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突发性大气污染事故,具有污染范围广、扩散快等特点,易造成重大的人员经济损失。快速实时的大气污染扩散模拟可视化表达,能够直观地掌握大气污染扩散的浓度范围、运动方向、衰减趋势等特征,可为大气污染事故预测分析以及应急处理提供重要参考。现有大气污染扩散模型模拟结果可视化表达普遍存在不能有效集成地理信息、缺失部分重要维度特征等问题。基于GIS的大气污染扩散模型模拟结果的时空多维可视化表达,能有效展示大气污染扩散空间分布,在快速高效辅助后期污染分析与决策支持的过程中,具有重要的研究意义和应用价值。CALPUFF模型是一个考虑了地形影响的烟团多层扩散模拟模型,能够高效模拟污染物在大气环境中随时间和空间变化的扩散过程。因此本文将以CALPUFF模型为例,研究基于GIS的CALPUFF模型模拟结果的时空多维可视化表达方法。论文主要研究内容如下:(1)CALPUFF模型及其数据预处理:论文首先对CALPUFF模型计算流程进行了研究分析,提出了 CALPUFF模型与GIS系统组件式集成的解决方案。接着探讨了不同类型的模型输入数据的预处理方法。最后结合GIS数据可视化技术,研究了模型模拟输出的风场数据矢量标绘方法以及浓度场数据栅格渲染方法。(2)虚拟场景下CALPUFF模型模拟结果多维表达:论文首先给出了三维地形与三维街区的虚拟场景构建流程,以及在虚拟场景下CALPUFF模型与GIS的集成流程。然后探讨了虚拟场景下,基于图片属性的风场和浓度场的动态模拟和基于图层加载的风场和浓度场的多层可视化。最后结合IDL可视化技术,探究了虚拟场景下基于IDL的浓度场三维体模型表达。(3)虚拟场景下的大气污染三维模拟原型系统:借助WPF系统框架,设计并实现了一个虚拟场景下的大气污染三维模拟原型系统,系统实现和集成了论文所提出的多维表达方法。实验表明,论文提出的集成方案能够将CALPUFF模型与三维GIS进行有效集成;所提出的时空多维表达方法,能够实现虚拟场景下模型模拟结果在时间维度上的动态扩散和在空间维度上的垂直分布。