[發(fā)明專利]一種地閃活動(dòng)分析方法及系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210258949.6
• 申請(qǐng)日: 2022-03-16
• 公開（公告）號(hào): CN114707305A
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周明薇;鄧戰(zhàn)滿;王道平;劉越嶼;賀秋艷;黃浩;吳運(yùn)策;胡欣
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南省氣象災(zāi)害防御技術(shù)中心（湖南省防雷中心）
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06T17/05;G06F17/18
• 代理公司: 常州盛鑫專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32459
• 代理人: 劉燕芝

本發(fā)明涉及災(zāi)害預(yù)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種地閃活動(dòng)分析方法及系統(tǒng)，所述方法包括選定目標(biāo)區(qū)域，獲取目標(biāo)區(qū)域的歷史地閃數(shù)據(jù)，并將歷史地閃數(shù)據(jù)分為模型生成庫(kù)和模型檢測(cè)庫(kù)；對(duì)所述目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格劃分，統(tǒng)計(jì)各網(wǎng)格內(nèi)的地形因子；基于所述模型生成庫(kù)和所述地形因子建立地閃頻次預(yù)測(cè)模型和電流強(qiáng)度預(yù)測(cè)模型；提取所述模型檢測(cè)庫(kù)中的歷史地閃數(shù)據(jù)，基于所述模型檢測(cè)庫(kù)中的歷史地閃數(shù)據(jù)對(duì)所述地閃頻次預(yù)測(cè)模型和電流強(qiáng)度預(yù)測(cè)模型進(jìn)行檢測(cè)。本發(fā)明技術(shù)方案得出了地閃頻次、電流強(qiáng)度與海拔高度的變化情況；掌握了地閃頻次與電流強(qiáng)度在各地形的分布特征；建立了基于地表要素的地閃頻次、電流強(qiáng)度的預(yù)測(cè)模型；極大地提高了地閃活動(dòng)的預(yù)測(cè)能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及災(zāi)害預(yù)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種地閃活動(dòng)分析方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

地閃活動(dòng)受地域、地形等下墊面因素影響較大，具有較強(qiáng)的局地性和區(qū)域性特征，在不同的地表環(huán)境下，受地表粗糙度、地表能量通量等因子影響，地閃頻次及電流強(qiáng)度存在極大差異。目前，很多研究主要針對(duì)地閃頻次及密度與海拔高度之間的關(guān)系開展了相應(yīng)的分析。朱潤(rùn)鵬等基于衛(wèi)星上的全球閃電資料發(fā)現(xiàn)閃電活動(dòng)隨海拔高度的變化表現(xiàn)出“峰谷特征”。李永福等研究了重慶西部地區(qū)的雷電流參數(shù)，結(jié)果表明負(fù)地閃密度與海拔高度增加呈負(fù)相關(guān)。李家啟等統(tǒng)計(jì)了重慶地區(qū)閃電頻次與海拔高度的關(guān)系，認(rèn)為閃電頻次隨著海拔高度上升而減少。劉海兵等發(fā)現(xiàn)江西省閃電平均電流強(qiáng)度與海拔高度表現(xiàn)出正相關(guān)。費(fèi)蕾蕾等對(duì)香港地區(qū)的地閃密度與海拔高度的關(guān)系進(jìn)行分析，揭示了地閃密度隨著海拔高度的增加而增大。趙生昊等發(fā)現(xiàn)坡向與地閃密度呈負(fù)相關(guān)。

但是，這些研究中對(duì)地閃頻次的預(yù)測(cè)、電流強(qiáng)度與多個(gè)地表因子之間的關(guān)系等探討較少。尤其在雷電災(zāi)害防御工作中，需要對(duì)項(xiàng)目所在地的雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，當(dāng)下做法均是基于已有的地閃資料，無(wú)法滿足用戶單位指定未來(lái)N年內(nèi)的雷擊風(fēng)險(xiǎn)分析需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種地閃活動(dòng)分析方法及系統(tǒng)，以解決上述背景技術(shù)中提出的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種地閃活動(dòng)分析方法，所述方法包括：

選定目標(biāo)區(qū)域，獲取目標(biāo)區(qū)域的歷史地閃數(shù)據(jù)，并將歷史地閃數(shù)據(jù)分為模型生成庫(kù)和模型檢測(cè)庫(kù)；

對(duì)所述目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格劃分，統(tǒng)計(jì)各網(wǎng)格內(nèi)的地形因子；所述地形因子包括海拔高度H、坡度SL、坡向AS、剖面曲率SE、平面曲率SU、坡度變率SOS、坡向變率SOA、地形起伏度RDLS、地表切割深度CD、地表粗糙度RO和高程變異系數(shù)EV；

基于所述模型生成庫(kù)和所述地形因子建立地閃頻次預(yù)測(cè)模型和電流強(qiáng)度預(yù)測(cè)模型；

提取所述模型檢測(cè)庫(kù)中的歷史地閃數(shù)據(jù)，基于所述模型檢測(cè)庫(kù)中的歷史地閃數(shù)據(jù)對(duì)所述地閃頻次預(yù)測(cè)模型和電流強(qiáng)度預(yù)測(cè)模型進(jìn)行檢測(cè)。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：基于所述模型生成庫(kù)和所述地形因子建立地閃頻次預(yù)測(cè)模型的步驟包括：

讀取所述模型生成庫(kù)中的歷史地閃數(shù)據(jù)，提取不同年度對(duì)應(yīng)的地閃頻次，基于不同年度對(duì)應(yīng)的地閃頻次計(jì)算年平均地閃頻次；其中，所述地閃頻次為單位面積的地閃頻次；

分別計(jì)算所述年平均地閃頻次與各地形因子之間的皮爾遜相關(guān)系數(shù)；

將所述皮爾遜相關(guān)系數(shù)與預(yù)設(shè)的相關(guān)度閾值進(jìn)行比對(duì)，當(dāng)所述皮爾遜相關(guān)系數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)的相關(guān)度閾值時(shí)，標(biāo)記相應(yīng)的地形因子；

基于標(biāo)記的地形因子，建立年平均地閃頻次的多元線性回歸模型。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：基于所述模型生成庫(kù)和所述地形因子建立電流強(qiáng)度預(yù)測(cè)模型的步驟包括：

讀取所述模型生成庫(kù)中的歷史地閃數(shù)據(jù)，提取不同年度對(duì)應(yīng)的電流強(qiáng)度，基于不同年度對(duì)應(yīng)的電流強(qiáng)度計(jì)算電流強(qiáng)度年均值；其中，所述電流強(qiáng)度為單位面積的電流強(qiáng)度；