一种海拔高度提取和应用方法及系统与流程

本技术涉及大气环境，尤其涉及一种海拔高度提取和应用方法及系统。

背景技术：

1、大气污染问题既是局部的、本地的，也是区域的、甚至全球的。本地污染物的排放除了对本地造成严重影响外，还会在动力输送下，极大地影响下风向地区的大气环境。数值模式模拟是分析大气污染物传输、扩散、迁移的重要工具，近年来被广泛应用于空气质量预警预报、大气污染防治、环境影响评价等工作中。大气污染物排放清单和监测点位置高度信息是数值模式模拟的重要输入项，极大地决定了模拟结果的准确性和可靠性。

2、其中，calpuff模式可配置点源、线源、面源、体源、道路源、火点源等多种源类型和多个离散监测点，在大气污染源空间布局敏感区模拟、工业区精细化溯源模拟、大面积工地扬尘模拟等具体场景有广泛的应用。在配置上述所有源类型排放清单和监测点信息时，都必须给出海拔高度这一参数，其严重影响了污染物落地浓度和监测点监测到的污染物浓度。

3、但是，目前在利用calpuff模式做大范围扩散模拟研究时，对排放源和监测点的海拔高度提取采用了在区域内做大致估计的方法，不能精确提取海拔高度，影响结果的准确性和可靠性，无法满足区域内的环境影响评估需求。

技术实现思路

1、本技术提供了一种海拔高度提取和应用方法及系统，用于使提高海拔高度提取的准确性，从而在利用海拔高度进行calpuff模式中排放源和监测点的排放清单和监测点信息预测时，提高结果的准确性和可靠性，实现对区域内的环境影响的有效评估。

2、本技术第一方面提供了一种海拔高度提取和应用方法，包括：

3、获取目标区域的区域参数,并根据所述区域参数确定所述目标区域的区域经纬度信息，生成netcdf4格式的经纬度文件；

4、对所述经纬度文件进行处理，确定所述目标区域的经纬度最大值和经纬度最小值；

5、根据所述经纬度最大值和所述经纬度最小值获取目标哥白尼地形高程数据文件，并根据所述目标哥白尼地形高程数据文件确定贴合所述目标区域的目标地形高程数据；

6、确定所述目标区域中排放源的第一经纬度，并基于所述目标地形高程数据提取所述第一经纬度对应的第一海拔高度；

7、确定所述目标区域中监测点的第二经纬度，并基于所述目标地形高程数据提取所述第二经纬度对应的第二海拔高度；

8、将所述第一海拔高度和所述第二海拔高度应用至核心预测calpuff模式中，基于所述第一海拔高度和所述第二海拔高度进行所述排放源和所述监测点的排放清单和监测点信息预测。

9、可选地，所述获取目标区域的区域参数包括：

10、通过兰伯特正形圆锥投影(lambert conformal conic projection，lcc)投影所述目标区域；

11、获取所述目标区域在所述lcc投影下的区域参数，所述区域参数包括目标纬度、参考点的经纬度坐标、经度方向格点数、纬度方向格点数，经度方向格距、纬度方向格距，左下角点相对于所述参考点的经度方向距离和纬度方向距离。

12、可选地，所述根据所述区域参数确定所述目标区域的区域经纬度信息，生成netcdf4格式的经纬度文件包括：

13、利用ioapi-latlon技术处理所述区域参数，并生成netcdf格式的含有所述目标区域的区域经纬度信息的经纬度文件。

14、可选地，所述对所述经纬度文件进行处理，确定所述目标区域的经纬度最大值和经纬度最小值包括：

15、利用python处理所述经纬度文件，读取所述经纬度文件中的经度变量参数和纬度变量参数，通过目标函数计算所述目标区域的经度最大值、经度最小值、纬度最大值和纬度最小值。

16、可选地，在所述通过目标函数计算所述目标区域的经度最大值、经度最小值、纬度最大值和纬度最小值之后，所述方法还包括：

17、将所述经度最大值、所述经度最小值、所述纬度最大值和所述纬度最小值向下取整，确定目标经度最大值、目标经度最小值、目标纬度最大值和目标纬度最小值；

18、所述根据所述经纬度最大值和所述经纬度最小值获取目标哥白尼地形高程数据文件包括：

19、根据所述目标经度最大值、所述目标经度最小值、所述目标纬度最大值和所述目标纬度最小值获取目标哥白尼地形高程数据文件。

20、可选地，所述根据所述目标经度最大值、所述目标经度最小值、所述目标纬度最大值和所述目标纬度最小值获取目标哥白尼地形高程数据文件包括：

21、以所述目标经度最大值和所述目标经度最小值界定经度取值的上限和下限，得到一列整数经度值；

22、以所述目标纬度最大值和所述目标纬度最小值界定纬度取值的上限和下限，得到一列整数纬度值；

23、将所述整数经度值和所述整数纬度值进行组合，根据组合的经纬度取值获取若干个分散的哥白尼地形高程数据文件；

24、利用python-gdal技术将所述分散的哥白尼地形高程数据文件合并，生成完整的目标哥白尼地形高程数据文件。

25、可选地，所述根据所述目标哥白尼地形高程数据文件确定贴合所述目标区域的目标地形高程数据包括：

26、基于所述目标经度最大值、所述目标经度最小值、所述目标纬度最大值和所述目标纬度最小值利用gdal技术将贴合所述目标区域的地形高程数据从所述目标哥白尼地形高程数据文件中裁剪出来，得到目标地形高程数据。

27、可选地，所述确定所述目标区域中排放源的第一经纬度，并基于所述目标地形高程数据提取所述第一经纬度对应的第一海拔高度包括：

28、确定所述目标区域中排放源的第一经度和第一纬度；

29、利用所述gdal技术的gdal.open()函数读取所述目标地形高程数据，并存储至数据集，所述数据集包括若干个地形高程值和仿射变换；

30、利用readasarray()函数获取所述数据集中储存的所述若干个地形高程值，并存储至二维数组，所述二维数组包含所述目标区域所有格点对应的地形高程值；

31、利用getgeotransform()函数获取所述数据集中储存的仿射变换，并存储至一维数组，所述一维数组中依次存储有左上角经度坐标、经度分辨率、行旋转参数、左上角纬度坐标、列旋转参数、纬度分辨率；

32、根据第一公式计算所述排放源在所述二维数组中的第一行数和第一列数，并根据所述第一行数和所述第一列数确定第一目标地形高程值，所述第一目标地形高程值为所述排放源的第一海拔高度；

33、所述第一公式为：

34、

35、elev_src＝elev[row1,col1]

36、其中，row1为第一行数，col1为第一列数；lon_src1为第一经度，lat_src1为第一纬度，lon_origin为左上角经度坐标，dlon为经度分辨率，lat_origin为左上角纬度坐标，dlat为纬度分辨率，elev_src为所述排放源的第一海拔高度。

37、可选地，所述基于所述第一海拔高度和所述第二海拔高度进行所述排放源和所述监测点的排放清单和监测点信息预测包括：

38、根据所述排放源的所述第一经纬度、排放高度、所述第一海拔高度、排口直径、排气流速、烟气温度、污染物排放速率确定排放清单；

39、根据所述监测点的所述第二经纬度、所述第二海拔高度、监测高度确定监测点信息清单；

40、将所述排放清单和所述监测点信息清单写入污染模拟控制文件进行污染排放预测。

41、本技术第二方面提供了一种海拔高度提取和应用系统，包括：

42、第一获取单元，用于获取目标区域的区域参数，并根据所述区域参数确定所述目标区域的区域经纬度信息，生成netcdf4格式的经纬度文件；

43、确定单元，用于对所述经纬度文件进行处理，确定所述目标区域的经纬度最大值和经纬度最小值；

44、第二获取单元，用于根据所述经纬度最大值和所述经纬度最小值获取目标哥白尼地形高程数据文件，并根据所述目标哥白尼地形高程数据文件确定贴合所述目标区域的目标地形高程数据；

45、第一提取单元，用于确定所述目标区域中排放源的第一经纬度，并基于所述目标地形高程数据提取所述第一经纬度对应的第一海拔高度；

46、第二提取单元，用于确定所述目标区域中监测点的第二经纬度，并基于所述目标地形高程数据提取所述第二经纬度对应的第二海拔高度；

47、应用单元，用于将所述第一海拔高度和所述第二海拔高度应用至calpuff模式中，基于所述第一海拔高度和所述第二海拔高度进行所述排放源和所述监测点的排放清单和监测点信息预测。

48、可选地，所述第一获取单元具体用于通过兰伯特正形圆锥投影lcc投影所述目标区域；

49、获取所述目标区域在所述lcc投影下的区域参数，所述区域参数包括目标纬度、参考点的经纬度坐标、经度方向格点数、纬度方向格点数，经度方向格距、纬度方向格距，左下角点相对于所述参考点的经度方向距离和纬度方向距离。

50、可选地，所述第一获取单元还具体用于利用ioapi-latlon技术处理所述区域参数，并生成netcdf格式的含有所述目标区域的区域经纬度信息的经纬度文件。

51、可选地，所述确定单元具体用于利用python处理所述经纬度文件，读取所述经纬度文件中的经度变量参数和纬度变量参数，通过目标函数计算所述目标区域的经度最大值、经度最小值、纬度最大值和纬度最小值。

52、可选地，所述系统还包括：

53、取整单元，用于将所述经度最大值、所述经度最小值、所述纬度最大值和所述纬度最小值向下取整，确定目标经度最大值、目标经度最小值、目标纬度最大值和目标纬度最小值；

54、所述第二获取单元具体用于根据所述目标经度最大值、所述目标经度最小值、所述目标纬度最大值和所述目标纬度最小值获取目标哥白尼地形高程数据文件。

55、可选地，所述第二获取单元具体用于以所述目标经度最大值和所述目标经度最小值界定经度取值的上限和下限，得到一列整数经度值；

56、以所述目标纬度最大值和所述目标纬度最小值界定纬度取值的上限和下限，得到一列整数纬度值；

57、将所述整数经度值和所述整数纬度值进行组合，根据组合的经纬度取值获取若干个分散的哥白尼地形高程数据文件；

58、利用python-gdal技术将所述分散的哥白尼地形高程数据文件合并，生成完整的目标哥白尼地形高程数据文件。

59、可选地，所述第二获取单元还具体用于基于所述目标经度最大值、所述目标经度最小值、所述目标纬度最大值和所述目标纬度最小值利用gdal技术将贴合所述目标区域的地形高程数据从所述目标哥白尼地形高程数据文件中裁剪出来，得到目标地形高程数据。

60、可选地，所述第一提取单元具体用于确定所述目标区域中排放源的第一经度和第一纬度；

61、利用所述gdal技术的gdal.open()函数读取所述目标地形高程数据，并存储至数据集，所述数据集包括若干个地形高程值和仿射变换；

62、利用readasarray()函数获取所述数据集中储存的所述若干个地形高程值，并存储至二维数组，所述二维数组包含所述目标区域所有格点对应的地形高程值；

63、利用getgeotransform()函数获取所述数据集中储存的仿射变换，并存储至一维数组，所述一维数组中依次存储有左上角经度坐标、经度分辨率、行旋转参数、左上角纬度坐标、列旋转参数、纬度分辨率；

64、根据第一公式计算所述排放源在所述二维数组中的第一行数和第一列数，并根据所述第一行数和所述第一列数确定第一目标地形高程值，所述第一目标地形高程值为所述排放源的第一海拔高度；

65、所述第一公式为：

66、

67、elev_src＝elev[row1,col1]

68、其中，row1为第一行数，col1为第一列数；lon_src1为第一经度，lat_src1为第一纬度，lon_origin为左上角经度坐标，dlon为经度分辨率，lat_origin为左上角纬度坐标，dlat为纬度分辨率，elev_src为所述排放源的第一海拔高度。

69、可选地，所述应用单元具体用于根据所述排放源的所述第一经纬度、排放高度、所述第一海拔高度、排口直径、排气流速、烟气温度、污染物排放速率确定排放清单；

70、根据所述监测点的所述第二经纬度、所述第二海拔高度、监测高度确定监测点信息清单；

71、将所述排放清单和所述监测点信息清单写入污染模拟控制文件进行污染排放预测。

72、本技术第三方面提供了一种海拔高度提取和应用装置，所述装置包括：

73、处理器、存储器、输入输出单元以及总线；

74、所述处理器与所述存储器、所述输入输出单元以及所述总线相连；

75、所述存储器保存有程序，所述处理器调用所述程序以执行第一方面以及第一方面中任一项可选的海拔高度提取和应用方法。

76、本技术第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上保存有程序，所述程序在计算机上执行时执行第一方面以及第一方面中任一项可选的海拔高度提取和应用方法。

77、从以上技术方案可以看出，本技术具有以下优点：

78、本技术方法首先获取目标区域的区域参数，并根据区域参数确定目标区域的区域经纬度信息，生成netcdf4格式的经纬度文件；对经纬度文件进行处理，确定目标区域的经纬度最大值和经纬度最小值；根据所述经纬度最大值和所述经纬度最小值获取目标哥白尼地形高程数据文件，并根据所述目标哥白尼地形高程数据文件确定贴合所述目标区域的目标地形高程数据；确定目标区域中排放源的第一经纬度，并基于目标地形高程数据提取第一经纬度对应的第一海拔高度；确定目标区域中监测点的第二经纬度，并基于目标地形高程数据提取第二经纬度对应的第二海拔高度；将第一海拔高度和第二海拔高度应用至calpuff模式中，基于第一海拔高度和第二海拔高度进行排放源和监测点的排放清单和监测点信息预测。通过获取目标哥白尼地形高程数据文件，以此确定与目标区域贴合的目标地形高程数据，并根据目标地形高程数据提取目标区域中排放源和监测点的海拔高度，提高海拔高度提取的准确性，从而在利用海拔高度进行calpuff模式中排放源和监测点的排放清单和监测点信息预测时，提高结果的准确性和可靠性，实现对区域内的环境影响的有效评估。