地理信息服务在雷击评估系统中的应用

蒋锐

【摘 要】雷电是一种可能对人类生命财产造成损害的自然现象，特定情况下将其视为一类自然灾害。采用雷电灾害风险评估是应对雷电灾害的有效手段。论文在地理信息服务的研究基础上，采用GeoServer开源软件搭建了雷电风险评估业务系统。系统基于面向服务思想，建立地理信息服务以满足数据需求。能有效解决“信息孤岛”问题，对建立开放式地理信息服务系统具有指导意义。

【关键词】雷电灾害风险评估；地理信息服务；GeoServer

【中图分类号】P208【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2013）07-0081-01

【基鑫项目】曲靖师范学院校级项目（2010QN004）云南省发展基金（2012FZ101）

1 概述

雷电是一种常见的自然现象，但其对航天、航空、通讯、电力、建筑等部门有着很大的影响，并可能造成人员的伤亡。因此，各国都很重视雷电的研究与防护。开展雷电灾害风险评估是雷电防护常用和有效的手段。

雷电灾害风险评估的主要方法是相对值法，具体的计算方法为：

R=∑Rx

其中Rx=NPL

式中，N为待评对象周围的年均雷击次数，P为每次雷击对待评对象产生破坏的概率，L为待评对象发生破坏后导致的损失[1]。

N值的获取通常采用两种方法，一种是人工观测法，另一种是由闪电定位仪获取。第二种方法具有自动、精确等特点，逐步成为信息的主要来源。

2 雷电监测定位仪

地基雷电定位技术主要包括三种：磁定向法MDF（Magnetic Direction Finder）、时间到达法TOA（Time of Arrival）和干涉法IT（Interferometry Technique），三者各有特点。而综合定位技术IMPACT是将MDF与TOA结合起来，并增加数字波形处理技术和时间同步技术，提高了雷电探测的精度。

雷电监测定位仪（闪电定位仪）是指利用闪电回击辐射的声、光、电磁场特性来遥测闪电回击放电参数的一种自动化探测设备，能够实时对云地闪电进行精确定位。由于能精确获取雷电方位以及强度大小等信息，其在气象部门得到广泛应用。但设备采集的信息通常以数值形式保存在数据库中，无法以一种更为直观的图形化方式提供数据。因而改变信息对外提供形式，提高系统开放性，提升雷电监测信息共享能力成为系统开发应考虑的问题。

3 地理信息服务

地理信息共享服务平台是以GIS、SOA、网络服务、数据库等信息技术为基础，集地理空间信息共享、数据交换、数据发布、功能服务为一体的信息化平台。地理信息公共服务平台建设将为政府重大决策、电子政务建设、应急指挥、社会公众等提供统一、权威的空间定位基础。不仅大幅度提升地理信息公共服务能力，减少重复投资，避免“信息孤岛”，促进地理信息深入广泛应用，发挥基础地理信息最大效益，而且满足社会公众生活的迫切需求，推动地理信息产业发展。

在构建基于Web的空间数据服务方面，开放地理信息联盟OGC推出了许多规范和协议，如Web地图服务规范WMS， Web要素服务规范WFS， Web 覆盖协议规范WCS，Web处理服务规范WPS 等[2]。地理信息服务被广泛运用于各类业务系统中，如王利锋等利用WFS建立矿业权演示系统，实现矿权浏览、查询、测量和分析决策等功能[3]。

WMS能够根据用户的请求将地理信息进行组合、渲染后，以图形化的方式将信息返回客户端。WMS提供三个重要操作GetCapabilities，GetMap和GetFeatureinfo。其中GetCapabilities返回服务信息，GetMap返回地图影像信息，GetFeatureinfo返回某些特殊地理要素信息。

WCS提供的服务与WMS类似，不同的是它提供包含了地理位置信息或属性的空间栅格信息，而不是组合、渲染后的地图。WCS同样提供三种操作，GetCapabilities，GetCoverage和DescribeCoverageType。其中GetCapabilities返回服务信息，GetCoverage返回地理位置的值或属性。DescribeCoverageType返回栅格图层的描述。

4 系统结构

雷击评估系统建设采用C/S模式进行搭建，总体划分为富客户端应用和服务器端二部分，如图1所示。

（1）客户端

客户端是一个具备雷击风险评估和文档导出功能的富客户端应用。待评对象周围年平均雷击次数是系统重要的输入信息，需要获取两种格式的信息。一种是数据格式，用于风险计算；另一种是图形格式，作为图片插入到文档中。数据格式信息为Arc Grid，通过WCS从服务器端获取；图形格式为Jpeg，通过WMS获取。

（2）服务器端

服务器端部署有数据库、基础地理信息的矢量和栅格文件、数据统计及格式转换组件、GeoServer组件等内容。记录在闪电定位仪数据库中的数据通过空间统计模块生成1、2、3Km年均雷击次数的栅格信息，并保存为栅格格式文件。这些统计信息连同闪电位置地图、基础地理信息等经过GeoServer组件对外进行发布。

5 结论及展望

地理信息共享服务是以GIS、SOA、网络服务、数据库等信息技术为基础，提供地理空间信息共享、数据交换、数据发布等服务。它能有效避免“信息孤岛”，发挥基础地理信息最大效益。对实现雷电定位信息共享、提升雷电监测定位设备利用率有着重要作用。系统还处于初步研发期，只利用了地理信息共享服务的部分功能。今后的工作是对雷击评估服务的集成进行研究，设计开发完全基于SOA思想，B/S架构的雷击评估系统。

参考文献

[1] 樊荣，肖稳安，李霞等.基于GB/T 21714.2的雷击风险评估软件设计及参数探讨[J].南京信息工程大学学报（自然科学版）.2009，4：343-349

[2] 王军，梁延寿.基于Web Service的地理数据服务架构研究[J].测绘与空间地理信息.2011，34（1）：26-32

[3] 王利锋，蒋新华，王冰等. 基于开源WebGIS的矿业权演示系统的设计与应用[J].测绘与空间地理信息.2012，35（12）：146-149