采用核密度估计的闪电密度分布及NG值估计方法

摘要

本发明公布了一种采用核密度估计的闪电密度分布及NG值估计方法。本发明本方法实现：①结合地理信息系统（GIS）技术，构建和维护雷电空间数据库，并建立雷电实时定位监测系统来获取雷电发生的信息源，以空间要素形式实时地呈现闪电的定位分布；②利用核密度估计方法，求得区域闪电密度分布，再将用户选择的图形区域作为条件层作切割，形成区域密度分布图，并且能够消除边缘效应。③计算核密度估计的区域总面积（公里）以及年总闪电次数，求得对应区域的NG值，形成闪电密度图和数值结合的气象产品，最后通过共享网络来发布和共享雷电资料分析产品，通过以上闪电密度统计方法实现雷电业务服务的根本目标。

主权项

一种采用核密度估计的闪电密度分布及NG值估计方法，其特性在于，包括以下步骤：（1）读取闪电资料数据库中的时间、位置信息、属性信息，形成点空间元素集合，最终形成闪电点图层；（2）确定平滑带宽，计算闪电密度计算尺度及密度函数，求出闪电密度集体；实现方法是：闪电集合S是闪电si在空间R上的离散点集，S={s1,s2,...,sn}，给定带宽或平滑量τ，在二维空间内计算点密度 λ τ ( x , y ) = 1 δ τ ( x , y ) Σ i = 1 n 1 τ 2 × k ( x - x i τ , y - y i τ ) 式中，参数τ＞0，实际上就是一个以si为中心的圆的半径，δτ(s)代表了密度计算的尺度，如下式： δ τ ( x , y ) = ∫ ∫ R 1 τ 2 × k ( x - x i τ , y - y i τ ) dx i dy i k是一个概率密度函数，即核心密度函数，如下式： k ( x , y ) = 3 π ( 1 - ( x 2 + y 2 ) 2 ) u T u ≤ 1 , 0 u T u > 1 . 并将点密度添加到相应闪电元素的字段density中，i=1，2，…n；当满足条件(x‑xi)2+(y‑yi)2≤τ2的点集P(x,y)全部位于区域R上时，函数δτ(x,y)=1，否则δτ(x,y)<1，起到消除边缘效应的作用；（3）将闪电点图层按照密度值进行渲染，按照条件区域进行适量图层切割，形成矢量面图层；（4）将矢量面图层栅格化，并且按照上述条件区域进行栅格图层切割；（5）计算用户选择的区域面积及区域闪电次数，求出闪电NG值，最终密度图与数字综合展示。