《基于雷電定位系統(tǒng)（LLS）的地閃密度+總則GBT+37047-2022》詳細解讀

《基于雷電定位系統(tǒng)（LLS）的地閃密度總則GB/T37047-2022》詳細解讀contents目錄1范圍2規(guī)范性引用文件3術語、定義、縮略語和符號3.1術語和定義3.2縮略語和符號4要求4.1對LLS的要求contents目錄4.2地閃密度(NG)和雷擊點密度(NSG)4.3地閃歸集4.4觀測年限4.5觀測區(qū)域4.6網(wǎng)格單元大小4.7邊界效應修正5LLS運行特性的驗證附錄A(規(guī)范性)基于LLS數(shù)據(jù)的地閃密度(NG)和雷擊點密度(NSG)計算流程contents目錄附錄B(資料性)地面雷擊點(GSP)的釋義和計算方法參考文獻011范圍適用領域本標準規(guī)定了基于雷電定位系統(tǒng)（LLS）的地閃密度的計算方法和技術要求。適用于雷電監(jiān)測、預警及相關領域的應用。地閃密度的計算方法和公式。數(shù)據(jù)處理、質(zhì)量控制和評估方法。雷電定位系統(tǒng)（LLS）的基本構成和技術要求。涵蓋內(nèi)容本標準不適用于非雷電定位系統(tǒng)（LLS）的地閃密度計算。雷電造成的具體損害評估及防雷措施制定。不適用范圍022規(guī)范性引用文件國家標準《雷電防護第1部分：總則》GB/T21714.1：該標準規(guī)定了雷電防護的基本原則和方法，為雷電定位系統(tǒng)（LLS）的應用提供了基礎指導?！独纂姸ㄎ幌到y(tǒng)（LLS）技術要求及檢測方法》GB/TXXXX：詳細說明了LLS系統(tǒng)的技術要求、性能指標以及相應的檢測方法，確保LLS系統(tǒng)的準確性和可靠性?！独纂姸ㄎ幌到y(tǒng)（LLS）數(shù)據(jù)格式》QX/XXX規(guī)定了LLS系統(tǒng)數(shù)據(jù)的標準格式，便于數(shù)據(jù)的統(tǒng)一處理和分析?！独纂姳O(jiān)測站網(wǎng)建設規(guī)范》QX/XXX提供了雷電監(jiān)測站網(wǎng)的建設標準和要求，確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性和有效性。行業(yè)標準國際標準《雷電防護系統(tǒng)（LPS）的組成部分和設計、安裝、維護及檢測》IEC62305系列標準：為雷電防護系統(tǒng)的設計和實施提供了國際通用的準則，對LLS系統(tǒng)的應用具有指導意義。以上規(guī)范性引用文件為《基于雷電定位系統(tǒng)（LLS）的地閃密度總則GB/T37047-2022》提供了技術支撐和標準依據(jù)，確保了該標準的科學性、實用性和可操作性。033術語、定義、縮略語和符號指單位面積內(nèi)地面發(fā)生的雷電閃擊次數(shù)，是衡量雷電活動頻繁程度的一個重要參數(shù)。地閃密度一種利用閃電電磁輻射特征、采用時差和定向定位技術構成的雷電探測和定位系統(tǒng)。雷電定位系統(tǒng)(LLS)雷電定位系統(tǒng)中的一個探測站點，用于接收雷電電磁信號并進行處理。雷電探測站術語和定義010203雷電定位系統(tǒng)(LightningLocationSystem)LLSNLDNGPS國家雷電探測網(wǎng)絡(NationalLightningDetectionNetwork)全球定位系統(tǒng)(GlobalPositioningSystem)縮略語地閃密度，單位：次/km2·a（每年每平方千米的雷電閃擊次數(shù)）N符號時間，單位：年T區(qū)域面積，單位：km2A雷電定位系統(tǒng)探測到的雷電閃擊次數(shù)，單位：次S043.1術語和定義雷電定位系統(tǒng)（LLS）雷電定位系統(tǒng)在電力系統(tǒng)防雷保護、航空安全、天氣預報等領域具有廣泛應用。該系統(tǒng)通過多個探測子站組成的探測網(wǎng)絡，對雷電電磁信號進行同步采集與處理，從而實現(xiàn)對雷電的精準定位與監(jiān)測。雷電定位系統(tǒng)是一種高新技術，能夠?qū)崟r監(jiān)測雷電活動，記錄和顯示雷擊的發(fā)生時間、位置、回擊次數(shù)等雷電參數(shù)。010203地閃密度010203地閃密度是指每平方千米、每年地面落雷次數(shù)，是衡量一個地區(qū)雷電活動頻繁程度的重要指標。通過分析地閃密度，可以評估該地區(qū)的雷電風險，為防雷設計和雷電預警提供依據(jù)。地閃密度的計算通常基于雷電定位系統(tǒng)所采集的數(shù)據(jù)，結(jié)合統(tǒng)計方法進行處理和分析。053.2縮略語和符號縮略語國家標準GB地理信息系統(tǒng)GIS雷電定位系統(tǒng)LLS遠程終端單元RTU慣性測量單元IMU符號ρgf地閃密度，單位：次/平方千米/年統(tǒng)計區(qū)域內(nèi)在統(tǒng)計時間段內(nèi)的地閃總數(shù)Ng統(tǒng)計區(qū)域的面積，單位：平方千米AgΔTg給定時間段，單位：年Tg統(tǒng)計時間段，單位：年ΔNg給定時間段內(nèi)的地閃數(shù)目變化量符號相對誤差ε標準差σ雷電定位系統(tǒng)探測效率P符號N雷電定位系統(tǒng)探測到的總雷電數(shù)M實際發(fā)生的總雷電數(shù)符號064要求4.1數(shù)據(jù)要求地閃數(shù)據(jù)應確保所使用的地閃數(shù)據(jù)來源于可靠、準確的雷電定位系統(tǒng)（LLS），數(shù)據(jù)應包含地閃發(fā)生的時間、地點、極性、強度等信息。數(shù)據(jù)完整性數(shù)據(jù)質(zhì)量所收集的地閃數(shù)據(jù)應覆蓋整個評價區(qū)域，并確保數(shù)據(jù)的連續(xù)性和完整性，以便準確計算地閃密度。應對收集到的地閃數(shù)據(jù)進行質(zhì)量檢查，剔除異常值和錯誤數(shù)據(jù)，以保證計算結(jié)果的準確性。4.2計算方法要求010203網(wǎng)格劃分在計算地閃密度時，應采用合適的網(wǎng)格劃分方法，確保每個網(wǎng)格內(nèi)的地閃數(shù)量能夠準確反映該區(qū)域的地閃密度。密度計算地閃密度的計算應基于網(wǎng)格內(nèi)的地閃數(shù)量和網(wǎng)格面積，采用合理的數(shù)學模型進行計算，得出準確的地閃密度值。結(jié)果表達地閃密度的結(jié)果應以圖表或數(shù)值形式清晰表達，便于分析和應用。準確性系統(tǒng)應具備高準確性的地閃定位和參數(shù)測量功能，以保證地閃數(shù)據(jù)的準確性。實時性系統(tǒng)應具備實時數(shù)據(jù)傳輸和處理能力，以便及時獲取和處理地閃數(shù)據(jù)，為地閃密度的實時計算提供支持。穩(wěn)定性雷電定位系統(tǒng)（LLS）應具有良好的穩(wěn)定性，能夠長時間穩(wěn)定運行，確保地閃數(shù)據(jù)的連續(xù)收集。4.3系統(tǒng)性能要求074.1對LLS的要求010203LLS應具備高精度的雷電探測能力，確保地閃數(shù)據(jù)的準確性。系統(tǒng)應能夠有效地區(qū)分云閃和地閃，避免數(shù)據(jù)混淆。LLS應提供可靠的數(shù)據(jù)校準和驗證方法，以確保數(shù)據(jù)的真實性和可信度。數(shù)據(jù)準確性LLS應具備高實時性的數(shù)據(jù)傳輸和處理能力，確保地閃數(shù)據(jù)的及時獲取和分析。實時性與穩(wěn)定性系統(tǒng)應保持穩(wěn)定運行，避免因設備故障或外部干擾導致數(shù)據(jù)丟失或損壞。LLS應具備完善的數(shù)據(jù)備份和恢復機制，以保障數(shù)據(jù)安全?？蓴U展性與兼容性LLS應支持多種數(shù)據(jù)格式的輸出，以滿足不同用戶的需求。系統(tǒng)應與其他相關設備和系統(tǒng)具備良好的兼容性，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和互通。LLS應具備良好的可擴展性，能夠適應未來雷電監(jiān)測需求的變化和擴展。010203操作便捷性與維護性LLS應具備簡潔明了的操作界面和人性化的操作流程，降低用戶操作難度。01系統(tǒng)應提供完善的維護手冊和在線支持，方便用戶進行日常維護和故障排除。02LLS應支持遠程監(jiān)控和管理功能，提高系統(tǒng)的可維護性和管理效率。03084.2地閃密度(NG)和雷擊點密度(NSG)定義地閃密度是指在單位面積和單位時間內(nèi)，地面發(fā)生的閃電次數(shù)，是衡量雷電活動頻繁程度的一個重要參數(shù)。影響因素地閃密度受多種因素影響，包括地形地貌、氣候條件、季節(jié)變化等。計算方法通常采用統(tǒng)計方法，根據(jù)雷電定位系統(tǒng)(LLS)監(jiān)測到的地閃數(shù)據(jù)，結(jié)合地區(qū)面積和時間因素進行計算。應用價值地閃密度對于雷電防護設計、電力系統(tǒng)規(guī)劃、航空航天安全等領域具有重要參考價值。01030204地閃密度(NG)雷擊點密度(NSG)定義雷擊點密度是指在單位面積內(nèi)，雷電擊中的點的數(shù)量，反映了雷電對地面的具體擊中情況。與地閃密度的關系雷擊點密度與地閃密度密切相關，但兩者并不完全等同。雷擊點密度更側(cè)重于描述雷電擊中的分布情況。計算方法通過雷電定位系統(tǒng)(LLS)對雷擊點的精確定位，結(jié)合地區(qū)面積進行統(tǒng)計計算。應用意義雷擊點密度對于評估雷電災害風險、指導防雷設施建設以及制定應急救援預案等方面具有重要意義。094.3地閃歸集地閃歸集的定義地閃歸集是指將雷電定位系統(tǒng)（LLS）檢測到的所有地閃數(shù)據(jù)進行整合、分類和記錄的過程。該過程旨在提供一個全面、準確的地閃數(shù)據(jù)集，以便進行后續(xù)的地閃密度計算和分析。數(shù)據(jù)清洗對原始地閃數(shù)據(jù)進行預處理，去除異常值和噪聲，確保數(shù)據(jù)的準確性和可靠性。數(shù)據(jù)整合將來自不同監(jiān)測站點的地閃數(shù)據(jù)進行整合，形成一個統(tǒng)一的地閃數(shù)據(jù)集。數(shù)據(jù)分類根據(jù)地閃的性質(zhì)和特征，將數(shù)據(jù)分為不同的類別，如正地閃、負地閃等。030201地閃歸集的方法01提高地閃數(shù)據(jù)的準確性和可靠性通過歸集過程，可以去除原始數(shù)據(jù)中的異常值和噪聲，從而提高數(shù)據(jù)的準確性和可靠性。為地閃密度計算提供基礎數(shù)據(jù)地閃歸集后形成的數(shù)據(jù)集可以為后續(xù)的地閃密度計算提供準確、全面的基礎數(shù)據(jù)。促進雷電防護研究的發(fā)展準確的地閃數(shù)據(jù)集可以為雷電防護研究提供有力的支持，推動雷電防護技術的進步和發(fā)展。地閃歸集的意義0203104.4觀測年限保證數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和代表性通過設定合理的觀測年限，可以確保收集到的雷電數(shù)據(jù)具有足夠的穩(wěn)定性和代表性，從而更準確地反映地閃密度的真實情況。排除偶然因素影響較短的觀測年限可能受到偶然因素的影響，如極端天氣事件等。通過設定較長的觀測年限，可以排除這些偶然因素的干擾，得到更可靠的地閃密度數(shù)據(jù)。確定觀測年限的意義VS通過對歷史雷電數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，確定一個能夠代表該地區(qū)雷電活動特征的觀測年限。這種方法需要大量的歷史數(shù)據(jù)支持，并需要運用專業(yè)的統(tǒng)計分析方法。經(jīng)驗法確定觀測年限根據(jù)雷電活動的周期性和特征，結(jié)合專家的經(jīng)驗判斷，確定一個合理的觀測年限。這種方法簡單易行，但可能受到專家主觀因素的影響。統(tǒng)計法確定觀測年限觀測年限的確定方法如果觀測年限過短，收集到的雷電數(shù)據(jù)可能無法全面反映該地區(qū)的雷電活動特征，從而導致地閃密度計算結(jié)果的偏差。觀測年限過短可能導致數(shù)據(jù)偏差通過設定合理的觀測年限，可以收集到更具代表性和穩(wěn)定性的雷電數(shù)據(jù)，從而提高地閃密度計算的準確性。同時，也有助于減少偶然因素對計算結(jié)果的影響。合理的觀測年限能提高數(shù)據(jù)準確性觀測年限對地閃密度計算的影響114.5觀測區(qū)域代表性原則觀測區(qū)域應能代表所在地區(qū)的雷電活動特征，具有典型性和代表性。觀測區(qū)域的選擇原則連續(xù)性原則觀測區(qū)域應保證雷電觀測的連續(xù)性，避免因地形、建筑物等遮擋造成觀測數(shù)據(jù)的不完整?？尚行栽瓌t觀測區(qū)域的選擇應考慮到實際操作的可行性，包括設備安裝、數(shù)據(jù)傳輸、維護等方面的便利性。根據(jù)雷電定位系統(tǒng)（LLS）的監(jiān)測范圍和精度，合理劃分觀測區(qū)域。觀測區(qū)域的設定方法結(jié)合當?shù)氐臍夂?、地形地貌等因素，確定觀測區(qū)域的具體位置和范圍。在觀測區(qū)域內(nèi)設置合適的雷電探測設備，確保能夠準確捕捉到雷電信號。對觀測區(qū)域內(nèi)的雷電數(shù)據(jù)進行實時采集、傳輸和存儲。利用統(tǒng)計分析和數(shù)據(jù)挖掘技術，對觀測區(qū)域內(nèi)的雷電活動特征進行深入分析，為相關研究和應用提供有力支持。對數(shù)據(jù)進行預處理，包括去噪、濾波等操作，以提高數(shù)據(jù)質(zhì)量。觀測區(qū)域的數(shù)據(jù)處理與分析124.6網(wǎng)格單元大小確定網(wǎng)格單元大小的原則考慮數(shù)據(jù)處理的效率網(wǎng)格單元的大小也需要考慮到數(shù)據(jù)處理的效率，避免過大的計算量。保證足夠的分辨率網(wǎng)格單元的大小應足夠小，以便能夠捕捉到雷電活動的細節(jié)和變化趨勢。網(wǎng)格單元大小的選取方法根據(jù)研究區(qū)域的大小和雷電活動的特點來確定網(wǎng)格單元的大小?？梢圆捎玫乳g距或不等間距的網(wǎng)格劃分方法，根據(jù)實際情況進行選擇。網(wǎng)格單元大小對地閃密度計算的影響網(wǎng)格單元大小會影響地閃密度的計算結(jié)果，因此需要根據(jù)實際需求進行選擇。過大的網(wǎng)格單元可能會導致計算結(jié)果失真，過小的網(wǎng)格單元則可能增加計算復雜度和時間成本。根據(jù)國家標準和實際應用經(jīng)驗，推薦的網(wǎng)格單元大小范圍為幾百米至幾公里之間，具體大小應根據(jù)實際情況進行選擇。推薦的網(wǎng)格單元大小范圍“134.7邊界效應修正邊界效應是指在雷電定位系統(tǒng)中，由于監(jiān)測區(qū)域邊緣的雷電數(shù)據(jù)收集不完整，導致地閃密度計算結(jié)果出現(xiàn)偏差的現(xiàn)象。這種效應主要受到監(jiān)測區(qū)域大小、形狀以及雷電活動的空間分布等因素的影響。邊界效應的概念邊界效應的影響如果不進行邊界效應修正，地閃密度的計算結(jié)果可能會偏低，尤其是在監(jiān)測區(qū)域的邊緣地區(qū)。這將影響雷電風險評估的準確性，可能導致對雷電活動的實際情況產(chǎn)生誤判?！啊皵U大監(jiān)測區(qū)域范圍通過增加雷電定位系統(tǒng)監(jiān)測站點的數(shù)量，擴大監(jiān)測區(qū)域的范圍，從而減小邊界效應的影響。采用數(shù)學模型進行修正通過建立數(shù)學模型，對邊界地區(qū)的地閃密度進行估算和修正，以提高計算結(jié)果的準確性。結(jié)合其他數(shù)據(jù)來源可以結(jié)合氣象雷達、衛(wèi)星觀測等其他數(shù)據(jù)來源，對雷電定位系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行補充和驗證，從而減小邊界效應的影響。邊界效應的修正方法通過對比修正前后的地閃密度計算結(jié)果，可以評估邊界效應修正的效果。修正后的效果評估如果修正后的地閃密度更加接近實際情況，說明修正方法是有效的。同時，還需要考慮修正方法對計算效率和精度的影響，以確保修正方法的可行性和實用性。145LLS運行特性的驗證5.1驗證目的確保LLS能夠準確監(jiān)測和記錄雷電活動數(shù)據(jù)。01評估LLS的性能和可靠性，以滿足雷電監(jiān)測和預警的需求。02為后續(xù)LLS的優(yōu)化和改進提供數(shù)據(jù)支持和參考。03監(jiān)測范圍驗證通過對比LLS監(jiān)測到的雷電數(shù)據(jù)與氣象部門或其他可靠來源的數(shù)據(jù)，驗證LLS的監(jiān)測范圍是否準確。數(shù)據(jù)準確性驗證選取典型雷電事件，將LLS監(jiān)測到的數(shù)據(jù)與現(xiàn)場實際情況進行對比分析，驗證數(shù)據(jù)的準確性。系統(tǒng)穩(wěn)定性驗證在長時間運行過程中，觀察LLS是否出現(xiàn)異常情況或數(shù)據(jù)丟失等問題，以評估系統(tǒng)的穩(wěn)定性。0203015.2驗證內(nèi)容采用對比分析法，將LLS監(jiān)測到的數(shù)據(jù)與氣象部門或其他可靠來源的數(shù)據(jù)進行對比分析。采用長時間運行測試法，觀察LLS在長時間運行過程中的穩(wěn)定性和可靠性。采用現(xiàn)場實地考察法，對典型雷電事件進行實地考察，與LLS監(jiān)測到的數(shù)據(jù)進行對比驗證。5.3驗證方法將驗證結(jié)果及處理措施記錄在案，為后續(xù)LLS的優(yōu)化和改進提供參考依據(jù)。5.4驗證結(jié)果及處理措施如果驗證結(jié)果發(fā)現(xiàn)LLS存在監(jiān)測范圍不準確、數(shù)據(jù)不準確或系統(tǒng)不穩(wěn)定等問題，應及時記錄并分析問題原因。針對問題原因采取相應的處理措施，如調(diào)整監(jiān)測范圍、優(yōu)化算法或加強設備維護等。01020315附錄A(規(guī)范性)基于LLS數(shù)據(jù)的地閃密度(NG)和雷擊點密度(NSG)計算流程從雷電定位系統(tǒng)獲取原始的地閃數(shù)據(jù)，包括時間、地點、電流強度等信息。獲取LLS數(shù)據(jù)對原始數(shù)據(jù)進行預處理，去除異常值、重復值和缺失值，確保數(shù)據(jù)質(zhì)量。數(shù)據(jù)清洗將數(shù)據(jù)劃分為不同的時間段和區(qū)域，以便進行后續(xù)的計算和分析。數(shù)據(jù)劃分數(shù)據(jù)準備030201網(wǎng)格劃分將研究區(qū)域劃分為一定大小的網(wǎng)格，每個網(wǎng)格代表一個計算單元。統(tǒng)計地閃次數(shù)統(tǒng)計每個網(wǎng)格內(nèi)的地閃次數(shù)，作為計算地閃密度的基礎數(shù)據(jù)。計算地閃密度根據(jù)地閃次數(shù)和網(wǎng)格面積，計算每個網(wǎng)格的地閃密度(NG)。地閃密度(NG)計算確定雷擊點根據(jù)LLS數(shù)據(jù)，確定每次雷擊的準確位置。統(tǒng)計雷擊點數(shù)統(tǒng)計每個網(wǎng)格內(nèi)的雷擊點數(shù)，作為計算雷擊點密度的基礎數(shù)據(jù)。計算雷擊點密度根據(jù)雷擊點數(shù)和網(wǎng)格面積，計算每個網(wǎng)格的雷擊點密度(NSG)。雷擊點密度(NSG)計算01結(jié)果可視化將計算得到的地閃密度和雷擊點密度以圖表形式進行可視化展示，便于分析和比較。結(jié)果分析與展