雷電強度和密度分布等值線圖制作

鮑岳建 楊麗萍 胡 君 康春磊

(奉化市氣象局,浙江奉化315500)

雷電強度和密度分布等值線圖制作

鮑岳建 楊麗萍 胡 君 康春磊

(奉化市氣象局,浙江奉化315500)

開展雷電監(jiān)測預(yù)警,分析雷電監(jiān)測數(shù)據(jù)和發(fā)布雷電監(jiān)測公報已經(jīng)成為各級氣象主管機構(gòu)和防雷技術(shù)服務(wù)機構(gòu)的工作內(nèi)容之一。作者針對由雷電監(jiān)測定位系統(tǒng)(ADTD)獲取的轄區(qū)內(nèi)閃電監(jiān)測數(shù)據(jù),通過Delphi開發(fā)軟件進行數(shù)據(jù)處理、調(diào)用Office、Excel組件和Surfer8對象接口,自動繪制出區(qū)域內(nèi)雷電強度分布和密度分布圖,供各類雷電監(jiān)測分析材料應(yīng)用。

雷電強度;雷電密度;等值線圖;自動繪制

0 引言

近年來,氣象部門防雷安全管理逐步規(guī)范,新一代多普勒天氣雷達、雷電監(jiān)測定位系統(tǒng)、大氣電場儀等雷電監(jiān)測設(shè)備相繼投入業(yè)務(wù)運行,科學(xué)、及時、詳實、美觀地編制轄區(qū)內(nèi)雷電監(jiān)測公報和雷電監(jiān)測分析材料已成為各級氣象主管機構(gòu)、防雷技術(shù)服務(wù)機構(gòu)工作內(nèi)容之一。作者通過Delphi開發(fā)軟件讀取由雷電監(jiān)測定位系統(tǒng)(ADTD)導(dǎo)出的閃電監(jiān)測資料,并調(diào)用Office Excel組件和Surfer8對象接口進行運算處理后,形成區(qū)域的雷電監(jiān)測強度、密度等值線分布圖,為編制發(fā)布各類雷電監(jiān)測分析材料提供支持。

1 雷電監(jiān)測定位系統(tǒng)資料分析

雷電監(jiān)測定位系統(tǒng)(ADTD)是一種結(jié)合現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù),利用地理信息系統(tǒng),以圖形化的方式顯示、分析各種閃電數(shù)據(jù)的軟件。該軟件能夠?qū)崟r計算顯示云地閃的發(fā)生時間、經(jīng)緯度位置、雷電流幅值強度和極性等數(shù)據(jù),并以雷擊點的分時彩色圖清晰地顯示出雷電的運動軌跡,可以實現(xiàn)對閃電數(shù)據(jù)的定時保存,并允許用戶導(dǎo)出保存閃電歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)。

2 Delphi與OfficeExcel的結(jié)合

Delphi可以實現(xiàn)與Office系統(tǒng)各辦公軟件的自動化調(diào)用。通過預(yù)先設(shè)定Excel數(shù)據(jù)文件的格式,對Excel文件內(nèi)的數(shù)據(jù)單元進行針對性調(diào)用。例如預(yù)先定義數(shù)據(jù)文件為4列,分別存放“序號”、“閃電經(jīng)度”、“閃電緯度”、“閃電強度”。主要代碼示例如下:

3 Delphi與Surfer8對象接口程序結(jié)合

Surfer8是一款功能非常強大的具有多種插值功能的繪圖軟件,可以輕松制作基面圖、數(shù)據(jù)點位圖、分類數(shù)據(jù)圖、等值線圖、線框圖等,提供了各種流行圖形圖像文件格式的輸入輸出接口。Delphi通過創(chuàng)建對象,動態(tài)調(diào)用Surfer8對象接口(主程序界面圖1)。

圖1 程序主界面

主要代碼示例如下:

4 等值線圖制作

4.1 雷電強度分布圖制作

程序先將雷電監(jiān)測數(shù)據(jù)讀入到Delphi的memo控件中,按“序號”、“閃電經(jīng)度”、“閃電緯度”、“閃電強度”格式顯示;再自動計算出最大、最小值、平均值,并動態(tài)生成默認的等值線色標系;然后再通過調(diào)用surfer8對象接口,自動繪制雷電強度等值線分布圖。主要代碼示例:

SurferApp.GridData(DataFile:’data.txt’, xCol:=2,yCol:=3,zCol:=4,Algorithm:=2, DupMethod:=2,NumCols:=1000,NumRows: =1000,ShowReport:=False,xmin:=xmin1, xMax:=xMax1,yMin:=yMin1,yMax:= yMax1,OutGrid:=’mp1.grd’);//對數(shù)據(jù)進行插值作圖。Algorithm為空間插值項,2表示克里格方法,其他有1表示加權(quán)反距離方法,3表示最小曲率方法等12種方法。

SurferApp.GridBlank(InGrid:=’mp1.grd’, BlankFile:=’black.bln,OutGrid:=’out.grd’);//白化等值線圖,black.bln為空白基面底圖文件

進行圖層合并后輸出:

MapFrame:=Plot.Selection.OverlayMaps;//合并圖層

SurferDoc.SaveAll(false);//不保存surfer文件

Plot.export(’export.gif’,Options:=’Width=1024,Height=768’);//輸出gif文件

4.2 雷電密度分布圖制作

在已有閃電強度數(shù)據(jù)的前提下,通過程序方法運算求出區(qū)域內(nèi)密度分布數(shù)據(jù)。主要思路是,根據(jù)某地區(qū)對應(yīng)的經(jīng)度、緯度范圍,例如經(jīng)度為121.0°E～122.0°E,緯度為29.0°N～30.0°N,把經(jīng)度和緯度各按0.1°大小分為10格,形成(經(jīng)度0.1°×緯度0.1°)的100個單元格,再對每次閃電監(jiān)測數(shù)據(jù)進行位置比較,把發(fā)生閃電的次數(shù)統(tǒng)計到對應(yīng)的單元格內(nèi),然后以每一個格的中心點作為統(tǒng)計值的對應(yīng)位置點。

通過系統(tǒng)自帶或其他地圖格式轉(zhuǎn)換,可預(yù)先得到本區(qū)域的Surfer格式空白基面圖,將它作為裁剪白化的底圖。再按照4.1程序方法進行等值線作圖,對非本區(qū)域的閃電次數(shù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行白化舍去,即形成本區(qū)域的雷電密度分布圖(圖2)。

圖2 奉化雷電監(jiān)測密度分布圖(示意)

4.3 參數(shù)設(shè)置

為便于應(yīng)用,在制作雷電強度分布和密度分布圖程序中設(shè)置了多項輔助參數(shù),包括作圖區(qū)域選擇、面積大小(求密度為每平方公里多少次)、標題選擇與否、標題在圖像中坐標位置、輸出圖形的格式及大小、作圖時色標系選擇及自定義色標系生成等。程序運行時各類參數(shù)設(shè)置通過加載和回寫配置文件來實現(xiàn)。

5 結(jié) 語

(1)制作雷電密度分布圖,對閃電次數(shù)進行統(tǒng)計時,將統(tǒng)計數(shù)據(jù)按照經(jīng)緯度網(wǎng)格劃分,對于一個市或縣而言,由于區(qū)域面積不大,每一網(wǎng)格單元面積差異較小,得到的結(jié)果與實際較符合;而當(dāng)區(qū)域面積較大時,按照經(jīng)緯度網(wǎng)格劃分會導(dǎo)致每個單元格面積有差異,此時采用地球等積地圖投影方法獲得的單元格數(shù)據(jù)能消除此類誤差,而這類基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)需要從相關(guān)部門得到。

(2)按本文方法,對雷電定位顯示監(jiān)測系統(tǒng)(ADTD)導(dǎo)出數(shù)據(jù)開發(fā)的雷電強度和密度分布圖制作軟件,已在寧波部分縣(市區(qū))氣象主管機構(gòu)、防雷技術(shù)服務(wù)機構(gòu)應(yīng)用,運行正常。

(3)隨著各種雷電現(xiàn)代化監(jiān)測設(shè)備的投入使用,如何充分應(yīng)用這些資料,向社會提供監(jiān)測、預(yù)報、預(yù)警及各類分析報告,有很多研究可做。

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[4] 梁亮.Surfer軟件在氣象主分量分析中的應(yīng)用[J].浙江氣象,2005,26(3):29-33.

2010-12-03