地理信息服務(wù)在雷擊評(píng)估系統(tǒng)中的應(yīng)用

蔣銳

【摘 要】雷電是一種可能對(duì)人類生命財(cái)產(chǎn)造成損害的自然現(xiàn)象，特定情況下將其視為一類自然災(zāi)害。采用雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是應(yīng)對(duì)雷電災(zāi)害的有效手段。論文在地理信息服務(wù)的研究基礎(chǔ)上，采用GeoServer開(kāi)源軟件搭建了雷電風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估業(yè)務(wù)系統(tǒng)。系統(tǒng)基于面向服務(wù)思想，建立地理信息服務(wù)以滿足數(shù)據(jù)需求。能有效解決“信息孤島”問(wèn)題，對(duì)建立開(kāi)放式地理信息服務(wù)系統(tǒng)具有指導(dǎo)意義。

【關(guān)鍵詞】雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估；地理信息服務(wù)；GeoServer

【中圖分類號(hào)】P208【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【文章編號(hào)】1672-5158（2013）07-0081-01

【基鑫項(xiàng)目】曲靖師范學(xué)院校級(jí)項(xiàng)目（2010QN004）云南省發(fā)展基金（2012FZ101）

1 概述

雷電是一種常見(jiàn)的自然現(xiàn)象，但其對(duì)航天、航空、通訊、電力、建筑等部門有著很大的影響，并可能造成人員的傷亡。因此，各國(guó)都很重視雷電的研究與防護(hù)。開(kāi)展雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是雷電防護(hù)常用和有效的手段。

雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的主要方法是相對(duì)值法，具體的計(jì)算方法為：

R=∑Rx

其中Rx=NPL

式中，N為待評(píng)對(duì)象周圍的年均雷擊次數(shù)，P為每次雷擊對(duì)待評(píng)對(duì)象產(chǎn)生破壞的概率，L為待評(píng)對(duì)象發(fā)生破壞后導(dǎo)致的損失[1]。

N值的獲取通常采用兩種方法，一種是人工觀測(cè)法，另一種是由閃電定位儀獲取。第二種方法具有自動(dòng)、精確等特點(diǎn)，逐步成為信息的主要來(lái)源。

2 雷電監(jiān)測(cè)定位儀

地基雷電定位技術(shù)主要包括三種：磁定向法MDF（Magnetic Direction Finder）、時(shí)間到達(dá)法TOA（Time of Arrival）和干涉法IT（Interferometry Technique），三者各有特點(diǎn)。而綜合定位技術(shù)IMPACT是將MDF與TOA結(jié)合起來(lái)，并增加數(shù)字波形處理技術(shù)和時(shí)間同步技術(shù)，提高了雷電探測(cè)的精度。

雷電監(jiān)測(cè)定位儀（閃電定位儀）是指利用閃電回?fù)糨椛涞穆?、光、電磁?chǎng)特性來(lái)遙測(cè)閃電回?fù)舴烹妳?shù)的一種自動(dòng)化探測(cè)設(shè)備，能夠?qū)崟r(shí)對(duì)云地閃電進(jìn)行精確定位。由于能精確獲取雷電方位以及強(qiáng)度大小等信息，其在氣象部門得到廣泛應(yīng)用。但設(shè)備采集的信息通常以數(shù)值形式保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中，無(wú)法以一種更為直觀的圖形化方式提供數(shù)據(jù)。因而改變信息對(duì)外提供形式，提高系統(tǒng)開(kāi)放性，提升雷電監(jiān)測(cè)信息共享能力成為系統(tǒng)開(kāi)發(fā)應(yīng)考慮的問(wèn)題。

3 地理信息服務(wù)

地理信息共享服務(wù)平臺(tái)是以GIS、SOA、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、數(shù)據(jù)庫(kù)等信息技術(shù)為基礎(chǔ)，集地理空間信息共享、數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)發(fā)布、功能服務(wù)為一體的信息化平臺(tái)。地理信息公共服務(wù)平臺(tái)建設(shè)將為政府重大決策、電子政務(wù)建設(shè)、應(yīng)急指揮、社會(huì)公眾等提供統(tǒng)一、權(quán)威的空間定位基礎(chǔ)。不僅大幅度提升地理信息公共服務(wù)能力，減少重復(fù)投資，避免“信息孤島”，促進(jìn)地理信息深入廣泛應(yīng)用，發(fā)揮基礎(chǔ)地理信息最大效益，而且滿足社會(huì)公眾生活的迫切需求，推動(dòng)地理信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

在構(gòu)建基于Web的空間數(shù)據(jù)服務(wù)方面，開(kāi)放地理信息聯(lián)盟OGC推出了許多規(guī)范和協(xié)議，如Web地圖服務(wù)規(guī)范WMS， Web要素服務(wù)規(guī)范WFS， Web 覆蓋協(xié)議規(guī)范WCS，Web處理服務(wù)規(guī)范WPS 等[2]。地理信息服務(wù)被廣泛運(yùn)用于各類業(yè)務(wù)系統(tǒng)中，如王利鋒等利用WFS建立礦業(yè)權(quán)演示系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)礦權(quán)瀏覽、查詢、測(cè)量和分析決策等功能[3]。

WMS能夠根據(jù)用戶的請(qǐng)求將地理信息進(jìn)行組合、渲染后，以圖形化的方式將信息返回客戶端。WMS提供三個(gè)重要操作GetCapabilities，GetMap和GetFeatureinfo。其中GetCapabilities返回服務(wù)信息，GetMap返回地圖影像信息，GetFeatureinfo返回某些特殊地理要素信息。

WCS提供的服務(wù)與WMS類似，不同的是它提供包含了地理位置信息或?qū)傩缘目臻g柵格信息，而不是組合、渲染后的地圖。WCS同樣提供三種操作，GetCapabilities，GetCoverage和DescribeCoverageType。其中GetCapabilities返回服務(wù)信息，GetCoverage返回地理位置的值或?qū)傩?。DescribeCoverageType返回柵格圖層的描述。

4 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

雷擊評(píng)估系統(tǒng)建設(shè)采用C/S模式進(jìn)行搭建，總體劃分為富客戶端應(yīng)用和服務(wù)器端二部分，如圖1所示。

（1）客戶端

客戶端是一個(gè)具備雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和文檔導(dǎo)出功能的富客戶端應(yīng)用。待評(píng)對(duì)象周圍年平均雷擊次數(shù)是系統(tǒng)重要的輸入信息，需要獲取兩種格式的信息。一種是數(shù)據(jù)格式，用于風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算；另一種是圖形格式，作為圖片插入到文檔中。數(shù)據(jù)格式信息為Arc Grid，通過(guò)WCS從服務(wù)器端獲取；圖形格式為Jpeg，通過(guò)WMS獲取。

（2）服務(wù)器端

服務(wù)器端部署有數(shù)據(jù)庫(kù)、基礎(chǔ)地理信息的矢量和柵格文件、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及格式轉(zhuǎn)換組件、GeoServer組件等內(nèi)容。記錄在閃電定位儀數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)通過(guò)空間統(tǒng)計(jì)模塊生成1、2、3Km年均雷擊次數(shù)的柵格信息，并保存為柵格格式文件。這些統(tǒng)計(jì)信息連同閃電位置地圖、基礎(chǔ)地理信息等經(jīng)過(guò)GeoServer組件對(duì)外進(jìn)行發(fā)布。

5 結(jié)論及展望

地理信息共享服務(wù)是以GIS、SOA、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、數(shù)據(jù)庫(kù)等信息技術(shù)為基礎(chǔ)，提供地理空間信息共享、數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)發(fā)布等服務(wù)。它能有效避免“信息孤島”，發(fā)揮基礎(chǔ)地理信息最大效益。對(duì)實(shí)現(xiàn)雷電定位信息共享、提升雷電監(jiān)測(cè)定位設(shè)備利用率有著重要作用。系統(tǒng)還處于初步研發(fā)期，只利用了地理信息共享服務(wù)的部分功能。今后的工作是對(duì)雷擊評(píng)估服務(wù)的集成進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)完全基于SOA思想，B/S架構(gòu)的雷擊評(píng)估系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)

[1] 樊榮，肖穩(wěn)安，李霞等.基于GB/T 21714.2的雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估軟件設(shè)計(jì)及參數(shù)探討[J].南京信息工程大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）.2009，4：343-349

[2] 王軍，梁延壽.基于Web Service的地理數(shù)據(jù)服務(wù)架構(gòu)研究[J].測(cè)繪與空間地理信息.2011，34（1）：26-32

[3] 王利鋒，蔣新華，王冰等. 基于開(kāi)源WebGIS的礦業(yè)權(quán)演示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].測(cè)繪與空間地理信息.2012，35（12）：146-149