雷电与用电安全结课论文.docx

雷电与用电安全基于空间信息技术来监测雷电及防治灾害院系名称：国际软件学院 专业名称：空间信息与数字技术专业姓名：王代银学号：2011302660051 摘要： 雷电是自然界中由于电场击穿空气而发生的伴有闪电和雷鸣的一种放电现象，是一种能引起严重灾害的自然现象。雷电灾害是一种严重的气象灾害,不仅能造成人员伤亡和建筑物、电子设备、输电线路、通信设备等受损,而且还能诱发火灾和爆炸事故,严重威胁人类生命和财产的安全。而且，雷电具有发生时间很短、频率高和影响范围广等特点。对雷电进行有效的监测、预测和研究具有十分重要的社会、经济和科学价值。那可不可以通过空间信息技术得以监测雷电产生及其危害程度？如何利用空间信息技术来获取与雷电有关的空间信息来监测雷电及雷电灾害情况？如何利用和根据空间信息及其数据有效地防治雷电灾害？ 空间信息是反映地理实体空间分布特征的信息。空间分布特征包括实体的位置、形状及实体间的空间关系、区域空间结构等。通过空间信息技术中的空间数据采集技术（GIS、GPS、RS技术等）可进行有效的雷电监测和为雷电活动规律分析提供大量的相关数据，并可监测到并获取雷电灾害情况等信息，这对雷电灾害的预测预警和防灾减灾工作有重要意义。文章主要介绍了雷电产生的机理、雷电造成的严重影响、与雷电相关的空间信息技术及空间数据获取、雷电灾害监测和处理、雷电灾害的防治。关键词：雷电、雷电灾害、空间信息（空间数据）、空间信息技术、雷电监测和预防、防雷措施正文：雷电是自然界中由于电场击穿空气而发生的伴有闪电和雷鸣的一种放电现象。一次放电过程一般持续时间为几秒至一百多秒之间，是发生在自然大气中的瞬间放电过程。人们见到的雷电一般产自雷雨云中,在天空中呈现一种多分叉的形状,长达几千米到几十千米。雷电产生的原因是由于雷暴云中强烈的上升和下沉气流的对流运动,使云中随机分布的正负电荷呈现有序排列的结构,在云中形成许多正电荷区和负电荷区。当雷暴云中部分区域积累了足够强的正(负)电荷,使得空间或地面某处的电场强度达到了击穿大气的值,则产生雷击。雷电灾害是一种严重的自然灾害,不仅造成人员伤亡和建筑物、电子设备、输电线路和通信设备等受损,而且雷电诱发的火灾和爆炸事故也十分严重,严重威胁人类生命财产的安全。常遭受雷电影响的领域包括建筑、电网、通讯、林业、交通、军事设施等,尤其对现在广泛使用的微电子、信息网络、无线通信设备和家用电器等,遭受雷击并造成重大损失的可能性愈来愈大1。近年来全球每年因雷电造成的经济损失高达几十亿美元,伤亡人数1万多人。据不完全统计,我国每年因雷电灾害造成人员伤亡达30004000人,财产损失在50100亿元人民币2。雷电灾害已被联合国国际减灾十年委员会列为“最严重的十种自然灾害之一”,被中国国防电工委员会称为“电子时代的一大公害”。雷电引发灾害的主要原因,在于雷放电过程中巨大的电能在短时间内转变成热能、机械能,并产生各种物理效应和作用,从而导致各种灾害性的后果。雷电的产生是目前人类难以控制和阻止的,雷电灾害与其它自然灾害相比，具有发生时间很短、发生频率高、破坏力不可预知和影响范围广等特点。雷电的出现伴随着电场和磁场的强烈突变，因此这些电场和磁场突变也是表面即将产生雷电的独特信号。一般在雷电出现前，人们往往可以看到雷雨云的存在。此外，雷电出现的时间和空间对雷电告警是有重要意义的。令人惊叹的是，虽然有价值的资料俯拾即是，但能利用的数据却不可多得。一次接一次的连续闪电，其发电位置是各不相同的有一种显然不规则的式样这是任何细心的雷电观察员和研究者所熟知的3。但如何及时准确获取雷电发电位置及对其数据进行分析，这便就属于空间信息技术的范畴了。空间信息是反映地理实体空间分布特征的信息。空间信息代表着现实世界地理实体或者现象在信息世界中的映射。一般意义上，空间数据就等同于空间信息。空间数据指以地球表面空间位置为参照的自然、社会、人文、经济数据。简单地讲，地球上存在或者发生的一切都有其特地的空间数据。自然，雷电、雷电产生预警、雷电灾害及其预测预防也有其独特的空间数据。因此，尽量获取与雷电相关的这独特的空间数据对于预测雷电的产生、雷电灾害的预测预警和防灾减灾工作有着十分重要的意义。人类社会正在向信息社会迈进，作为信息技术主要组成部分的空间信息技术，在过去的几十年中，以地理信息系统（GIS）、遥感技术（RS）和全球定位系统技术（GPS）为代表，已在国家经济建设、安全建设的诸多领域发挥了重要的作用。空间数据的主要来源有：地图数字化、实测数据、实验数据、遥感与GPS数据、理论推测与估算数据、历史数据、统计普查数据、集成数据等4。以获取雷电方面空间数据而言，就有通过雷电高速摄影拍摄得到雷电长度、宽度、存在时间等实测数据，通过火箭引雷实验获得雷电相关实验数据、通过遥感监测雷电灾害受灾范围及其程度、利用历史数据或者已有数据理论推测和估算等等。联合国的一份报告表明，有关雷电信息中85%以上的信息与空间信息有关，或者间接利用这些信息解决有关疑问和难题。因此，想要更好地对雷电全面了解，是与空间信息技术分不开的。各种自然灾害的研究都要涉及到大量的空间数据和属性数据，雷电研究也不例外，空间信息技术中的GIS技术能方便地统一管理这些空间数据和属性数据,并提供数据的查询、检索、更新及维护操作。同时，GIS具有的强大空间分析和图形表达能力,可以直接为灾害监测预警和减灾工作提供决策服务。如利用GIS的空间叠加分析能力,可以进行灾情的快速评估等等。此外，还可以利用GIS空间建模功能,能够构建各种具有专业性、综合性、集成性的分析模型来完成具体的实际工作,解决以前只有靠专家才能解决的复杂专业问题。而在空间信息技术中的RS技术和GPS技术的辅助下，更是可以对全球实行全方位实时监控，不仅可以明确知道何时何地产生了雷电、发生了雷电灾害，灾情如何，是否很严重等信息，还可以快速准备地统计出受灾面积、人口、需要多少救灾物资、哪类救灾人员及其数量等信息。以此，将各种灾情信息与空间信息结合起来应用，就可以对整个灾情做到及时、定量的描述。如假若有雷暴在某地出现造成灾害，通过遥感卫星实时拍摄受灾地区的影像数据，通过与历史数据进行比较，就可以得出发生雷电灾害的范围及其具体发展情形。这一范围信息如果与人口分布信息进行叠加分析，就可以得到受灾人口统计数据，与自然信息库中进行叠加分析，又可得到自然中森林或者农业等自然经济损失情况；再根据雷暴的落地点确定重点受灾区域等相关信息。进而，根据这些分析结果可以快速合理地决策出处理灾情的措施和具体救助安排。与此同时，在空间信息技术监控下还会记录下雷电的产生时间、地点、落雷位置，甚至可能拍摄下雷电的摄影图，而这些都将是研究雷电产生机理和雷电规律的宝贵材料，而且整个材料收集过程都是信息化全程监测，不需要观察员一直尾随监控和观测。当通过空间信息技术，获取了足够多的雷电材料，就有可能分析出雷电的形成规律以及落雷的地点，建立有效的全国雷电监测网来有效地预防雷电灾害，如全面设置区域报警系统：报警区域就是在用户在图上任意划定一个特殊区域,根据用户输入的安全参数,例如闪电强度值,和某一时间间隔范围内雷电发生的次数,当发生在这一区域内的雷电超过了安全参数的时候,系统将会对这一区域闪烁显示,同时计算机发出报警警报,向工作人员及时发出提示信息,并将发生在报警区域内的雷电信息保存在数据库中,便于以后的统计分析和事故调查工作，从而能提前得知雷电安全情况，并及时做好防雷措施，避免遭受巨大损失。那么，如何做好雷电防治呢？铜钱减少雷电危险的推荐步骤是：气候分析、预报、告警手段。预报后雷电防治则是要，首先，安装雷电告警装置，并在空间信息技术支撑的雷电告警系统下确保告警装置的有效性；（当然，我们也要清楚地认识到，由于雷暴特性本身固有的不确定性，雷电告警永远不能百无一失。但及时如此，对告警装置的要求仍然必不可少且至关重要5。）然后，在朝容易遭雷电攻击或者易造成巨大损失的方面或者其区域上花心血做好雷电防治，如重要建筑物的保护、地下爆破作业的保护、飞机的保护、输电线路的保护、配电线路的保护、电信系统的保护；在雷电防治中，比较常用的防雷措施有安装避雷针系统、做好防雷接地工作、输电线路上增贴金属保护线或者金属网、民用线路与系统接地线保持适当远的距离等。同时，加强人们对雷电的认识，提升人们防雷素质，懂得雷电对人体构成危害的原因及条件以此来防治雷电危害。总之，基于空间信息技术的使用，我们可更容易获取有关雷电信息并得以将其存储，通过计算机信息化处理能更加快速准确地对雷电相关数据进行理论分析和推理，从而预测雷电产生以及及时做好雷电防治工作，若出现雷电灾害，便实时监测雷电灾害情况和及时处理或者弥补雷电灾害带来的破坏和损失，并将数据进一步存储用做日后更准确地对雷电及其灾害作出分析和监测的宝贵材料，并以此进一步进行雷电监测和防治雷电灾害。参考文献: 1国家雷电监测网的建