学会这一招，才是真的玩转CALPUFF！——污染物扩散动态可视化系统在环评中的应用研究内有干货

轻轻的周二走啦，正如周三轻轻的来。我挥一挥衣袖，不带走一片烦恼。

各位周三好！

昨天为大家简单介绍了CALPUFF在Google Earth上的动画展示，不知各位同学是否有所收获呢？今天小编就来兑现承诺啦，为大家奉上如何编写具体代码思路。

只有学会这一招，才能真正称霸CALPUFF界！

【内有干货】即将送达！

大气污染物在环境中的扩散是随时间、空间变化的连续过程，目前多采用通过GIS技术生成污染物浓度图来展示污染物与环境之间的关系，从而满足环评文件和环境管理的技术要求。传统的污染物模拟演示系统大多采用浓度图叠加二维静态地图的形式，导致环境管理部门和社会公众不能对三维空间内的污染扩散状态有直观的感受。采用VisualBasic软件二次开发了基于Google Earth平台污染物扩散模拟的动态可视化演示系统，将标准化的KML文件(浓度场数据、气象场数据、三维污染源数据)处理成一个动画KML文件，发布到Google Earth平台，实现了大气污染扩散、风险泄漏、风场、污染源等三维动画演示，为环境污染模拟演示和技术复核提供了一个新的思路和方法。

设计原理

首先将大气污染预测模式和风险预测模式输出的浓度场数据、气象场数据、污染源数据，进行数据标准化处理，分别转化成Google Earth可读取的KML文件。KML文件是Google Earth的地标文件，数据格式是采用XML描述语言的文本格式，有利于程序员分析解读地标文件的内部信息，以实现污染物扩散模拟的动画输出。然后利用VisualBasic编程,将标准化的KML文件(浓度场数据、气象场数据、三维污染源数据)处理成一个动画KML文件,并输出到Google Earth平台进行动态演示。

动态可视化系统的实现

Step1 数据标准化处理

(1)浓度场数据标准化处理

污染物浓度场标准化处理设计原理是通过VB编程，调用Surfer等相关三维绘图软件，将预测出的逐时大气污染浓度场和风险泄漏浓度场数据格式转换成逐时的KML格式。使用者在主程序运行之前要完成参数设置，主要是根据使用者的需求来确定，例如浓度场的时间跨度、浓度场的等值线配色、浓度场透明度、UTM坐标系统的投影编号等等。

(2)气象场数据标准化处理

气象场数据标准化处理设计原理通过VB编程，调用Surfer等相关三维绘图软件，将预测出的逐时气象场数据格式转换成逐时的KML格式。

(3)三维污染源数据标准化处理

Sketch Up是3D设计工具软件，可从Sketch Up公司网站免费下载。利用Google Earth与Sketch Up相结合的技术，将建设项目的大气及风险污染源设计成位于Google Earth上的可视化三维视图，可达到使技术评估部门及环境管理部门清楚直观地了解污染源的外部结构、长宽高、占地面积等信息的目的。

图2污染源三维模型信息(Google Earth平台演示)

Step2 合成KML动画文件

显示KML动画文件的语法格式描述如下:

……

……

2009-08-15T00:00:00+08:00

2009-08-15T01:00:00+08:00

……

……

……

……

……

标签描述某时间段的开始与结束瞬间；

标签描述此时间段的浓度场或者气象场的面信息；标签描述浓度场或者气象场的经纬度信息。

在KML文件里增加多个，在每个时间点读取不同时刻的浓度场或气象场信息，可实现浓度场或气象场的可视化动态效果。程序首先将所有的标准化处理后的浓度场或者气象场数据写入一个KML文件，打开并读取该文件数据信息，并根据“Area Features ”等字段来判断KML数据信息位置，将时间标签写入相关位置，以制作逐小时变化的动画效果，处理完毕后输出最终的KML动画文件。

讲了这么多，是不是有点头大了呢？

接下来，让我们结合应用实例再巩固一下！

动态可视化系统应用研究

大气污染扩散/风场动态模拟系统

案例演示了某个环评项目一高架点源污染排放污染物迁移扩散情况，从该案例中可以很好的观察到典型日24h的大气污染物浓度分布趋势，为环境管理和决策提供科学合理的依据。测试结果显示，在Google Earth视图中，浓度场、气象场可根据不同的时刻而动态显示，见图3、图4。

图3动态可视化系统演示界面(风场和大气污染物浓度场，第0h)

图4动态可视化系统演示界面(风场和大气污染物浓度场,第5h)

风险泄漏扩散动态模拟系统

演示案例反映了某环评项目一风险源发生泄漏事故，污染烟团在区域内的迁移以及浓度变化的情况。通过演示，可以获得泄漏烟团半致死浓度、伤害浓度发生时间、消失的时间、影响范围等直观信息，从而为环境风险复核及应急预警等提供科学合理的依据。见图5、图6。

图5动态可视化系统演示界面(风险泄漏烟团,泄漏后第8min)

图6动态可视化系统演示界面(风险泄漏烟团,泄漏后第30min)

后处理和优化

本项目在后期处理过程中，通过采用3D StudioMax等三维动画渲染和制作软件，对动态可视化系统生成的动画进行优化和渲染。通过加入材质、灯光和其他效果，使得渲染更逼真。见图7、图8。

图7风险泄漏三维动画优化和渲染效果

图8风险泄漏三维动画优化和渲染效果

今天公众号内容是不是知识量满满呢，快拉上小伙伴一起来学习吧！