一种高分辨率地理数据应用于CALPUFF模式系统的方法技术方案

本发明专利技术公开了一种高分辨率地理数据应用于CALPUFF模式系统的方法，包括包括如下步骤：S1、获取30米分辨率的Copernicus地形高程数据和10米分辨率的ESA土地利用数据；S2、基于Python

【技术实现步骤摘要】
一种高分辨率地理数据应用于CALPUFF模式系统的方法


[0001]本专利技术涉及大气环境影响评价
，尤其涉及一种高分辨率地理数据应用于CALPUFF模式系统的方法。

技术介绍

[0002]CALPUFF是一个三维非稳态拉格朗日烟团扩散模式系统，可模拟多污染源排放的多污染物种的长距离扩散、传输和迁移。CALMET是CALPUFF模式系统的气象模块，可为CALPUFF提供必要的三维气象场(三维风场和温度场等)。CALMET模块可基于精细化的地理数据，结合地形动力学、坡面流、地形阻塞效应、插值、平滑处理、垂直速度计算、辐散最小化等方法，将中尺度WRF模式模拟的三维气象场数据或者地面和探空观测气象数据等背景风场进行动力降尺度处理，得到更高水平分辨率的精细化三维风场和温度场。
[0003]包含地形高程和土地利用数据在内的地理数据决定了CALMET模块计算时的地表粗糙度、反照率、伯恩比、土壤热通量、人为热通量、叶面积等参数；也决定了CALMET模块计算时的最小水平分辨率；最终决定了降尺度得到的三维风场的精细程度和准确度。因此，地理数据是CALMET模块中十分重要的输入数据。然而，目前CALPUFF模型系统官网可直接获取的地理数据存在更新不及时(最近的更新在2010年)和水平分辨率粗(最精细水平分辨率为30米)等缺点；除此之外，伯鑫等人(2018年)在专利“用于CALPUFF系统的土地利用数据处理方法”和康凌等人(2021年)在研究“CALMET时空分辨率对CALPUFF模拟浓度场的影响”中使用的地形高程和土地利用数据也存在更新不及时和分辨率低等缺点。所以，这不能满足目前的科研以及环境影响评估需要，亟需提出一种对于年份新的高分辨率的地形高程和土地利用数据应用于CALPUFF模式系统的方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的是提供一种高分辨率地理数据应用于CALPUFF模式系统的方法，针对当前缺少的将年份新的高分辨率的地形高程和土地利用数据转换为makegeo.dat格式文件的方法，可解决上述现有技术中存在的问题。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是：
[0006]一种高分辨率地理数据应用于CALPUFF模式系统的方法，包括如下步骤：
[0007]S1、获取30米分辨率的Copernicus地形高程数据和10米分辨率的ESA土地利用数据；
[0008]S2、基于Python
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GDAL，将30米分辨率的ESA土地利用数据转换为GLC2000土地利用数据；
[0009]S3、利用CALPUFF并结合用户请求处理Copernicus地形高程数据和GLC2000土地利用数据。
[0010]作为对上述技术方案的改进，在步骤S1中，获取30米分辨率的Copernicus地形高程数据和10米分辨率的ESA土地利用数据的步骤是：
[0011]S101、获取年份新的30米分辨率的Copernicus地形高程数据；所述30米分辨率的Copernicus地形高程数据获取自欧洲航天局哥白尼空间组件数据访问系统(https://spacedata.copernicus.eu/)，格式为GeoTIFF；
[0012]S102、获取年份新的10米分辨率的ESA土地利用数据，所述10米分辨率的ESA土地利用数据获取自欧洲航天局世界土地覆盖网站(https://esa
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worldcover.org/en)，格式为GeoTIFF。
[0013]作为对上述技术方案的改进，所述新年份是获取数据年份的上一年份，如获取30米分辨率的Copernicus地形高程数据和10米分辨率的ESA土地利用数据的年份在2022年，则新年份即指2021年，即30米分辨率的Copernicus地形高程数据获取2021年2021_1类型数据，相应的则10米分辨率的ESA土地利用数据为2020年v100类型数据。
[0014]作为对上述技术方案的改进，所述步骤S2中，将10米分辨率的ESA土地利用数据转换为GLC2000土地利用数据的方法是：
[0015]S201、从osgeo库中导入GDAL子库；
[0016]S202、利用Python
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GDAL的gdal.Open()函数读入10米分辨率的ESA土地利用数据，并保存给dataset，dataset中储存地理栅格数据的列数、行数、波段数、经纬度、坐标系信息；
[0017]S203、利用ReadAsArray()函数获取dataset中储存的10米分辨率的ESA土地利用数据，并保存给data；
[0018]S204、遍历data中所有的10米分辨率的ESA土地利用数据，并根据土地利用编码转换关系，将data中所有的10米分辨率的ESA利用数据转换为GLC2000土地利用数据，将其与dataset中储存的地理栅格数据的列数、行数、波段数、经纬度、坐标系信息一并保存为GeoTIFF格式。
[0019]作为对上述技术方案的改进，所述步骤S3中，利用CALPUFF模式系统并结合用户请求处理30米分辨率的Copernicus地形高程数据和GLC2000土地利用数据的方法是：
[0020]S301、利用terrel.exe工具处理步骤S1获得的30米分辨率的Copernicus地形高程数据；结合用户请求的参数，基于30米分辨率的Copernicus地形高程数据，获得30米分辨率的Copernicus地形高程数据对应区域的地形高程处理结果terrel.dat文件；
[0021]S302、利用ctgproc.exe工具处理步骤S2编码转换完成的GLC2000土地利用数据；结合用户请求的参数，基于GLC2000土地利用数据，获得GLC2000土地利用数据对应区域的土地利用处理结果ctgproc.dat文件；
[0022]S303、利用makegeo.exe工具处理得到的地形高程处理结果terrel.dat和土地利用处理结果ctgproc.dat；结合用户请求的参数，基于地形高程处理结果terrel.dat和土地利用处理结果ctgproc.dat，获得参数对应区域的地理数据处理结果makegeo.dat文件。
[0023](a)所述用户请求的参数包括：输入数据名称及其位置(30米分辨率的Copernicus地形高程数据)，输出数据名称及其位置(terrel.dat)，投影坐标系，中心点的经纬度坐标，所需区域的左下角格点相对于中心点的水平距离，水平方向格点数，两个格点之间的水平距离(水平分辨率)；
[0024](b)terrel.exe工具根据用户请求参数中的输入数据名称及其位置字段，读取输入数据；
[0025](c)terrel.exe工具根据用户请求参数中的投影坐标系，中心点的经纬度坐标，所需区域的左下角格点相对于中心点的水平距离，水平方向格点数，两个格点之间的水平距离(水平分辨率)等参数确定所需区域的范围，在输入数据中截取所需本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高分辨率地理数据应用于CALPUFF模式系统的方法，其特征在于：包括如下步骤：S1、获取30米分辨率的Copernicus地形高程数据和10米分辨率的ESA土地利用数据；S2、基于Python
‑
GDAL，将30米分辨率的ESA土地利用数据转换为GLC2000土地利用数据；S3、利用CALPUFF并结合用户请求处理30米分辨率的Copernicus地形高程数据和GLC2000土地利用数据。2.根据权利要求1所述的高分辨率地理数据应用于CALPUFF模式系统的方法，其特征在于：所述新年份是指获取数据年份的上一年份。3.根据权利要求1所述的高分辨率地理数据应用于CALPUFF模式系统的方法，其特征在于：在步骤S1中，获取30米分辨率的Copernicus地形高程数据和10米分辨率的ESA土地利用数据的步骤是：S101、获取年份新的30米分辨率的Copernicus地形高程数据；所述30米分辨率的Copernicus地形高程数据获取自欧洲航天局哥白尼空间组件数据访问系统，格式为GeoTIFF；S102、获取年份新的10米分辨率的ESA土地利用数据，所述10米分辨率的ESA土地利用数据获取自欧洲航天局世界土地覆盖网站，格式为GeoTIFF。4.根据权利要求3所述的高分辨率地理数据应用于CALPUFF模式系统的方法，其特征在于：所述步骤S2中，将10米分辨率的ESA土地利用数据转换为GLC2000土地利用数据的方法是：S201、从osgeo库中导入GDAL子库；S202、利用Python
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GDAL的gdal.Open()函数读入10米分辨率的ESA土地利用数据，并保存给dataset，dataset中储存地理栅格数据的列数、行数、波段数、经纬度、坐标系信息；S203、利用ReadAsArray()函数获取dataset中储存的10米分辨率的ESA土地利用数据，并保存给data；S204、遍历data中所有的10米分辨率的ESA土地利用数据，并根据土地利用编码转换关系，将data中所有的10米分辨率的ESA利用数据转换为GLC2000土地利用数据，将其与dataset中储存的地理栅格数据的列数、行数、波段数、经纬度、坐标系信息一并保存为Geo...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋霞，罗天志，周书华，毛智，邓顺强，伍强，
申请(专利权)人：上海地听信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：