一种雷电活动空间特征分析方法与流程

1.本发明涉及了一种雷电活动空间特征分析方法。


背景技术：

2.雷电是对流活动的产物，是发生于大气中的一种长距离放电现象。它与人类的生活息息相关，是许多地区主要的降水源，更是自然界不可或缺的物理过程。然而，雷电活动带来的灾害也不可忽视，雷暴天气常伴有破坏性雷击、冰雹、下击暴流和龙卷风的发生，严重的雷暴事件可能导致航班延误、电信质量恶化、电力网络损坏等重大的人员和财产损失，对雷电活动的产生机理、发展过程认知和雷暴的实时预警十分重要。借助于现代化探测设备获取的闪电资料，分析了解雷电的时空发生特征是一项极为基础性的工作。针对雷电的时间性、空间性和强度性，对雷电资料进行分析，能够很好地研究雷电活动时空分布的特点、规律和对人类产生的危害性，为防灾减灾提供预防依据。为了更好的研究雷电活动的时空分布特征，充分利用获取的闪电定位资料，需要制定一套系统的雷电活动空间特征研究分析方法。
3.本发明提出了一种雷电活动空间特征的分析方法。该方法可对雷电活动的地域演变过程进行描述，包括雷电活动的移动速度、移动方向和影响面积的大小。该方法采用网格法对雷电活动的空间进行划分，采用八连通区域法对闪电数据进行分类，然后定义一系列地域参数对雷电活动的地域演变进行描述，得出雷电活动的空间特征。


技术实现要素：

4.雷电活动空间特征分析方法，首先采用网格法将经纬度为2的空间区域分成若干网格，然后针对雷电活动空间分布的特点，定义一套网格参数，对雷电活动特征进行描述，最后利用八连通区域法处理闪电定位数据，计算雷电活动移动速度、移动方向和影响面积来描述空间分布特征。
5.雷电活动空间特征分析方法，其特征在于，包括下述步骤：
6.步骤1：采用网格法将经纬度为2的空间区域分成若干网格。
7.步骤2：针对雷电活动空间分布的特点，定义一套网格参数，对雷电活动特征进行描述，网格参数基于以下定义
8.(1)闪电空间密度std：12分钟内一个网格中发生的闪电次数；
9.(2)闪电空间邻域stn：12分钟内某一放电中心所连通的区域；
10.(3)主放电中心坐标c：以std占stn范围内总闪电次数比例为权重，雷暴扩展有效范围内网格的加权中心坐标。
11.步骤3：利用八连通区域法处理闪电定位数据。
12.步骤4：计算雷电活动移动速度、移动方向和影响面积来描述空间分布特征。
13.在上述的雷电活动空间特征分析方法，网格法划分空间区域包括下述步骤：
14.步骤1：确定雷电活动空间区域范围及网格大小。
15.经纬度：经度区间[112.5，114.5]，纬度区间[22，24]；
[0016]
网格数：经纬度为2的空间区域分为40000个0.01*0.01的网格。
[0017]
步骤2：统计每一网格范围内闪电定位数据，确定每一网格内闪电频次。其中，经度范围[(112.5+0.01*x),(112.5+0.01*(x+1))],纬度范围[(22+0.01*y),(22+0.01*(y+1))]，该次闪电属于第[x,y]个网格。
[0018]
步骤3：标记每12分钟，空间区域中闪电次数最多的网格。
[0019]
在上述的雷电活动空间特征分析方法，八连通区域算法包括下述步骤：
[0020]
步骤1：八向连通指从指定网格开始，向该网格的左、左上、上、右上、右、右下、下、左下这八个方向进行查找。
[0021]
步骤2：若指定网格的八向连通网格中有闪电次数大于或等于2的网格，则以该网格为新的指定网格，继续寻找新的指定网格的八向连通网格，直到没有新的指定网格，进行步骤4的操作。
[0022]
步骤3：若指定网格的八向连通网格中无闪电次数大于或等于2的网格，则主放电中心坐标c为该指定网格的坐标。
[0023]
步骤4：记录八向连通区域的网格数n，每个网格的闪电次数f。
[0024]
步骤5：计算主放电中心坐标c(clon，clat)。
[0025]
(1)连通区域内某一网格a(x，y)的权重：
[0026][0027]
(2)主放电中心坐标c的横坐标：
[0028]
clon＝(p1*x1+p2*x2+
…
+p
n
*x
n
)*112.5
[0029]
(3)主放电中心坐标c的纵坐标
[0030]
clat＝(p1*y1+p2*y2+
…
+p
n
*y
n
)*22
[0031]
在上述的雷电活动空间特征分析方法，计算雷电活动移动速度、移动方向和影响面积来描述空间分布特征包括下述步骤：
[0032]
步骤1：根据两个连续时间段的主放电中心坐标c1、c2，得出该时间段内雷电活动的影响面积s
[0033]
s＝n*1.12[0034]
步骤2：根据两个连续时间段的主放电中心坐标c1、c2，得出该时间段内雷电活动的雷电活动的移动速度v
[0035][0036]
步骤3：根据两个连续时间段的主放电中心坐标c1、c2，得出该时间段内雷电活动的雷电活动的移动方向ang
[0037][0038]
当(clat1‑
clat2)>0，(clon1‑
clon2)>0
[0039]
ang＝ang+180
[0040]
当(clat1‑
clat2)>0，(clon1‑
clon2)<0
[0041]
ang＝ang+360。
[0042]
本发明能够对雷电活动的地域演变过程进行描述，包括雷电活动的移动速度、移动方向和影响面积的大小。
附图说明
[0043]
图1是雷电活动空间特征分析方法流程图。
[0044]
图2是网格法分析结果图。
[0045]
图3是八联通区域算法分析结果图。
具体实施方式
[0046]
下面结合附图和实施例进一步说明：
[0047]
如图1雷电活动空间特征分析方法，首先采用网格法将经纬度为2的空间区域分成若干网格，然后针对雷电活动空间分布的特点，定义一套网格参数，对雷电活动特征进行描述，最后利用八连通区域法处理闪电定位数据，计算雷电活动移动速度、移动方向和影响面积来描述空间分布特征。
[0048]
网格法将经纬度为2的空间区域分成若干网格，对闪电定位系统数据进行分析结果如图2所示，包括下述步骤
[0049]
步骤1：确定雷电活动空间区域范围及网格大小。
[0050]
(1)经纬度：经度区间[112.5，114.5]，纬度区间[22，24]；
[0051]
(2)格数：经纬度为2的空间区域分为40000个0.01*0.01的网格。
[0052]
步骤2：统计每一网格范围内闪电定位数据，确定每一网格内闪电频次。其中，经度范围[(112.5+0.01*x),(112.5+0.01*(x+1))],纬度范围[(22+0.01*y),(22+0.01*(y+1))]，该次闪电属于第[x,y]个网格。
[0053]
步骤3：标记每12分钟，空间区域中闪电次数最多的网格。
[0054]
八连通区域算法求取stn区域如图3所示，包括下述步骤：
[0055]
步骤1：选取网格法得到的空间区域中闪电次数最多的网格，从该网格的左、左上、上、右上、右、右下、下、左下这八个方向进行查找。
[0056]
步骤2：若上述网格的八向连通网格中有闪电次数大于或等于2的网格，则以该网格为新的指定网格，继续寻找新的指定网格的八向连通网格，直到没有新的指定网格，进行步骤4的操作。
[0057]
步骤3：若上述网格的八向连通网格中无闪电次数大于或等于2的网格，则主放电中心坐标c为该指定网格的坐标。
[0058]
步骤4：记录八向连通区域的网格数n，每个网格的闪电次数f。
[0059]
步骤5：计算主放电中心坐标c(clon，clat)。
[0060]
(1)连通区域内某一网格a(x，y)的权重：
[0061][0062]
(2)主放电中心坐标c的横坐标：
[0063]
clon＝(p1*x1+p2*x2+
…
+p
n
*x
n
)*112.5
[0064]
(3)主放电中心坐标c的纵坐标
[0065]
clat＝(p1*y1+p2*y2+
…
+p
n
*y
n
)*22
[0066]
计算雷电活动移动速度、移动方向和影响面积来描述空间分布特征，包括下述步骤：
[0067]
步骤1：根据两个连续时间段的主放电中心坐标c1、c2，得出该时间段内雷电活动的影响面积s
[0068]
s＝n*1.12[0069]
步骤2：根据两个连续时间段的主放电中心坐标c1、c2，得出该时间段内雷电活动的雷电活动的移动速度v
[0070][0071]
步骤3：根据两个连续时间段的主放电中心坐标c1、c2，得出该时间段内雷电活动的雷电活动的移动方向ang
[0072][0073]
当(clat1‑
clat2)>0，(clon1‑
clon2)>0
[0074]
ang＝ang+180
[0075]
当(clat1‑
clat2)>0，(clon1‑
clon2)<0
[0076]
ang＝ang+360
[0077]
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。