雷电定位系统在雷电灾害防御和监测预警的应用分析

摘要：现代雷电定位系统的发展可以对更大面积的雷电活动进行实时监测，已经成为雷电灾害防御和监测预警的重要工具。在雷电灾害防御中，雷电定位系统通过风险评估、预警发布、应急响应、防护优化等应用，能够有效减少雷电造成的人员伤亡和财产损失。而在雷电监测预警中，雷电定位系统通过短临预报、过程监测、数据融合等应用，能够显著提升雷电灾害预警信息的精准服务水平。

关键词：雷电灾害；雷电定位系统；灾害防御；监测预警

引言

雷电作为一种极具破坏力的自然现象，每年在全球范围内造成大量的人员伤亡、财产损失以及基础设施损坏。特别是在电力、通信、航空等领域，雷电灾害的影响尤为显著。为了有效减轻雷电灾害带来的负面影响，及时准确的雷电监测预警显得尤为重要。近年来，随着电子技术和计算机技术的快速发展，雷电定位系统（LLS）得到了长足的进步，并逐渐成为现代雷电灾害防御体系中不可或缺的一部分。雷电定位系统的出现极大地提高了雷电活动监测的精度和时效性，使得我们可以更快速地获取闪电发生的时间、位置及其强度等关键信息。这些信息不仅对于了解雷电的发生规律具有重要意义，而且为制定有效的防灾减灾策略提供了科学依据。本文旨在通过对雷电定位系统在雷电灾害防御和监测预警中的应用进行全面深入的分析，以期能够加深对雷电定位系统重要性的认识，并促进相关技术的进一步发展。

1 雷电定位系统的构成

雷电定位系统由一系列探测站点和一个中心处理站组成，形成覆盖特定区域的监测网络。探测站点负责接收来自闪电活动产生的电磁信号，并将这些信号转换为电信号进行初步处理。每个探测站点配备有高灵敏度的天线，用于捕捉不同频段的电磁波信号。同时，为了确保时间同步精度，站点内通常集成有GPS授时装置，以提供精确的时间基准。经过初级处理后的数据通过通信链路传输至中心处理站。中心处理站则承担着数据的集中处理任务，包括对来自多个探测站点的数据进行融合分析、闪电位置计算、参数提取等。此外，中心处理站还配备了数据库管理系统，用于存储历史数据，支持后续的研究与应用开发。

2 雷电定位系统在雷电灾害防御中的应用

2.1 雷电灾害风险评估与区划

长期积累的雷电定位系统（LLS）数据，可提取地闪密度、总闪密度等核心参数，结合数字高程模型（地形）、气候区划数据及土地利用类型，通过空间插值算法生成精细化雷电灾害风险区划图。这类图谱能直观呈现高风险区域分布特征，为城乡规划中防雷间距设定、重大工程（如核电站、化工厂）选址避开雷电高发区提供量化依据。在森林防火中，可划定雷电引发火灾的重点防控区域；在防雷标准制定中，GB 50057 等规范的分区设防要求也需以此类数据为基础，确保防雷设施设计与实际风险相匹配，提升防御措施的针对性与经济性。

2.2 雷电灾害预警信息发布

在短临雷电预警中，LLS 的实时监测数据是核心支撑。系统通过捕捉闪电发生的时间、位置、密度及移动趋势，结合临近外推算法、统计模型或机器学习模型，可预测未来 0-2 小时内雷电活动的影响范围与强度。预警信息按风险等级（蓝、黄、橙、红）划分，主要依据闪电密度阈值、移动速度及影响区域的承灾体敏感性，通过气象台站、专用 APP、短信、广播及电子显示屏等多渠道发布。这为公众规避户外风险、体育赛事与旅游活动的临时调整，以及电力、石化等高危行业的应急停机提供了关键的 “黄金避险时间”，有效降低突发雷击造成的损失。

2.3 雷击事故调查与责任认定

LLS 记录的雷击事件精确时空信息（时间、经纬度）及物理参数（电流强度、极性），为雷击事故调查提供了客观依据。调查中，通过匹配事故发生时间与 LLS 记录，可确认是否为雷击所致；结合定位数据可锁定具体雷击点，分析电流强度与设备破坏程度的关联性；同时排除操作失误、设备老化等其他诱因。在保险理赔中，这些数据可作为责任认定的科学凭证；在法律纠纷中，能为界定事故责任提供权威支撑，避免因证据不足导致的争议，推动事故处理的高效与公正。

2.4 防雷设施效能评估与优化

利用 LLS 对变电站、通信基站、油库、古建筑等重点区域的雷电活动进行持续监测，可评估现有防雷装置的实际防护效果。通过对比雷击点分布与避雷针保护范围、SPD 动作记录，能识别防护盲区或效能不足的区域。例如，若某变电站多次在防护范围内发生雷击，可判定避雷针保护角度设计不合理；若 SPD 频繁动作但 LLS 显示该区域雷电强度较低，则可能存在装置选型偏差。这些分析结果为防雷系统的改造、优化及维护计划制定提供数据支持，推动防护措施从 “被动达标” 向 “主动适配” 升级。

3 雷电定位系统在监测预警中的应用

3.1 强对流天气短临预报支撑

闪电活动与强对流风暴的发展存在紧密关联，其发生频次和强度变化可作为风暴初生、发展与消亡的重要指示器。雷电定位系统（LLS）积累的实时闪电数据，通过与雷达回波特征、卫星云顶温度、地面气象要素等多源信息融合，能有效提升短临预报的精准度。例如，利用闪电频次激增特征可识别新生雷暴单体，通过总闪与地闪比值变化判断风暴垂直气流强度，结合闪电簇移动轨迹外推风暴路径。这种多数据协同分析，为雷暴、冰雹等强对流天气的 0-2 小时预警提供了关键依据，显著增强了预报的时效性与可靠性。

3.2 雷电过程实时监测与追踪

LLS 通过持续捕捉闪电的时空分布特征，构建出雷暴过程的动态监测画面，包括单次闪电的发生时刻、经纬度位置、放电类型（云地闪 / 云内闪）及密度变化，同时追踪闪电簇的移动方向与速度。这种实时监测能力为气象业务值班提供了直观的雷暴活动图景，在重大活动气象保障中可精准划定雷电影响范围，辅助赛事日程调整；在航空管制中，能为航班起降提供空域雷暴规避建议，减少因雷电导致的延误与安全风险，确保地面人员与设备的安全。

3.3 多源数据融合与综合预警

LLS 数据与天气雷达反射率、卫星闪电成像仪（GLM）观测、地面自动站数据及数值模式输出的融合，是提升雷电预警效能的核心技术路径。通过数据同化技术校正观测误差，利用集成预报方法综合多模型结果，结合人工智能算法挖掘闪电与气象要素的隐性关联，可有效克服单一数据源的局限。例如，雷达回波与闪电数据的叠加分析能区分雷暴的强降水区与强放电区，卫星云图与闪电密度的匹配可识别潜在雷暴发展区，最终实现更精准的雷电落区、强度及发生时段预报，提升综合预警的可靠性。

3.4 特定行业应用预警服务

LLS 针对不同行业的风险特征提供定制化预警服务。在电力系统中，通过监测线路走廊内的闪电活动，实现雷击故障点快速定位与电网运行风险评估；民航领域利用机场周边闪电实时数据，辅助航班起降调度，保障地面作业安全；森林草原防火中，重点监测干雷暴（无降水雷暴）活动，为雷击火源早期识别提供线索；新能源行业则基于风场、光伏电站的闪电密度数据，开展雷击风险分级预警，指导设备防护与运维调度，降低雷击造成的设备损坏风险。

结语

综上所述，雷电定位系统作为现代雷电灾害防御和监测预警体系中的核心技术，通过对闪电活动的精确监测与分析，LLS不仅为雷电灾害的风险评估、预警信息发布、事故调查及责任认定提供了科学依据，同时也极大地增强了对强对流天气过程的实时监控与短临预报能力。随着人工智能与大数据分析技术的发展，将这些先进技术应用于LLS数据处理中，有望实现雷电监测预警服务的智能化与个性化定制，从而更好地满足不同用户群体的需求。

参考文献

[1]黄扬东,朱文生,张漫霞.雷电定位系统在雷电灾害防御和监测预警中的应用[J].农业灾害研究,2021,11(04):124-125+133.

[2]王道朋.雷电定位系统在雷电灾害防御和监测预警中的应用[J].中国新通信,2019,21(14):126.

[3]段弢,刘学良.雷电定位系统在雷电灾害防御和监测预警中的应用探讨[J].科技风,2019,(32):15.

作者简介：林翰英（1973.12）男，汉族，本科学历，工程师，从事雷电灾害防御及技术与应用研究工作。