文/黃志濤 劉向科

基于GIS的雷電災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

文/黃志濤 劉向科

本文針對(duì)雷電災(zāi)害進(jìn)行分析，簡(jiǎn)單的介紹一下GIS的雷電災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。

雷電災(zāi)害 GIS 監(jiān)測(cè)預(yù)警 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

現(xiàn)在社會(huì)當(dāng)中有很多的認(rèn)為災(zāi)害與自然災(zāi)害，其中，人為的災(zāi)害是可以管理避免的，但是自然災(zāi)害的特點(diǎn)就是不確定性，人們不確定相關(guān)的自然災(zāi)害會(huì)在什么時(shí)候發(fā)生，這就給人們的日常生活帶來(lái)了困擾，很多的悲劇往往就是由于人們對(duì)于自然災(zāi)害的認(rèn)識(shí)不都到位，對(duì)于自然災(zāi)害沒有一個(gè)合理的預(yù)警和監(jiān)測(cè)的措施，那么久導(dǎo)致了現(xiàn)在現(xiàn)實(shí)生活當(dāng)中很多悲劇的發(fā)生，其中雷電的災(zāi)害是一種破壞力極強(qiáng)的災(zāi)害，這樣的災(zāi)害一旦發(fā)生了，不僅對(duì)于人類的生命與財(cái)產(chǎn)，而且會(huì)對(duì)很多的建筑物造成很大程度的破壞，電子設(shè)備有的都會(huì)失靈，所以對(duì)于雷電災(zāi)害的檢測(cè)系統(tǒng)的建立已經(jīng)是必不可少的一項(xiàng)工作了。

1 雷電的形成原理

我們平時(shí)所肉眼見到的閃電，耳朵聽到的打雷，都是由于現(xiàn)在在大自然當(dāng)中存在著瞬間放電的現(xiàn)象，這樣的現(xiàn)象出現(xiàn)了，那么就會(huì)伴隨著有聲音與光線的出現(xiàn)，那么在我們的眼睛與耳朵當(dāng)中，就成為了雷聲與閃電，雷電的有一個(gè)特點(diǎn)就是瞬間發(fā)生，但是電壓和電流特別的大，能量的釋放時(shí)間很短，那么就說(shuō)明了雷電的破壞性極大。

雷電產(chǎn)生以前，很可能就會(huì)伴隨著積雨云，積雨云是很高的，通常存在于15Km以上的高空當(dāng)中，有時(shí)候人們會(huì)認(rèn)為，這么高的天空，那么雷電一定不會(huì)給人們帶來(lái)危險(xiǎn)，其實(shí)不是這樣的，有些的雷電，由于需要放電，那么就會(huì)接觸一個(gè)能夠讓他放電的東西，所以雷電產(chǎn)生放電會(huì)找一些比較高的建筑或者山峰進(jìn)行放電，在這一個(gè)過(guò)程當(dāng)中，雷電會(huì)產(chǎn)生很大的電流，能量也相當(dāng)?shù)木薮螅云茐牧O強(qiáng)，所以現(xiàn)在有很多的人們?yōu)榱朔乐估纂姙?zāi)害的發(fā)生，在很多的高層建筑上安裝上了避雷針，但是現(xiàn)在有很多的避雷針的使用情況并不是特別的明顯，所以人們現(xiàn)在對(duì)于雷電的預(yù)防有了新的研究。

2 雷電災(zāi)害預(yù)警的原理

由于現(xiàn)在人類科技的飛速發(fā)展，人們現(xiàn)在對(duì)于雷電也有了新的認(rèn)識(shí)，對(duì)于防范雷電也有了新的科學(xué)方法，人們?cè)诂F(xiàn)在科技發(fā)展的幫助下，對(duì)于雷電災(zāi)害發(fā)生的情況能夠更好的掌握，這其中就包括了對(duì)于雷聲的識(shí)別以及對(duì)于雷電方位的掌控，人們?cè)谶@些數(shù)據(jù)上掌握良好，那么在以后對(duì)于雷電災(zāi)害的防范上就會(huì)有更多的辦法，無(wú)論是現(xiàn)在的天氣預(yù)報(bào)也好，還是現(xiàn)在對(duì)于雷電監(jiān)控的部門也好，也都在隨著科技的發(fā)展而不斷的進(jìn)步，也都掌握了對(duì)于雷聲以及雷電方位的判斷：

2.1 雷聲的識(shí)別

雷聲的產(chǎn)生是由于雷電在發(fā)生時(shí)，產(chǎn)生的能量相當(dāng)?shù)木薮?，那么就?huì)導(dǎo)致產(chǎn)生了脈沖的電流，這樣的脈沖能夠傳到很遠(yuǎn)的地方，當(dāng)雷電的能量產(chǎn)生了很大的聲音以后，那么脈沖就會(huì)比它快一步的傳播，所以人們能夠進(jìn)一步掌握雷電發(fā)生的狀況，現(xiàn)在有關(guān)這個(gè)技術(shù)，人類也對(duì)于雷聲有了新的掌握，其中，一個(gè)很自然的科學(xué)也被錄入了現(xiàn)在的中學(xué)教育當(dāng)中，那就是關(guān)于雷聲的計(jì)算，聲音在空氣當(dāng)中的傳播速度是340米/秒，那么在我們看見了閃電以后，可以根據(jù)這個(gè)數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算出雷電所在的大概位置，這對(duì)于平時(shí)的人們?cè)诶纂姙?zāi)害的防范上有很大的幫助，如圖1所示。

圖1：雷電實(shí)時(shí)顯示圖

2.2 測(cè)量雷聲的方向

現(xiàn)在人類對(duì)于雷電的距離極端已經(jīng)到達(dá)了一個(gè)很精準(zhǔn)的位置，但是有關(guān)于雷電的方位掌握還需要一定的改善，還需要一定的研究，如果能夠確定出來(lái)雷電的距離，在確定了雷電的方向以后，那么我們就可以對(duì)于雷電的方位有一個(gè)具體的掌握，在對(duì)于雷電災(zāi)害檢測(cè)系統(tǒng)的建立也有了很大幫助，但是現(xiàn)在有關(guān)雷電方向的研究還不夠精準(zhǔn)，需要工作人員來(lái)進(jìn)一步的分析與總結(jié)，不斷的減少誤差。

3 GlS系統(tǒng)

GIS系統(tǒng)是近幾年興起的一個(gè)檢測(cè)雷電災(zāi)害的技術(shù)，也可以說(shuō)是一個(gè)檢測(cè)雷電災(zāi)害的系統(tǒng)，GIS系統(tǒng)能夠做到對(duì)于相關(guān)雷電數(shù)據(jù)做到具體的分析，在很大程度上，掌握雷電發(fā)生的具體情況。

3.1 GIS系統(tǒng)的總體闡述

雷達(dá)是現(xiàn)在人們對(duì)于雷電檢測(cè)的一個(gè)重要的工具，根據(jù)雷達(dá)能夠確定雷電的方位以及具體的距離，GIS系統(tǒng)是地理信息系統(tǒng)的一個(gè)縮寫，有關(guān)地理信息系統(tǒng)，在名字上就可以看出來(lái)，根據(jù)相關(guān)的科學(xué)來(lái)對(duì)于數(shù)據(jù)有一個(gè)具體的轉(zhuǎn)化，根據(jù)具體的數(shù)值來(lái)確定相關(guān)的信息等等，這個(gè)系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠保證了現(xiàn)在對(duì)于信息的實(shí)時(shí)性掌握，能夠比以前的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)更加的有效，最主要的，在最后，數(shù)據(jù)的形式還可以轉(zhuǎn)變?yōu)榈貓D的信息，能夠給使用者一個(gè)更直觀的見解，著對(duì)于相關(guān)雷電的防范以及檢測(cè)能夠起到很有效的作用，如圖2所示。

圖2：某基于GIS系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到的當(dāng)天實(shí)時(shí)發(fā)生的多次雷電過(guò)程

3.2 地圖控制模板的簡(jiǎn)單介紹

這個(gè)模塊能夠?qū)τ谙嚓P(guān)的地圖任一的進(jìn)行放大縮小，有很多地圖上能夠應(yīng)用到的功能，除此之外，還能夠在地圖上至關(guān)的將所處的經(jīng)度與緯度顯示出來(lái)，現(xiàn)在相關(guān)的技術(shù)人員能夠更加精準(zhǔn)的控制地圖，能夠更加有效的對(duì)于雷電災(zāi)害的預(yù)防有一個(gè)把控。

3.3 數(shù)據(jù)導(dǎo)入模塊的簡(jiǎn)單介紹

在我們預(yù)警雷電的時(shí)候，需要對(duì)于數(shù)據(jù)有一定分析，在這點(diǎn)上GIS系統(tǒng)就可以完全的做到對(duì)于每一個(gè)有關(guān)于雷電發(fā)生的信息轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)，儲(chǔ)存在GIS系統(tǒng)當(dāng)中，還能夠進(jìn)行轉(zhuǎn)化，在用的時(shí)候很方便，能夠?qū)τ诶纂娪幸粋€(gè)更直觀的判斷。

3.4 地圖工具模塊的簡(jiǎn)單介紹

GIS系統(tǒng)當(dāng)中的工具也是很多的，在工作當(dāng)中能夠?yàn)楣ぷ魅藛T提供一些比較常用到的工具來(lái)幫助工作人員完整雷電的預(yù)警工作，能夠?yàn)楣ぷ魅藛T提供進(jìn)一步的幫助。

4 結(jié)束語(yǔ)

相關(guān)GIS雷電災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警與數(shù)據(jù)處理的工作是一項(xiàng)相當(dāng)復(fù)雜，而且涉及相當(dāng)廣泛的工作，工作人員一定要在工作當(dāng)中多發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，多改善問(wèn)題，讓現(xiàn)在有關(guān)雷電的預(yù)警工作能夠更加的有效，對(duì)于雷電能夠有一個(gè)更好的掌握。

[1]王保國(guó).雷電監(jiān)測(cè)方法的研究[J].臺(tái)州信息，2012.

[2]張騰飛.地理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)[J].氣象科技，2010.

作者單位山東省氣象災(zāi)害防御技術(shù)中心 山東省濟(jì)南市250031