專利名稱：海量閃電數(shù)據(jù)的gis平臺處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于GIS與氣象信息技術(shù)中的雷電防護技術(shù)的交叉領(lǐng)域。地理信息系統(tǒng) (GIS)是空間管理系統(tǒng)，用于空間信息的存儲、顯示和相關(guān)分析；它可以方便地將空間數(shù)據(jù)以各種屬性數(shù)據(jù)的形式拆分存儲，并用直觀、友好的方式顯示出來，然后進行各種需要的空間分析，譬如緩沖區(qū)分析等；另外，它還支持各種屬性查詢，圖形之間的空間關(guān)系運算。
背景技術(shù)：
自然界雷電的發(fā)生具有很強的隨機性、瞬時性和危險性，它與大氣強對流系統(tǒng)密切相關(guān)。雷電監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)主要由地面大氣電場監(jiān)測網(wǎng)、閃電定位監(jiān)測網(wǎng)、地面自動觀測站組成，這個網(wǎng)絡(luò)包含若干電場儀、閃電定位觀測點和1-2個自動氣象觀測站。當(dāng)有閃電發(fā)生時，每個儀器都能即時地監(jiān)測到閃電的原始數(shù)據(jù)信息(主要是時間、經(jīng)緯度和強度信息)， 經(jīng)過特定算法去重合后，以文本信息即時地更新到服務(wù)器中。日閃電次數(shù)少則幾條，多則數(shù)萬條，因此，以文本記錄形式存放的原始數(shù)據(jù)資料空間占用龐大且不易于分析利用。地理信息系統(tǒng)(GIS)是20世紀60年代中期興起的一門交叉邊緣學(xué)科。GIS利用計算機建立地理數(shù)據(jù)庫，將空間實體的分布狀況拆分成若干屬性進行數(shù)字存儲，建立數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，同時開發(fā)出各種分析和處理功能，以便快速獲取并分析數(shù)據(jù)，并將處理結(jié)果以地圖、圖元及數(shù)據(jù)的形式表示出來。陳裕強，林偉旺等曾利用廣東省電力部門和氣象部門兩套閃電定位系統(tǒng)對揭陽市雷電監(jiān)測結(jié)果進行對比分析，對系統(tǒng)中可能導(dǎo)致結(jié)果不一致的原因進行了探討和比較；王小勇，魏啟梅等對深圳市氣象局閃電定位系統(tǒng)的設(shè)計實施以及運行情況做了詳細的介紹和總結(jié)，對閃電定位系統(tǒng)的完善提出了寶貴的建議；王羽飛，朱峰等對覆蓋了吉林省的閃電定位系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行了分析，獲取了雷暴日、雷電流極性、閃擊次數(shù)等諸多信息，對我們進行閃電數(shù)據(jù)處理平臺的設(shè)計和開發(fā)提供了重要的參考。在GIS平臺上，借助其空間查詢分析、圖形可視化等功能，對閃電數(shù)據(jù)進行精確定位、資料回放、數(shù)據(jù)分析和各種專題圖的制作，為雷電防護提供輔助決策，大大提高了閃電數(shù)據(jù)的使用效率。參考文獻[1]閆飛，張海燕，毛云志.基于DSP的雷電定位系統(tǒng)設(shè)計[J].微計算機信息， 2010,26 128[2]馮民學(xué)，焦雪等.江蘇省雷電分布特征分析[J].氣象科學(xué)，2009，29⑵ 246-250[3]陳裕強，林偉旺，謝漢全等.兩套閃電定位系統(tǒng)對揭陽市雷電監(jiān)測結(jié)果的對比分析[J]·氣象研究與應(yīng)用，2009，30(1) 73-75.[4]陳家宏，樊靈孟.雷電定位系統(tǒng)和雷電參數(shù)[C]· The 3rd Asian Lightning Protection Forum. Taisei Corp, Tokyo, Japan,2005.[5]王小勇，魏啟梅等.深圳市氣象局閃電定位系統(tǒng)[J].廣西氣象，2005，26 (增刊)131-134.[6]王羽飛，朱峰等.基于閃電定位系統(tǒng)的吉林省閃電活動及特征參數(shù)分析[J]. 吉林氣象，2009，1 18-21[7]Rajesh Chawla,Vivek Chopra,Gary Damschen,et al. Professional XML Web Services[Μ], Wrox Press,2002.[8]Krider Ε,Pifer A Ε,Vance D L. Lightning direction finding system for forest fire detection.Ball Amer Metor SoC，1980,61 :980_986

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是在地理信息系統(tǒng)(GIS)平臺上，研究閃電信息的實時數(shù)據(jù)監(jiān)測以及獲取方法，構(gòu)建和維護閃電數(shù)據(jù)庫，并以空間要素形式實時地呈現(xiàn)閃電的分布，預(yù)測閃電的發(fā)展趨勢。然后，用交互式客戶化定制的方式來對閃電資料進行查詢、時間演變分析、密度分析等處理。該發(fā)明對于海量閃電數(shù)據(jù)具有很好的監(jiān)控和統(tǒng)計分析能力。本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案本發(fā)明海量閃電數(shù)據(jù)的GIS平臺處理方法包括以下幾個步驟①將閃電定位監(jiān)測網(wǎng)數(shù)據(jù)采集至本地服務(wù)器監(jiān)測站中，通過檢測方法實時監(jiān)測本地服務(wù)器，并更新閃電數(shù)據(jù)庫；具體的檢測方法是每隔一秒，讀取本地服務(wù)器中以當(dāng)天日期命名的文本文件，獲取其中數(shù)據(jù)的行數(shù)k，與數(shù)據(jù)庫當(dāng)中當(dāng)天閃電記錄的數(shù)量t進行對比，若相同，等待下一次檢測，若k大于t，則讀取最后的k_t條記錄并導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫當(dāng)中；②數(shù)據(jù)訪問層提供服務(wù)端數(shù)據(jù)庫和客戶端之間的數(shù)據(jù)交互，通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)訪問層客戶端訪問數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)訪問層基于XML和Web Service實現(xiàn)；③客戶端包含三部分，分別實現(xiàn)地圖及閃電加載，地圖及閃電顯示，閃電數(shù)據(jù)的時空特征分析；在顯示過程中還涉及到地圖的刷新需求，閃電的時空分析指閃電的時間演變特征分析和閃電的空間分布特征；根據(jù)用戶選擇的條件，分析閃電的時空特征，并最終形成相關(guān)的氣象產(chǎn)品。所述監(jiān)測方法如下A)實時監(jiān)測接口用來監(jiān)控數(shù)據(jù)的實施更改情況，具體實現(xiàn)是通過檢測制定文件夾中的文件行為，包括文件的增加、刪除、修改操作；B)實時監(jiān)測接口監(jiān)測到文件被更新后，獲取該文件名filename和文件中格式化數(shù)據(jù)的數(shù)量k，同時到數(shù)據(jù)庫中獲取同名表中的數(shù)據(jù)數(shù)量t，若k和t數(shù)量相同，則不對數(shù)據(jù)庫進行操作，否則，讀取filename文件中最后k_t條格式化數(shù)據(jù)并按照預(yù)定規(guī)則插入到數(shù)據(jù)庫中；Ofilename的數(shù)據(jù)是格式化數(shù)據(jù)，包括行號、時間、經(jīng)緯度、強度、陡度、省、市、縣信息，還包括閃電定位的手段方式等冗余和噪聲數(shù)據(jù)；D)格式化數(shù)據(jù)插入到數(shù)據(jù)庫的過程當(dāng)中，除了插入到同名表中，還要復(fù)制一份相同的數(shù)據(jù)到當(dāng)年的數(shù)據(jù)庫中。所述數(shù)據(jù)訪問層1)數(shù)據(jù)訪問層提供用戶訪問數(shù)據(jù)所需遵循的接口規(guī)范，該接口定義了數(shù)據(jù)訪問所
5用的命名域、類名、函數(shù)名、參數(shù)個數(shù)、參數(shù)類型、服務(wù)響應(yīng)時間限制、數(shù)據(jù)返回格式；接口用于客戶端請求閃電數(shù)據(jù)和地理元素數(shù)據(jù)更新，包括新增、修改和刪除操作；2)根據(jù)客戶端的請求，將數(shù)據(jù)庫中的閃電資料封裝成業(yè)務(wù)所需格式，并進一步封裝為XML格式數(shù)據(jù)。所述客戶端業(yè)務(wù)層 a)客戶端是一個基于閃電數(shù)據(jù)的GIS平臺，基于XML的SOAP協(xié)議向數(shù)據(jù)訪問層請求數(shù)據(jù)；b)顯示數(shù)據(jù)，以點、線、面基本要素在GIS中顯示為主，其中閃電數(shù)據(jù)需要按照預(yù)定的規(guī)則進行分級渲染；c)以專題圖方式對閃電資料的特征做展示，以餅狀圖形式顯示閃電的時間分布特征，以柱狀圖顯示閃電的強度分布情況；d)在不同時間尺度上對閃電進行不同空間尺度的密度分析，確定起始時間，確定分析區(qū)域，確定分析尺度，形成閃電密度分布專題圖。本發(fā)明的有益效果是海量閃電數(shù)據(jù)的GIS平臺處理方法是利用最新計算機科學(xué)技術(shù)和手段，結(jié)合地理信息系統(tǒng)，通過建立閃電實時監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來獲取閃電發(fā)生的信息，構(gòu)建和維護閃電數(shù)據(jù)庫，采用統(tǒng)計學(xué)等方法來處理和分析數(shù)據(jù)，形成集閃電查詢、閃電數(shù)據(jù)時空分析、閃電業(yè)務(wù)處理等功能于一體的分析方法，最后通過共享網(wǎng)絡(luò)來發(fā)布雷電防護產(chǎn)品，實現(xiàn)雷電業(yè)務(wù)服務(wù)的根本目標。


圖1是海量閃電數(shù)據(jù)的GIS平臺處理方法總體架構(gòu)圖；圖2是海量閃電數(shù)據(jù)的GIS平臺處理方法服務(wù)端工作流程；圖3是海量閃電數(shù)據(jù)的GIS平臺處理方法數(shù)據(jù)訪問層工作流程；圖4是海量閃電數(shù)據(jù)的GIS平臺處理方法客戶端工作流程；圖5是海量閃電數(shù)據(jù)的GIS平臺處理方法閃電數(shù)據(jù)監(jiān)測工作流程；圖6是海量閃電數(shù)據(jù)的GIS平臺處理方法閃電資料處理流程圖；圖7是海量閃電數(shù)據(jù)的GIS平臺處理方法閃電資料處理系統(tǒng)圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式作進一步地詳細描述本實例提供了一種海量閃電數(shù)據(jù)的GIS平臺處理方法，結(jié)合地理信息系統(tǒng)(GIS) 技術(shù)，研究閃電信息的數(shù)據(jù)檢測和實時獲取，構(gòu)建和維護閃電數(shù)據(jù)庫，以空間要素形式實時地呈現(xiàn)閃電分布，預(yù)測閃電的發(fā)展趨勢，為雷電防護決策提供必要支撐。除了實時的監(jiān)測、 獲取并顯示閃電數(shù)據(jù)，還采用交互式方法統(tǒng)計和分析歷史閃電數(shù)據(jù)，不同時間尺度和不同空間尺度的閃電的時間演變分析和空間密度分析。該發(fā)明對于海量閃電數(shù)據(jù)具有很好的監(jiān)控和統(tǒng)計分析能力。圖1和圖7為系統(tǒng)總體架構(gòu)圖。如圖2所示，提供了海量閃電數(shù)據(jù)的GIS平臺處理方法的服務(wù)端工作流程，包括以下步驟步驟10地面高精度監(jiān)測網(wǎng)把經(jīng)過預(yù)處理的閃電數(shù)據(jù)實時地通過通訊系統(tǒng)送到中心數(shù)據(jù)處理站實時進行交匯處理，可全天候、長期、連續(xù)運行并記錄雷電發(fā)生的時間、位置、 強度、極性和定位算法等指標數(shù)據(jù)。如表1，雷電監(jiān)測網(wǎng)中數(shù)據(jù)格式；表1高精度雷電監(jiān)測定位系統(tǒng)探測參量與指標
權(quán)利要求
1.一種海量閃電數(shù)據(jù)的GIS平臺處理方法，其特征在于包括以下幾個步驟①將閃電定位監(jiān)測網(wǎng)數(shù)據(jù)采集至本地服務(wù)器監(jiān)測站中，通過檢測方法實時監(jiān)測本地服務(wù)器，并更新閃電數(shù)據(jù)庫；具體的檢測方法是每隔一秒，讀取本地服務(wù)器中以當(dāng)天日期命名的文本文件，獲取其中數(shù)據(jù)的行數(shù)k，與數(shù)據(jù)庫當(dāng)中當(dāng)天閃電記錄的數(shù)量t進行對比，若相同，等待下一次檢測，若k大于t，則讀取最后的k-t條記錄并導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫當(dāng)中；②數(shù)據(jù)訪問層提供服務(wù)端數(shù)據(jù)庫和客戶端之間的數(shù)據(jù)交互，通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)訪問層客戶端訪問數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)訪問層基于XML和Web Service實現(xiàn)；③客戶端包含三部分，分別實現(xiàn)地圖及閃電加載，地圖及閃電顯示，閃電數(shù)據(jù)的時空特征分析；在顯示過程中還涉及到地圖的刷新需求，閃電的時空分析指閃電的時間演變特征分析和閃電的空間分布特征；根據(jù)用戶選擇的條件，分析閃電的時空特征，并最終形成相關(guān)的氣象產(chǎn)品。
2.如權(quán)利要求1所述的海量閃電數(shù)據(jù)的GIS平臺處理方法，其特征在于所述監(jiān)測方法如下A)實時監(jiān)測接口用來監(jiān)控數(shù)據(jù)的實施更改情況，具體實現(xiàn)是通過檢測制定文件夾中的文件行為，包括文件的增加、刪除、修改操作；B)實時監(jiān)測接口監(jiān)測到文件被更新后，獲取該文件名filename和文件中格式化數(shù)據(jù)的數(shù)量k，同時到數(shù)據(jù)庫中獲取同名表中的數(shù)據(jù)數(shù)量t，若k和t數(shù)量相同，則不對數(shù)據(jù)庫進行操作，否則，讀取filename文件中最后k_t條格式化數(shù)據(jù)并按照預(yù)定規(guī)則插入到數(shù)據(jù)庫中；Ofilename的數(shù)據(jù)是格式化數(shù)據(jù)，包括行號、時間、經(jīng)緯度、強度、陡度、省、市、縣信息， 還包括閃電定位的手段方式等冗余和噪聲數(shù)據(jù)；D)格式化數(shù)據(jù)插入到數(shù)據(jù)庫的過程當(dāng)中，除了插入到同名表中，還要復(fù)制一份相同的數(shù)據(jù)到當(dāng)年的數(shù)據(jù)庫中。
3.如權(quán)利要求1所述所述的海量閃電數(shù)據(jù)的GIS平臺處理方法，其特征在于所述數(shù)據(jù)訪問層1)數(shù)據(jù)訪問層提供用戶訪問數(shù)據(jù)所需遵循的接口規(guī)范，該接口定義了數(shù)據(jù)訪問所用的命名域、類名、函數(shù)名、參數(shù)個數(shù)、參數(shù)類型、服務(wù)響應(yīng)時間限制、數(shù)據(jù)返回格式；接口用于客戶端請求閃電數(shù)據(jù)和地理元素數(shù)據(jù)更新，包括新增、修改和刪除操作；2)根據(jù)客戶端的請求，將數(shù)據(jù)庫中的閃電資料封裝成業(yè)務(wù)所需格式，并進一步封裝為 XML格式數(shù)據(jù)。
4.如權(quán)利要求1所述的海量閃電數(shù)據(jù)的GIS平臺處理方法，其特征在于所述客戶端業(yè)務(wù)層a)客戶端是一個基于閃電數(shù)據(jù)的GIS平臺，基于XML的SOAP協(xié)議向數(shù)據(jù)訪問層請求數(shù)據(jù)；b)顯示數(shù)據(jù)，以點、線、面基本要素在GIS中顯示為主，其中閃電數(shù)據(jù)需要按照預(yù)定的規(guī)則進行分級渲染；c)以專題圖方式對閃電資料的特征做展示，以餅狀圖形式顯示閃電的時間分布特征， 以柱狀圖顯示閃電的強度分布情況；d)在不同時間尺度上對閃電進行不同空間尺度的密度分析，確定起始時間，確定分析區(qū)域，確定分析尺度， 形成閃電密度分布專題圖。
全文摘要
本發(fā)明公布了一種海量閃電數(shù)據(jù)的GIS平臺處理方法，本方法實現(xiàn)①通過導(dǎo)入歷史數(shù)據(jù)以及結(jié)合閃電實時檢測系統(tǒng)獲取數(shù)據(jù)，構(gòu)建閃電數(shù)據(jù)庫，為閃電分析提供基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)源。利用GIS平臺，直觀地顯示閃電信息，便于預(yù)測閃電的發(fā)展趨勢；②采用交互式方法分析閃電數(shù)據(jù)，包括客戶化的閃電信息的查詢統(tǒng)計、閃電空間密度分析等，并最終形成可以發(fā)布的氣象產(chǎn)品。通過在GIS平臺上處理海量閃電數(shù)據(jù)滿足防雷業(yè)務(wù)的需要。本發(fā)明可以對大量的閃電數(shù)據(jù)進行實時或者延時加載、客戶化定制顯示以及對閃電數(shù)據(jù)進行時域和空間分析，以此為氣象預(yù)報人員進行閃電觀測和分析提供技術(shù)支持以便更好地進行防雷預(yù)報。
文檔編號G06F17/30GK102156739SQ201110094179
公開日2011年8月17日 申請日期2011年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月15日
發(fā)明者侯榮濤, 馮民學(xué), 史鑫明, 朱斌, 畢碩本, 王啟富 申請人:南京信息工程大學(xué)