[发明专利]基于闪电通道的雷暴云电荷分布指示方法及装置

说明书

本发明提供一种基于闪电通道的雷暴云电荷分布指示方法及装置，所述方法包括：获取闪电辐射源的三维定位数据；对三维定位数据进行网格化处理后连接得到网格化闪电通道，其中，网格化闪电通道包括多个格点；计算网格化闪电通道的各格点的分形维数，并基于分形维数，得到闪电通道分布式分形维数空间分布；基于闪电通道分布式分形维数空间分布，指示闪电所在雷暴云对应闪电发生位置的水平电荷区的电荷密度分布。通过本发明可以基于闪电通道分布式分形维数空间分布，指示闪电所在雷暴云对应闪电发生位置的水平电荷区的电荷密度分布，进而为闪电精细化定位资料的应用以及闪电形态学研究提供依据。

技术领域

本发明涉及电荷分布技术领域，尤其涉及一种基于闪电通道的雷暴云电荷分布指示方法及装置。

背景技术

随着闪电精细化探测技术的发展，特别是辐射源定位技术的推广和应用，使得闪电通道的构建成为了可能。当前，虽然能够通过辐射源数据看出闪电延展过程中的转向、分叉、加速等现象，但是如何基于辐射源获得闪电通道的发展特征仍缺乏方法。

电荷的空间分布对闪电发展传输起着至关重要的作用。典型的雷暴云为三层电荷结构，主要包括顶部正电荷区，中部负电荷区和底部小正电荷区。当前，研究中主要采用垂直分层结构来揭示闪电的传播行为。但是越来越多的研究表明，雷暴云电荷结构更加复杂，可能表现为更多电荷区的交错出现，并且电荷区的水平范围常常会远大于垂直范围，水平电荷区内电荷分布的不均匀性对闪电通道的延伸也有显著的影响。

然而，以往的研究只能通过闪电的传播行为以及辐射源的数量揭示电荷区的极性、大致位置和高度，对闪电水平电荷分布的不均匀性的指示能力还很有限，因此，当前，寻找一种反映水平电荷分布的指示方法成为研究热点。

发明内容

本发明提供一种基于闪电通道的雷暴云电荷分布指示方法及装置，实现了通过获取闪电通道分布式分形维数来指示水平电荷分布，进而可以为闪电精细化定位资料的应用以及闪电形态学研究提供依据。

本发明提供一种基于闪电通道的雷暴云电荷分布指示方法，所述基于闪电通道的雷暴云电荷分布指示方法包括：获取闪电辐射源的三维定位数据，其中，所述闪电辐射源为构成闪电放电过程产生的辐射信号源；基于所述三维定位数据，形成所述闪电的网格化闪电通道，其中，所述网格化闪电通道包括多个格点；计算所述网格化闪电通道的各所述格点的分形维数，并基于所述分形维数，得到所述网格化闪电通道的闪电通道分布式分形维数空间分布；基于所述闪电通道分布式分形维数空间分布，指示所述闪电所在雷暴云对应闪电发生位置的水平电荷区的电荷密度分布。

根据本发明提供的一种基于闪电通道的雷暴云电荷分布指示方法，所述基于所述闪电通道分布式分形维数空间分布，指示所述闪电所在雷暴云对应闪电发生位置的水平电荷区的电荷密度分布，具体包括：基于所述闪电通道分布式分形维数空间分布，确定闪电通道水平分形维数空间分布；获取所述闪电通道水平分形维数空间分布中的高分形维数，并将与所述高分形维数对应位置的水平电荷区确定为高密度电荷区，其中，所述高分形维数为大于预设维数阈值的分形维数；获取所述闪电通道水平分形维数空间分布中的低分形维数，并将与所述低分形维数对应位置的水平电荷区确定为低密度电荷区，其中，所述低分形维数为小于或等于预设维数阈值的分形维数。

根据本发明提供的一种基于闪电通道的雷暴云电荷分布指示方法，所述基于所述三维定位数据，形成所述闪电的网格化闪电通道，具体包括：基于所述三维定位数据对所述闪电辐射源所覆盖区域进行网格化处理，得到网格化闪电辐射源覆盖区域，其中，所述网格化闪电辐射源覆盖区域包括多个格点；基于所述格点内所述闪电辐射源的三维定位数据的平均值，确定所述格点内所述闪电辐射源的平均位置；基于所述平均位置，确定平均位置辐射源，并根据所述平均位置辐射源形成所述闪电的网格化闪电通道。