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)

開展雷電監測預警,分析雷電監測數據和發布雷電監測公報已經成為各級氣象主管機構和防雷技術服務機構的工作內容之一。作者針對由雷電監測定位系統(ADTD)獲取的轄區內閃電監測數據,通過Delphi開發軟件進行數據處理、調用Office、Excel組件和Surfer8對象接口,自動繪制出區域內雷電強度分布和密度分布圖,供各類雷電監測分析材料應用。

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范,新一代多普勒天氣雷達、雷電監測定位系統、大氣電場儀等雷電監測設備相繼投入業務運行,科學、及時、詳實、美觀地編制轄區內雷電監測公報和雷電監測分析材料已成為各級氣象主管機構、防雷技術服務機構工作內容之一。作者通過Delphi開發軟件讀取由雷電監測定位系統(ADTD)導出的閃電監測資料,并調用Office Excel組件和Surfer8對象接口進行運算處理后,形成區域的雷電監測強度、密度等值線分布圖,為編制發布各類雷電監測分析材料提供支持。

1 雷電監測定位系統資料分析

雷電監測定位系統(ADTD)是一種結合現代網絡通訊技術,利用地理信息系統,以圖形化的方式顯示、分析各種閃電數據的軟件。該軟件能夠實時計算顯示云地閃的發生時間、經緯度位置、雷電流幅值強度和極性等數據,并以雷擊點的分時彩色圖清晰地顯示出雷電的運動軌跡,可以實現對閃電數據的定時保存,并允許用戶導出保存閃電歷史監測數據。

2 Delphi與OfficeExcel的結合

Delphi可以實現與Office系統各辦公軟件的自動化調用。通過預先設定Excel數據文件的格式,對Excel文件內的數據單元進行針對性調用。例如預先定義數據文件為4列,分別存放“序號”、“閃電經度”、“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、數據點位圖、分類數據圖、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通過創建對象,動態調用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

程序先將雷電監測數據讀入到Delphi的memo控件中,按“序號”、“閃電經度”、“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,并動態生成默認的等值線色標系;然后再通過調用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’);//對數據進行插值作圖。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

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

通過系統自帶或其他地圖格式轉換,可預先得到本區域的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,對非本區域的閃電次數統計數據進行白化舍去,即形成本區域的雷電密度分布圖(圖2)。

圖2 奉化雷電監測密度分布圖(示意)

4.3 參數設置

為便于應用,在制作雷電強度分布和密度分布圖程序中設置了多項輔助參數,包括作圖區域選擇、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設置通過加載和回寫配置文件來實現。

5 結 語

(1)制作雷電密度分布圖,對閃電次數進行統計時,將統計數據按照經緯度網格劃分,對于一個市或縣而言,由于區域面積不大,每一網格單元面積差異較小,得到的結果與實際較符合;而當區域面積較大時,按照經緯度網格劃分會導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據能消除此類誤差,而這類基礎地理信息數據需要從相關部門得到。

(2)按本文方法,對雷電定位顯示監測系統(ADTD)導出數據開發的雷電強度和密度分布圖制作軟件,已在寧波部分縣(市區)氣象主管機構、防雷技術服務機構應用,運行正常。

(3)隨著各種雷電現代化監測設備的投入使用,如何充分應用這些資料,向社會提供監測、預報、預警及各類分析報告,有很多研究可做。

[1] 曾志雄,陳慧嫻.如何使用Surfer8.0畫等值線圖[J].廣東氣象,2006,28(3):64-65.

[2] 薛根元,馮國標,何鳳翩,等.閃電監測定位系統及其應用[J].氣象科技,2004,32(4):274-277.

[3] 張宏林.Delphi7程序設計與開發技術大全[M].北京:人民郵電出版社,2004:764-772.

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

2010-12-03