基于GIS的城市雷电灾害监测预警系统研究

基于GIS的城市雷电灾害监测预警系统研究
摘要：雷电灾害是因为大气层中瞬间放电时产生的。

雷电灾害已经被联合国认定为“最严重的十种自然灾害之一”，我国每年因为雷电灾害而造成的人员伤亡已经达到了3000～4000人，财产的损失也达到了50亿～100亿元的数额。

对于雷电灾害进行监测、预警，能够有效的减少由于雷电灾害而带来的人们生命及财产的损失。

本文主要是对基于gis的雷电灾害监测预警系统进行很好的分析、研究，希望可以对雷电灾害的监测、预警带来帮助，以减少人们的损失。

关键词：gis监测；预警系统；城市；雷电灾害
中图分类号：p427.32 文献标识码：a
引言
浙江省衢州市气象局利用基于gis技术以及对自然灾害的风险进行评估的方法，从气象学以及雷电物理、灾害相关科学等相关的科学理论作为出发点，建立相关的雷电灾害记录的数据库，通过区划技术实现了衢州以及他周边地区的雷电灾害资料以及基础的地理信息的数据之间的整合。

利用gis的相关技术对形成雷电灾害的相关因子：危害性、脆弱性以及防灾减灾的能力等进行相关的评估，最终得出各个因子在防雷减灾工作中的作用，然后再利用加权平均以及层次分析等方法，建立起对雷电灾害的风险评估的指数模型，从而绘制出了衢州市雷电灾害风险的区划图。

从相关调查的结果可以看出来：衢州市本级以及江山的雷电灾害危险性最高，开化市的
雷电灾害危险性最低，这样就可以很好的找出雷电灾害工作的重点。

1 雷电的形成以及监测预警原理的简单介绍
1.1 雷电形成的简单分析
雷电灾害是大气中产生放电的一种现象，通常情况下产生在大气对流比较旺盛的积雨云中，所以，在产生雷电现象时，常常伴随着阵风和暴雨等，一部分情况下，还会附带着冰雹和龙卷风的现象。

由于积雨云的顶部通常情况下都比较高，可能会达到20km的高度，所以在积雨云的顶部常常会出现冰晶，在冰晶破碎或者是空气对流等过程中，积雨云中的电荷分布是十分复杂的，但是从整体来讲，积雨云的顶部通常都是正电荷，底部为负电荷，这种现象就直接导致积雨云的顶部和底部之间有很大的电位差，当电位差达到一定的程度之后，就会产生放电的现象，这就是我们常说的闪电现象。

当带电荷的雷云和地面的凸起物距离接近时，在雷云和凸起物之间就会产生激烈的放电现象，在雷电放电的地点就会有强烈的闪电和爆炸声出现，这就是雷电现象，雷电灾害因为有十分大的破坏力，最终给人们的生命以及财产带来很大的危害。

1.2 雷电灾害监测预警的原理分析
经过最近几十年的发展，对雷电灾害的相关方面的研究已经得到了迅猛的发展，在对雷电进行监测和定位的方面也取得了很大的成就。

但是，鉴于雷电灾害发生具有以下特点：间隔的时间比较短、频率比较高、影响的范围也比较广泛以及变化多样等，不可以直接
把现有的研究成果用在对于雷电灾害的检测和预警的工作中。

雷达是一种目前很多国家都在使用的一种监测设备，他可以使监测的结果达到要求的精度，也能够反映出积雨云内部粒子的宏观特征，探测的周期也比较短，这样给雷电的监测、预警工作提供了空间结构上的完整性以及时间上的充足性。

2 gis系统的研究、总结
gis系统是地理信息系统的英文单词首字母的缩写，是在20世纪60年代兴起的一门交叉的边缘学科，主要是利用计算机来建立关于地理方面的数据库，把空间地理的分布状况以及他所具有的属性来以数字的形式进行储存，建立相关的数据管理系统，并开发出各种分析以及处理的功能，用来更加快速、方面的获取相关的信息，并将分析、处理的结果用地图等的形式表示出来，该系统的核心就是：对地理坐标的位置信息以及相关地理位置上的属性信息的数据库
系统进行管理、分析并计算。

下面对gis系统进行简单的分析：2.1 gis系统总体功能的简单介绍
gis系统具有对地图最基本的控制功能，可以把提前制作好的gst 格式的地图的集合以及tab格式的图层进行导入，还可以把经过处理的地图用栅格图片的方式输出系统外部，这样对气象信息的发布有很大的方便作用。

与此同时，gis系统还具有专题制图的相关功能，该功能可以把已经制作好的tsb格式的图层里所包含的数据相关的信息用各种类型的专题图片的方式表现出来。

该系统主要划分为以下几个功能模块：数据导入、地图工具、地图控制、专题制图
以及数据输出。

2.2 数据导入模块的简单分析
该模块实现了对gst格式的地图集进行导入的功能，在该模块里面可以把已经制作好的各种矢量的图集进行导入。

在对雷电灾害进行监测、预警时，因为需要分析的地理范围十分广泛，该功能可以使本系统能够根据不同的地理位置来导入不同的地理图集，具有很强的通用性。

此外，该模块还可以对tab格式的图层进行加载的功能，还可以任意的控制图层所处的位置，可以很好的为整个系统服务。

该功能模块能够使系统根据需要来加载已经制作好的tab格式的雷达回波图的图层，并和矢量的地图集叠加起来显示，最终达到能够对雷电灾害的可能性进行直观的分析判断。

2.3 地图控制模块的简单分析
该模块实现了对地图进行的基本的操作功能，主要包括对地图进行放大、缩小、居中显示、平移、单选、浮选以及对图层进行控制等的功能。

此外，还可以在状态栏上面显示当时的鼠标所在位置的经纬度。

该模块的功能可以使相关的工作人员在操作时很方便的控制地图，可以更加准确的判断雷电灾害所发生的位置，可以及时的发出雷电灾害的预警警报。

2.4 地图工具模块的简单分析
该功能模块能够为相关的工作人员提供一些比较常用的工具，可以为雷电灾害的监测、预警工作提供进一步的服务。

图形的标注工具能够让工作人员在发现可能会出现雷电灾害的区域时能够及时
的标注；地名的标注工具可以把可能出现雷电灾害的地名标注出来；画线工具可以使工作人员在需要时在地图上画出相关的辅助线；测距工具能够使对两地之间实际距离的测量工作变得更加的方便。

此外，通过对编辑菜单的属性的修改可以改变图形、文字的样式以及线条等。

3 结语
浙江省衢州市作为受雷电灾害严重的地区之一，对于雷电灾害的监测、预警就变得更加的迫切，相关的工作部门对于gis系统的利用可以很好的降低雷电带来的危害。

本文对于gis系统的简单研究，希望可以给未来雷电监测、预警工作的开展带来很大的帮助。

参考文献
[1] 王保国.雷电监测方法的研究[j].台州信息，2012.
[2] 张腾飞.地理信息系统设计与开发[j].气象科技，2010.
作者简介：吴利强（1978-），男，汉族，浙江衢州人，本科学历，工程师，主要从事防雷减灾、气候变化、气象服务工作。