毕业论文-GIS技术在危险化学品扩散模拟中的应用

1、PAGE 毕业论文（设计）题目 GIS技术在危险化学品扩散模拟中的应用学 号 姓 名 系 队专 业 指导教师 二一年五月本科毕业论文（设计）PAGE IV摘 要危险化学品泄漏事故的发生不但会造成巨大的经济损失，而且还可能导致邻近区域的人员生命安全遭受重大威胁。研究危化品扩散模拟并结合GIS技术，对危险化学品在大气中的扩散范围进行模拟，并把扩散区域在电子地图上直观显示出来，为现场警戒区域划定提供科学的依据，同时优化疏散路线，对现代社会具有重大意义。本文开发了基于GIS的危险化学品扩散模拟软件，软件运用ALOHA作为计算模拟工具，通过ALOHA计算生成一个临时文件，用VB编程将临时文件转换成所需格

2、式的文件，进而利用GIS工具对转换后的文件进行操作，新建一个包含扩散区域的图层并在地图上显示出来。最后对美国Louisiana州首府Baton Rouge的化学工业园区的一处液苯储罐泄漏事故进行模拟，证明GIS模拟软件实现了可视化显示扩散区，模拟效果形象生动，因此在未来的抢险救援应急指挥中GIS模拟软件将发挥巨大作用。关键词：GIS技术；危险化学品；泄漏；扩散模拟；可视化AbstractThe accident of hazardous chemical leakage will not only cause huge economic losses, but also can lead to

3、 the person nearby suffer from enormous threat. Studying the simulation of hazardous chemical leakage and combining it with GIS technology, then we can simulate the scope of hazardous chemicals diffusing in the atmosphere, and display on electronic map at the same time, so as to optimize the evacuat

4、ion routes to avoid and reduce casualties, these are of great significance in modern society.This paper describes how to develop the hazardous chemical leakage simulation software based on GIS, this software use ALOHA as simulation tool, the ALOHA would create a temporary file, then transform the fi

5、le to a specific format data, at last with the function of GIS tool, a new layer would be created from the transformed data and shown on the electronic map. Next step is simulating an accident of liquid benzene leakage in a petrochemical industrial park of Baton Rouge, Louisiana, USA, to show that G

6、IS simulation software realized the function of visualized diffusion zone. So in the near future, the GIS enabled simulation software will play huge effect on emergency rescue command.Keywords: GIS technology; Hazardous chemical Leakage; Diffusion simulation; Visualization目 录 TOC o 1-3 h z u HYPERLI

7、NK l _Toc262135510 中文摘要 PAGEREF _Toc262135510 h I HYPERLINK l _Toc262135511 英文摘要 PAGEREF _Toc262135511 h II HYPERLINK l _Toc262135512 目 录 PAGEREF _Toc262135512 h III HYPERLINK l _Toc262135513 1 引言 PAGEREF _Toc262135513 h 1 HYPERLINK l _Toc262135514 1.1 选题背景及意义 PAGEREF _Toc262135514 h 1 HYPERLINK l _

8、Toc262135515 1.2 国内外研究现状 PAGEREF _Toc262135515 h 1 HYPERLINK l _Toc262135516 1.3 本论文的研究内容 PAGEREF _Toc262135516 h 2 HYPERLINK l _Toc262135517 2 模拟软件开发基础理论 PAGEREF _Toc262135517 h 3 HYPERLINK l _Toc262135518 2.1 危险化学品的泄漏扩散模型概述 PAGEREF _Toc262135518 h 3 HYPERLINK l _Toc262135519 2.2 泄漏模拟软件ALOHA简介 PAGE

9、REF _Toc262135519 h 3 HYPERLINK l _Toc262135520 2.3 地理信息综述 PAGEREF _Toc262135520 h 4 HYPERLINK l _Toc262135521 2.4 GIS组件ArcGIS Engine组件包简介 PAGEREF _Toc262135521 h 6 HYPERLINK l _Toc262135522 3 模拟软件开发步骤 PAGEREF _Toc262135522 h 7 HYPERLINK l _Toc262135523 3.1 模拟软件结构设计 PAGEREF _Toc262135523 h 7 HYPERLI

10、NK l _Toc262135524 3.2开发环境搭建 PAGEREF _Toc262135524 h 7 HYPERLINK l _Toc262135525 3.3 GIS基本功能实现 PAGEREF _Toc262135525 h 8 HYPERLINK l _Toc262135526 3.4 获取并转化数据 PAGEREF _Toc262135526 h 8 HYPERLINK l _Toc262135527 3.5 新建图层并显示扩散区域 PAGEREF _Toc262135527 h 11 HYPERLINK l _Toc262135528 4 模拟软件应用 PAGEREF _To

11、c262135528 h 13 HYPERLINK l _Toc262135529 4.1 情景设置 PAGEREF _Toc262135529 h 13 HYPERLINK l _Toc262135530 4.2 模拟过程 PAGEREF _Toc262135530 h 13 HYPERLINK l _Toc262135531 4.2.1 启动ALOHA模拟 PAGEREF _Toc262135531 h 13 HYPERLINK l _Toc262135532 4.2.2 转换数据 PAGEREF _Toc262135532 h 15 HYPERLINK l _Toc262135533 4

12、.2.3 加载图层 PAGEREF _Toc262135533 h 16 HYPERLINK l _Toc262135534 5 结论 PAGEREF _Toc262135534 h 17 HYPERLINK l _Toc262135535 5.1本文工作总结 PAGEREF _Toc262135535 h 17 HYPERLINK l _Toc262135536 5.2本文存在不足 PAGEREF _Toc262135536 h 17 HYPERLINK l _Toc262135537 5.3下一步工作 PAGEREF _Toc262135537 h 17 HYPERLINK l _Toc2

13、62135538 参考文献 PAGEREF _Toc262135538 h 18 HYPERLINK l _Toc262135539 致 谢 PAGEREF _Toc262135539 h 20第21页 共20页 1 引言1.1 选题背景及意义石油化学工业经过近年来的快速发展，已经成为了社会的支柱产业之一。石油化工产品被广泛地应用于社会的各个领域。但是，在石油化工产业的整个产业链中，潜在着一系列的危险性，具体表现为1, 2：在生产过程中，所处理的原料、产品或者中间产品一般都具有易燃、易爆、有毒、腐蚀以及可以和其它物质产生反应等特性；生产工艺过程复杂，条件苛刻，大多在高温、高压或深度冷却的条件下

14、进行，具有潜在的重大危险；在使用、运输、存储过程中，对技术人员操作、管理等方面要求较高，很容易因为失误造成危险化学品泄漏事故。这类事故发生时不但会造成巨大的经济损失，而且还可能导致邻近区域的人员生命安全遭受极大的威胁，例如3：1984年12月3日凌晨，在印度博帕尔市（Bhopal）的美国联合碳化物公司的一家农药厂发生了异氰酸甲酯（MIC）毒气泄漏事件，直接致使3150人死亡，5万多人失明，2万多人受到严重毒害，近8万人终身残疾，15万人接受治疗，受这起事件影响的人口多达150余万，约占博帕尔市总人口的一半。博帕尔灾难是迄今人类历史上最严重的化学事故。2003年12月23日，重庆市开县特大井喷事

15、故，造成243人死亡，65632人紧急疏散，26555人（次）门诊治疗，2142人住院治疗，直接经济损失9262.7万元。这一起事故造成的后果在中国石油钻探史上是史无前例的。2005年3月29日，京沪高速公路淮安段发生液氯泄漏事故，共造成28人中毒死亡，350多人住院治疗，10000余名村民被疏散，并造成京沪高速公路宿迁至宝应段（约110km）被迫关闭20小时，经济损失将达到2901万元人民币。危险化学品泄漏事故突发性强、危害性大等特点决定了消防应急处置此类事故难度大，为了更好地处置此类事故，可以对事故进行模拟。但是应用传统的ALOHA等软件进行模拟时，仅能显示出一个简单的图形区域，无法体现方

16、向以及范围等信息；现场指挥人员在看到类似简单的模拟结果后对泄漏扩散区域没有直观的印象，造成了此类软件的辅助决策功能比较弱；因此研究危险化学品泄漏模拟并结合GIS技术，把危险化学品在大气中的扩散模拟结果在电子地图上显示，为现场警戒区域划定提供科学的依据，同时优化疏散路线，实现在最短的时间内疏散人员，避免和减少人员伤亡，对现代社会具有重大意义4-6。1.2 国内外研究现状目前世界各国均对GIS投入了大量的研究，经过40多年的发展，GIS技术已经逐渐成熟和完善，并被广泛地应用于环境评估、灾害预测、军事公安、公共设施管理等众多领域。在软件支撑平台方面已经开发出了众多成熟的产品，例如国外的ArcGIS系

17、列、MapInfo、GeoMedia、Small World等，在国内也有许多优秀的成果，中科院研发了Supermap系统、武汉大学研发了Geo Star系统等7。在危险化学品泄漏扩散模拟领域国外起步较早，提出了大量的泄漏扩散模型。西方发达国家在80年代初便完成了以Buro、Coyote、Thomeylsland为代表的一系列大规模现场泄漏扩散试验。目前已经研究出了许多优秀的扩散模型，如DEGADIS、GAUS、SUTTON、SLAB、TRACE等模型，直到现在该领域的研究还比较活跃8,9。在国内，对泄漏模型的研究起步较晚，但随着对危险化学品泄漏事故的深入研究，也取得了一定的成绩。北京城市危险

18、源控制技术研究中心研究毒物泄漏计算机仿真技术，先后完成了“重要有毒物质泄漏扩散模型及监控技术研究”、“毒物泄漏扩散模型研究”等科研课题；大连理工大学对毒性气体泄漏扩散模型进行了研究，提出了板块模型；南京工业大学对气体扩散的模拟与仿真技术进行了研究10-13；公安部消防局组织研发了“化学灾害事故处置辅助决策系统”。但是目前将GIS技术和危险化学品泄漏扩散模拟相结合的研究还不太成熟，国内应用也比较少，需要进一步深入研究。 1.3 本论文的研究内容本文结构如图1.1所示，本文主要工作是对危险化学品常见泄漏扩散模型以及模拟软件ALOHA进行研究，并在此基础上，把ALOHA模拟软件结合GIS技术进行软件

19、二次开发，开发基于GIS的危险化学品扩散模拟软件，实现危险化学品泄漏危害区域的可视化。最后对美国Louisiana州首府Baton Rouge的石化工业园区的一处苯储罐泄漏事故进行模拟，展现GIS模拟软件在抢险救援应急指挥方面的巨大作用。 图1.1 论文结构2 模拟软件开发基础理论2.1 危险化学品的泄漏扩散模型概述危险化学品事故一般是由泄漏引起的。危险化学品泄漏模型分为瞬时泄漏、连续液体泄漏、连续气体泄漏和两相流泄漏。在危险化学品泄漏后，通过扩散给周边地区造成危害。气体扩散过程极其复杂，因而就有众多扩散模型用于研究气体的扩散，目前比较常用扩散模型有14：（1）高斯模型高斯模型只适用于中性气体

20、，模拟精度较差，但由于提出的时间比较早，实验数据多，因而较为成熟。（2）AFTOX模型AFTOX适用于轻质浮力气体，可应用于港口液体或气态危险化学品贮运作业过程连续或不连续情形下泄漏扩散模拟，亦可以较好地用于港口单点源或小型面源溢出情形下的油气扩散模拟。 （3）DERMA模型DERMA模型是丹麦气象研究所用于描述混合随机粒子烟团扩散，是拉格朗日类型的长距离三维气体扩散模型。（4）SLAB模型SLAB模型适用于重气体，可模拟类型包括:地面池蒸发、水平喷射、垂直喷射和瞬时泄漏。（5）DEGADIS模型DEGADIS是Dense Gas Dispersion Model的简称，适用于重气体模拟。2.

21、2 泄漏模拟软件ALOHA简介ALOHA（Areal Locations of Hazardous Atmosphere）全称有害大气空中定位软件。软件最初是美国国家海洋和大气局（NOAA）应急响应人员的专用模拟工具。经过多年发展后现已成为应急、规划及学术研究工具，可以用来计算危险化学品泄漏后的毒气扩散、火灾、爆炸等产生的毒性、热辐射和冲击波等，被广泛应用于化学品安全，危险化学品泄漏事故的应急响应、应急管理、毒气泄漏事故疏散指挥等领域。ALOHA计算所得出的结果可以与GIS软件结合，迭加显示在电子地图上，从而使模拟结果更直观，更好地辅助抢险救援指挥15-16。2.3 地理信息综述地理信息系统简

22、称GIS(Geographic Information System)，是近年来迅速发展起来的地理学新技术，最先是由加拿大测绘学家R.T.Tomllnson博士提出的。它是对地理空间信息实现输入、存贮、检索、分析、管理、显示和应用的计算机综合应用技术系统。GIS在计算机软件硬件支撑下，综合了计算机科学、地理学、测量学、地图学等多门学科的知识，是信息时代计算机技术发展的产物17。它建立在地理空间数据库基础上，采用地理摸索分析方法，集遥感应用、数据统计分析、地学专家分析和计算机制图为一体，具有采集、管理、分析和输出地理空间信息的能力，可以产出高层次地理信息。它还能快速、精确、综合地对复杂的地理系统

23、进行空间定位和过程的动态分析18。GIS基本功能具体有以下几个方面：（1）空间数据的采集、编辑和处理功能GIS不但具备一般数据库系统的数据采集与编辑能力，而且在计算机软硬件的支持下，可以存入各种专题图。GIS可以对图形及文本数据进行编辑和修改，从而清除采集的实体图形数据和相应属性数据中的各种错误。GIS还具备处理航空、航天技术所获得大量空间数据的能力，从而使用户能充分、有效地利用遥感资料这一重要信息源。（2）空间数据的管理能力地理信息数据库是GIS的核心，它能够对庞大的地理图形和文本数据进行管理，并能与其他数据库管理系统相互转换，这样不但可以实现数据库资源的共享，而且同时提供新的数据资源。（3

24、）空间查询与空间分析能力GIS具有各种空间分析能力，能够围绕总体目标从实体图形数据和属性数据的空间关系中获得派生的信息和新的知识，用以回答用户有关空间关系的查询和进行空间分析。（4）图形处理和制图功能GIS具有多种处理及制图功能，可以完成图形的修改，并可按照不同用户的要求绘制要素地图或分层绘制各种专题地图。由于它具有较强的多层次框架叠置分析能力，因而还可以通过空间分析得到一些特殊的地理学分析用图。（5）分析结果的各种输出与转化功能为了便于用户随时进行结果的分析和评价，GIS可将空间查询和空间分析的结果以数学表格或转化为2、3维图形等多种形式输出，输出范围也相当广泛19。地理信息系统根据其内容可

25、分为两大基本类型，一是应用型地理信息系统，以某一专业、领域或工作为主要内容，包括专题地理信息系统和区域综合地理信息系统；二是工具型地理信息系统，也就是GIS工具软件包，如ArcGIS Engine等，具有空间数据输入、存储、处理、分析和输出等GIS基本功能。随着地理信息系统应用领域的扩展，应用型GIS的开发工作日显重要。GIS常用的开发方式主要有如下三种20：（1）独立开发GIS独立开发是指不依赖于任何GIS工具软件，从空间数据的采集、编辑到数据的处理分析及结果输出，所有的算法都由开发者独立设计，然后选用某种程序设计语言，如C# 、Delphi等，在一定的操作系统平台上编程实现。这种方式的好处

26、在于无须依赖任何商业GIS工具软件，减少了开发成本。但是一方面对于大多数开发者来说，能力、时间、财力方面的限制使其开发出来的产品很难在功能上与商业化GIS工具软件相比，而且最终代价可能与购买GIS工具软件花费差不多。（2）宿主型二次开发宿主型二次开发指基于GIS平台软件上进行应用系统开发。大多数GIS平台软件都提供了可供用户进行二次开发的脚本语言，如ESRI 的ArcView 提供了Avenue 语言，MapInfo公司的MapInfo Professional提供了MapBasic语言等等。用户可以利用这些脚本语言，以原GIS软件为开发平台，开发出自己的针对不同应用对象的应用程序。这种方式的

27、优点是省时省心，但进行二次开发的脚本语言，作为编程语言，功能极弱，用它们来开发应用程序仍然不尽如人意，并且所开发的系统不能脱离GIS平台软件，是解释执行的，效率不高。（3）集成二次开发集成二次开发是指利用专业的GIS软件，如ArcGIS、MapInfo等，实现GIS的基本功能，以及通用软件开发工具，如Delphi、Visual C+、Visual Basic、PowerBuilder等为开发平台，把GIS软件功能集成在专业的软件开发环境中，进行二者集成开发。目前集成二次开发主要有两种方式：第一种方式，OLE/DDE采用对象链接和嵌入(object link and embedding,OLE)

28、自动化技术或利用动态数据交换(dynamic data exchange,DDE)技术，用软件开发工具在前台执行应用程序，以OLE或DDE方式启动GIS软件在后台执行，动态获取其返回信息，实现应用程序中的地理信息处理功能。第二种方式，GIS组件和控件利用GIS工具软件生产厂家提供的建立在OCX和COM技术基础上的GIS功能控件，如ESRI的ArcGIS Engine、MapInfo公司的MapX等，把这些控件集成到Visual Basic、C#等专业编程开发环境中，利用编程工具强大的开发功能，开发应用程序的同时，直接将GIS功能嵌入，实现地理信息系统的各种功能。由于独立开发难度太大，一般开发人

29、员根本无法承受。单纯的二次开发受GIS工具提供的编程语言的限制，开发效率不高。因此结合GIS工具软件与当今可视化开发语言的集成二次开发方式就成为GIS应用开发的主流。它的优点是既可以充分利用GIS 工具软件对空间数据库的管理、分析功能，又可以利用其它可视化开发语言具有的高效、方便等编程优点，集二者之所长，不仅能大大提高应用系统的开发效率，而且使用可视化软件开发工具开发出来的应用程序具有更好的外观效果，更强大的数据库功能，而且可靠性好、易于移植、更于维护。由于上述优点，集成二次开发正成为应用GIS开发的主流方向。这种方法唯一的缺点是前期投入比较大，需要同时购买GIS工具软件和可视化编程软件，但是

30、一些软件厂家会提供教育版供选择，我们可以选择教育版用来学习。本文通过ESRI的ArcGIS Engine嵌入Visual Basic可视化开发环境，进行基于GIS的危险化学品扩散模拟软件的开发。2.4 GIS组件ArcGIS Engine组件包简介ArcGIS Engine作为ESRI公司在ArcGIS9版本中推出的新产品，是用于构建定制应用的一个完整的嵌入式的GIS组件包，由控件、工具条和工具对象库三个关键部分组成。利用ArcGIS Engine，开发者能将ArcGIS功能集成到一些应用软件，如：Microsoft Word和Excel中，可以为用户提供针对GIS解决方案的定制应用。ArcG

31、IS Engine可以在Windows，UNIX和Linux上运行并支持一系列的应用软件开发环境，例如：Visual Basic 6.0，Microsoft Visual Studio.NET以及各种Java开发环境，如图2.1、图2.2所示。对开发人员而言，ArcGIS Engine不再是一个终端应用，不再包括ArcGIS桌面的用户界面，它只是一个用于开发新应用程序的二次开发功能组件包。图2.1 AE安装界面 图2.2 AE基于不同平台开发产品3 模拟软件开发步骤3.1 模拟软件结构设计基于GIS的危险化学品泄漏模拟软件开发环境采用ArcGIS Engine嵌入Visual Basic可视化

32、开发环境。软件分为计算模拟和在地图显示两个模块，计算模拟采取调用ALOHA的方式，在地图上显示模拟结果通过ArcGIS Engine控件及相关的GIS编程实现，软件结构如图3.1所示。图3.1 软件结构设计图3.2开发环境搭建搭建ArcGIS Engine嵌入Visual Basic 6.0的开发环境有以下几个步骤：（1）安装Visual Basic 6.0编程软件（2）安装Microsoft.NET Framework组件，创建DotNET环境，如图3.2所示（3）安装ArcGIS Engine 9.2 Runtime，创建GIS运行环境，如图3.3所示（4）安装ArcGIS Engine

33、9.2 Developer Kit for Visual Basic以上四个步骤结束后，ArcGIS for VB 开发环境搭建完毕，在VB工程菜单中的“部件”、“引用”选项中即可看到相应的ESRI控件和类库，开发人员即可在VB编程环境中开发GIS软件。图3.2 Runtime安装 图3.3 .NET环境部署3.3 GIS基本功能实现添加部件：在VB中通过添加ArcGIS Engine部件，可以为程序提供一些基本的GIS部件例如：Mapcontrl、TOCControl、ToolbarControl以及PageLayoutControl等。首先把GIS部件在工具栏中显示出来，点击“工程”下拉菜

34、单，再点击“部件”项，把“ESRI Controls”、“ESRI Publisher Controls”等选项勾选中，点击“引用”、“确定”即把这些部件添加到VB工具栏中，如图3.4所示，在使用时，和操作正常VB控件一样，拖动到相应的位置即可。引用类库：添加了部件进行相应的编程时，需要使用一些GIS接口完成特定的动作，这就需要引用GIS类库，点击“工程”下拉菜单，再点击“引用”项，勾选所需要的类库，如果不清楚具体需要哪些类库，可以把ESRI提供的所有类库全部选中，点击“确定”即可。通过添加部件以及引用类库，就可以在VB中实现最基本的GIS功能，从而进一步开展GIS开发。图3.4 GIS基本功

35、能实现3.4 获取并转化数据在ALOHA计算模拟完毕后，会生成一个临时文本文件，临时文本文件中包含计算模拟的结果，存放着一系列的坐标点以及浓度数据等，此临时文件位于“C:Program Files ALOHA ALO_FTP.PAS”目录中。可以用VB编程实现获取这个临时文件，复制到指定位置，并转换成固定格式的文本文件21。例如：转换成按MyID、X、Y、Value这个固定格式排列的文本文件，如图3.8所示为某个事故情景数据文件的转换结果。具体算法实现为：第1步：在VB中用Open方法打开ALO_FTP.PAS临时文件，并指定文件号；第2步：对指定文件号用LineFromFile方法进行逐行读

36、取；第3步：设定条件，对打开文件的每一行用循环语句、if语句进行筛选；第4步：用WriteLine方法逐行写入数据，生成所需的TXT文件；第5步：把以上步骤代码存放入tranpas模块中，需要时引用；算法流程图如图3.5所示，转换代码如图3.6、图3.7所示。图3.5 算法流程图Public Function tranpas()Public Function tranpas()Dim ppx As LongDim ppy As Longppx = Val(FrmMain.Text1.Text)ppy = Val(FrmMain.Text2.Text)Dim FF , aDim LineFrom

37、File As StringDim pX As DoubleDim pY As DoublepX = ppxpY = ppyFF = FreeFileOpen C:PASALO_FTP.PAS For Input As #FFDim fs As ObjectSet fs = CreateObject(Scripting.FileSystemObject)Set a = fs.CreateTextFile(C:PASTest.txt, True)a.WriteLine (MyID,X,Y,Value)Dim i As Integeri = 0Dim f As StringDim d As Str

38、ingDim g As StringDo While Not EOF(FF) 检查是否读到了代号为ff的文件的结尾 Line Input #FF, LineFromFile 将读入的一行存到变量LineFromFile中 f = Split(LineFromFile, )(0) 每一行中第一个字或单词 If f = FOOTPRINT Then 如果这行第一个为FOOTPRINTd = Split(LineFromFile, :)(1) g = Split(d, )(0) 读取FOOTPRINT End If图3.6 数据转换代码 If Mid(LineFromFile, 1, 1) = M

39、Then i = i + 1 Dim pXY As String pXY = Mid(LineFromFile, 2) pXY = Trim(pXY) 读出M后面的值，并去除空格 Dim pXY1 As String pXY1 = Split(pXY, )(0) 以空格分拆-3.1 -0.3 并取前面的 Dim pXY2 As String pXY2 = Split(pXY, )(1) 以空格分拆，split函数生成数组 a.WriteLine (i & , & pXY1 + pX & , & pXY2 + pY & , & g) End If If Mid(LineFromFile, 1,

40、1) = L Then pXY = Mid(LineFromFile, 2) pXY = Trim(pXY) pXY1 = Split(pXY, )(0) pXY2 = Split(pXY, )(1) a.WriteLine (i & , & pXY1 + pX & , & pXY2 + pY & , & g) End IfLoop MsgBox 转换数据成功！, vbExclamationEnd Function图3.7 数据转换代码图3.8 数据转换3.5 新建图层并显示扩散区域把ALO_FTP.PAS文件转换至指定格式的文本文件后，把文本文件里包含的图形区域数据通过GIS编程创建一个sh

41、p图层文件，并把shp图层文件显示在mapcontrl控件中的电子地图上。显示模块基本算法为：第1步：新建类模块gisGeneral、gisUniqueRender、misOpenTextFile，对创建图层所需要的方法进行封装；第2步：创建新建图层所需的各个字段，初始化变量；第3步：获取地图参考坐标系；第4步：新建多边形区域图层；第5步：通过AE接口对图层写入坐标点数据；第6步：加载显示新图层；算法流程图如图3.9所示，具体代码如图3.10、图3.11所示图3.9 算法流程图Public Sub Createshp()Public Sub Createshp()Dim strboxPoint

42、Path As StringDim strSpatailReferenceShpPath As StringDim strNewShpPath As StringstrboxPointPath = C:PAStest.txtstrNewShpPath = C:PAStest.shpDim bArrayDim MyID , Value , x y As String MyID = MyID , Value = Valuex = X , y = YDim goGeneral As gisGeneral Dim pFields As IFieldsDim pFieldsEdit As IFields

43、EditSet pFields = New esriGeoDatabase.FieldsSet pFieldsEdit = pFieldsDim pField As IField图3.10 显示模块代码Set goGeneral = New gisGeneralSet goGeneral = New gisGeneralSet pField = goGeneral.CreateField(MyID, 4, esriFieldTypeInteger)pFieldsEdit.AddField pFieldSet pField = goGeneral.CreateField(Value, 40, e

44、sriFieldTypeString) pFieldsEdit.AddField pFieldDim pSptailReference As ISpatialReferenceDim pSptailReferenceFS As IFeatureClass Dim pDs As IGeoDatasetDim layer1 As ILayerDim layerNew As ILayerSet layer1 = FrmMain.MapControl1.Map.Layer(0)Dim pFL1 As IFeatureLayerIf TypeOf layer1 Is IFeatureLayer Then

45、 Set pFL1 = layer1 Set pDs = pFL1 Set pSptailReference = pDs.SpatialReferenceElseIf TypeOf layer1 Is ICompositeLayer Then Dim pComLayer As ICompositeLayer Set pComLayer = layer1 Set layerNew = pComLayer.Layer(0) Set pDs = layerNew Set pSptailReference = pDs.SpatialReferenceEnd IfDim pNewPolygonFeatu

46、reClass As IFeatureClassSet pNewPolygonFeatureClass = goGeneral.CreateShapefile(strNewShpPath, pFields, pSptailReference)Dim goOpenTextFile As misOpenTextFileSet goOpenTextFile = New misOpenTextFileDim bOk As BooleanbOk = goOpenTextFile.ReadPolysfromText(pNewPolygonFeatureClass, strboxPointPath, MyI

47、D, x, y, Value)If bOk = True Then MsgBox 生成新的面图层成功！, vbExclamationEnd IfEnd Sub图3.11 显示模块代码由以上步骤可知，在数据转换模块中，实现了把包含ALOHA计算结果的临时文件转换到指定格式TXT文本文档，为下一步的显示扩散区域图层的数据引用打下基础。在显示模块中实现了引用上一步骤生成的TXT文件，生成新的区域图层，并作为一个新的图层加载在电子地图上，从而显示出扩散区域。4 模拟软件应用上文详细介绍了软件的开发方法与步骤，在软件开发完成后引用一个事故实例，应用基于GIS的扩散软件进行模拟，展现软件功效。4.1 情景

48、设置2006年8月20日22:30，美国Louisiana州的Baton Rouge化工园区，一容量为50000gallon（加仑），直径为18 feet（英尺）的苯储罐（垂直）发生泄漏。泄漏孔直径6inches，高度在底部上方10inches。温度80F。风速7 mph（10m高的气象塔测量），50%的云层，相对湿度75%，没有逆温层；园区建筑物很少，在东北方向有一个绿化区。4.2 模拟过程4.2.1 启动ALOHA模拟启动ALOHA软件，输入Baton Rouge化工园区泄漏现场的气象条件、泄漏参数等。（1）地理位置SiteData Location，选择BATON ROUGE, LOUI

49、SIANA（2）输入时间SiteData Date & Time，选择Set a constant time，输入2006年8月20日22:30（3）输入化学物质SetupChemical，选择Pure Chemicals，选择苯（BENZENE）（4）输入天气条件SetupAtmosphericUser Input，输入：风速：7mph；风向：SE，测量高度10m，地面粗糙度：Open Country；云层：50%；温度：80F；逆温层高度：无；相对湿度：75%（medium）。ALOHA根据风速、云层量和时间信息自动得到大气稳定度为E。（5）泄漏情景储罐的类型和方向：SetupSource

50、Tank，选择Vertical cylinder储罐，输入直径18feet，容积50000gallon,自动计算出高度。物质状态：Tank contains liquid环境温度：Chemical stored at ambient temperature物质质量：容量50000gallons事故类型：苯储罐泄漏，不会燃烧，选择“Leaking tank, chemical is not burning and forms an evaporating puddle”泄漏孔描述：Circular opening，直径：6 inches；泄漏类型：Hole泄漏位置：在底部上方10inches地面

51、类型（ground type）：混凝土（Concrete）地面温度（ground temperature）：Use air temperature (select this if unknown)泄漏区域直径直径（maximum puddle diameter）：Unknown.ALOHA将Text Summary窗口在计算出氯气的泄漏速率、持续时间和泄漏量（图4.1）。在Toxic Threat Zone窗口中显示出泄漏扩散区域图形，如图4.2所示。图4.1 Text Summary窗口图4.2 Toxic Threat Zone窗口4.2.2 转换数据在上面的步骤中，利用ALOHA模拟软件

52、进行了模拟，得到了扩散区域的基本图形，此步骤把上文中得到的结果在电子地图中显示出来，ALOHA软件进行计算模拟完成后，在ALOHA安装目录生成临时文件（由于ALOHA生成的是临时文件，在转换数据结束前不要关闭ALOHA）。文件进行转换具体步骤：（1）输入泄漏点坐标，泄漏点坐标可以在现场通过GPS定位仪获得，也可用GIS提供的地理信息识别工具在地图上点击获取，鼠标单击地图，信息识别窗体，把坐标系统选择为Meters坐标系统，即可把识别点坐标转换为Meters制的坐标，然后在左边文本框中输入坐标信息。（2）点击转换文件按钮，后台对文件进行转换，提示成功时数据转换步骤完成。图4.3 输入坐标点4.2

53、.3 加载图层成功转换文件后，点击“地图中显示”即可生成新的shp图层，并加载到地图上。图4.4 模拟结果在电子地图上显示对比图4.2、图4.4可以发现，ALOHA模拟的区域仅仅是一个图形区域，不能描述周边情况，不能表现出方向，而在电子地图上显示方向明确，能显示具体范围以及周边地理事物，同时也可以进行放大缩小拖动等操作，适应不同的需要，有利于救援现场的指挥，因而结合GIS技术进行模拟有着很大的优势，消防部队到达现场后应根据影响区域的危害程度，按图4.4所示，从内向外把影响区域依次划分为紧急避难区、协助疏散区、引导疏散区和自主疏散区，针对不同区域采取相应的应急措施，同时也可结合地图对多个因素进行

54、综合考虑，确定最优疏散路线，确保在最短时间内疏散完毕，降低人员伤亡22,23。5 结论5.1 本文工作总结本文对现有的危险化学品泄漏扩散模型进行了较深入的研究，结合了GIS技术以及ALOHA模拟软件，开发出了基于GIS的危险化学品扩散模拟软件，可视化地显示扩散区域。最后设定情景成功地进行了模拟，证实了GIS应用于抢险救援领域的可行性。GIS可以在抢险救援活动中发挥重大作用，促进各种突发事故的成功处置。5.2 本文存在不足本文对GIS在危险化学品泄漏扩散模拟中的应用进行了较为深入的研究，但由于相关GIS开发资料的缺少，时间和条件的限制，仍有很多问题需要进一步深入研究探讨，模拟软件仍然存在许多问题，例如：扩散计算模拟采取引用ALOHA，软件自身没有实现计算模拟功能；在本文中引用了国外的事故案例，主要是由于国内的地图数据不易获取；扩散区域地理信息采集功能没有实现。5.3 下一步工作（1）更加深入地进行二次开发，对ALOHA进行深度整合下一步可以在VB中开发出各项参数的中文输入界面，可以在一个页面中