OpenSymos – aplikace pro modelování znečištění ovzduší
Tento článek obsahuje informace o aplikaci OpenSymos, která byla vyvinuta v rámci diplomové práce a je určena pro modelování znečištění ovzduší podle metodiky SYMOS´97.
Modelování znečištění ovzduší si lze jednoduše představit jako výpočet hodnot koncentrací znečišťujících látek v zájmových bodech prostoru (v tomto kontextu referenčních bodech). Výpočet probíhá na základě znalosti množství emisí zdrojů znečišťování (továrny, spalovny, atd…). Modelování obecně probíhá na základě různých modelů, statistických nebo dynamických. OpenSymos modeluje podle metodiky SYMOS´97, která je založena na statistickém modelu. Metodika je závazná podle legislativy pro výpočet rozptylu znečišťujících látek v ČR.
Motivací k vytvoření OpenSymos byla skutečnost, že v současné době existuje pouze jediné komerční řešení implementující metodiku SYMOS´97. Tím je aplikace SYMOS´97 od firmy Idea-Envi pro platformu Windows. Hlavní ideou projektu bylo tedy vytvořit opensource multiplatfromní aplikaci umožňující modelování znečištění dle dané metodiky.
OpenSymos byl vytvořen v rámci diplomové práce na Institutu geoinformatiky VŠB-TUO. Byl napsán v jazyce Python, měl by tedy běžet na jakékoli platformě kde je nainstalován Python interpretr. OpenSymos umožňuje modelování znečištění ovzduší, textové zobrazení výsledků a jejich export do souboru. Vstupními daty jsou XML dokumenty (data o zdrojích, větrná růžice, referenční body) a ASCII grid (data o terénu). Výsledky modelování (referenční body s vypočtenými hodnotami koncentrací) lze exportovat do SHP nebo GML.
OpenSymos v současné době umožňuje následující:
- Výpočet znečištění ovzduší plynem nebo prachem z bodových zdrojů
- Výpočtem lze určit denní maxima, roční průměry nebo doby překročení imisních limitů
- Generování pravidelné sítě referenčních bodů
- Výpočet pro zvlněný nebo rovinný terén
- Bere v úvahu statistické rozložení směru a rychlosti větru (v případě výpočtu ročních průměrů a dob překročení imisních limitů)
- Export výsledků do SHP nebo GML
Příprava a opatření dat pro modelování zůstává na uživateli, OpenSymos žádná data neobsahuje. Pro modelování znečištění ovzduší v ČR se nejčastěji používají data o zdrojích znečištění z databáze REZZO (Registr emisí a zdrojů znečištění ovzduší), která je pod správou ČHMÚ. Větrná růžice vstupující do výpočtu se týká období jednoho roku, tyto údaje lze získat na webu ČHMÚ, jsou dostupné pro různé lokality v ČR. Referenční body lze vytvořit buď vygenerováním pravidelné sítě v OpenSymos, nebo lze vložit uživatelem definované body, nebo lze oba přístupy kombinovat. Je-li modelování provedeno pro pravidelnou síť bodů, lze výsledek vizualizovat pomocí vhodné interpolační metody v libovolném GIS. Volba softwaru pro přípravu dat a zpracování výsledků modelování je na uživateli.
Obsluha OpenSymos probíhá přes jednoduché grafické uživatelské rozhraní (viz. obrázky). Postup práce je poměrně jednoduchý a krátký. Uživatel pomocí dialogových oken nastaví druh výpočtu znečištění, dále zvolí znečišťující látku, načte bodové zdroje, nastaví referenční body, načte větrnou růžici (v případě výpočtu ročních průměrů nebo dob překročení imisních limitů), zvolí imisní limit (v případě dob překročení) a spustí výpočet. Po dokončení výpočtu je možno výsledky prohlédnout v textové formě a dále výsledky exportovat do SHP nebo GML.
Časová náročnost se lineárně zvyšuje s počtem bodů (zdrojů nebo referenčních bodů) a dále závisí na rozlišení ASCII gridu reprezentujícího terén. Rozhoduje také zvolená metoda výpočtu, výpočet ročních průměrů a dob překročení imisních limitů je obecně patnáckrát rychlejší než výpočet denních maxim. Rozlišení gridu je třeba volit tak, aby mezi jednotlivými referenčními body byl postihnut charakter terénu, ale zároveň aby rozlišení gridu nebylo příliš vysoké a neprodlužovalo tak čas výpočtu.
Výsledky modelování v OpenSymos byly porovnány s výsledky aplikace od firmy Idea-Envi. V případě modelování v rovinném terénu se výsledky shodují, rozdíl ve výsledcích však nastává při modelování ve zvlněném terénu. Tyto odlišnosti ve výsledcích jsou způsobeny rozdílnými algoritmy pracujícími nad digitálním modelem reliéfu.
OpenSymos se aktuálně nachází v betaverzi 0.9, probíhají opravy a úpravy. Aktuální informace a zdrojové kódy jsou k nalezení na http://opensymos.ic.cz/. OpenSymos je uvolněn pod svobodnou licencí BSD, kdokoli tedy může aplikaci a zdrojové kódy využívat při dodržení podmínek licence. Na webu jsou dále uvedeny informace k formátům vstupních dat, instalaci a ovládání aplikace.
Karel Psota, VŠB-TUO
