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随着我国经济的飞速发展，我国的环境问题日益突出大气环境污染事故时有发生并造成巨大的人员财产损失。目前的大气污染事故应急系统主要是以二维和静态的方式来表达污染的影响结果，而随着三维和时态GIS技术的发展，有必要探索大气污染扩散模拟分析领域与GIS新技术的集成方法，研发出表达方式更加生动、结果分析更加精确的大气污染扩散模拟系统。本文在大量文献分析和研究的基础上，结合大气扩散模型的相关理论，综合应用三维GIS、时态GIS及软件集成技术，尝试开发了三维动态的大气污染扩散模拟系统。首先，构建了三维动态大气污染扩散模拟系统的整体架构，探索了将大气扩散理论的实际应用与三维GIS、时态GIS相结合的开发方案；其二，对系统数据库模型的构建进行了深入研究，对化工企业数据库、危险品数据库、人口信息数据库进行了具体的分析与设计，运用UML静态结构图建立模型，将模型转换为Geodatabase数据库后应用到系统平台，实现对企业危险品信息及城市人口分布信息的管理；其三，对三维场景的构建进行了分析和研究，以SketchUp三维建模软件和ArcScene三维显示平台为基础搭建城市三维场景，显示大气污染扩散区域的三维环境。其四，对污染扩散的三维动态模拟方法进行了研究，将污染区域网格化划分，采用Marching Cubes算法生成污染分布的三维等值面，结合时间信息，在ArcGIS中利用时间滑块功能实现污染扩散的三维动态表达；最后，对污染事故的影响分析进行了深入研究，利用GIS强大的三维空间分析能力，计算出污染的最大扩散范围以及各时间点的浓度分布等信息，利用GIS的3D内部运算功能得出受影响的建筑和人口统计分析。经试运行，开发的污染扩散模拟系统有良好的三维动态可视化表达能力和较强的事故影响分析能力，实用性较好。数据库管理子系统、事故模拟子系统和事故影响分析子系统在平台中能够协同操作，实现了大气污染扩散模拟分析的主要功能。本论文的成果可为环保及应急管理部门提供三维可视化管理分析平台，并且为突发性大气污染事故应急决策提供支持。