雷电强度和密度分布等值线图制作

鲍岳建 杨丽萍 胡 君 康春磊

(奉化市气象局,浙江奉化315500)

雷电强度和密度分布等值线图制作

鲍岳建 杨丽萍 胡 君 康春磊

(奉化市气象局,浙江奉化315500)

开展雷电监测预警,分析雷电监测数据和发布雷电监测公报已经成为各级气象主管机构和防雷技术服务机构的工作内容之一。作者针对由雷电监测定位系统(ADTD)获取的辖区内闪电监测数据,通过Delphi开发软件进行数据处理、调用Office、Excel组件和Surfer8对象接口,自动绘制出区域内雷电强度分布和密度分布图,供各类雷电监测分析材料应用。

雷电强度;雷电密度;等值线图;自动绘制

0 引言

近年来,气象部门防雷安全管理逐步规范,新一代多普勒天气雷达、雷电监测定位系统、大气电场仪等雷电监测设备相继投入业务运行,科学、及时、详实、美观地编制辖区内雷电监测公报和雷电监测分析材料已成为各级气象主管机构、防雷技术服务机构工作内容之一。作者通过Delphi开发软件读取由雷电监测定位系统(ADTD)导出的闪电监测资料,并调用Office Excel组件和Surfer8对象接口进行运算处理后,形成区域的雷电监测强度、密度等值线分布图,为编制发布各类雷电监测分析材料提供支持。

1 雷电监测定位系统资料分析

雷电监测定位系统(ADTD)是一种结合现代网络通讯技术,利用地理信息系统,以图形化的方式显示、分析各种闪电数据的软件。该软件能够实时计算显示云地闪的发生时间、经纬度位置、雷电流幅值强度和极性等数据,并以雷击点的分时彩色图清晰地显示出雷电的运动轨迹,可以实现对闪电数据的定时保存,并允许用户导出保存闪电历史监测数据。

2 Delphi与OfficeExcel的结合

Delphi可以实现与Office系统各办公软件的自动化调用。通过预先设定Excel数据文件的格式,对Excel文件内的数据单元进行针对性调用。例如预先定义数据文件为4列,分别存放“序号”、“闪电经度”、“闪电纬度”、“闪电强度”。主要代码示例如下:

3 Delphi与Surfer8对象接口程序结合

Surfer8是一款功能非常强大的具有多种插值功能的绘图软件,可以轻松制作基面图、数据点位图、分类数据图、等值线图、线框图等,提供了各种流行图形图像文件格式的输入输出接口。Delphi通过创建对象,动态调用Surfer8对象接口(主程序界面图1)。

图1 程序主界面

主要代码示例如下:

4 等值线图制作

4.1 雷电强度分布图制作

程序先将雷电监测数据读入到Delphi的memo控件中,按“序号”、“闪电经度”、“闪电纬度”、“闪电强度”格式显示;再自动计算出最大、最小值、平均值,并动态生成默认的等值线色标系;然后再通过调用surfer8对象接口,自动绘制雷电强度等值线分布图。主要代码示例:

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’);//对数据进行插值作图。Algorithm为空间插值项,2表示克里格方法,其他有1表示加权反距离方法,3表示最小曲率方法等12种方法。

SurferApp.GridBlank(InGrid:=’mp1.grd’, BlankFile:=’black.bln,OutGrid:=’out.grd’);//白化等值线图,black.bln为空白基面底图文件

进行图层合并后输出:

MapFrame:=Plot.Selection.OverlayMaps;//合并图层

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

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

4.2 雷电密度分布图制作

在已有闪电强度数据的前提下,通过程序方法运算求出区域内密度分布数据。主要思路是,根据某地区对应的经度、纬度范围,例如经度为121.0°E～122.0°E,纬度为29.0°N～30.0°N,把经度和纬度各按0.1°大小分为10格,形成(经度0.1°×纬度0.1°)的100个单元格,再对每次闪电监测数据进行位置比较,把发生闪电的次数统计到对应的单元格内,然后以每一个格的中心点作为统计值的对应位置点。

通过系统自带或其他地图格式转换,可预先得到本区域的Surfer格式空白基面图,将它作为裁剪白化的底图。再按照4.1程序方法进行等值线作图,对非本区域的闪电次数统计数据进行白化舍去,即形成本区域的雷电密度分布图(图2)。

图2 奉化雷电监测密度分布图(示意)

4.3 参数设置

为便于应用,在制作雷电强度分布和密度分布图程序中设置了多项辅助参数,包括作图区域选择、面积大小(求密度为每平方公里多少次)、标题选择与否、标题在图像中坐标位置、输出图形的格式及大小、作图时色标系选择及自定义色标系生成等。程序运行时各类参数设置通过加载和回写配置文件来实现。

5 结 语

(1)制作雷电密度分布图,对闪电次数进行统计时,将统计数据按照经纬度网格划分,对于一个市或县而言,由于区域面积不大,每一网格单元面积差异较小,得到的结果与实际较符合;而当区域面积较大时,按照经纬度网格划分会导致每个单元格面积有差异,此时采用地球等积地图投影方法获得的单元格数据能消除此类误差,而这类基础地理信息数据需要从相关部门得到。

(2)按本文方法,对雷电定位显示监测系统(ADTD)导出数据开发的雷电强度和密度分布图制作软件,已在宁波部分县(市区)气象主管机构、防雷技术服务机构应用,运行正常。

(3)随着各种雷电现代化监测设备的投入使用,如何充分应用这些资料,向社会提供监测、预报、预警及各类分析报告,有很多研究可做。

[1] 曾志雄,陈慧娴.如何使用Surfer8.0画等值线图[J].广东气象,2006,28(3):64-65.

[2] 薛根元,冯国标,何凤翩,等.闪电监测定位系统及其应用[J].气象科技,2004,32(4):274-277.

[3] 张宏林.Delphi7程序设计与开发技术大全[M].北京:人民邮电出版社,2004:764-772.

[4] 梁亮.Surfer软件在气象主分量分析中的应用[J].浙江气象,2005,26(3):29-33.

2010-12-03