地理信息服務在雷擊評估系統中的應用

蔣銳

【摘 要】雷電是一種可能對人類生命財產造成損害的自然現象，特定情況下將其視為一類自然災害。采用雷電災害風險評估是應對雷電災害的有效手段。論文在地理信息服務的研究基礎上，采用GeoServer開源軟件搭建了雷電風險評估業務系統。系統基于面向服務思想，建立地理信息服務以滿足數據需求。能有效解決“信息孤島”問題，對建立開放式地理信息服務系統具有指導意義。

【關鍵詞】雷電災害風險評估；地理信息服務；GeoServer

【中圖分類號】P208【文獻標識碼】A【文章編號】1672-5158（2013）07-0081-01

【基鑫項目】曲靖師范學院校級項目（2010QN004）云南省發展基金（2012FZ101）

1 概述

雷電是一種常見的自然現象，但其對航天、航空、通訊、電力、建筑等部門有著很大的影響，并可能造成人員的傷亡。因此，各國都很重視雷電的研究與防護。開展雷電災害風險評估是雷電防護常用和有效的手段。

雷電災害風險評估的主要方法是相對值法，具體的計算方法為：

R=∑Rx

其中Rx=NPL

式中，N為待評對象周圍的年均雷擊次數，P為每次雷擊對待評對象產生破壞的概率，L為待評對象發生破壞后導致的損失[1]。

N值的獲取通常采用兩種方法，一種是人工觀測法，另一種是由閃電定位儀獲取。第二種方法具有自動、精確等特點，逐步成為信息的主要來源。

2 雷電監測定位儀

地基雷電定位技術主要包括三種：磁定向法MDF（Magnetic Direction Finder）、時間到達法TOA（Time of Arrival）和干涉法IT（Interferometry Technique），三者各有特點。而綜合定位技術IMPACT是將MDF與TOA結合起來，并增加數字波形處理技術和時間同步技術，提高了雷電探測的精度。

雷電監測定位儀（閃電定位儀）是指利用閃電回擊輻射的聲、光、電磁場特性來遙測閃電回擊放電參數的一種自動化探測設備，能夠實時對云地閃電進行精確定位。由于能精確獲取雷電方位以及強度大小等信息，其在氣象部門得到廣泛應用。但設備采集的信息通常以數值形式保存在數據庫中，無法以一種更為直觀的圖形化方式提供數據。因而改變信息對外提供形式，提高系統開放性，提升雷電監測信息共享能力成為系統開發應考慮的問題。

3 地理信息服務

地理信息共享服務平臺是以GIS、SOA、網絡服務、數據庫等信息技術為基礎，集地理空間信息共享、數據交換、數據發布、功能服務為一體的信息化平臺。地理信息公共服務平臺建設將為政府重大決策、電子政務建設、應急指揮、社會公眾等提供統一、權威的空間定位基礎。不僅大幅度提升地理信息公共服務能力，減少重復投資，避免“信息孤島”，促進地理信息深入廣泛應用，發揮基礎地理信息最大效益，而且滿足社會公眾生活的迫切需求，推動地理信息產業發展。

在構建基于Web的空間數據服務方面，開放地理信息聯盟OGC推出了許多規范和協議，如Web地圖服務規范WMS， Web要素服務規范WFS， Web 覆蓋協議規范WCS，Web處理服務規范WPS 等[2]。地理信息服務被廣泛運用于各類業務系統中，如王利鋒等利用WFS建立礦業權演示系統，實現礦權瀏覽、查詢、測量和分析決策等功能[3]。

WMS能夠根據用戶的請求將地理信息進行組合、渲染后，以圖形化的方式將信息返回客戶端。WMS提供三個重要操作GetCapabilities，GetMap和GetFeatureinfo。其中GetCapabilities返回服務信息，GetMap返回地圖影像信息，GetFeatureinfo返回某些特殊地理要素信息。

WCS提供的服務與WMS類似，不同的是它提供包含了地理位置信息或屬性的空間柵格信息，而不是組合、渲染后的地圖。WCS同樣提供三種操作，GetCapabilities，GetCoverage和DescribeCoverageType。其中GetCapabilities返回服務信息，GetCoverage返回地理位置的值或屬性。DescribeCoverageType返回柵格圖層的描述。

4 系統結構

雷擊評估系統建設采用C/S模式進行搭建，總體劃分為富客戶端應用和服務器端二部分，如圖1所示。

（1）客戶端

客戶端是一個具備雷擊風險評估和文檔導出功能的富客戶端應用。待評對象周圍年平均雷擊次數是系統重要的輸入信息，需要獲取兩種格式的信息。一種是數據格式，用于風險計算；另一種是圖形格式，作為圖片插入到文檔中。數據格式信息為Arc Grid，通過WCS從服務器端獲取；圖形格式為Jpeg，通過WMS獲取。

（2）服務器端

服務器端部署有數據庫、基礎地理信息的矢量和柵格文件、數據統計及格式轉換組件、GeoServer組件等內容。記錄在閃電定位儀數據庫中的數據通過空間統計模塊生成1、2、3Km年均雷擊次數的柵格信息，并保存為柵格格式文件。這些統計信息連同閃電位置地圖、基礎地理信息等經過GeoServer組件對外進行發布。

5 結論及展望

地理信息共享服務是以GIS、SOA、網絡服務、數據庫等信息技術為基礎，提供地理空間信息共享、數據交換、數據發布等服務。它能有效避免“信息孤島”，發揮基礎地理信息最大效益。對實現雷電定位信息共享、提升雷電監測定位設備利用率有著重要作用。系統還處于初步研發期，只利用了地理信息共享服務的部分功能。今后的工作是對雷擊評估服務的集成進行研究，設計開發完全基于SOA思想，B/S架構的雷擊評估系統。

參考文獻

[1] 樊榮，肖穩安，李霞等.基于GB/T 21714.2的雷擊風險評估軟件設計及參數探討[J].南京信息工程大學學報（自然科學版）.2009，4：343-349

[2] 王軍，梁延壽.基于Web Service的地理數據服務架構研究[J].測繪與空間地理信息.2011，34（1）：26-32

[3] 王利鋒，蔣新華，王冰等. 基于開源WebGIS的礦業權演示系統的設計與應用[J].測繪與空間地理信息.2012，35（12）：146-149