【MEAIT-CMAQ】Python+Arcpy快速制作CMAQ排放清单（一）

前言

1. 目前还没有任何关于这个工具的交流群，主要原因是工具刚发布，并且正在内测，不知道具体用户群体大小是多少，如果人太少，建群就显得很尴尬了，所以内测期间希望大家多多通过邮件或者CSDN和我交流，我都会积极回复大家，并希望大家能够提出宝贵意见。
2. 本工具由中山大学大气科学学院王浩帆博士开发，工具完全免费使用，不用于任何商业用途。
3. 特别鸣谢成信大张洋教授，京科院王堃研究员，清华大学邱嘉馨博士和加州大学吴锴博士的支持。

1. Anaconda或Miniconda环境配置

下载Anaconda3或者Miniconda3并配置好环境变量，下述过程以Windows10下安装Anaconda举例说明。

1. 以管理员身份运行Anaconda3-2021.05-Windows-x86_64.exe，用户具体应该下载哪个版本，根据自己的电脑配置而定。
   
2. 选择好安装位置（安装路径）后，一路Next即可。
   
3. 如果在安装过程中忘了讲添加到环境变量打勾，请通过下面的过程手动添加环境变量。属性-高级系统设置-设置环境变量-编辑“Path”，如图所示。
   
   
   
   
   新建三条路径：

• 安装路径
• 安装路径/Scripts
• 安装路径/Library/bin

4. 检查Anaconda是否安装成功。
   通过Win+R打开cmd，输入以下命令查看conda版本。

conda --version

输出结果如图所示：

输入：

conda info

输出结果如图所示：

2. 安装ArcGIS pro 3.x

这一步先略过，大家可以去某宝或者某鱼很轻易的搜索到相关的软件安装教程。

3. 配置MEIAT-CMAQ所需的Python+GIS环境

1. 打开ArcGIS Pro3.0 文件所在位置，找到python环境所在位置，把arcgispro-py3文件夹复制到anaconda的环境中（anaconda/envs文件夹下）。
   
   
   
   
2. 打开anaconda终端（Anaconda Powershell Prompt），切换到arcgispro-py3环境。

conda info --env  #查看环境
conda activate arcgispro-py3  #切换到arcgispro-py3环境.

成功切换环境以后，如图所示：

4. 下载和使用MEIAT-CMAQ工具

MEIAT-CMAQ所有发行版本下载地址
本次教程所选用的版本为：MEIAT-CMAQv1.2.2 内测版
注意：内测版本的截至时间为2023年6月30日。

4.1 工具初始化

1. 下载完成后得到的是一个名为M-EIAT-CMAQ_Realease-1.2.2.zip的压缩包，我们先将其解压到当前文件。
2. 进入allocator目录，将所有压缩文件解压到当前文件。
3. 打开终端，通过conda activate <你的环境名称>进入第一步配置的python+GIS环境。
   
4. 进入MEIAT-CMAQ所在目录，通过pip install -r requirement.txt安装一些必要的库文件。

4.2 开始运行

1. 通过修改namelist.input，来调整参数。
   只需要修改geotiff_dir到自己的数据目录就好，可以联系[email protected]索取，请务必注意不要用中文路径！！！
2. 输入以下命令，将粗网格排放进行空间分配。

python .\coarse_emission_2_fine_emission.py

如果屏幕打印的信息如图所示，说明运行成功。关于程序运行是否成功的检查方式有很多，我将会在下一次给大家介绍，此部分可以有效的帮助用户排查错误出现的原因。

### This system is developed by Haofan Wang.            ###
### Email: [email protected]                   ###
--------------Fine grid shapefile|> D:\Download\MEIAT-CMAQ-Turorial\M-EIAT-CMAQ_Release-1.2.2/output/shapefile-grid.shp--------------
2023-04-28 20:24:42.445186|> The control of create grid is 1 and processor start creating fine grid.
2023-04-28 20:25:06.279706|> Finish creating fine grid shapefile.
-----------------Grid information|> D:\Download\MEIAT-CMAQ-Turorial\M-EIAT-CMAQ_Release-1.2.2/output/grid_info.csv--------------
2023-04-28 20:25:06.280708|> The control of grid information is 1 and processor start for grid information.
2023-04-28 20:25:15.058852|> Finish creating grid information.
----------------Allocation factor|> D:\Download\MEIAT-CMAQ-Turorial\M-EIAT-CMAQ_Release-1.2.2/output/factor--------------
2023-04-28 20:25:15.058852|> The control of allocation factor is 1 and processor start for allocation factor.
2023-04-28 20:25:15.059853|> There is the process for transportation and the allocator type is line.
2023-04-28 20:25:15.059853|> Allocator        | ['motorway.shp', 'primary.shp', 'residential.shp', 'secondary.shp'].
2023-04-28 20:25:15.059853|> Allocator factor | [0.435798, 0.326848, 0.081712, 0.155642].
2023-04-28 20:26:10.217871|> There is the process for residential and the allocator type is raster.
2023-04-28 20:26:10.217871|> Allocator        | D:\Download\MEIAT-CMAQ-Turorial\M-EIAT-CMAQ_Release-1.2.2/allocator/roads-nodata-0.tif.
----------------Coarse Emission|> f'D:\Download\MEIAT-CMAQ-Turorial\M-EIAT-CMAQ_Release-1.2.2/output/zoning_statistics'--------------
2023-04-28 20:26:19.566430|> The control of coarse emission is 1 and processor start for coarse emission.
2023-04-28 20:26:20.033683|> Processing for month 01: 100%|██████████████████████████| 135/135 [00:41<00:00,  3.25it/s]
----------------Coarse Emission|> f'D:\Download\MEIAT-CMAQ-Turorial\M-EIAT-CMAQ_Release-1.2.2/output/source'--------------
Processing for month 01.
Create source file of transportation: 100%|████████████████████████████████████████████| 27/27 [01:35<00:00,  3.55s/it]
Create source file of residential: 100%|████████████████████████████████████████████████████████████████| 27/27 [01:35<00:00,  3.55s/it]
2023-04-28 20:30:13.765683|> The control of create source is 1 and processor start for coarse emission.
2023-04-28 20:30:13.765683|> The control of create source is 1.
# ------------------------------------End------------------------------------ #
The program end time ：2023-04-28 20:30:13
# --------------------------------------------------------------------------- #
### Time consuming: 331.32852053642273 s ###

3. 运行以下命令，进行时间分配和物种分配，并输出直接可以用于CMAQ的排放文件。

python .\Create-CMAQ-Emission-File.py

如果在屏幕尾部出现如下信息说明运行成功。

Populating PNO3
Populating PSI
Populating PSO4
Populating PTI
Populating SO2
Populating SULF
Populating NH3
Populating CO
Populating PMC
Populating NO
Populating NO2
Populating HONO
Populating POC
Populating TFLAG
Done
### Time consuming: 24.172050952911377 s ###