CN113688583B - 污染扩散模拟方法、装置、存储介质及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及污染可视化模拟技术领域，具体涉及一种污染扩散模拟方法、装置及电子设备，方法包括：获取污染源中目标污染元素在当前位置的当前方向向量以及当前风向向量；基于预先建立好的污染物扩散模型得到合向量，以表示目标污染元素在当前位置所受的作用力；然后相关数据确定目标污染元素在下一位置的目标方向向量以及目标风向向量；然后通过判断该位置的能量值确定该目标污染元素是否会继续扩散，并得到扩散模拟结果。相比于传统的土壤重金属污染扩散模型，该方法能够考虑到气象要素的影响，可以根据污染源所在区域的气象要素特点得到更加具有针对性且更准确的土壤重金属污染扩散结果。
Description
技术领域
本申请涉及污染可视化模拟技术领域，特别地涉及一种污染扩散模拟方法、装置、存储介质及电子设备。
背景技术
城市化、工业化的发展进程中往往会衍生出一系列的环境问题，例如三废(工业中产生的废水、废气、废渣)的违规排放，居民日常生活中产生的生活垃圾的不当处理，农田灌溉及含重金属肥料的不当使用等都会造成一定程度环境的污染。由于对生态环境保护工作的认识相对匮乏，许多地区或多或少地出现了土壤环境污染问题，其中土壤重金属含量超过标准而带来的重金属污染问题较为严重。土壤重金属污染的潜藏性、迟延性、难以降解性以及毒害性等特点使其成为国内外环境污染相关领域的研究热点之一。对土壤重金属污染分布、迁移以及污染土壤的修复的研究对土壤污染防治工作有巨大帮助。
常见的传统土壤重金属污染扩散模型大多基于菲克(Fick)扩散定律，研究内容主要是重金属在土壤内随水体的流动而扩散。但传统土壤重金属污染扩散模型得到某一土壤重金属污染源的扩散过程大致呈规则的球状，而实际情况由于污染扩散收到众多因素影响，导致传统模拟方法得到的模拟结果与实际情况相差较大。
发明内容
针对上述问题，本申请提供一种污染扩散模拟方法、装置、存储介质及电子设备。
第一方面，本申请提供了一种污染扩散模拟方法，所述方法包括：
获取污染源中目标污染元素在当前位置的当前方向向量以及当前风向向量；
基于预先建立好的污染物扩散模型，根据所述当前方向向量以及所述当前风向向量得到合向量；
根据所述当前方向向量、当前风向向量、所述合向量以及所述当前方向向量的角度确定所述目标污染元素在下一位置的目标方向向量以及目标风向向量；
根据所述目标方向向量计算所述目标污染元素在下一位置能量衰减后的能量值，并判断所述能量值是否小于预设阈值；
若所述能量值不小于所述预设阈值，则将所述目标方向向量以及所述目标风向向量作为新的当前方向向量以及当前风向向量，转至基于预先建立好的污染物扩散模型，根据所述当前方向向量以及所述当前风向向量得到合向量的步骤；
若所述能量值小于所述预设阈值，则根据所述目标污染元素所有位置对应的方向向量得到所述目标污染元素的扩散模拟结果。
上述实施方式中，根据目标污染元素在当前位置的当前方向向量以及当前风向向量计算合向量，以表示目标污染元素在当前位置所受的作用力，再根据该合向量以及相关向量确定出目标污染元素在下一位置的目标方向向量以及目标风向向量。然后通过判断目标污染元素在该位置的能量值确定该目标污染元素是否会继续扩散，若该目标污染元素会继续扩散，则可以计算该目标污染元素在后续扩散的数据。若目标污染元素不会继续扩散，则可以得到该目标污染元素的扩散模拟结果。相比于传统的土壤重金属污染扩散模型，该方法能够考虑到气象要素的影响，可以根据污染源所在区域的气象要素特点得到更加具有针对性且更准确的土壤重金属污染扩散结果。
根据本申请的实施例，可选的，上述污染扩散模拟方法中，获取污染源中目标污染元素在当前位置的当前方向向量以及当前风向向量之前，所述方法还包括：
获取所述污染源的位置，并获取与所述污染源的位置对应的风场矩阵；
以所述污染源位置为坐标原点，所述风场矩阵为坐标系建立污染物扩散模型；其中，所述坐标系的横轴根据所述风场矩阵的经度方向确定，所述坐标系的纵轴根据所述风场矩阵的纬度方向确定。
根据本申请的实施例，可选的，上述污染扩散模拟方法中，获取污染源中目标污染元素在当前位置的当前方向向量以及当前风向向量之前，所述方法还包括：
获取所述污染源中目标污染元素的初始扩散角度；
根据所述初始扩散角度及所述污染物扩散模型中的风向数据及风速确定所述目标污染元素的当前方向向量；
根据所述目标污染元素的当前方向向量确定所述污染物扩散模型中与其距离最近的风向向量为当前风向向量。
根据本申请的实施例，可选的，上述污染扩散模拟方法中，根据所述初始扩散角度及所述污染物扩散模型中的风向数据及风速确定所述目标污染元素的当前方向向量之前，还包括：
根据所述初始扩散角度确定扩散在所述污染物扩散模型中的目标区域；
获取所述目标区域中的所有位置的风向数据及风速数据。
根据本申请的实施例，可选的，上述污染扩散模拟方法中，根据所述初始扩散角度及所述污染物扩散模型中的风向数据及风速确定所述目标污染元素的当前方向向量包括：
从所述所有位置的风向数据及风速数据中确定与所述目标污染元素当前位置对应的风向数据及风速数据；
根据所述初始扩散角度和所述目标污染元素当前位置对应的风向数据及风速数据进行向量计算，得到所述目标污染元素的当前方向向量。
根据本申请的实施例，可选的，上述污染扩散模拟方法中，根据所述当前方向向量、当前风向向量、所述合向量以及所述当前方向向量的角度确定所述目标污染元素在下一位置的目标方向向量以及目标风向向量，包括：
确定所述当前方向向量的角度值所对应的目标角度区间，并根据所述目标角度区间确定纬度变化量；
根据所述目标污染元素的当前方向向量的纬度值以及所述纬度变化量确定所述目标污染元素在下一位置的目标方向向量的纬度值以及风场位置的纬度值；
根据所述合向量确定经度偏移量，并判断所述经度偏移量是否大于预设值；
若所述经度偏移量大于所述预设值，则根据所述目标污染元素的当前方向向量的经度值、当前风向向量的经度值以及预设经度变化量确定风场位置的经度值；
若所述经度偏移量不大于所述预设值，则将所述目标污染元素的当前方向向量的经度值确定风场位置的经度值；
确定与所述风场位置的纬度值以及所述风场位置的经度值对应的风向向量为目标风向向量。
根据本申请的实施例，可选的，上述污染扩散模拟方法中，根据所述目标污染元素的当前方向向量的经度值、当前风向向量的经度值以及预设经度变化量确定风场位置的经度值，包括：
若所述当前风向向量的经度值为正数，则确定所述风场位置的经度值为x+△x，其中，x表示所述目标污染元素的当前方向向量的经度值，△x表示所述预设经度变化量；
若所述当前风向向量的经度值为负数，则确定所述风场位置的经度值为x-△x，其中，x表示所述目标污染元素的当前方向向量的经度值，△x表示所述预设经度变化量。
第二方面，本申请还提供了一种污染扩散模拟装置，所述装置包括：当前向量获取模块，用于获取污染源中目标污染元素在当前位置的当前方向向量以及当前风向向量；
合向量获取模块，用于基于预先建立好的污染物扩散模型，根据所述当前方向向量以及所述当前风向向量得到合向量；
目标向量确定模块，用于根据所述当前方向向量、当前风向向量、所述合向量以及所述当前方向向量的角度确定所述目标污染元素在下一位置的目标方向向量以及目标风向向量；
能量衰减判断模块，用于根据所述目标方向向量计算所述目标污染元素在下一位置能量衰减后的能量值，并判断所述能量值是否小于预设阈值；
第一执行模块，用于若所述能量值不小于所述预设阈值，则将所述目标方向向量以及所述目标风向向量作为新的当前方向向量以及当前风向向量，转至基于预先建立好的污染物扩散模型，根据所述当前方向向量以及所述当前风向向量得到合向量的步骤；
第二执行模块，用于若所述能量值小于所述预设阈值，则根据所述目标污染元素所有位置对应的方向向量得到所述目标污染元素的扩散模拟结果。
根据本申请的实施例，可选的，上述污染扩散模拟装置中，所述装置还包括：
污染数据获取模块，用于获取所述污染源的位置，并获取与所述污染源的位置对应的风场矩阵；
无缘物扩散模型建立模块，用于以所述污染源位置为坐标原点，所述风场矩阵为坐标系建立污染物扩散模型；其中，所述坐标系的横轴根据所述风场矩阵的经度方向确定，所述坐标系的纵轴根据所述风场矩阵的纬度方向确定。
根据本申请的实施例，可选的，上述污染扩散模拟装置中，所述装置还包括：
初始扩散角度获取模块，用于获取所述污染源中目标污染元素的初始扩散角度；
当前方向向量确定模块，用于根据所述初始扩散角度及所述污染物扩散模型中的风向数据及风速确定所述目标污染元素的当前方向向量；
当前风向向量确定模块，用于根据所述目标污染元素的当前方向向量确定所述污染物扩散模型中与其距离最近的风向向量为当前风向向量。
根据本申请的实施例，可选的，上述污染扩散模拟装置中，所述装置还包括：
目标区域确定模块，用于根据所述初始扩散角度确定扩散在所述污染物扩散模型中的目标区域；
目标区域数据获取模块，用于获取所述目标区域中的所有位置的风向数据及风速数据。
根据本申请的实施例，可选的，上述污染扩散模拟装置中，当前方向向量确定模块包括：
当前位置数据单元，用于从所述所有位置的风向数据及风速数据中确定与所述目标污染元素当前位置对应的风向数据及风速数据；
当前方向向量确定单元，用于根据所述初始扩散角度和所述目标污染元素当前位置对应的风向数据及风速数据进行向量计算，得到所述目标污染元素的当前方向向量。
根据本申请的实施例，可选的，上述污染扩散模拟装置中，目标向量确定模块包括：
纬度变化量确定单元，用于确定所述当前方向向量的角度值所对应的目标角度区间，并根据所述目标角度区间确定纬度变化量；
目标方向向量的纬度值以及风场位置的纬度值确定单元，用于根据所述目标污染元素的当前方向向量的纬度值以及所述纬度变化量确定所述目标污染元素在下一位置的目标方向向量的纬度值以及风场位置的纬度值；
经度偏移量判断单元，用于根据所述合向量确定经度偏移量，并判断所述经度偏移量是否大于预设值；
第一风场位置经度值确定单元，用于若所述经度偏移量大于所述预设值，则根据所述目标污染元素的当前方向向量的经度值、当前风向向量的经度值以及预设经度变化量确定风场位置的经度值；
第二风场经度值确定单元，用于若所述经度偏移量不大于所述预设值，则将所述目标污染元素的当前方向向量的经度值确定风场位置的经度值；
目标风向向量确定单元，用于确定与所述风场位置的纬度值以及所述风场位置的经度值对应的风向向量为目标风向向量。
根据本申请的实施例，可选的，上述污染扩散模拟装置中，第一风场位置经度值确定单元包括：
第一经度值确定子单元，用于若所述当前风向向量的经度值为正数，则确定所述风场位置的经度值为x+△x，其中，x表示所述目标污染元素的当前方向向量的经度值，△x表示所述预设经度变化量；
第二经度值确定子单元，用于若所述当前风向向量的经度值为负数，则确定所述风场位置的经度值为x-△x，其中，x表示所述目标污染元素的当前方向向量的经度值，△x表示所述预设经度变化量。
第三方面，本申请提供了一种存储介质，该存储介质存储的计算机程序，可被一个或多个处理器执行，可用来实现如上述的污染扩散模拟方法。
第四方面，本申请提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，该计算机程序被所述处理器执行时，执行上述的污染扩散模拟方法。
与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：
本申请提供的一种污染扩散模拟方法、装置、存储介质及电子设备，所述方法包括：获取污染源中目标污染元素在当前位置的当前方向向量以及当前风向向量；基于预先建立好的污染物扩散模型，根据所述当前方向向量以及所述当前风向向量得到合向量；根据所述当前方向向量、当前风向向量、所述合向量以及所述当前方向向量的角度确定所述目标污染元素在下一位置的目标方向向量以及目标风向向量；根据所述目标方向向量计算所述目标污染元素在下一位置能量衰减后的能量值，并判断所述能量值是否小于预设阈值；若所述能量值不小于所述预设阈值，则将所述目标方向向量以及所述目标风向向量作为新的当前方向向量以及当前风向向量，转至基于预先建立好的污染物扩散模型，根据所述当前方向向量以及所述当前风向向量得到合向量的步骤；若所述能量值小于所述预设阈值，则根据所述目标污染元素所有位置对应的方向向量得到所述目标污染元素的扩散模拟结果。根据目标污染元素在当前位置的当前方向向量以及当前风向向量计算合向量，以表示目标污染元素在当前位置所受的作用力，再根据该合向量以及相关向量确定出目标污染元素在下一位置的目标方向向量以及目标风向向量。然后通过判断目标污染元素在该位置的能量值确定该目标污染元素是否会继续扩散，若该目标污染元素会继续扩散，则可以计算该目标污染元素在后续扩散的数据。若目标污染元素不会继续扩散，则可以得到该目标污染元素的扩散模拟结果。相比于传统的土壤重金属污染扩散模型，该方法能够考虑到气象要素的影响，可以根据污染源所在区域的气象要素特点得到更加具有针对性且更准确的土壤重金属污染扩散结果。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本申请进行更详细的描述。
图1为本申请实施例一提供的一种污染扩散模拟方法的流程示意图。
图2为本申请实施例二提供的一种污染扩散模型的示意图。
图3为本申请实施例四提供的一种污染扩散模拟装置的结构示意框图。
图4为本申请实施例六提供的一种电子设备的连接框图。
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记，附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本申请的实施方式，借此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题，并达到相应技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。本申请实施例以及实施例中的各个特征，在不相冲突前提下可以相互结合，所形成的技术方案均在本申请的保护范围之内。
实施例一
本发明提供一种污染扩散模拟方法，请参阅图1，该方法包括如下步骤：
第一方面，本申请提供了一种污染扩散模拟方法，所述方法包括：
步骤S110：获取污染源中目标污染元素在当前位置的当前方向向量以及当前风向向量。
常见的传统土壤重金属污染扩散模型大多基于菲克(Fick)扩散定律，研究内容主要是重金属在土壤内随水体的流动而扩散。传统扩散模型最终的扩散效果近乎于球形扩散，对研究区域使用传统扩散模型进行扩散模拟时便会出现误差。由于土壤和大气之间存在着物质交换的过程——土气交换，污染源产生的重金属污染物会有一部分以粉尘、烟气等形式存在于大气中，大气流动便会导致重金属污染物的迁移。气溶胶也可以携带含有重金属的污染物在大气中进行远距离迁移，最终可以通过干湿沉降或重力沉降等方式落到地表进入到土壤之中。同样地，土壤之中的重金属元素也会由于土气交换的过程挥发或转换到气溶胶中。也就是说，大气流动对研究区域土壤中污染元素的扩散会有一定的影响，所以风作为大气流动的重要表现形式可作为研究对象。基于传统的土壤重金属污染扩散模型，假设重金属污染元素从污染源发射后具有初始方向向量，根据污染源的经纬度选择风场矩阵中距离污染源最近的一个风向向量作为起点风向，则重金属元素在风场中所受的作用力为其当前所在风场矩阵点的向量值。
步骤S120：基于预先建立好的污染物扩散模型，根据所述当前方向向量以及所述当前风向向量得到合向量。
通过所述当前方向向量以及所述当前风向向量得到的合向量可以表示目标污染元素在当前位置所受的作用力，因此，根据该合向量可以结合大气流动性对该目标污染元素的扩散路径进行进一步的推测。
步骤S130：根据所述当前方向向量、当前风向向量、所述合向量以及所述当前方向向量的角度确定所述目标污染元素在下一位置的目标方向向量以及目标风向向量。
已知目标污染元素在当前位置的当前方向向量、以及当前风向向量、合向量以及当前方向向量的角度，则可以确定出该目标污染元素在下一位置的目标方向向量以及目标风向向量。
步骤S140：根据所述目标方向向量计算所述目标污染元素在下一位置能量衰减后的能量值，并判断所述能量值是否小于预设阈值。
若所述能量值不小于所述预设阈值，则执行步骤S150：将所述目标方向向量以及所述目标风向向量作为新的当前方向向量以及当前风向向量，转至步骤S120。
若所述能量值小于所述预设阈值，则执行步骤S160：根据所述目标污染元素所有位置对应的方向向量得到所述目标污染元素的扩散模拟结果。
确定出目标方向向量后，则可以进一步计算出目标污染元素在下一位置能量衰减后的能量值。由于污染元素在扩散的当前位置时具有一定从初始能量，而扩散到下一位置时，在扩散过程中有能量被消耗掉，因此可以通过计算目标污染元素在下一位置时的能量值，来判断该目标污染元素是否仍可以继续扩散，从而确定目标污染元素扩散是否结束。
具体地，当目标污染元素在下一位置的能量值不小于所述预设阈值，则说明该目标污染元素仍然可以继续扩散，则可以将该下一位置作为新的当前位置，相应的，该位置对应的目标向向量以及目标风向向量作为新的当前方向向量以及当前风向向量，然后转至步骤S130重新确定新的下一个位置。直至对目标污染元素在下一位置的能量值进行判断是，该能量值小于预设阈值，即可判断该目标污染元素不再继续扩散。此时，则可以根据之前对该目标污染元素计算出的所有位置对应的方向向量得到该目标污染元素的扩散路或者扩散方向，即为目标污染元素的扩散模拟结果。
综上所述，本申请提供一种污染扩散模拟方法，包括：获取污染源中目标污染元素在当前位置的当前方向向量以及当前风向向量；基于预先建立好的污染物扩散模型，根据所述当前方向向量以及所述当前风向向量得到合向量；根据所述当前方向向量、当前风向向量、所述合向量以及所述当前方向向量的角度确定所述目标污染元素在下一位置的目标方向向量以及目标风向向量；根据所述目标方向向量计算所述目标污染元素在下一位置能量衰减后的能量值，并判断所述能量值是否小于预设阈值；若所述能量值不小于所述预设阈值，则将所述目标方向向量以及所述目标风向向量作为新的当前方向向量以及当前风向向量，转至基于预先建立好的污染物扩散模型，根据所述当前方向向量以及所述当前风向向量得到合向量的步骤；若所述能量值小于所述预设阈值，则根据所述目标污染元素所有位置对应的方向向量得到所述目标污染元素的扩散模拟结果。根据目标污染元素在当前位置的当前方向向量以及当前风向向量计算合向量，以表示目标污染元素在当前位置所受的作用力，再根据该合向量以及相关向量确定出目标污染元素在下一位置的目标方向向量以及目标风向向量。然后通过判断目标污染元素在该位置的能量值确定该目标污染元素是否会继续扩散，若该目标污染元素会继续扩散，则可以计算该目标污染元素在后续扩散的数据。若目标污染元素不会继续扩散，则可以得到该目标污染元素的扩散模拟结果。相比于传统的土壤重金属污染扩散模型，该方法能够考虑到气象要素的影响，可以根据污染源所在区域的气象要素特点得到更加具有针对性且更准确的土壤重金属污染扩散结果。此外，该模拟结果可以通过可视化框架将扩散结果进行具象的表示。
实施例二
在实施例一的基础上，本实施例通过具体实施案例对实施例一中的方法进行说明。
根据本申请的实施例，可选的，上述污染扩散模拟方法中，获取污染源中目标污染元素在当前位置的当前方向向量以及当前风向向量之前，可以先获取所述污染源的位置，并获取与所述污染源的位置对应的风场矩阵。以所述污染源位置为坐标原点，所述风场矩阵为坐标系建立污染物扩散模型；其中，所述坐标系的横轴根据所述风场矩阵的经度方向确定，所述坐标系的纵轴根据所述风场矩阵的纬度方向确定。如图2所示，图2中的污染源即为坐标原点，图2中的所示出的一部分实线方格则为一部分风场矩阵，其余部分在图2中未示出。风场矩阵的经纬度间隔即为污染物扩散模型中坐标轴的单位。基于风场矩阵建立的污染物扩散模型能够对污染源进行更有针对性及更准确的模拟。
获取污染源中目标污染元素在当前位置的当前方向向量以及当前风向向量之前，可以基于上述建立的污染物扩散模型确定目标污染元素在当前位置的当前方向向量以及当前风向向量。首先，获取所述污染源中目标污染元素的初始扩散角度，然后根据所述初始扩散角度及所述污染物扩散模型中的风向数据及风速确定所述目标污染元素的当前方向向量。再根据所述目标污染元素的当前方向向量确定所述污染物扩散模型中与其距离最近的风向向量为当前风向向量。
在获取目标污染元素的初始扩散角度时，可以通过在试验区实地测量污染物扩散的初始数据的方式获取，初始数据包括污染浓度和初始扩散角度等其他数据。确定好当前方向向量之后，根据当前方向向量选择污染物扩散模型距离其最近风场矩阵点的向量坐标所对应的风向向量为当前风向向量，从而保证当前风向向量的准确性。
此外，根据所述初始扩散角度及所述污染物扩散模型中的风向数据及风速确定所述目标污染元素的当前方向向量之前，还可以先根据所述初始扩散角度确定扩散在所述污染物扩散模型中的目标区域；然后获取所述目标区域中的所有位置的风向数据及风速数据。例如图2中的两条相交的斜虚线将平面划分为四个扇形区域，即区域1、区域2、区域3以及区域4。具体的，如图2中污染源中的目标污染元素的初始扩散角度处于区域1中，则相应的获取区域1中的所有位置的风向数据及风速数据。在对污染元素进行扩散模拟时，需要用到风向数据及风速数据，由于对该污染物扩散模型中所有的风向数据及风速进行获取需要占用计算资源及耗费时间，因此可以采用上述分区的方式获取目标区域的数据，则可以有效的提高模拟效率。
在获取目标区域中国的风向数据集风速数据之后，可以根据所述初始扩散角度及所述污染物扩散模型中的风向数据及风速确定所述目标污染元素的当前方向向量。具体的，先从所述所有位置的风向数据及风速数据中确定与所述目标污染元素当前位置对应的风向数据及风速数据，然后根据所述初始扩散角度和所述目标污染元素当前位置对应的风向数据及风速数据进行向量计算，得到所述目标污染元素的当前方向向量。
实施例三
在实施例一的基础上，本实施例通过具体实施案例对实施例一中的方法进行说明。
根据本申请的实施例，可选的，上述污染扩散模拟方法中，根据所述当前方向向量、当前风向向量、所述合向量以及所述当前方向向量的角度确定所述目标污染元素在下一位置的目标方向向量以及目标风向向量，包括：
确定所述当前方向向量的角度值所对应的目标角度区间，并根据所述目标角度区间确定纬度变化量；
根据所述目标污染元素的当前方向向量的纬度值以及所述纬度变化量确定所述目标污染元素在下一位置的目标方向向量的纬度值以及风场位置的纬度值；
根据所述合向量确定经度偏移量，并判断所述经度偏移量是否大于预设值；
若所述经度偏移量大于所述预设值，则根据所述目标污染元素的当前方向向量的经度值、当前风向向量的经度值以及预设经度变化量确定风场位置的经度值；
若所述经度偏移量不大于所述预设值，则将所述目标污染元素的当前方向向量的经度值确定风场位置的经度值；
确定与所述风场位置的纬度值以及所述风场位置的经度值对应的风向向量为目标风向向量。
在上述污染扩散模拟方法中，根据所述目标污染元素的当前方向向量的经度值、当前风向向量的经度值以及预设经度变化量确定风场位置的经度值，包括：
若所述当前风向向量的经度值为正数，则确定所述风场位置的经度值为x+△x，其中，x表示所述目标污染元素的当前方向向量的经度值，△x表示所述预设经度变化量；
若所述当前风向向量的经度值为负数，则确定所述风场位置的经度值为x-△x，其中，x表示所述目标污染元素的当前方向向量的经度值，△x表示所述预设经度变化量。
例如，目标污染元素的当前方向向量为(x，y)，目标污染元素的当前风向向量为(m，n)，在基于预先建立好的污染物扩散模型进行向量计算之后，可以得到合向量(p，q)。然后判断当前方向向量的角度值所对应的目标角度区间，例如图2，目标污染元素的当前位置在原点处，且其当前方向向量的角度值所对应于第三象限，则与第三象限对应的纬度变化量为负值，为了保证下一位置在风场矩阵网格线上，即图2中方形网格上，则纬度变化量的绝对值为风场矩阵网格线的间隔值△y。则因此目标污染元素在下一位置的目标方向向量的纬度值为y-△y，风场位置的纬度值为y-△y。可以理解地，若目标污染元素的当前位置在原点处且其当前方向向量的角度值所对应于第一象限，则与第一象限对应的纬度变化量为正值。因此目标污染元素在下一位置的目标方向向量的纬度值为y+△y，风场位置的纬度值为y+△y。其中-△y以及+△y均为纬度变化量。目标污染元素在下一位置的目标方向向量的经度值则根据和向量的经度值确定，即为p。继续以目标污染元素的当前位置在原点处，且其当前方向向量的角度值所对应于第三象限为例，目标污染元素在下一位置的目标方向向量为(p，y-△y)。
若所述经度偏移量大于所述预设值，例如预设值为
则根据所述目标污染元素的当前方向向量的经度值x、当前风向向量的经度值m以及预设经度变化量△x确定风场位置的经度值，具体地，如果当前风向向量的经度值m为正数，则推断下一位置的风场位置在当前位置的正方向，则风场位置的经度值为x+△x，则可得到下一个位置的风场位置为(x+△x，y-△y)；如果当前风向向量的经度值m为负数，则推断下一位置的风场位置当前位置的负方向，则风场位置的经度值为x-△x，即可得到下一个位置的风场位置为(x-△x，y-△y)。若所述经度偏移量不大于所述预设值，则将所述目标污染元素的当前方向向量的经度值x确定下一个位置的风场位置的经度值为x，可得到下一个位置的风场位置为(x，y-△y)。接着确定与所述风场位置的纬度值以及所述风场位置的经度值对应的风向向量为目标风向向量。
实施例四
请参看图3，本申请提供了一种污染扩散模拟装置300，该装置包括：
当前向量获取模块310，用于获取污染源中目标污染元素在当前位置的当前方向向量以及当前风向向量；
合向量获取模块320，用于基于预先建立好的污染物扩散模型，根据所述当前方向向量以及所述当前风向向量得到合向量；
目标向量确定模块330，用于根据所述当前方向向量、当前风向向量、所述合向量以及所述当前方向向量的角度确定所述目标污染元素在下一位置的目标方向向量以及目标风向向量；
能量衰减判断模块340，用于根据所述目标方向向量计算所述目标污染元素在下一位置能量衰减后的能量值，并判断所述能量值是否小于预设阈值；
第一执行模块350，用于若所述能量值不小于所述预设阈值，则将所述目标方向向量以及所述目标风向向量作为新的当前方向向量以及当前风向向量，转至基于预先建立好的污染物扩散模型，根据所述当前方向向量以及所述当前风向向量得到合向量的步骤；
第二执行模块360，用于若所述能量值小于所述预设阈值，则根据所述目标污染元素所有位置对应的方向向量得到所述目标污染元素的扩散模拟结果。
根据本申请的实施例，可选的，上述污染扩散模拟装置中，所述装置还包括：
污染数据获取模块，用于获取所述污染源的位置，并获取与所述污染源的位置对应的风场矩阵；
无缘物扩散模型建立模块，用于以所述污染源位置为坐标原点，所述风场矩阵为坐标系建立污染物扩散模型；其中，所述坐标系的横轴根据所述风场矩阵的经度方向确定，所述坐标系的纵轴根据所述风场矩阵的纬度方向确定。
根据本申请的实施例，可选的，上述污染扩散模拟装置中，所述装置还包括：
初始扩散角度获取模块，用于获取所述污染源中目标污染元素的初始扩散角度；
当前方向向量确定模块，用于根据所述初始扩散角度及所述污染物扩散模型中的风向数据及风速确定所述目标污染元素的当前方向向量；
当前风向向量确定模块，用于根据所述目标污染元素的当前方向向量确定所述污染物扩散模型中与其距离最近的风向向量为当前风向向量。
根据本申请的实施例，可选的，上述污染扩散模拟装置中，所述装置还包括：
目标区域确定模块，用于根据所述初始扩散角度确定扩散在所述污染物扩散模型中的目标区域；
目标区域数据获取模块，用于获取所述目标区域中的所有位置的风向数据及风速数据。
根据本申请的实施例，可选的，上述污染扩散模拟装置中，当前方向向量确定模块包括：
当前位置数据单元，用于从所述所有位置的风向数据及风速数据中确定与所述目标污染元素当前位置对应的风向数据及风速数据；
当前方向向量确定单元，用于根据所述初始扩散角度和所述目标污染元素当前位置对应的风向数据及风速数据进行向量计算，得到所述目标污染元素的当前方向向量。
根据本申请的实施例，可选的，上述污染扩散模拟装置中，目标向量确定模块包括：
纬度变化量确定单元，用于确定所述当前方向向量的角度值所对应的目标角度区间，并根据所述目标角度区间确定纬度变化量；
目标方向向量的纬度值以及风场位置的纬度值确定单元，用于根据所述目标污染元素的当前方向向量的纬度值以及所述纬度变化量确定所述目标污染元素在下一位置的目标方向向量的纬度值以及风场位置的纬度值；
经度偏移量判断单元，用于根据所述合向量确定经度偏移量，并判断所述经度偏移量是否大于预设值；
第一风场位置经度值确定单元，用于若所述经度偏移量大于所述预设值，则根据所述目标污染元素的当前方向向量的经度值、当前风向向量的经度值以及预设经度变化量确定风场位置的经度值；
第二风场经度值确定单元，用于若所述经度偏移量不大于所述预设值，则将所述目标污染元素的当前方向向量的经度值确定风场位置的经度值；
目标风向向量确定单元，用于确定与所述风场位置的纬度值以及所述风场位置的经度值对应的风向向量为目标风向向量。
根据本申请的实施例，可选的，上述污染扩散模拟装置中，第一风场位置经度值确定单元包括：
第一经度值确定子单元，用于若所述当前风向向量的经度值为正数，则确定所述风场位置的经度值为x+△x，其中，x表示所述目标污染元素的当前方向向量的经度值，△x表示所述预设经度变化量；
第二经度值确定子单元，用于若所述当前风向向量的经度值为负数，则确定所述风场位置的经度值为x-△x，其中，x表示所述目标污染元素的当前方向向量的经度值，△x表示所述预设经度变化量。
综上所述，本申请提供一种污染扩散模拟装置，该装置包括：当前向量获取模块310，用于获取污染源中目标污染元素在当前位置的当前方向向量以及当前风向向量；合向量获取模块320，用于基于预先建立好的污染物扩散模型，根据所述当前方向向量以及所述当前风向向量得到合向量；目标向量确定模块330，用于根据所述当前方向向量、当前风向向量、所述合向量以及所述当前方向向量的角度确定所述目标污染元素在下一位置的目标方向向量以及目标风向向量；能量衰减判断模块340，用于根据所述目标方向向量计算所述目标污染元素在下一位置能量衰减后的能量值，并判断所述能量值是否小于预设阈值；第一执行模块350，用于若所述能量值不小于所述预设阈值，则将所述目标方向向量以及所述目标风向向量作为新的当前方向向量以及当前风向向量，转至基于预先建立好的污染物扩散模型，根据所述当前方向向量以及所述当前风向向量得到合向量的步骤；第二执行模块360，用于若所述能量值小于所述预设阈值，则根据所述目标污染元素所有位置对应的方向向量得到所述目标污染元素的扩散模拟结果。根据目标污染元素在当前位置的当前方向向量以及当前风向向量计算合向量，以表示目标污染元素在当前位置所受的作用力，再根据该合向量以及相关向量确定出目标污染元素在下一位置的目标方向向量以及目标风向向量。然后通过判断目标污染元素在该位置的能量值确定该目标污染元素是否会继续扩散，若该目标污染元素会继续扩散，则可以计算该目标污染元素在后续扩散的数据。若目标污染元素不会继续扩散，则可以得到该目标污染元素的扩散模拟结果。相比于传统的土壤重金属污染扩散模型，该方法能够考虑到气象要素的影响，可以根据污染源所在区域的气象要素特点得到更加具有针对性且更准确的土壤重金属污染扩散结果。
实施例五
本实施例还提供一种计算机可读存储介质，如闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，SD或DX存储器等)、随机访问存储器(RAM)、静态随机访问存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、可编程只读存储器(PROM)、磁性存储器、磁盘、光盘、服务器、App应用商城等等，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时可以实现如上述实施例中所述的步骤，具体实施例过程可参见上述实施例部分，本实施例在此不再重复赘述。
实施例六
本申请实施例提供了一种电子设备，该电子设备可以是手机、电脑或平板电脑等，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算器程序，该计算机程序被处理器执行时实现如实施例一中所述的污染扩散模拟方法。可以理解，如图4所示，该电子设备400还可以包括：处理器401，存储器402，多媒体组件403，输入/输出(I/O)接口404，以及通信组件405。
其中，处理器401用于执行如实施例一中的污染扩散模拟方法中的全部或部分步骤。存储器402用于存储各种类型的数据，这些数据例如可以包括电子设备中的任何应用程序或方法的指令，以及应用程序相关的数据。
处理器401可以是专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、数字信号处理器(Digital Signal Processor，简称DSP)、数字信号处理设备(Digital Signal Processing Device，简称DSPD)、可编程逻辑器件(Programmable LogicDevice，简称PLD)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述实施例一中的污染扩散模拟方法。
存储器402可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，例如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，简称SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，简称EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，简称EPROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，简称PROM)，只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
多媒体组件403可以包括屏幕和音频组件，该屏幕可以是触摸屏，音频组件用于输出和/或输入音频信号。例如，音频组件可以包括一个麦克风，麦克风用于接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器或通过通信组件发送。音频组件还包括至少一个扬声器，用于输出音频信号。
I/O接口404为处理器401和其他接口模块之间提供接口，上述其他接口模块可以是键盘，鼠标，按钮等。这些按钮可以是虚拟按钮或者实体按钮。
通信组件405用于该电子设备400与其他设备之间进行有线或无线通信。无线通信，例如Wi-Fi，蓝牙，近场通信(Near Field Communication，简称NFC)，2G、3G或4G，或它们中的一种或几种的组合，因此相应的该通信组件405可以包括：Wi-Fi模块，蓝牙模块，NFC模块。
综上，本申请提供的一种污染扩散模拟方法、装置、存储介质及电子设备，所述方法包括：获取污染源中目标污染元素在当前位置的当前方向向量以及当前风向向量；基于预先建立好的污染物扩散模型，根据所述当前方向向量以及所述当前风向向量得到合向量；根据所述当前方向向量、当前风向向量、所述合向量以及所述当前方向向量的角度确定所述目标污染元素在下一位置的目标方向向量以及目标风向向量；根据所述目标方向向量计算所述目标污染元素在下一位置能量衰减后的能量值，并判断所述能量值是否小于预设阈值；若所述能量值不小于所述预设阈值，则将所述目标方向向量以及所述目标风向向量作为新的当前方向向量以及当前风向向量，转至基于预先建立好的污染物扩散模型，根据所述当前方向向量以及所述当前风向向量得到合向量的步骤；若所述能量值小于所述预设阈值，则根据所述目标污染元素所有位置对应的方向向量得到所述目标污染元素的扩散模拟结果。根据目标污染元素在当前位置的当前方向向量以及当前风向向量计算合向量，以表示目标污染元素在当前位置所受的作用力，再根据该合向量以及相关向量确定出目标污染元素在下一位置的目标方向向量以及目标风向向量。然后通过判断目标污染元素在该位置的能量值确定该目标污染元素是否会继续扩散，若该目标污染元素会继续扩散，则可以计算该目标污染元素在后续扩散的数据。若目标污染元素不会继续扩散，则可以得到该目标污染元素的扩散模拟结果。相比于传统的土壤重金属污染扩散模型，该方法能够考虑到气象要素的影响，可以根据污染源所在区域的气象要素特点得到更加具有针对性且更准确的土壤重金属污染扩散结果。
在本申请实施例所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的系统和方法实施例仅仅是示意性的。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
虽然本申请所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本申请而采用的实施方式，并非用以限定本申请。任何本申请所属技术领域内的技术人员，在不脱离本申请所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本申请的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (10)
1.一种污染扩散模拟方法，其特征在于，所述方法包括：
获取污染源中目标污染元素在当前位置的当前方向向量以及当前风向向量；
基于预先建立好的污染物扩散模型，根据所述当前方向向量以及所述当前风向向量得到合向量；
根据所述当前方向向量、当前风向向量、所述合向量以及所述当前方向向量的角度确定所述目标污染元素在下一位置的目标方向向量以及目标风向向量；
根据所述目标方向向量计算所述目标污染元素在下一位置能量衰减后的能量值，并判断所述能量值是否小于预设阈值；
若所述能量值不小于所述预设阈值，则将所述目标方向向量以及所述目标风向向量作为新的当前方向向量以及当前风向向量，转至基于预先建立好的污染物扩散模型，根据所述当前方向向量以及所述当前风向向量得到合向量的步骤；
若所述能量值小于所述预设阈值，则根据所述目标污染元素所有位置对应的方向向量得到所述目标污染元素的扩散模拟结果。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取污染源中目标污染元素在当前位置的当前方向向量以及当前风向向量之前，所述方法还包括：
获取所述污染源的位置，并获取与所述污染源的位置对应的风场矩阵；
以所述污染源位置为坐标原点，所述风场矩阵为坐标系建立污染物扩散模型；其中，所述坐标系的横轴根据所述风场矩阵的经度方向确定，所述坐标系的纵轴根据所述风场矩阵的纬度方向确定。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，获取污染源中目标污染元素在当前位置的当前方向向量以及当前风向向量之前，所述方法还包括：
获取所述污染源中目标污染元素的初始扩散角度；
根据所述初始扩散角度及所述污染物扩散模型中的风向数据及风速确定所述目标污染元素的当前方向向量；
根据所述目标污染元素的当前方向向量确定所述污染物扩散模型中与其距离最近的风向向量为当前风向向量。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述初始扩散角度及所述污染物扩散模型中的风向数据及风速确定所述目标污染元素的当前方向向量之前，还包括：
根据所述初始扩散角度确定扩散在所述污染物扩散模型中的目标区域；
获取所述目标区域中的所有位置的风向数据及风速数据。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述初始扩散角度及所述污染物扩散模型中的风向数据及风速确定所述目标污染元素的当前方向向量包括：
从所述所有位置的风向数据及风速数据中确定与所述目标污染元素当前位置对应的风向数据及风速数据；
根据所述初始扩散角度和所述目标污染元素当前位置对应的风向数据及风速数据进行向量计算，得到所述目标污染元素的当前方向向量。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述当前方向向量、当前风向向量、所述合向量以及所述当前方向向量的角度确定所述目标污染元素在下一位置的目标方向向量以及目标风向向量，包括：
确定所述当前方向向量的角度值所对应的目标角度区间，并根据所述目标角度区间确定纬度变化量；
根据所述目标污染元素的当前方向向量的纬度值以及所述纬度变化量确定所述目标污染元素在下一位置的目标方向向量的纬度值以及风场位置的纬度值；
根据所述合向量确定经度偏移量，并判断所述经度偏移量是否大于预设值；
若所述经度偏移量大于所述预设值，则根据所述目标污染元素的当前方向向量的经度值、当前风向向量的经度值以及预设经度变化量确定风场位置的经度值；
若所述经度偏移量不大于所述预设值，则将所述目标污染元素的当前方向向量的经度值确定风场位置的经度值；
确定与所述风场位置的纬度值以及所述风场位置的经度值对应的风向向量为目标风向向量。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据所述目标污染元素的当前方向向量的经度值、当前风向向量的经度值以及预设经度变化量确定风场位置的经度值，包括：
若所述当前风向向量的经度值为正数，则确定所述风场位置的经度值为x+△x，其中，x表示所述目标污染元素的当前方向向量的经度值，△x表示所述预设经度变化量；
若所述当前风向向量的经度值为负数，则确定所述风场位置的经度值为x-△x，其中，x表示所述目标污染元素的当前方向向量的经度值，△x表示所述预设经度变化量。
8.一种污染扩散模拟装置，其特征在于，所述装置包括：
当前向量获取模块，用于获取污染源中目标污染元素在当前位置的当前方向向量以及当前风向向量；
合向量获取模块，用于基于预先建立好的污染物扩散模型，根据所述当前方向向量以及所述当前风向向量得到合向量；
目标向量确定模块，用于根据所述当前方向向量、当前风向向量、所述合向量以及所述当前方向向量的角度确定所述目标污染元素在下一位置的目标方向向量以及目标风向向量；
能量衰减判断模块，用于根据所述目标方向向量计算所述目标污染元素在下一位置能量衰减后的能量值，并判断所述能量值是否小于预设阈值；
第一执行模块，用于若所述能量值不小于所述预设阈值，则将所述目标方向向量以及所述目标风向向量作为新的当前方向向量以及当前风向向量，转至基于预先建立好的污染物扩散模型，根据所述当前方向向量以及所述当前风向向量得到合向量的步骤；
第二执行模块，用于若所述能量值小于所述预设阈值，则根据所述目标污染元素所有位置对应的方向向量得到所述目标污染元素的扩散模拟结果。
9.一种存储介质，其特征在于，该存储介质存储的计算机程序，在被一个或多个处理器执行时，用来实现如权利要求1-7中任意一项所述的方法。
10.一种电子设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，该计算机程序被所述处理器执行时，执行如权利要求1-7任意一项所述的方法。
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