GISáček


Propojení modelu AEOLIUS a GIS

Havlík Vladimír
Institut geoinformatiky
VŠB - Technická univerzita Ostrava
tř. 17. Listopadu
708 33 Ostrava - Poruba
E - mail: bigf@centrum.cz

Abstract

The theoretic part of the bachelor thesis is focused on description of AEOLIUS model, on its various version with purpose of finding version, which would be the best for connection with GIS software. AEOLIUS model is used for calculating concentration of polution in street canyons. In the practical part the connection of AEOLIUS and GIS is realized. Application is intended mostly on controlling AEOLIUS model, preparing input file for model and processing files with pollution results. The application was created partly in ArcView GIS 3.2 and partly in Visual Basic 6.0 that is programing language. The application is assigned esspscially for local authority, for which AEOLIUS model is determined.

Abstrakt

Teoretická část práce se zabývá především popisem modelu AEOLIUS, jeho jednotlivými verzemi, tak aby byla nalezena verze , která je nejvhodnější k propojení s programovým prostředím GIS. Model AEOLIUS slouží k výpočtu koncentrací znečištění ovzduší v silničních kaňonech. V praktické části je realizováno propojení GIS a modelu AEOLIUS. Aplikace je zaměřena především na ovládání modelu, přípravu vstupních souborů pro model AEOLIUS a zpracování výsledných souborů se znečištěním. Výslednou aplikace je vytvořena z části v programovém prostředí GIS ArcView GIS 3.2 a z části v programovacím jazyce Visual Basic 6.0. Aplikace je určena především orgánům veřejná správy, pro které je určen i model AEOLIUS

Úvod

Tématem práce je propojení modelu AEOLIUS a GIS tak, aby bylo možné využívat výhod geografického informačního systému (zde programového prostředí pro GIS) a modelu AEOLIUS jako nástroje pro modelování rozptylu znečišťujících látek. Využití programového prostředí GIS přináší mnoho výhod, zejména snadný vstup a výstup geograficky orientovaných dat (vizualizace dat) a také široké možnosti využití různých analýz. GIS je také vhodné prostředí pro práci s daty, které potřebuje model AEOLIUS. V práci jsou popsány verze modelu AEOLIUS, ze kterých je vybrán nejvhodnější model pro propojení s prostředím GIS. Toto propojení bude navrhnuto a vytvořeno v podobě aplikace Aplikace má pomoci především k zjednodušení použití modelu AEOLIUS v praxi. A to jak v části přípravy vstupních dat pro model a ovládání modelu, tak ve zpracování výsledků z modelu. K tomu bude využito programové prostředí GIS jako zdroj dat a zároveň v něm ukládány výsledky znečištění. Jelikož je model AEOLIUS navržen Ministerstvem životního prostředí jako model referenční, je i výsledná aplikace určena především pro využití ve veřejné správě

Úkoly

  • Ověřit možnosti obsluhy modelu (práce s modelem) AEOLIUS
  • Najít verzi modelu AEOLIUS, která je nejvhodnější k propojení s GIS
  • Navrhnout propojení modelu AEOLIUS a GIS
  • Realizovat propojení modelu AEOLIUS a GIS

Cíl práce

  • Najít a vytvořit funkční propojení modelu AEOLIUS a programového prostředí GIS

Současný stav

Model AEOLIUS se zdá být výkonným pomocníkem při modelování. Jednotlivé verze modelu se od sebe liší a umožňují různou úroveň zadávání vstupních dat i různé zpracování souborů s výsledky. Využití kvalit ale podstatně snižuje mizivý či žádný popis nastavení dodávaných společně s programem. Model AEOLIUSF je velice náročný na správnou přípravu dat. Velkým problémem při používání modelu je mizivé ošetření chyb, zvláště přetékání zásobníku, a také nutná interakce s uživatelem, která by se dala jednoduše vyřešit za pomoci čtení jména vstupního souboru z příkazové řádky, zvláště, když lze předpokládat automatizované použití modelu. Tyto drobnosti pak velice snižují použitelnost modelu.. I když je model navržen Ministerstvem životního prostředí České republiky jako model referenční, jeho využití v praxi není příliš snadné pro značnou komplikovanost a potřebu velkého množství vstupních dat.

Modelování rozptylu znečištění ovzduší

"Modelování je metoda řešení určitého typu úloh, při nichž si subjekt na základě analogie s určitými vlastnostmi originálu vytváří k tomuto účelu odpovídající model, který pak užívá k získání informací o originálu."[3] Výsledkem modelování je model. "Modelování znečištění ovzduší může být definováno jako metoda pro získání informace o kvalitě ovzduší na základě znalosti emisí a procesů, které probíhají v atmosféře a které mohou vést k rozptylu, přenosu, chemickým změnám a odstranění znečišťujících látek z ovzduší."[7] V oblasti modelování rozptylu znečištění se termín modelování používá i pro simulaci rozptylu znečišťujících látek. To znamená nejen pro tvorbu modelu, ale také pro jeho užívání. Modelování znečištění ovzduší se využívá především k hodnocení stavu ovzduší, a to jak pro řešení stávajících situací, tak pro řešení situací, které mohou nastat vlivem nepředvídatelných jevů, například havárie. Výsledky modelování pak mohou najít uplatnění v širokém pásmu oborů, od sledování vlivu znečištění na člověka a přírodu až po predikci vývoje stavu znečištění ovzduší.

Silniční kaňon

Ulice se zástavbou na obou stranách lze považovat za takzvané silniční kaňony (viz obr. 1), ve kterých dochází k hromadění škodlivin vlivem místních cirkulací. Ty se pak kumulují v místech, kde je závětrná strana. Na rozptylování zplodin z mobilních zdrojů má vliv geometrie ulice a zástavby, termické proudění, které způsobuje teplota spalin a teplota zdí kaňonu, rozptylování vlastním pohybem vozidel a pohybem protijedoucích vozidel. Nezanedbatelný vliv na rozptyl zplodin vozidel mají také meteorologické vlivy, především tlak, teplota, směr a rychlost větru. Pro dostatečné provětrávání kaňonu by se měl poměr mezi výškou budov a šířkou ulice pohybovat v rozmezí 0,4 až 0,6.


Silnični kaňon

Obr č.1 Silniční kaňon

Model AEOLIUS

Model AEOLIUS [9] (Assesing the Environment Of Locations In the Urban Streets) slouží k výpočtu koncentrací znečištění ovzduší v silničních kaňonech. Používá se pro mobilní zdroje emisí. Byl vyvinut pro společnost Met Office v Londýně. Je volně přístupný ve 3 verzích pro operační systém MS-DOS na stránkách této společnosti. Model AEOLIUS je uveden v Příloze č.8 k nařízení vlády č.350/2002 Sb., kterým se stanoví imisní limity a podmínky a způsob sledování, posuzování, hodnocení a řízení kvality ovzduší jako model referenční [10]. Jednotlivé modely počítají vždy pouze pro jeden silniční kaňon a neumožňují použití dávkového zpracování pro několik kaňonů najednou.Vyjma modelu AEOLIUSF, který počítá hodinové koncentrace znečištění, ostatní modely vypočítávají koncentrace znečištění pouze pro jednu situaci.

AEOLIUS Screen

Jedná se o nejjednodušší verzi modelu AEOLIUS. Je určen pro rychlé a snadné výpočty koncentrací znečišťujících látek v kaňonech. Vstupní parametry se zadávají z klávesnice a výstup je zobrazován na monitoru. V programu jsou uloženy emisní faktory od roku 1996 do roku 2005.

Vstupní data pro AEOLIUS SCREEN

Vstupní data (viz obr. 2) jsou zadávána z klávesnice.

  • Výška kaňonu [m]
  • Šířka kaňonu [m]
  • Rychlost vozidel v kaňonu [ms-1]
  • Počet vozidel za hodinu
  • Rychlost větru [ms-1]
  • Znečišťující látka NOx, CO, SO2, C6H6 C4H6 [ppb], PM10 [mgm-3]
  • Pozadí znečištění - stávající znečištění z jiných než mobilních zdrojů
  • Rok (1996-2005)
Příklad použití modelu AEOLIUS SCREEN

Obr č.2 Příklad použití modelu AEOLIUS SCREEN

Výstupní data

Výstupní data jsou zobrazována na monitoru ve tvaru: jeden řádek pro souběžnou část ulice -parallel, druhý řádek pro závětrnou část ulice -leeward. Výsledky pro NOx jsou ve tvaru: první pro NOx , druhý pro NO2 a třetí pro 98 percentil hodnoty NO2. Pro CO je první výsledek koncentrace CO a druhý výsledek je 8hodinová koncentrace CO. Pro ostatní sloučeniny je výsledek prezentován jako jedna hodnota.

Model AEOLIUSQ Emission

Model AEOLIUSFQ je odvozený z modelu AEOLIUS Screen. V zásadě je shodný s modelem AEOLIUS Screen s rozdílem, že model AEOLIUSQ zobrazuje výsledky na monitoru nebo ukládá do souboru. Do jednoho souboru lze opakovaně zapisovat výsledky, a tak je možné mít v jednom souboru uloženo více variant znečištění. Hlavní rozdíl oproti AEOLIUS Screen spočívá v tom, že můžeme zadat emisní faktor pro vozidla a zvolit jednotky pro rychlost: míle za hodinu (mph) nebo kilometry za hodinu (kph). Dále lze zadávat rychlost větru ve výšce 10 metrů nebo v úrovni střech.

Vstupní data modelu AEOLIUSQ

Vstupní data jsou stejná jako u AEOLIUS Screen s rozdíly:

  • možnost volby uložení výsledku do souboru
  • možnost vybrat si jednotky pro zadávání rychlosti vozidel;
    rychlost vozidel se zadává buď v kilometrech za hodinu nebo v mílích za hodinu
  • zadává se emisní faktor pro vozidla [g/km], případně [g/mi]

Výstupní data AEOLIUSQ

Výstupní data je možné uložit do souboru (viz obr. 3), nebo jsou přímo zobrazena na monitoru. Na monitoru jsou zobrazena ve dvou řádcích: jeden řádek pro souběžnou část ulice -parallel, druhý řádek pro závětrnou část ulice -leeward. Pro NOx jsou dva výsledky na řádku: první je pro NOx, druhý pro NO2. Pro ostatní sloučeniny je jeden výsledek na řádku. Výsledek v souboru má hlavičku s datem a textovými údaji, které se vkládají při zadávání vstupních dat. Poté následuje tabulka se vstupními a vypočtenými hodnotami.

Výstupní soubor modelu AEOLIUSQ

Obr č.3 Výstupní soubor modelu AEOLIUSQ

Model AEOLIUSF

Model AEOLIUSF se liší od předešlých verzí modelů tím, že počítá hodinové koncentrace znečištění a vstupní data jsou ve tvaru souboru. Výstup je realizován taky do souboru. Jedná se o nejvyšší verzi modelu AEOLIUS.

Vstupní data

Vstupní data se nacházejí v 5 souborech: soubor s údaji o modelované situaci, soubor s meteorologickými daty, soubory s průjezdy vozidel za hodinu pro malá a velká auta a soubor s rychlostmi vozidel

Soubor o modelované situaci

Jedná se o textový soubor, kde jsou uložena vstupní data (viz obr.4).

  • Datum
  • Jméno výstupního souboru
  • Znečišťující látka - CO, NO2, O3 , C6H6, SO2, PM10
  • Molekulová hmotnost znečišťující látky
  • Emisní faktor pro malá vozidla [g/km/vozidlo]
  • Emisní faktor pro velká vozidla [g/km/vozidlo]
  • Znečištění pozadí [ppb pro NO2, O3, C6H6; ppm pro CO;pro PM10 mg/m3]
  • Jméno souboru s meteorologickými daty
  • Počet dní, pro které se má modelovat (maximálně 31)
  • Jméno souboru s průjezdy malých aut
  • Jméno souboru s průjezdy velkých aut
  • Jméno souboru s průměrnými rychlostmi vozidel
  • Azimut kaňonu [o]
  • Šířka kaňonu [m]
  • Výška kaňonu [m]
  • Průměrná plocha malých vozidel [m2]
  • Průměrná plocha velkých vozidel [m2]
  • Výška, pro kterou se má spočítat znečištění [m]
  • Parametr drsnosti - efektivní výška terénních nerovností [m]
Příklad vstupního souboru pro AEOLIUSF

Obr č.4 Příklad vstupního souboru pro AEOLIUSF

Vstupní soubor s meteorologickými údaji

Jedná se o textový soubor, který se skládá z hlavičky a jednotlivých meteorologických údajů. Hlavička musí mít 4 řádky. Jeden řádek reprezentuje jeden meteorologický údaj. Jednotlivé meteorologické údaje jsou:

  • Datum: rok, měsíc, den, hodina
  • Azimut větru [o]
  • Teplota [oC]
  • Tlak [kP]
  • Rychlost větru ve výšce 10 metrů [m/s]

Ostatní vstupní soubory

Jedná se o textové soubory s průjezdy za hodinu pro malá a velká auta a soubor s rychlostmi vozidel. Všechny soubory musí mít hlavičku na dvou řádcích a dále tabulku s 24 (hodin) x 7 (dnů) údaji. V tabulce u souborů s průjezdy malých a velkých aut jsou uvedeny počty průjezdů vozidel v danou hodinu týdne. U souborů s průměrnými rychlostmi jsou uvedeny průměrné rychlosti vozidel v mílích za hodinu (v danou hodinu týdne).

Výstupní data

Výsledky znečištění jsou přímo závislé na meteorologických datech. A to tak, že výsledky jsou vypočteny pouze tehdy, jsou-li dostupná meteorologická data. Po spuštění modelu AEOLIOUS je na monitoru zobrazena informace o tom, jestli byl soubor otevřen, rekapitulace o vstupních datech a vstupních souborech, o počtu výsledků a jméno souboru, do kterého byl výsledek uložen. Případně je v okně programu zobrazena informace o chybách při výpočtu. Výstupní data jsou uložena v souboru (viz obr. 5), jehož jméno se definuje v souboru se vstupními daty. Ten je tvořen hlavičkou, ve které se nachází shrnutí vstupních údajů a řádky s výsledky - pro každý meteorologický údaj jedna hodnota znečištění, pouze pro NO2 jsou výsledky tři, a to pro NO2, NO a NOx. Je-li hodnota příliš velká, je místo výsledku zobrazena hodnota "*********".

Příklad výstupního souboru modelu AEOLIUSF

Obr č.5 Příklad výstupního souboru modelu AEOLIUSF

Propojení GIS a modelu pro výpočty koncentrací znečišťujících látek

Metody výpočtu rozptylu znečišťujících látek byly formulovány již před mnoha desítkami let, ale až rozvoj výpočetní techniky významně ovlivnil řešitelnost těchto úkolů, a to v oblasti zadávání vstupních parametrů, ale také v oblasti interpretace získaných výsledků. Nedílnou složkou GIS jsou geodata, tedy data, jejichž součástí je i prostorová složka. Jelikož modely pracují vždy s prostorovými daty, nabízí se zde propojení. Dle vzájemné vazby GIS a modelů lze modelování provádět na třech různých úrovních.

 Možné propojení modelu a GIS

Obr č.6 Možné propojení modelu a GIS

  • GIS a model pracují samostatně. Základní úlohou je zde návrh společných formátů pro výměnu dat. Používá se především u již existujících výpočetních modelů. Nevýhodou je zde nutnost transportu dat mezi GIS a modelem (viz obr. 6).
  • Integrování modelu přímo do GIS. Využívá se zde vývojových prostředků jednotlivých GIS (viz obr. 6).
  • Nový systém, který nabízí možnosti GIS (např. využití knihovny MapObject) a zároveň zvládá funkce pro modelování (programovací jazyky).

GIS lze využít nejen při přípravě dat a při vizualizaci výsledků modelování, ale také k následným analýzám vypočítaných údajů. S rostoucími nároky na kvalitu dat lze počítat s tím, že budou jednotlivé modely více spolupracovat s GIS.

Shrnutí

Žádná verze modelu AEOLIUS neposkytuje možnost automatického zpracování vstupních dat. Model vždy vyžaduje přímou uživatelskou interaktivitu při ovládání modelu. Při použití modelu AEOLIUS je potřeba připravit data, nejlépe s využitím geodat v prostředí GIS, následně spustit model a pro každý jeden zdroj znečištění modelovat zvlášť. Jednotlivé výsledky zdrojů znečištění pak zpracovat.

Postup zpracování

Na začátku vývoje aplikace jsem se rozhodl pro produkt firmy ESRI Inc. ArcView GIS 3.2 s využitím Avenue. Za pomoci Avenue je možno výsledný skript libovolně, rychle a nenáročně upravovat tak, aby nejlépe splňoval požadavky uživatele. ArcView jsem si vybral především pro jeho rozšířenost a uživatelskou nenáročnost. Po seznámení se s modelem AEOLIUS, především s nutností přímé interakce programu s uživatelem, jsem se rozhodl ještě pro programovací jazyk Microsoft Visual Basic 6.0, který mi měl původně pomáhat jen s uživatelskou interakcí, ale po důkladném rozboru problému jsem se rozhodl využívat Visual Basic i pro zpracování výsledných souborů. Jednoduché znázornění na obrázku č. 7.


Návrh propojení modelu AEOLIUS a GIS

Obr č.7 Návrh propojení modelu AEOLIUS a GIS

Použitá data

Jako zdroj dat byla použita liniová vrstva silničních kaňonů (ulic) města Opavy ve formátu ESRI shapefile. Vrstva obsahovala hodnoty pro šířku a výšku kaňonů. Pro velký počet vstupních kaňonů byla vrstva zredukována. Zredukovaná vrstva byla využívána zvláště při ladění aplikace, především z časových důvodů (příliš dlouhá doba výpočtů). Další data nezbytná pro výpočet modelu (meteorologická data, data s průjezdy malých a velkých vozidel, data s rychlostmi vozidel) byla použita ze souborů dodávaných společně s modelem AEOLIUS.

Programové vybavení

Jedná se o programové vybavení použité při tvorbě aplikace.

Microsoft Visual Basic 6.0

Visual Basic 6.0 je objektově orientovaný programovací jazyk v prostředí Microsoft Windows. Objektově orientovaný znamená, že podporuje používání objektů. Objekt je ohraničený, samostatný prvek, se kterým je možné manipulovat. Objekty jsou důležitými stavebními a ovládacími prvky. Microsoft Visual Basic 6.0 se distribuuje ve třech různých vydáních:

  • Visual Basic Learning Edition slouží k rychlému vytváření jednoduchých aplikací určených pro běh pod operačními systémy Windows (95, 98, 2000,XP, NT). V tomto vydání najdete všechny standardní ovládací prvky, a dokonce jednoduchou návaznost na databázové objekty pomocí ovládacích prvků vázaných na databáze (například ovládací prvek Data).
  • Visual Basic Professional Editionje podstatným rozšířením vydání Edition. Nabízí úplnou návaznost na databázové objekty prostřednictvím jazyka, což dovoluje programátorovi zcela ovládat práci s daty, včetně vytváření nových databází, vytváření a připojování nových tabulek, rušení nepotřebných tabulek atd. Dále dává programátorovi k dispozici další důležité ovládací prvky ActiveX, včetně ovládacích prvků pro práci s Internetem. Součástí tohoto vydání je také návrhář výstupních sestav Crystal Reports Writer.
  • Visual Basic Enterprise Edition je rozšířením Professional Edition určeným pro tvorbu rozsáhlých robustních aplikací. Visual Basic Enterprise Edition je navržen pro týmy vývojářů vytvářejících distribuované, vysoce výkonné klient/serverové nebo Internetové a intranetové aplikace.

K výše uvedeným vydáním se řadí i aplikační vydání (Visual Basic for Applications)a vydání pro skripty (Visual Basic Script). Aplikační vydání nejsou v pravém smyslu samostatným jazykem, ale slouží jako jazyková podpora jiných aplikací, a to buď od společnosti Microsoft Corporation nebo třetích výrobců.

Avenue

Avenue je skriptový objektově orientovaný programovací jazyk v prostředí programu ArcView. Výsledkem práce v Avenue je minimálně skript. Skript je sled příkazu skriptového jazyka uložený v jednom souboru, ze kterého se tvoří aplikace nebo její části. Lze jej spustit pouze v prostředí programu, pro které je určen daný skriptový jazyk. Skriptový jazyk je určený především pro tvorbu uživatelských aplikací, běžících pouze v prostředí určitého programu, který interpretuje přímo zdrojový kód. Avenue je součástí programu ArcView.

Vstupní data

  • Liniová vrstva silničních kaňonů, v jejíž atributové tabulce jsou sloupce obsahující hodnoty pro šířku a pro výšku kaňonu.
  • Soubor s průměrnými rychlostmi vozidel - pozn. rychlosti musí být v mílích za hodinu.
  • Soubor s průjezdy aut pro malá a velká auta.
  • Soubor s meteorologickými daty.

Diagram propojeni ArcView a modelu AEOLIUSF

Diagram propojení modelu AEOLIUS a GIS

Obr č.8 Diagram propojeni modelu AEOLIUS a GIS

V programu ArcView po spuštění skriptu je vytvořena kopie vstupní vrstvy. Jsou získána data od uživatele. Ta jsou pak použita pro tvorbu souborů s údaji o modelované situaci. Jejich jména se uloží do souboru s údaji o modelované situaci. Spustí se program proAeoliusF, který má na starost spouštění modelu AEOLIUSF, zadávání názvů souborů s údaji o modelovaných situacích a zdroj zpracování výsledků z modelu. Po spuštění modelu AEOLIUSF zadá program proAeoliusF jméno jednoho souboru s údaji o modelované situaci a v modelu proběhne výpočet. Po ukončení modelu otevře proAeoliusF soubor s výsledky, které vyhodnotí a spustí model AEOLIUSF s dalším jménem souboru s údaji o další modelované situaci. Po zpracování všech souborů s údaji o modelovaných situacích zapíše vyhodnocené výsledky jako hodinovou koncentraci znečištění v silničním kaňonu do atributové tabulky výstupní vrstvy.

Systémové požadavky na aplikaci

Systémové požadavky na aplikaci nejsou větší než na program ArcView. Požadavky na místo na disku: jeden soubor s údaji o modelovaných situacích zabere cca 1,3 KB, textový soubor text.txt při 100 záznamech má cca 1,2 KB. Jeden výstupní soubor má cca 2,4KB. Aplikace vytvoří na disku novou vrstvu (kopie vstupní vrstvy), textový soubor text.txt a soubory s údaji o modelovaných situacích pro model AEOLIUSF. Při běhu se ještě vytvoří kopie vstupního .dbf souboru a vytvoří se textový soubor vystup.log.. Při zanechávání souborů na disku zůstanou všechny vstupní i výstupní soubory v pracovním adresáři. Požadavky na nastavení klávesnici: Při zmáčknutí druhé klávesy v horní řadě klávesnice je nutné, aby se zobrazil znak "1". Česká klávesnice toto nastavení nesplňuje - při zmáčknutí klávesy se zobrazí "+". Doporučuje se tedy nastavit jako primární klávesnici anglickou. Při zadávání vstupních hodnot je nutné jako desetinný oddělovač použít desetinnou tečku.

Skript proAeoli.ave

Skript v ArcView je především určen pro přípravu souborů s údaji o modelované situaci pro model AEOLIUSF . Po kontrole, zda je vstupní vrstva liniová, je vytvořena kopie vstupní vrstvy v pracovním adresáři se zadaným jménem. Nyní následují dialogová okna se vstupem dat Po rekapitulaci vstupních dat je vstupní polylinie (ulice) rozložena na jednotlivé linie (dílčí části ulice) a linie na body. Z bodů je vypočtena orientace linie k severu, opravená o korekci souřadnicového systému. Pro každou linii je vytvořen ze vstupních dat vstupní soubor pro model AEOLIUSF. Datum je zadáváno aktuální. Vstupní soubory pro model AEOLIUS jsou vytvářeny do pracovního adresáře. Soubory jsou pojmenovány dle algoritmu: pořadové číslo polylinie + "S" + pořadové číslo linie + ".dat". Jména jsou ukládána zároveň do souboru text.txt, který pak slouží programu proAeoliusF k zadávání jmen vstupních souborů. Když jsou vytvořeny všechny vstupní soubory a získána všechna vstupní data, je spuštěn program proAeoliusF. Programu proAeoliusF jsou předány přes příkazovou řádku nutné parametry pro výpočet: jméno výstupního .dbf souboru; jméno názvu sloupce pro výsledky; počet vstupních souborů; rychlost spouštění modelu AEOLIUS; "A" - ano zanechávat soubory, nebo "N"- ne, soubory po použití vymazat. Když je spuštěn program proAeoliusF, je skript (Aeoli.ave) ukončen a ArcView je v pozadí

Program proAeoliusF

Program je vytvořen pro spolupráci s modelem AEOLIUSF. Byl vytvořen v programu Visual Basic 6.0. Je určen, aby simuloval uživatelskou interaktivitu pro model AEOLIUS (to znamená, že simuluje stisk kláves tak, jako by byly zmáčknuty uživatelem) a zpracovával výsledky z modelu AEOLIUS. Má pět vstupních parametrů, které jsou odděleny čárkou:

  • Jméno .dbf souboru, do nějž budou ukládány výsledky
  • Jméno pro sloupec v .dbf souborů, kam se mají ukládat výsledky
  • Počet souborů s údaji o modelovaných situacích (počet spouštění modelu )
  • Rychlost spouštění modelu AEOLIUS - nepovinné
  • Zanechávání souborů - nepovinné

Po spuštění program přečte parametry z příkazového řádku. Pokud nejsou zadány tři povinné parametry, je program ukončen. Jsou-li zadány jen tři povinné parametry, je rychlost spouštění nastavena na 500 a soubory se nezanechávají. Neexistuje-li v pracovním adresáři .dbf soubor nebo soubor text.txt, je program ukončen. Po kontrole parametrů a existence souborů je vytvořena kopie .dbf souboru, vstupní liniové vrstvy zdrojů znečišťování (proaeol.dbf) a původní kopie .dbf souboru je vymazána. Následně je vytvořen prázdný .dbf soubor se jménem vstupního.dbf souboru a do něj je překopírována hlavička z kopie .dbf souboru a do ní doplněna definice dalšího sloupce se jménem výsledku (vstupní parametr příkazové řádky) . V okně programu proAeoliusF je zobrazeno: Aktualizuji databazi. Po překopírování a rozšíření hlavičky .dbf souboru je spuštěn model AEOLIUSF. V okně programu proAeolius se zobrazí: Cekam na prvni klavesu. Za čas rovný rychlosti je napsán do modelu AEOLIUSF první znak z názvu souboru, ve kterém jsou údaje o modelované situaci (simulace stisku klávesy uživatelem). Názvy souborů jsou uloženy v textovém souboru text.txt. Model AEOLIUSF už musí být plně zobrazen. Pokud není, je nutné prodloužit rychlost spouštění. Po stisku první klávesy je simulován další stisk za desetinu rychlosti. V okně programu proAeoliusF je zobrazena aktuálně stisknutá klávesa. Když je čtený znak tečka, je simulováno stisknutí Enter a model vypočítá výsledky, které uloží do souboru definovaného ve vstupním souboru. Jméno souboru s výsledky je shodné se jménem souboru se vstupními údaji, jen znak "s" je nahrazen znakem "v". Ze souboru 1s1.dat se vytvoří soubor s výsledku 1v1.dat . Program čeká, dokud v pracovním adresáři není vytvořen soubor s výsledky. V okně programu proAeoliusF je zobrazena informace: Kontroluji soubor: (jméno souboru). Pokud nastane v modelu chyba, která způsobí, že není vytvořen soubor s výsledky, je nutné program ukončit a spustit příkazový řádek V příkazové řádku poté spustit model AEOLIUSF se jménem vstupního souboru a dále v modelu vyhledat příčinu chyby. Po zkontrolování vytvoření výstupního souboru s výsledky je tento soubor otevřen, v okně programu je zobrazeno: Zpracovavam soubor: (jméno souboru) a aktualizovány údaje o postupu výpočtu. Po aktualizaci stavu jsou v souboru vyhledány výsledky a ty zprůměrovány tak, abychom dostali jeden výsledek. Z jedné linie je možné získat maximálně 24 výsledků, což odpovídá výsledkům za jeden den. Výsledek je vypočten jako součet všech výsledků vydělený počtem výsledků. Po přečtení souboru s výsledky je tento vymazán a s ním i vstupní soubor, pokud nebylo předem nastaveno zanechávat soubory na disku. Výsledky z jedné linie zapíšeme jako jeden řádek do souboru vystup.log. Stejným způsobem probíhá výpočet pro všechny linie z jedné polylinie. Výsledky z jednotlivých linií jsou sčítány, až je vypočtena hodinová koncentrace znečištění pro polylinii., která je uložena do .dbf souboru s výsledky. Při ukládání do .dbf souboru, kde je již překopírována hlavička, případně další přidané záznamy, je překopírován původní záznam k dané polylinii z kopie .dbf souboru a nakonec přidána vypočtená hodnota znečištění. Když je přečten celý soubor text.txt (proběhl výpočet pro všechny zdroje znečištění), je program ukončen. Před ukončením jsou vymazány soubory: kopie .dbf souboru a text.txt. Protože je model AEOLIUSF spuštěn víckrát, je nutné mít ve vlastnostech nastavení programu zatrženy volby: "Při ukončení zavřít" a "Zobrazovat v okně". Pokud by první volba nebyla zatržena, zůstala by okna modelu AEOLIUSF zobrazena na ploše, což by vedlo k zahlcení plochy a bylo by nutné tato okna po ukončení aplikace zavírat ručně.

Závěr

V práci je popsán model AEOLIUS, jeho jednotlivé verze. Ke každé verzi modelu jsou popsána vstupní a výstupní data, jejich možná nastavení pro výpočet. Byl navrhnut způsob propojení programového prostředí GIS a modelu AEOLIUS. Toto propojení bylo realizováno v prostředí ArcView GIS a programem proAeoliusF. Nejvhodnější model pro propojení s GIS byl vybrán model AEOLIUSF, který jako jedinný čte vstupní data ze souboru a zapisuje výsledky do souboru.Programování v prostředí Avenue je velice srozumitelnéa není problém upravit skript dle konkrétních požadavků jednotlivých uživatelů. Program proAeoliusF, který byl vytvořen v programovacím jazyce Visual Basic 6.0, je nezávislý na ArcView GIS a je možné jej použít i v jiných programech. Tím se stává z programu proAeoliusF samostatná část, která usnadní použití modelu AEOLIUSF ve spolupráci s jinými GIS, ve kterých stačí připravit jen vstupní soubory pro model AEOLIUSF. Aplikace především usnadňuje praktické použití modelu AEOLIUS, které je spojené s náročnou přípravou vstupních dat pro model. Usnadňuje také automatizované použití modelu a tím řeší problémy vzniklé s velkým množstvím vstupních souborů. Bude-li používán model AEOLIUS jako referenční model (k jehož snadnému používání aplikace přispěje) budou moci orgány veřejné správy mezi sebou porovnávat imisní situace v různých místech.

Literatura

  1. [2] Goodchild, M., Parks, B. O., Stezaert, L. T.: Environmental Modeling with GIS, New York, Oxford University Press, 1993, 487 s. in Růžičková, K.: Modelování rozptylu znečišťujících látek v urbanizovaných oblastech, s podporou nástrojů GIS, pro posuzování kvality ovzduší. Disertační práce. VŠB-TU Ostrava, 2002,s. 14
  2. [3] Kolektiv autorů Encyklopedického institutu Československé akademie věd pod vedením hlavní redakce Československé encyklopedie: Malá československá encyklopedie svazek IV, Academia1986,1 vydání,s. 229
  3. [1] Macoun, J.: Modelování mezní vrstvy atmosféry s aplikacemi na problémy znečištění ovzduší. Disertační práce, Praha, Univerzita Karlova, 1999, 102 s. in Růžičková, K.: Modelování rozptylu znečišťujících látek v urbanizovaných oblastech, s podporou nástrojů GIS, pro posuzování kvality ovzduší. Disertační práce. VŠB-TU Ostrava, 2002, 12s.
  4. [5] Matějíček, L. Využití GIS pro modelování v oblasti životního prostředí,Arc Revue, 4,2000, s. 9-11.
  5. [7] Růžičková, K.: Modelování rozptylu znečišťujících látek v urbanizovaných oblastech, s podporou nástrojů GIS, pro posuzování kvality ovzduší. Disertační práce. VŠB-TU Ostrava, 2002, 76 s
  6. [9] Met Office UK: AEOLIUS. Dostupné na World Wide Web: http://www.met-office.gov.uk/environment/aeolius1.html , 13.4.2003
  7. [10] ____: Nařízení vlády, kterým se stanoví imisní limity a podmínky a způsob sledování, posuzování, hodnocení a řízení kvality ovzduší. Dostupné na World Wide Web: http://www.env.cz/www/zamest.nsf/defc72941c223d62c12564b30064fdcc/1145859d04082f80c1256c4d002d6d5d?OpenDocumen, 13.4.2003


GISáček