一种扬尘模拟方法和装置与流程

1.本发明涉及环境科学领域，尤其涉及一种扬尘模拟方法和装置。


背景技术：

2.扬尘源是指各种不经过排气筒、无组织、无规则排放的颗粒物排放源，是我国各城市大气颗粒物排放的重要来源，各地源解析结果表明，扬尘源对于pm
2.5
的年均分担率在15%以上，春季北方地区扬尘贡献率可在30%以上。可以看出，扬尘源排放在颗粒物源解析研究、数值模拟和预测中均有重要作用，也是分析区域大气污染形成和传输的基础参考。
3.将扬尘排放清单输入数据模型进行模拟，是研究扬尘形成、输送和影响通用技术手段。目前模式中常用的扬尘模拟方法是在输入模式的排放清单中加入扬尘源，再通过数值模型进行模拟和预报。
4.但是上述方法模拟的结果精度低，无法模拟大型沙尘天气造成的扬尘进行起尘计算，因此，需要精度更高的方法提高扬尘模拟准确性，从而提高空气质量模型的颗粒物模拟效果和空气质量的预报效果。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种扬尘模拟方法和装置。技术方案如下：根据本发明的一方面，提供了一种扬尘模拟方法，所述方法包括：获取待评估的目标区域的气象数据，并基于排放因子法对所述气象数据进行处理，构建得到所述目标区域的初始扬尘源排放清单；获取预设的气象文件和地表文件，并基于所述气象文件和所述地表文件，在所述目标区域中确定待使用wbdust扬尘排放模块的第一子区域；在所述初始扬尘源排放清单中，对所述第一子区域的排放清单数据进行重构，得到目标扬尘源排放清单；对于所述第一子区域，基于所述wbdust扬尘排放模块进行扬尘模拟；对于所述目标区域中除所述第一子区域之外的第二子区域，基于所述目标扬尘源排放清单进行扬尘模拟。
6.可选的，所述初始扬尘源排放清单至少包括土壤扬尘源排放清单；所述在所述初始扬尘源排放清单中，对所述第一子区域的排放清单数据进行重构，得到目标扬尘源排放清单，包括：在所述初始扬尘源排放清单中，获取所述第一子区域的土壤扬尘源排放清单；在所述初始扬尘源排放清单中，将所述第一子区域的土壤扬尘源排放清单置零，得到所述目标扬尘源排放清单。
7.可选的，在所述目标扬尘源排放清单中，所述第一子区域的排放清单数据包括道路扬尘源排放清单，所述第二子区域的排放清单数据包括道路扬尘源排放清单和土壤扬尘
源排放清单。
8.可选的，所述基于所述气象文件和所述地表文件，在所述目标区域中确定待使用wbdust扬尘排放模块的第一子区域，包括：在wbdust扬尘排放模块中，基于所述地表文件和所述气象文件，计算所述目标区域中各个子区域的摩擦速度及摩擦速度阈值；对于每个子区域，判断该子区域的摩擦速度是否大于所述摩擦速度阈值，若大于，则将该子区域作为待使用wbdust扬尘排放模块的第一子区域。
9.可选的，所述对于所述第一子区域，基于所述wbdust扬尘排放模块进行扬尘模拟，包括：在所述目标扬尘源排放清单中，获取所述第一子区域的排放清单数据；对于所述第一子区域，将所述第一子区域的排放清单数据输入数值模式，并将wbdust扬尘排放模块挂载至数值模式；对所述第一子区域的排放清单数据和wbdust扬尘排放模块进行数值模式模拟。
10.可选的，所述对于所述目标区域中除所述第一子区域之外的第二子区域，基于所述目标扬尘源排放清单进行扬尘模拟，包括：在所述目标扬尘源排放清单中，获取所述第二子区域的排放清单数据；对于所述第二子区域，对所述第二子区域的排放清单数据进行数值模式模拟。
11.可选的，所述气象数据包括连续预设时段的气象观测数据均值。
12.根据本发明的另一方面，提供了一种扬尘模拟装置，所述装置包括：获取模块，用于获取待评估的目标区域的气象数据，并基于排放因子法对所述气象数据进行处理，构建得到所述目标区域的初始扬尘源排放清单；确定模块，用于获取预设的气象文件和地表文件，并基于所述气象文件和所述地表文件，在所述目标区域中确定待使用wbdust扬尘排放模块的第一子区域；重构模块，用于在所述初始扬尘源排放清单中，对所述第一子区域的排放清单数据进行重构，得到目标扬尘源排放清单；模拟模块，用于对于所述第一子区域，基于所述wbdust扬尘排放模块进行扬尘模拟；对于所述目标区域中除所述第一子区域之外的第二子区域，基于所述目标扬尘源排放清单进行扬尘模拟。
13.可选的，所述初始扬尘源排放清单至少包括土壤扬尘源排放清单；所述重构模块，用于：在所述初始扬尘源排放清单中，获取所述第一子区域的土壤扬尘源排放清单；在所述初始扬尘源排放清单中，将所述第一子区域的土壤扬尘源排放清单置零，得到所述目标扬尘源排放清单。
14.可选的，在所述目标扬尘源排放清单中，所述第一子区域的排放清单数据包括道路扬尘源排放清单，所述第二子区域的排放清单数据包括道路扬尘源排放清单和土壤扬尘源排放清单。
15.可选的，所述确定模块，用于：在wbdust扬尘排放模块中，基于所述地表文件和所述气象文件，计算所述目标区域中各个子区域的摩擦速度及摩擦速度阈值；
对于每个子区域，判断该子区域的摩擦速度是否大于所述摩擦速度阈值，若大于，则将该子区域作为待使用wbdust扬尘排放模块的第一子区域。
16.可选的，所述模拟模块，用于：在所述目标扬尘源排放清单中，获取所述第一子区域的排放清单数据；对于所述第一子区域，将所述第一子区域的排放清单数据输入数值模式，并将wbdust扬尘排放模块挂载至数值模式；对所述第一子区域的排放清单数据和wbdust扬尘排放模块进行数值模式模拟。
17.可选的，所述模拟模块，用于：在所述目标扬尘源排放清单中，获取所述第二子区域的排放清单数据；对于所述第二子区域，对所述第二子区域的排放清单数据进行数值模式模拟。
18.可选的，所述气象数据包括连续预设时段的气象观测数据均值。
19.根据本发明的另一方面，提供了一种电子设备，包括：处理器；以及存储程序的存储器，其中，所述程序包括指令，所述指令在由所述处理器执行时使所述处理器执行上述扬尘模拟方法。
20.根据本发明的另一方面，提供了一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其中，所述计算机指令用于使计算机执行上述扬尘模拟方法。
21.本发明实施例中，获取目标区域的气象数据，得到目标区域的初始扬尘源排放清单；使用wbdust扬尘排放模块区分目标区域为第一和第二子区域，对于第一子区域的排放清单数据进行重构，并基于wbdust扬尘排放模块进行扬尘模拟，对于第二子区域，所有排放清单数据保留，并基于排放清单数据进行数值模式模拟，得到目标区域的扬尘模拟结果。本发明可用于不同区域的扬尘模拟，根据wbdust扬尘排放模块区分子区域后，对不同子区域重构排放清单数据后使用不同的模拟方法，相较于仅使用扬尘源排放清单数值模式模拟的方法，能够得到更精准的模拟表现，不仅能够模拟污染物浓度，也能够捕捉到沙尘暴发的空间和时间特征，提升空气质量模型的颗粒物模拟效果和空气质量的预报效果。
附图说明
22.在下面结合附图对于示例性实施例的描述中，本发明的更多细节、特征和优点被公开，在附图中：图1示出了根据本发明示例性实施例的扬尘模拟方法的流程图；图2示出了根据本发明示例性实施例的扬尘模拟装置的示意性框图；图3示出了能够用于实现本发明的实施例的示例性电子设备的结构框图。
具体实施方式
23.下面将参照附图更详细地描述本发明的实施例。虽然附图中显示了本发明的某些实施例，然而应当理解的是，本发明可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本发明。应当理解的是，本发明的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本发明的保护范围。
24.应当理解，本发明的方法实施方式中记载的各个步骤可以按照不同的顺序执行，和/或并行执行。此外，方法实施方式可以包括附加的步骤和/或省略执行示出的步骤。本发明的范围在此方面不受限制。
25.本文使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”；术语“一些实施例”表示“至少一些实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。需要注意，本发明中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。
26.需要注意，本发明中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。
27.本发明实施方式中的多个装置之间所交互的消息或者信息的名称仅用于说明性的目的，而并不是用于对这些消息或信息的范围进行限制。
28.下面将参照图1所示的扬尘模拟方法的流程图，对扬尘模拟方法进行介绍。
29.步骤101，获取待评估的目标区域的气象数据，并基于排放因子法对气象数据进行处理，构建得到目标区域的初始扬尘源排放清单。
30.其中，初始扬尘源排放清单可以至少包括土壤扬尘源排放清单。可选的，初始扬尘源排放清单还可以包括道路扬尘源排放清单，以及其他扬尘源的排放清单，例如施工扬尘源、堆场扬尘源等。
31.在一种可能的实施方式中，扬尘源排放清单的计算基于排放因子法，排放因子法一般是指通过活动水平数据和相关参数之间的计算来获得排放量的方法，其中排放因子的计算需要气候因子作为输入，计算后输出各区域的扬尘源排放量，并通过《扬尘源颗粒物排放清单编制技术指南(试行)》指出的排放清单编制方法对目标区域的扬尘源排放清单进行编制，构建目标区域的初始扬尘源排放清单。气候因子的计算需要气象数据作为输入，气象数据可以至少包括平均风速、月降水量、月平均温度等。可以通过在气象数据平台中输入目标区域、起止时间等信息，获取所需目标区域的气象数据。可选的，在本实施例中，气象数据包括连续预设时段的气象观测数据均值，例如，连续三年气象数据的月平均温度，所计算清单基准年份为2019年，则使用2018、2019、2020三年气象数据。气象因子对于排放因子的计算有影响较大，因此本发明使用连续预设时段的气象观测数据均值，可以修正气候带来的偏差。
32.具体的，下面将对土壤扬尘源排放清单及道路扬尘源排放清单的计算进行介绍。
33.作为一种示例，对于土壤扬尘源排放清单的计算，所使用的公式如下：
w为土壤扬尘中pmi总排放量，t/a；ef为土壤扬尘源的pmi排放因子，t
·
(hm2·
a)-1
；a为土壤扬尘源面积，hm2；a为粒径≤50μm颗粒物占≤0.84mm的质量分数；k为粒径系数，tsp、pm
10
、pm
2.5
的k分别为1.00、0.50和0.075；i为土壤风蚀指数，；f为土壤粗糙因子，其无因次均匀值为0.5；l为无屏蔽宽度因子，计算时取值0.85；v为植被覆盖因子；vc为像素点的植被覆盖度ndvi和ndvi
soil
分别为像元和非植被覆盖土地的ndvi值，后者可假定为ndvi的最小值，ndvi
veg
是植被化土地的ndvi值，可以理解为ndvi的最大值，以5%的置信水平考虑ndvi的上下限，分别代表ndvi
soil
和ndvi
veg
；c为气候因子；ui为连续三年气象数据的平均风速，m/s；pe为桑氏威特降水-蒸发指数；pi为连续三年气象数据的月降水量均值，mm；当pi《12.7mm按12.7mm计算；ti为连续三年气象数据的月平均温度，℃，当ti《-1.7℃按-1.7℃计算。（如所计算清单基准年份为2019年，则使用2018、2019、2020三年气象数据）。
34.所选择公式的说明：
①
《扬尘源颗粒物排放清单编制技术指南(试行)》公式中缺少tsp占总风蚀损失的比例系数a，这组系数是干筛分得到的粒径≤50μm颗粒物占≤0.84mm的百分比；
②
《扬尘源颗粒物排放清单编制技术指南(试行)》给出的土壤风蚀指数i未考虑单位换算；
③
《扬尘源颗粒物排放清单编制技术指南(试行)》中对tsp、pm
10
、pm
2.5
分别赋了i值，在计算过程中会重复计算。
35.作为一种示例，对于道路扬尘源排放清单，所使用的公式如下：w
pi
为铺装道路扬尘源中pmi总排放量，t/a；e
pi
为铺装道路的扬尘中pmi排放系数，g/(km
·
辆)；lr为道路长度，km；nr为一定时期内车辆在该段道路上的平均车流量，辆/a；nr为不起尘天数，一年中降水量大于0.25mm/d的天数；ki为铺装道路产生颗粒物的粒度系数，tsp、pm
10
、pm
2.5
的ki分别为3.23、0.62和0.15，g/km；sl为道路积尘负荷，g/m2；w为平均车重，表示通过某等级道路所有车辆的平均重量，t；η为污染控制技术对扬尘的去除效率，%。
36.其他的扬尘源排放清单的编制方法同理，本实例中不一一说明。需要说明的是，计算扬尘源排放清单的方法有多种公式可供选择，本实施例对具体所使用的公式不作限定。
37.可选的，上述步骤101所使用的气象数据可以包括连续预设时段的气象观测数据均值。例如，月降水量均值pi、月平均温度ti、平均风速u
i，
依据上述公式，上述气象要素对于排放因子的计算有影响较大，因此本发明使用连续三年的气象观测数据均值去修正气候带来的偏差。
38.步骤102，获取预设的气象文件和地表文件，并基于气象文件和地表文件，在目标
区域中确定待使用wbdust扬尘排放模块的第一子区域。
39.其中，wbdust是模型中独立的动态扬尘排放处理模块，使用气象文件和土壤成分的全球数据字段估算风吹起的扬尘排放量。wbdust依赖于风压力（通过“摩擦速度”）来启动过程。根据定义气象学以及土壤和植被状态的多种内部参数化和输入数据，许多特定条件必须一致，才能导致wbdust排放。气象文件可以至少包括通过wrf（weather research and forecasting model，气象研究与预报模式）得到的一系列气象文件，地表文件可以至少包括土壤成分的全球数据字段。
40.在一种可能的实施方式中，通过wrf得到所需的一系列气象文件，结合原有的静态输入文件global clay file（全球黏土文件）、global mask file（全球覆盖文件）、global lai file（全球叶面积指数文件）、global soil file（全球土壤文件），运行wbdust扬尘排放模块，首先识别可以排放扬尘的网格并计算其排放源面积，再根据地表和气象条件动态计算摩擦速度及摩擦速度阈值，最后通过判断摩擦速度与相应阈值之间的大小关系，确定该时刻该区域是否有扬尘排放，如果发生扬尘排放，则根据计算公式最终计算具体垂直排放通量，扬尘的排放通量计算公式如下：vegfac = 1.0-min(lai , laimax*)/laimax*sblast = max(1.0
×
10-5
，rhoa = 100
×
pp/(rdry*
×
tt)hflux = (cfac*
×
rhoa
×
ustar3/grav*)
×
(1.0+ustart/ustar)
×
(1.0-(ustart2)/ustar2)vflux = hfkux
×
1.0
×
10-4
×
sblast
×
vegfac
×
stopo*
×
normfac*vegfac：植被覆盖率；lai：叶面积指数；clay：土壤粘土含量；pp：气压，mb；tt：温度，k；ustar：摩擦速度，m/s；ustart：摩擦速度阈值，m/s；hflux：水平通量，kg/m2/s；vflux：垂直通量，kg/m2/s。*为模块中默认常量参数。
41.计算可得到扬尘排放文件，从而在目标区域中确定待使用wbdust扬尘排放模块的第一子区域。
42.具体的，上述步骤102的处理可以如下：在wbdust扬尘排放模块中，基于地表文件和气象文件，计算目标区域中各个子区域的摩擦速度及摩擦速度阈值；对于每个子区域，判断该子区域的摩擦速度是否大于摩擦速度阈值，若大于，则将该子区域作为待使用wbdust扬尘排放模块的第一子区域。
43.在一种可能的实施方式中，根据wbdust扬尘排放模块的计算结果，可得到能够通过wbdust计算出扬尘排放的区域并标记为1，即第一子区域；对应的，目标区域中除第一子区域外的区域，即无法通过wbdust计算出扬尘排放的区域标记为0，即第二子区域，则可以根据以下公式标记不同区域以及选择使用的清单：步骤103，在初始扬尘源排放清单中，对第一子区域的排放清单数据进行重构，得到目标扬尘源排放清单。
44.在一种可能的实施方式中，对于第一子区域，后续的处理中将采用wbdust扬尘排放模块计算其扬尘源的排放，若没有对初始排放清单数据进行重构，计算时会加入重复的排放清单数据，导致计算结果不准确，因此本技术对第一子区域的排放清单数据进行重构，以提高第一子区域扬尘模拟的准确性。其中重构可以至少包括对扬尘源排放清单的置零，可选的，重构还可以包括对扬尘源排放清单的削减等处理。
45.可选的，上述步骤103的处理可以如下：在初始扬尘源排放清单中，获取第一子区域的土壤扬尘源排放清单；将第一子区域的土壤扬尘源排放清单置零，得到目标扬尘源排放清单。
46.在一种可能的实施方式中，根据函数的筛选规则，在模拟时提前对输入的排放清单进行处理：对于f(x)=1的区域将其清单中的土壤扬尘源排放全部置零，保留道路扬尘源排放和/或其他扬尘源排放，得到第一子区域的目标扬尘源排放清单；对于f(x)=0的区域则正常加入土壤和道路扬尘源排放清单，得到第二子区域的目标扬尘源排放清单。
47.此时，第一子区域对应的排放清单数据可以包括道路扬尘源排放清单和/或其他扬尘源排放清单，第二子区域对应的排放清单数据可以包括初始扬尘源排放清单中所有扬尘源的排放清单，即土壤、道路及其他扬尘源的排放清单。目标扬尘源排放清单构建完成后，在输入数值模式之前，可以进行时空分配。
48.目标区域包含若干个子区域，所计算的时间以月份为单位，因此需要对扬尘源排放清单进行时空分配，以获取各子区域在各月的扬尘源排放清单。在空间上，土壤扬尘可获取的基础数据为子区域级别，可直接计算各子区域级别的土壤扬尘源排放清单，将已有的数据分配至各子区域。
49.各子区域的道路扬尘源排放清单空间分配方法可以如下：可将已有年鉴和文献中的道路长度、车流量、道路积尘负荷、平均车重等数据分配至各省，计算得到全国各省的道路扬尘源排放，再通过年鉴获取各市的机动车保有量作为空间分配依据，最终可将排放分配至各市。
50.在时间上，土壤扬尘和道路扬尘均可通过计算月分配系数将年排放分配至各月，公式如下：公式如下：其中，k为月分配系数；vi为第i个月的植被覆盖因子；u为第i个月的风速；mi为第i个月的起尘天数；a为年起尘天数。
51.步骤104，对于第一子区域，基于wbdust扬尘排放模块进行扬尘模拟；对于目标区域中除第一子区域之外的第二子区域，基于目标扬尘源排放清单进行扬尘模拟。
52.其中，第二子区域的排放清单数据可以包括道路扬尘源排放清单和土壤扬尘源排放清单。
53.在一种可能的实施方式中，第一子区域符合使用wbdust扬尘排放模块的条件，研究表明该模块对于扬尘排放模拟表现出良好的性能，不仅是对颗粒物浓度的模拟，也能够捕捉到沙尘暴发的空间和时间特征；第二子区域使用扬尘源排放清单进行扬尘排放模拟。在使用数值模式模拟时，同时加入处理好的排放清单和wbdust扬尘排放模块进行模拟，从
而在可以采用wbdust扬尘排放模块的第一子区域进行wbdust动态扬尘的模拟，同时在wbdust扬尘排放模块无法计算出扬尘的第二子区域也加入了扬尘源排放清单的效果，提高模式预报的准确性。
54.可选的，上述步骤104的处理可以如下：在目标扬尘源排放清单中，获取第一子区域的排放清单数据；对于第一子区域，将第一子区域的排放清单数据输入数值模式，并将wbdust扬尘排放模块挂载至数值模式；对第一子区域的排放清单数据和wbdust扬尘排放模块进行数值模式模拟。
55.在目标扬尘源排放清单中，获取第二子区域的排放清单数据；对于第二子区域，对第二子区域的排放清单数据进行数值模式模拟。
56.其中，第一子区域的排放清单数据可以包括道路扬尘源排放清单，第二子区域的排放清单数据可以包括道路扬尘源排放清单和土壤扬尘源排放清单。
57.在一种可能的实施方式中，对于第一子区域，将第一子区域的目标扬尘源排放清单输入数值模式，在本实施例中重构后第一子区域的目标扬尘源排放清单可以包括道路扬尘源排放清单，并将wbdust扬尘排放模块挂载至数值模式，同时加入重构后的排放清单和wbdust扬尘排放模块进行模拟。该模块对于第一子区域扬尘排放模拟表现出良好的性能，也即是说，模拟可得第一子区域土壤扬尘源中各颗粒物各时刻的排放量、沙尘暴发的空间和时间特征，和道路扬尘源的扬尘过程及各时刻的污染物浓度。
58.对于第二子区域，将第二子区域的目标扬尘源排放清单输入数值模式，在本实施例中包括土壤扬尘源排放清单和道路扬尘源排放清单，对于目标扬尘源排放清单数据进行数值模式模拟。也即是说，模拟可得第二子区域在土壤、道路扬尘源的扬尘排放基础上的扬尘过程及各时刻的污染物浓度。
59.本发明提供一个模拟效果的测试案例，案例选择cmaq（community multiscale air quality，多尺度空气质量模式）模型，对2022年的4月份进行模拟，案例设置了两个情景进行对比。情景1是模式仅使用wbdust扬尘排放模块，无其他扬尘源排放清单(情景1简称wbdust)；情景2是模式仅加入估算的扬尘源清单数据，无wbdust扬尘排放模块(情景2简称dust)；情景3是按照步骤3的筛选同时使用wbdust扬尘排放模块和扬尘源排放清单(情景3简称wbdust+dust)。将模拟结果与各城市监测站点浓度进行对比来验证模式的模拟效果，所选用的统计参数为相关系数r和标准平均化偏差nmb，r主要用于衡量两个变量之间的线性相关程度，nmb用于将平均偏差标准化，可避免观测值范围过度离散的问题，反映了模拟值与监测值的偏离程度。其计算公式如下。
60.其中为模拟值；为观测值；n为观测次数。
61.模式对全国进行模拟和评估，所评估城市共317个，下表1为全国317个城市pm
10
的评估指标统计。其中统计了全国各城市的r和nmb均值情况：r（全国各城市的相关系数r的均
值）；nmb（全国评估城市的标准化平均偏差nmb的均值）。
62.如表1所示，本案例选择扬尘影响较大的pm
10
模拟效果作为评估指标，仅使用wbdust扬尘排放模块的情景会使得全国整体结果低估较多，因为在大部分城市没有计算出扬尘排放；而只加入扬尘源排放清单数据的结果虽然nmb效果较好，但全国大部分城市会存在预报结果高估的现象，且西北地区无法预报出大规模沙尘的情况。而同时使用扬尘源清单与wbdust扬尘排放模块对pm
10
的模拟效果在全国整体情况来看，有更好的提升和改善效果，既改善了大部分城市的pm
10
低估的结果，又可以预报出西北地区的大型沙尘情景。因此，可以通过此方法将扬尘源排放清单与wbdust扬尘排放模块同时结合使用，从而对空气质量模型的颗粒物模拟效果和空气质量的预报效果有所提升。
63.表1 两个情景的对比结果扬尘方案rnmbwbdust0.22-38.9%dust0.21-13.3%wbdust+dust0.21-17.0%本发明实施例中，获取目标区域的气象数据，得到目标区域的初始扬尘源排放清单；使用wbdust扬尘排放模块区分目标区域为第一和第二子区域，对于第一子区域的排放清单数据进行重构，并基于wbdust扬尘排放模块进行扬尘模拟，对于第二子区域，所有排放清单数据保留，并基于排放清单数据进行数值模式模拟，得到目标区域的扬尘模拟结果。本发明可用于不同区域的扬尘模拟，根据wbdust扬尘排放模块区分子区域后，对不同子区域重构排放清单数据后使用不同的模拟方法，相较于仅使用扬尘源排放清单数值模式模拟的方法，能够得到更精准的模拟表现，不仅能够模拟污染物浓度，也能够捕捉到沙尘暴发的空间和时间特征，提升空气质量模型的颗粒物模拟效果和空气质量的预报效果。
64.本发明实施例提供了一种扬尘模拟装置，该装置用于实现上述扬尘模拟方法。如图2所示的扬尘模拟装置的示意性框图，扬尘模拟装置200包括：获取模块201，确定模块202，重构模块203，模拟模块204。
65.获取模块201，用于获取待评估的目标区域的气象数据，并基于排放因子法对所述气象数据进行处理，构建得到所述目标区域的初始扬尘源排放清单；确定模块202，用于获取预设的气象文件和地表文件，并基于所述气象文件和所述地表文件，在所述目标区域中确定待使用wbdust扬尘排放模块的第一子区域；重构模块203，用于在所述初始扬尘源排放清单中，对所述第一子区域的排放清单数据进行重构，得到目标扬尘源排放清单；模拟模块204，用于对于所述第一子区域，基于所述wbdust扬尘排放模块进行扬尘模拟；对于所述目标区域中除所述第一子区域之外的第二子区域，基于所述目标扬尘源排放清单进行扬尘模拟。
66.可选的，所述初始扬尘源排放清单至少包括土壤扬尘源排放清单；所述重构模块203，用于：在所述初始扬尘源排放清单中，获取所述第一子区域的土壤扬尘源排放清单；在所述初始扬尘源排放清单中，将所述第一子区域的土壤扬尘源排放清单置零，得到所述目标扬尘源排放清单。
67.可选的，在所述目标扬尘源排放清单中，所述第一子区域的排放清单数据包括道路扬尘源排放清单，所述第二子区域的排放清单数据包括道路扬尘源排放清单和土壤扬尘源排放清单。
68.可选的，所述确定模块202，用于：在wbdust扬尘排放模块中，基于所述地表文件和所述气象文件，计算所述目标区域中各个子区域的摩擦速度及摩擦速度阈值；对于每个子区域，判断该子区域的摩擦速度是否大于所述摩擦速度阈值，若大于，则将该子区域作为待使用wbdust扬尘排放模块的第一子区域。
69.可选的，所述模拟模块204，用于：在所述目标扬尘源排放清单中，获取所述第一子区域的排放清单数据；对于所述第一子区域，将所述第一子区域的排放清单数据输入数值模式，并将wbdust扬尘排放模块挂载至数值模式；对所述第一子区域的排放清单数据和wbdust扬尘排放模块进行数值模式模拟。
70.可选的，所述模拟模块204，用于：在所述目标扬尘源排放清单中，获取所述第二子区域的排放清单数据；对于所述第二子区域，对所述第二子区域的排放清单数据进行数值模式模拟。
71.可选的，所述气象数据包括连续预设时段的气象观测数据均值。
72.本发明实施例中，获取目标区域的气象数据，得到目标区域的初始扬尘源排放清单；使用wbdust扬尘排放模块区分目标区域为第一和第二子区域，对于第一子区域的排放清单数据进行重构，并基于wbdust扬尘排放模块进行扬尘模拟，对于第二子区域，所有排放清单数据保留，并基于排放清单数据进行数值模式模拟，得到目标区域的扬尘模拟结果。本发明可用于不同区域的扬尘模拟，根据wbdust扬尘排放模块区分子区域后，对不同子区域重构排放清单数据后使用不同的模拟方法，相较于仅使用扬尘源排放清单数值模式模拟的方法，能够得到更精准的模拟表现，不仅能够模拟污染物浓度，也能够捕捉到沙尘暴发的空间和时间特征，提升空气质量模型的颗粒物模拟效果和空气质量的预报效果。
73.本发明的示例性实施例还提供一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与至少一个处理器通信连接的存储器。所述存储器存储有能够被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序在被所述至少一个处理器执行时用于使所述电子设备执行根据本发明实施例的方法。
74.本发明示例性实施例还提供一种存储有计算机程序的非瞬时计算机可读存储介质，其中，所述计算机程序在被计算机的处理器执行时用于使所述计算机执行根据本发明实施例的方法。
75.本发明示例性实施例还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，其中，所述计算机程序在被计算机的处理器执行时用于使所述计算机执行根据本发明实施例的方法。
76.参考图3，现将描述可以作为本发明的电子设备300的结构框图，其是可以应用于本发明的各方面的硬件设备的示例。电子设备旨在表示各种形式的数字电子的计算机设备，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连
接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本发明的实现。
77.如图3所示，电子设备300包括计算单元301，其可以根据存储在只读存储器（rom）302中的计算机程序或者从存储单元308加载到随机访问存储器（ram）303中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在ram 303中，还可存储设备300操作所需的各种程序和数据。计算单元301、rom 302以及ram303通过总线304彼此相连。输入/输出（i/o）接口305也连接至总线304。
78.电子设备300中的多个部件连接至i/o接口305，包括：输入单元306、输出单元307、存储单元308以及通信单元309。输入单元306可以是能向电子设备300输入信息的任何类型的设备，输入单元306可以接收输入的数字或字符信息，以及产生与电子设备的用户设置和/或功能控制有关的键信号输入。输出单元307可以是能呈现信息的任何类型的设备，并且可以包括但不限于显示器、扬声器、视频/音频输出终端、振动器和/或打印机。存储单元308可以包括但不限于磁盘、光盘。通信单元309允许电子设备300通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据，并且可以包括但不限于调制解调器、网卡、红外通信设备、无线通信收发机和/或芯片组，例如蓝牙设备、wifi设备、wimax设备、蜂窝通信设备和/或类似物。
79.计算单元301可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。计算单元301的一些示例包括但不限于中央处理单元（cpu）、图形处理单元（gpu）、各种专用的人工智能（ai）计算芯片、各种运行机器学习模型算法的计算单元、数字信号处理器（dsp）、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。计算单元301执行上文所描述的各个方法和处理。例如，在一些实施例中，扬尘模拟方法可被实现为计算机软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储单元308。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由rom 302和/或通信单元309而被载入和/或安装到电子设备300上。在一些实施例中，计算单元301可以通过其他任何适当的方式（例如，借助于固件）而被配置为执行上述扬尘模拟方法。
80.用于实施本发明的方法的程序代码可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些程序代码可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器或控制器，使得程序代码当由处理器或控制器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。程序代码可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
81.在本发明的上下文中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器（ram）、只读存储器（rom）、可擦除可编程只读存储器（eprom或快闪存储器）、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器（cd-rom）、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
82.如本发明使用的，术语“机器可读介质”和“计算机可读介质”指的是用于将机器指令和/或数据提供给可编程处理器的任何计算机程序产品、设备、和/或装置(例如，磁盘、光
盘、存储器、可编程逻辑装置(pld))，包括，接收作为机器可读信号的机器指令的机器可读介质。术语“机器可读信号”指的是用于将机器指令和/或数据提供给可编程处理器的任何信号。
83.为了提供与用户的交互，可以在计算机上实施此处描述的系统和技术，该计算机具有：用于向用户显示信息的显示装置（例如，crt（阴极射线管）或者lcd（液晶显示器）监视器）；以及键盘和指向装置（例如，鼠标或者轨迹球），用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给计算机。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈（例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈）；并且可以用任何形式（包括声输入、语音输入或者、触觉输入）来接收来自用户的输入。
84.可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统（例如，作为数据服务器）、或者包括中间件部件的计算系统（例如，应用服务器）、或者包括前端部件的计算系统（例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互）、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信（例如，通信网络）来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网（lan）、广域网（wan）和互联网。
85.计算机系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。

技术特征：
1.一种扬尘模拟方法，其特征在于，所述方法包括：获取待评估的目标区域的气象数据，并基于排放因子法对所述气象数据进行处理，构建得到所述目标区域的初始扬尘源排放清单；获取预设的气象文件和地表文件，并基于所述气象文件和所述地表文件，在所述目标区域中确定待使用wbdust扬尘排放模块的第一子区域；在所述初始扬尘源排放清单中，对所述第一子区域的排放清单数据进行重构，得到目标扬尘源排放清单；对于所述第一子区域，基于所述wbdust扬尘排放模块进行扬尘模拟；对于所述目标区域中除所述第一子区域之外的第二子区域，基于所述目标扬尘源排放清单进行扬尘模拟。2.根据权利要求1所述的扬尘模拟方法，其特征在于，所述初始扬尘源排放清单至少包括土壤扬尘源排放清单；所述在所述初始扬尘源排放清单中，对所述第一子区域的排放清单数据进行重构，得到目标扬尘源排放清单，包括：在所述初始扬尘源排放清单中，获取所述第一子区域的土壤扬尘源排放清单；在所述初始扬尘源排放清单中，将所述第一子区域的土壤扬尘源排放清单置零，得到所述目标扬尘源排放清单。3.根据权利要求2所述的扬尘模拟方法，其特征在于，在所述目标扬尘源排放清单中，所述第一子区域的排放清单数据包括道路扬尘源排放清单，所述第二子区域的排放清单数据包括道路扬尘源排放清单和土壤扬尘源排放清单。4.根据权利要求1所述的扬尘模拟方法，其特征在于，所述基于所述气象文件和所述地表文件，在所述目标区域中确定待使用wbdust扬尘排放模块的第一子区域，包括：在wbdust扬尘排放模块中，基于所述地表文件和所述气象文件，计算所述目标区域中各个子区域的摩擦速度及摩擦速度阈值；对于每个子区域，判断该子区域的摩擦速度是否大于所述摩擦速度阈值，若大于，则将该子区域作为待使用wbdust扬尘排放模块的第一子区域。5.根据权利要求1所述的扬尘模拟方法，其特征在于，所述对于所述第一子区域，基于所述wbdust扬尘排放模块进行扬尘模拟，包括：在所述目标扬尘源排放清单中，获取所述第一子区域的排放清单数据；对于所述第一子区域，将所述第一子区域的排放清单数据输入数值模式，并将wbdust扬尘排放模块挂载至数值模式；对所述第一子区域的排放清单数据和wbdust扬尘排放模块进行数值模式模拟。6.根据权利要求5所述的扬尘模拟方法，其特征在于，所述对于所述目标区域中除所述第一子区域之外的第二子区域，基于所述目标扬尘源排放清单进行扬尘模拟，包括：在所述目标扬尘源排放清单中，获取所述第二子区域的排放清单数据；对于所述第二子区域，对所述第二子区域的排放清单数据进行数值模式模拟。7.根据权利要求1-6任一项所述的扬尘模拟方法，其特征在于，所述气象数据包括连续预设时段的气象观测数据均值。8.一种扬尘模拟装置，其特征在于，所述装置包括：获取模块，用于获取待评估的目标区域的气象数据，并基于排放因子法对所述气象数
据进行处理，构建得到所述目标区域的初始扬尘源排放清单；确定模块，用于获取预设的气象文件和地表文件，并基于所述气象文件和所述地表文件，在所述目标区域中确定待使用wbdust扬尘排放模块的第一子区域；重构模块，用于在所述初始扬尘源排放清单中，对所述第一子区域的排放清单数据进行重构，得到目标扬尘源排放清单；模拟模块，用于对于所述第一子区域，基于所述wbdust扬尘排放模块进行扬尘模拟；对于所述目标区域中除所述第一子区域之外的第二子区域，基于所述目标扬尘源排放清单进行扬尘模拟。9. 一种电子设备，包括：处理器；以及存储程序的存储器，其中，所述程序包括指令，所述指令在由所述处理器执行时使所述处理器执行根据权利要求1-7中任一项所述的方法。10.一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其中，所述计算机指令用于使计算机执行根据权利要求1-7中任一项所述的方法。

技术总结
本发明提供一种扬尘模拟方法和装置，属于环境科学领域。所述方法包括：获取待评估的目标区域的气象数据，并基于排放因子法对所述气象数据进行处理，构建得到所述目标区域的初始扬尘源排放清单；获取预设的气象文件和地表文件，并基于所述气象文件和所述地表文件，在所述目标区域中确定待使用WBDUST扬尘排放模块的第一子区域；在所述初始扬尘源排放清单中，对所述第一子区域的排放清单数据进行重构，得到目标扬尘源排放清单；对于所述第一子区域，基于所述WBDUST扬尘排放模块进行扬尘模拟；对于所述目标区域中除所述第一子区域之外的第二子区域，基于所述目标扬尘源排放清单进行扬尘模拟。采用本申请，提高模式预报的准确性。提高模式预报的准确性。提高模式预报的准确性。


技术研发人员：范晓菡 王文丁 梁丁月 肖林鸿 钟方潜 柴源 陈焕盛 吴剑斌 秦东明
受保护的技术使用者：北京中科三清环境技术有限公司
技术研发日：2023.08.14
技术公布日：2023/9/13