數(shù)據(jù)挖掘在閃電定位資料分析中的應(yīng)用

摘 要：本文簡(jiǎn)要介紹了地閃定位系統(tǒng)，探討數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)及其功能介紹，重點(diǎn)列舉數(shù)據(jù)挖掘在閃電定位資料分析中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)挖掘；閃電定位；資料分析；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：P427.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20171233211

雷電出現(xiàn)的過程中往往伴隨大風(fēng)、強(qiáng)降水、冰雹等強(qiáng)對(duì)流天氣，出現(xiàn)時(shí)間短、影響范圍廣、造成損失極大，嚴(yán)重威脅人們生命財(cái)產(chǎn)安全。隨著各個(gè)地區(qū)的閃電定位儀數(shù)量不斷增多，其收集到的閃電定位資料也越來越多，使用傳統(tǒng)的方法對(duì)這些資料進(jìn)行分析，很難提取到有價(jià)值的信息，嚴(yán)重阻礙防雷減災(zāi)管理水平地提升。如何使用科學(xué)合理的方法對(duì)這些資料進(jìn)行深層次的分析，正是在多種因素的影響下，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)可以對(duì)各地區(qū)的閃電定位資料、雷災(zāi)分布情況等數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析，工作人員可以提前發(fā)現(xiàn)潛在的數(shù)據(jù)信息，并提前將相關(guān)的防御工作做好，不斷降低雷擊造成的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

1 地閃定位系統(tǒng)簡(jiǎn)介

截止到2013年，內(nèi)蒙古閃電監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)共有23個(gè)ADTD電閃定位儀，主要在內(nèi)蒙古中部、東部地區(qū)分布，該閃電監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)中心數(shù)據(jù)處理站設(shè)在呼和浩特市，主要用于氣象、航天、航空、通訊、電力、建筑、林業(yè)等領(lǐng)域。ADTD閃電定位網(wǎng)由4部分組成：ADTD地閃探測(cè)儀、中心數(shù)據(jù)處理站、用戶數(shù)據(jù)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)及圖形顯示終端。閃電監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)在進(jìn)行地閃探測(cè)定位過程中主要利用閃電回?fù)糨椛渲械穆暋⒐?、電磁?chǎng)特性來監(jiān)測(cè)相關(guān)放電參數(shù)，記錄每個(gè)地閃出現(xiàn)時(shí)間、位置、強(qiáng)度、陡度、極性等參數(shù)信息，之后通過網(wǎng)絡(luò)通信傳送到中心數(shù)據(jù)處理站交匯處理，該系統(tǒng)可以全天候、長(zhǎng)期、連續(xù)運(yùn)行且準(zhǔn)確率較高。

2 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)及其功能介紹

從數(shù)據(jù)庫中可以借助機(jī)器學(xué)習(xí)方法挖掘出有用的知識(shí)，揭示出2個(gè)或者多個(gè)事件之間的關(guān)系，還能預(yù)測(cè)未來一段時(shí)間內(nèi)發(fā)展情況，為相關(guān)的決策提供科學(xué)依據(jù)。技術(shù)和算法、數(shù)據(jù)和預(yù)測(cè)模型是數(shù)據(jù)挖掘的主要要素，可提升決策支持輔助的科學(xué)性水平。與傳統(tǒng)分析方法相比，數(shù)據(jù)挖掘中也使用統(tǒng)計(jì)分析手段，但解決了常規(guī)數(shù)理統(tǒng)計(jì)問題，同時(shí)還找出不同獨(dú)立事件或現(xiàn)象之間的內(nèi)在聯(lián)系，及時(shí)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生離群數(shù)據(jù)點(diǎn)原因，通過對(duì)大量數(shù)據(jù)聚類和演變分析，可以很方便地找出潛在數(shù)據(jù)之間的規(guī)律和聯(lián)系，可以將數(shù)據(jù)在生產(chǎn)、生活中的價(jià)值充分發(fā)揮出來。實(shí)際上，可以將數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)看做是統(tǒng)計(jì)分析方法學(xué)的延伸和擴(kuò)展。

3 數(shù)據(jù)挖掘在閃電定位資料分析中的應(yīng)用

3.1 使用數(shù)據(jù)挖掘的必要性

借助于閃電定位儀可以監(jiān)測(cè)到海量的數(shù)據(jù)信息，僅僅在一個(gè)雷暴天氣過程中就會(huì)有高達(dá)數(shù)萬條數(shù)據(jù)信息出現(xiàn)，通過對(duì)這些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析，可以很容易的提取到隱藏在數(shù)據(jù)之間的信息和相關(guān)性，在提升氣象部門防雷減災(zāi)管理水平和業(yè)務(wù)運(yùn)行方面占據(jù)十分重要的地位。利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對(duì)閃電定位儀觀測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可將雷電定位資料中蘊(yùn)藏的深層次信息揭示出來，最大限度降低雷電災(zāi)害損失，還能獲得良好社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

3.2 數(shù)據(jù)挖掘在雷電預(yù)警決策方面的應(yīng)用

隨著信息化技術(shù)快速發(fā)展，各種電子電氣設(shè)備進(jìn)入日常生產(chǎn)生活中，這些微電子設(shè)備極易遭受雷電侵襲，嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)、生活和工作，所以提前做好雷電災(zāi)害防御工作，可以將雷電災(zāi)害損失降到最低，氣象部門應(yīng)借助現(xiàn)代化觀測(cè)儀器設(shè)備將雷電預(yù)警工作做好。使用科學(xué)、合理方法對(duì)閃電定位儀中經(jīng)緯度、陡度、強(qiáng)度、時(shí)間等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息處理，并根據(jù)雷雨云移動(dòng)路徑，借助數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)建立相關(guān)模型，預(yù)測(cè)未來一段時(shí)間內(nèi)閃電區(qū)域和強(qiáng)度，第一時(shí)間向社會(huì)大眾發(fā)布雷電預(yù)警信息，方便人們有充足時(shí)間做好準(zhǔn)備。

3.3 數(shù)據(jù)挖掘在分析雷暴特征方面的應(yīng)用

通過關(guān)聯(lián)分析法在海量閃電定位資料中，將小范圍作為取值域，找出與經(jīng)度和緯度數(shù)據(jù)相似數(shù)據(jù)，對(duì)頻繁出現(xiàn)的數(shù)值建立關(guān)聯(lián)規(guī)則，分析在雷電與該區(qū)域的環(huán)境、地質(zhì)、水文、土壤等因素之間的聯(lián)系；通過聚類方式，將每個(gè)取值域單獨(dú)劃分一類，數(shù)據(jù)相似度較大的歸位同一類，數(shù)據(jù)相異的則劃分為不同類，之后組建數(shù)據(jù)分布模式圖，盡快找出雷暴屬性在不同值域內(nèi)的關(guān)系；利用時(shí)序模式，可以將出現(xiàn)頻率較高的區(qū)域找出來，進(jìn)而判斷未來時(shí)間內(nèi)雷暴天氣運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。還能研究該區(qū)域內(nèi)雷暴天氣年代際、年、四季、月及日時(shí)間變化規(guī)律以及空間分布特征，有利于防雷減災(zāi)工作的順利進(jìn)行。

3.4 數(shù)據(jù)挖掘在雷電災(zāi)害分析方面的應(yīng)用

借助閃電定位資料可以提供一系列與雷電災(zāi)害相關(guān)的資料信息，之后通過關(guān)聯(lián)分析法，判斷閃電定位儀監(jiān)測(cè)到的信息是否與雷電出現(xiàn)的時(shí)間、位置等信息一致。結(jié)合這些數(shù)據(jù)信息還能調(diào)查雷電造成的損失以及該區(qū)域內(nèi)雷擊出現(xiàn)的概率，并結(jié)合其他手段，分析該區(qū)域內(nèi)該區(qū)域出現(xiàn)雷電災(zāi)害的原因，找出有針對(duì)性雷電災(zāi)害防御措施。

參考文獻(xiàn)

[1]余蜀豫，任艷，覃彬全.基于模糊數(shù)學(xué)的重慶地區(qū)雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法研究[J].災(zāi)害學(xué)，2015，30（2）.

作者簡(jiǎn)介：林偉楠（1992-），女，遼寧省阜新市人，本科，助理工程師，從事雷電防護(hù)科學(xué)與技術(shù)。endprint