型模拟结果可视化表达上具有较大色阶差别，不具有良好的线性可视化表达，且图例展示上为静态，污染物浓度很小时，出现单色展示，不利于形成有效的决策技术支撑的缺陷。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种CALPUFF模型模拟结果可视化方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，用户根据CALPUFF模型模拟参数和计算要求输入与生成的NetCDF文件的控制参数统一的初始运行参数；
S2，CALPUFF模型根据输入的初始运行参数进行模拟，得到模拟结果；
S3，批量读取所述模拟结果，并利用如下公式，将所述模拟结果进行格式转换，生成NetCDF格式的用于设计数据模型的CDL文件：
式中，
X是左下角坐标，代表经度方向，向东为正；
Y是左下角坐标，代表维度方向，向北为正；
△X是经度方向的网格距；
△Y是维度方向的网格距；
m、n分别是X方向和Y方向的网格数量；
Value是各网格的浓度值，单位为g/m3；
N*为自然数；
S4，运行CDL文件，生成NetCDF文件；
S5，利用AVS/Express平台读取NetCDF文件，并对其进行可视化处理。
2.根据权利要求1所述的CALPUFF模型模拟结果可视化方法，其特征在于，所述初始条件为兰勃特投影下的起始点坐标值(X0,Y0)、终点坐标值(Xm,Yn)、网格分辨率(△X，△Y)、以及网格层数各层的高度值(Z1，Z2，……)。
3.根据权利要求1所述的CALPUFF模型模拟结果可视化方法，其特征在于，S2中，所述CALPUFF模型的模拟结果为*.DAT或*.GRD格式的时间序列浓度文件。
4.根据权利要求1所述的CALPUFF模型模拟结果可视化方法，其特征在于，S4中，所述运行CDL文件，具体为，在同路径下ncgen.exe文件的作用下启动运行CDL文件。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5970490A (en) * 1996-11-05 1999-10-19 Xerox Corporation Integration platform for heterogeneous databases
CN103606192A (zh) * 2013-11-27 2014-02-26 国家电网公司 一种基于三维虚拟地球的风场可视化展示方法
US20140330583A1 (en) * 2011-08-04 2014-11-06 Georgetown University Systems medicine platform for personalized oncology
CN105403664A (zh) * 2015-10-19 2016-03-16 电力规划设计总院 一种基于wrf-chem的大型点污染源大气环境影响评价方法
CN106448432A (zh) * 2016-09-30 2017-02-22 浙江大学 一种面向地图服务的风场多要素融合可视化表达方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5970490A (en) * 1996-11-05 1999-10-19 Xerox Corporation Integration platform for heterogeneous databases
US20140330583A1 (en) * 2011-08-04 2014-11-06 Georgetown University Systems medicine platform for personalized oncology
CN103606192A (zh) * 2013-11-27 2014-02-26 国家电网公司 一种基于三维虚拟地球的风场可视化展示方法
CN105403664A (zh) * 2015-10-19 2016-03-16 电力规划设计总院 一种基于wrf-chem的大型点污染源大气环境影响评价方法
CN106448432A (zh) * 2016-09-30 2017-02-22 浙江大学 一种面向地图服务的风场多要素融合可视化表达方法

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ABDUL-WAHAB S A等: "Evaluating the performance of an integrated CALPUFF-MM5 modeling system for predicting SO2 emission from a refinery", 《CLEAN TECHNOLOGIES&ENVIRONMENTAL POLICY》 *
刘辉权等: "气象数据图形显示系统及应用", 《成都信息工程学院学报》 *
普业等: "AVS/Express开发气象三维可视化系统", 《第七届科学数据库与信息技术学术讨论会》 *
邬群勇等: "CALPUFF模型模拟结果的时空多维可视化表达", 《地球信息科学》 *
黄刚等: "气象数据分析和诊断可视化平台的设计和构想及其在互联网络上的实现", 《大气科学学报》 *

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