天然气田大气污染预警系统软件的设计与实现

论文摘要

由于人为或自然的原因,天然气的开采难免引发大气污染事故,其突发性不但严重威胁人民群众的生命和财产安全,而且严重破坏人们赖以生存的生态环境。而建立在GIS基础上的天然气田大气污染预警系统,正是为了更好的辅助事故应急决策人员的应急响应工作,提高对突发性大气污染事故发生的敏感性与应急的及时性和有效性,减少事故造成的危害,确保环境最大程度的安全。因此,天然气田大气污染预警系统是天然气安全开采与生产建设中非常重要的部分,系统的研究与建立具有重大的现实意义。对大气污染的预警通常需要快速给出事故类型、事故发生地点、污染范围和潜在影响区域等信息,这就需要从污染的预报与污染造成的影响两个方面进行分析。前者是系统的基础,依赖于大气扩散的数学模型,本文着重分析了CALPUFF系统模型在大气扩散模拟与预测中的应用；而后者是辅助应急指挥的关键,依赖于具有空间分析能力的地理信息系统(GIS),本文着重分析了基于ArcGIS Engine组件开发GIS的方法。在此基础上,本文介绍了大气扩散模型与地理信息系统的结合方式,通过对二者的集成,最终给出了大气污染预警系统软件的解决方案。本预警系统软件以ESRI公司的ArcGIS Engnine组件作为地理信息系统开发的基础,以CALPUFF系统作为大气扩散计算的数学模型,选择Visual C#.NET 2005为开发环境,并以SQL Server2005和GeoDatabase为系统数据库,分别实现了地图管理、气象预测、浓度计算、污染显示和报告出图五大功能模块。通过这些功能模块,应急部门在接到事故报告后,可直接运行本系统软件对事故发展动态进行跟踪、评估。本系统将根据事故情况和气象条件实现污染预测结果的可视化,给出详细的预警信息,并提供清晰直观的数据图形界面,辅助应急指挥人员做出科学的判断与决策。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究意义
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势
• 1.3 本文研究内容
• 1.4 本文组织结构
• 第2章 大气扩散模型与GIS开发平台
• 2.1 大气扩散模型与GIS结合的研究
• 2.2 CALPUFF大气扩散模型
• 2.2.1 CALPUFF系统结构
• 2.2.2 CALPUFF原理
• 2.3 ArcGIS地理信息系统平台
• 2.3.1 ArcGIS平台结构
• 2.3.2 基于ArcGIS Engine的GIS组件开发
• 2.3.3 Geodatabase空间数据库
• 2.4 本章小结
• 第3章 大气污染预警系统总体分析与设计
• 3.1 大气污染预警系统结构分析
• 3.1.1 天然气田大气污染预警系统总体结构
• 3.1.2 大气污染预警业务流程
• 3.2 大气污染预警系统软件总体设计
• 3.2.1 系统软件设计原则
• 3.2.2 开发方式与软件架构
• 3.2.3 预警功能设计
• 3.2.4 系统软件界面设计
• 3.3 本章小结
• 第4章 区域大气污染预报研究
• 4.1 区域气象预测
• 4.1.1 CALMET集成设计
• 4.1.2 气象预测流程
• 4.2 大气污染浓度计算
• 4.2.1 CALPUFF模式处理
• 4.2.2 CALPOST与PRTMET处理
• 4.3 污染预报程序的设计与实现
• 4.4 本章小结
• 第5章 大气污染预警GIS的设计与实现
• 5.1 GIS数据库分析
• 5.1.1 GeoDatabase空间数据库设计
• 5.1.2 预警属性数据库设计
• 5.2 地图管理模块的设计与实现
• 5.2.1 地图管理功能设计
• 5.2.2 地图命令与工具
• 5.3 污染显示分析模块的设计与实现
• 5.3.1 Surfer与ArcGIS格网文件转换
• 5.3.2 污染浓度数据插值
• 5.3.3 基于栅格表面的污染分析
• 5.3.4 区域风场绘制
• 5.3.5 显示分析程序的设计与实现
• 5.4 报告出图模块的设计与实现
• 5.4.1 报告出图功能设计
• 5.4.2 报告出图的实现
• 5.5 本章小结
• 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文