基于大气电场与闪电资料的雷电临近预警方法

针对大气电场仪进行雷电预警误报率高的问题,提出了一种利用多站大气电场仪组网观测地面电场,并结合闪电定位系统的观测进行雷电预警的方法。该方法结合了大气电场仪与闪电定位仪的优点,利用电场强度阈值和闪电发生的距离阈值,得出雷电预警等级的方法。采用此方法可以降低仅用电场强度来预警所造成的误报率,并能估计出雷暴的移动方向。经检验,此方法TS评分为0.73,漏报率为0.21,空报率为0.09。此算法对于由远及近的雷电活动,或者距离很近的雷电活动有较高的预警准确率。算法对10km内的强雷暴预警效果最好。     

强对流天气过程中降水结构和雷电活动关系的研究

利用TRMM卫星等资料,运用统计与对比的方法,分析了川南的一次暴雨过程的闪电活动及其与降水结构之间的关系。结果表明,绝大多数闪电发生在对流区域,有少数闪电发生在层云区域,并进一步分析了两个时刻的MCS在6km高度处的雷达回波特征及其和闪电的关系,发现处于发展到成熟阶段的MCS绝大部分事件(闪电资料的一种)集中发生在MCS中的强对流单体回波区。对闪电与85.5GHz的亮温的研究表明,大多数闪电发生在低亮温值区域,负地闪在低亮温区域相对分散,在高亮温区域相对集中。     

基于空间谱估计的闪电定位算法研究与分析

为了减少闪电对人类生命财产和各种电子设备造成的损失,同时研究雷暴活动的形成机制,并为闪电监测预警提供技术支持,开展闪电定位算法研究具有重要意义。闪电发生时辐射从极低频到甚高频范围的电磁脉冲,通过闪电定位系统获取闪电辐射源脉冲信号参数便可定位闪电。概述了闪电定位原理及基本方法,比较了基于空间谱估计的Capon算法、MUSIC算法及2种改良算法,介绍了基于均匀圆阵的二维MUSIC算法。采用Matlab分析了这几种闪电定位算法的性能,最后提出二维修正MUSIC算法,为闪电定位系统提供坚实的理论依据。     

2006-2009年安徽省闪电活动时空特征分析

根据安徽省2006~2009年4年来10个地面测站的闪电定位数据资料,分析安徽省闪电活动的时空分布特点。从时间分布来看,闪电频次分布具有明显的季节性,春季闪电发生频次上升,夏季7月达最大值,秋季下降,至冬季达最小值。在闪电发生频次逐时分布中呈现出一定规律性,闪电多发生在1天中15:00-17:00,而在9:00发生频次最少。通过分析闪电空间密度分布图可以发现,南部闪电密度大于北部,原因是北部以平原为主,南部以山丘为主,且南北气候类型不同,北部为暖温带半湿润季风气候,南部为亚热带湿润季风气候,而且与北部相比南部经济发展快,城市高层建筑多,人口密度大,和空气污染相对严重。     

雷电监测方法的研究

论述了如何利用光电检测技术和虚拟仪器技术,建立新型雷电定位系统.提出了加权定位和向量定位两种新的定位算法,均能够应用于光电法闪电定位系统,实现闪电定位计算.简述了光电法闪电定位系统的硬件 组成,详述了向量定位算法基于LabVIEW8.2软件的闪电定位系统软件设计,包括闪电光强度电压信号处理、雷声识别、闪电的平面方位角计算,以及闪电距离计算等功能模块的设计.通过系统测试仿真实验,对上述定位算法进行了验证,达到了预先设计要求.     

100m架空网线感应过电压特征分析

为了分析雷电电磁脉冲在网线上耦合感应过电压的特征,通过观测人工触发闪电和自然闪电时100m架空网线上感应过电压的方法,对其特征进行分析。试验期间共采集3次人工触发闪电和15次自然闪电条件下的数据。分析结果表明:(1)近距离触发闪电时,网线上的感应过电压峰值较大,3次触发闪电平均过电压峰值约4.7kV;(2)自然闪电引起的网线过电压峰值能达到几百伏,28次回击正负过电压平均值都为120V左右;(3)通过研究有闪电定位资料的自然闪电发现,引起的过电压变化和对应回击电流与距离的比值(I/d)的线性拟合度较好,相关系数达到0.801,但影响网线感应过电压大小的因素较多,所以并不完全是线性关系;(4)由于近距离闪电静电场、感应场和辐射场的共同作用,近距离闪电引起的网线过电压波形相对比较复杂,持续时间也相对较长。     

雷达资料在雷电临近预警中的应用研究

为了寻求济南地区地闪发生的临近预警指标,综合利用多普勒雷达资料、闪电定位和探空资料,对2009年7~8月和2010年6月距离齐河雷达站200km范围内的41个对流云团进行统计分析,重点是统计分析了闪电发生前的雷达回波参量特征值。初步的研究结果表明:对于该地区单独使用雷达反射率而言,最好的预警指标是在-10℃高度上出现40dBz的反射率阈值,使用这种方法的预警准确率是96%、虚警率是14%、临界成功指数是83%、平均预警时间是21min。在考虑雷达反射率的基础上再考虑最大回波顶高(≥10km)和垂直液态水含量(≥8.5kg.m-2)预警指标时,能有效降低虚假报警率和提高临界成功指数,此时选取的雷达反射率指标是在-20℃高度上出现25dBz的反射率阈值。     

成都地区闪电产生氮氧化物的观测研究

为了解四川盆地闪电产生的NOX向低空的传输特征,利用大气平均电场仪、氮氧化物分析仪、臭氧分析仪对成都地区雷暴过程中闪电产生的NOX进行了地面观测,并结合风廓线雷达测得的地面0.4km的风速风向数据进行了分析。研究结果表明:(1)、NOX浓度随时间的变化与NO浓度随时间的变化呈正相关关系,O3的浓度随时间的变化与NOX的浓度随时间变化呈负相关关系;(2)、雷暴过程中,NOX和NO的浓度值都比晴天背景大气条件下的地面值要高,O3的浓度值则低于平均值,闪电频次与氮氧化物浓度存在正相关关系;(3)、LNOX从高空传输到地面也受风速风向的影响,风速与NOX浓度存在负相关关系,气流被偏北风控制的情况下,NOX的浓度值较低,气流在偏南风控制时,NOX则出现高浓度积累。     

水平探鱼仪工作频率选择的探讨

探测距离是水平探鱼仪设计的首要问题。探测距离越远越好,这样才能扩大搜索范围,不然水平探测就失去了它的意义。影响探测距离的客观因素有声波传播路径的弯曲、噪声、混响以及介质吸收系数等;主观因素有:发射功率、工作频率以及换能器辐射面积等。要提高仪器的探测距离就必须找出各种参数的相互关系,选择一组合理的仪器参数。这些参数大多与工作频率是有关连的,本文企图以获得最大探测距离为目的,讨论工作频率的选择。     

水平探鱼仪工作频率选择的探讨

探测距离是水平探鱼仪设计的首要问题。探测距离越远越好，这样才能扩大搜索范围，不然水平探测就失去了它的意义。     

四川2008年“9．23”强对流天气中雷电活动和降水结构关系的研究

利用常规气象资料、地闪及TRMM卫星等资料,运用统计和对比的分析方法,对四川“9．23”雷暴过程中地闪的时空演变特征及其与降水结构的关系进行了研究分析。结果表明：沿副高边缘移动的“9．23”雷暴过程主要发生在川西高原以东地区,地闪空间分布集中连续,且主要以双单体雷暴系统的形式出现。处于雷暴系统或单体中心的地面站其地闪频数的峰值提前或同时与降水量峰值出现;而处于雷暴系统或单体边缘的地面站其地闪频数的峰值则更易滞后于降水量峰值。地闪的发生与雷暴云中的水成物粒子的分布状态都有直接的关联性,负地闪放电主要源于雷暴系统中较低的云水及可降水强中心区域,而正地闪放电则源于较高的云冰强中心的边缘处。     

基于多源数据的夜间经济时空分布格局研究方法

夜间经济是一个城市经济发展和消费水平的重要表征。目前国内外研究者对夜间经济的研究多停留在理论层面,或基于市场调研和问卷调查的小范围精细化研究。本文融合多源数据为夜间经济提供了新的视角,相较于传统的调查数据,具有更加快速、高效、广泛的特点,适合于夜间经济大范围研究。本文基于夜间灯光、POI、OD流等多源数据,采用DBSCAN、K-Means++等空间聚类算法和研究供需关系的盈亏法,分别从消费者角度和商户角度识别厦门市夜间活动热点区域和夜间服务设施分布区域,分析厦门市夜间经济时空分布格局及相关性。研究表明:① 厦门市夜间活动在空间上呈多环状分布并向四周递减,夜间活动热点区域分布受假期的影响因地而异;② 厦门市部分区域已有服务设施未能很好地服务于夜间经济,现有的照明、夜景等夜间灯光基础设施存在供给不足之处;③ 居住人口密度与夜间活动密度呈中度正相关,研究结果具有有效性,夜间服务设施盈亏值及数量、夜间灯光与夜间活动密度呈中、弱度相关,并且餐饮设施更加依赖于夜间灯光。最后,为厦门市未来夜间经济建设提出了根据不同的消费人群和心理提供不同的夜间服务、加强夜间灯光基础设施建设以及市场扶持的举措。研究结论对促进社会就业、增强基础设施使用率有积极意义,同时也能够为城市夜间经济发展和政策制定提供参考。     

基于零速修正辅助MIMU的行人导航算法研究

针对微惯性测量单元(MIMU)误差积累问题,根据行人行走过程中每一次迈步的落地阶段短时间内速度可保持为0的特性,在零速时刻利用系统输出对系统误差进行估计,从而提高导航精度。对比分析基于加速度、角速度、加速度方差和加速度与角速度组合的4种零速检测算法,结果表明,在步态平缓、行走距离较短的情况下,4种算法都能达到较高的精度,其中组合检测法精度最高。     

基于地理信息系统的雷电业务系统

介绍了地理信息系统（GIS）在四川省雷电业务系统构建中的应用方法。四川省防雷中心在雷电监测新技术和新手段的基础上,将GIS技术与雷电潜势预报和短临预警技术有效的结合起来,构建了雷电业务应用系统。并通过对此系统在2008年“9．23”四川雷电天气过程中的应用分析,说明此系统可以准确地对未来12小时的雷电过程进行预报和未来1小时的雷电过程进行预警。     

夜光遥感大数据视角下的中国城市化时空特征

社会经济的高速发展直接驱动了中国过去几十年的持续快速城市化进程。城市化是一个典型的复杂地理现象,伴随着高密度人口聚集、土地利用改变、基础设施建设和生态环境变化等系列人和自然交互过程的发生。深入理解城市发展的时空演化规律对研究、规划、管理和相关政策制定在内的诸多领域都有十分重要的意义。近些年来,由于快速发展的夜光遥感大数据具有空间清晰的与城市化有关的社会经济活动强度的感知信息,其为探索城市和城市化问题提供了新的研究途径。虽然有许多成果对利用夜光遥感数据进行城市化的研究进行了探讨,但大部分集中在城市化面积、人口规模和其他社会经济变量的定量相关和数值统计分析上,仍然缺乏对中国过去几十年来的城市化时空特征的综合多角度分析和理解。本研究利用1992-2013年的夜光遥感时间序列大数据,从夜光照亮面积、亮度变化时间转折点、不同亮度区的空间结构转换和亮度信号的空间扩散速度4个方面进行了定量化的信息提取与分析。研究结果从夜光辐射遥感大数据的视角综合揭示了中国在过去研究期间包括城市空间扩展、城市化发展的时间分布、城市空间结构演化和城市化活动空间扩散速度在内的定量时空特征。本研究的结果可以为深入理解中国城市化的时空模式与演化特征提供新的参考。     

基于测向测时差云闪定位精度分析及布局优化

针对多站雷电定位系统中的云闪定位问题,建立4站云闪辐射源定位模型。根据探测站探测的云闪电磁波到达的时间和角度信息,结合无源定位理论中的测向测时差定位法,给出云闪定位计算方法和精度评定。利用Maltab,仿真探测站不同布站方式下的云闪定位误差分布情况。通过对比研究,得出最优布站形式,并对最优布站形式的精度影响因素进行分析。结果表明,布站形式、基线长度、探测站高度等因素均可对云闪定位精度产生影响。     

基于地理信息系统的雷电业务系统

介绍了地理信息系统（GIG）在四川省雷电业务系统构建中的应用方法。四川省防雷中心在雷电监测新技术和新手段的基础上,将GIS技术与雷电潜势预报和短临预警技术有效的结合起来,构建了雷电业务应用系统。并通过对此系统在2,008年“9．23”四川雷电天气过程中的应用分析,说明此系统可以准确地对未来12小时的雷电过程进行预报和未来1小时的雷电过程进行预警。