雷电监测数据三维可视化技术研究

基于三维场景的电力数据可视化管理方法发布时间：2021-06-25T15:32:49.327Z 来源：《当代电力文化》2021年第7期作者：戚群朗[导读] 针对在电力数据可视化管理中运用三维仿真技术能够有效增强管理者对电力数据信息获取的能力戚群朗南京宁众人力资源咨询服务有限公司 210000摘要：针对在电力数据可视化管理中运用三维仿真技术能够有效增强管理者对电力数据信息获取的能力,基于三维场景渲染算法和数据挖掘技术，对三维场景的电力数据可视化管理进行研究。

在研究中,利用八叉树数据结构对三维场图进行描述,同时采用基于不可见物体剔除算法对三维场景进行渲染,结合优化Apriori数据挖掘算法实现对三维场景中电力设备的动态更新。

实验证明,基于该算法实现的变电站动态场景图能够满足锄数据三维可视化管理的要求。

关键词:三维场景;电力大数据;三维场景渲染引言随着电力业务上云和大数据分析工具及数据挖掘工具的不断出现，带来了越来越多量大和维度高的数据。

文中概述了传统电力数据的特征及展现的特点以及其存在的局限，提出了通过层次化、网格化、坐标化、地图化及三维和动画的场景适配来适应电力大数据的可视化，并对电网企业可视化技术应用提出了建议。

电力数据的特点南方电网公司在"十二五"信息化整体规划中推动6+1"企业级信息系统的建设，形成了资产管理(投资计划管理、物资管理、项目管理、安全生产管理、固定资产管理）)、营销管理系统、人力资源管理系统、财务管理系统、协同办公系统、综合管理系统（审计、法务、财务在线审计、监察管理）和决策支持平台。

传统电力系统中的数据是分布在不同的系统中，很多业务数据都只能在自己的系统中进行使用和查看，从而形成了各自的孤岛，只有少部分工单是在多个系统中进行流转。

当时各个系统也只能展现自己业务内关心的简单数据统计图表。

随着上云之后，例如之前发生停电，生产调度系统可以知道哪些线路的情况，但是客服那边并不能及时得知哪些用户发生了停电到用户打入电话进行投诉，同时在电网规划的时候，调度系统结合实际的客服数据比较少，对于新投营业厅、推广新渠道存在一定的不足。

1 三维可视化技术概述三维可视化技术迅速发展，利用计算机技术和图形学技术实现天气三维化预测，实体绘制（volume rendering）、等值面体绘制（iso surface）和粒子系统仿真（particle systems）成为目前三种主要的三维可视化技术。

表1 三维可视化技术对比分析技术特点原理等值面体绘制技术主要应用于速度性能要求高、精度需求较低的气象三维显示。

分析体数据生成一个给定数值的等值面体，实际是生成一个三维分析轮廓。

实体绘制技术主要应用于计算性能高，尺度比较小的气象三维显示。

通过渲染技术生成一个实心的物体，构建三维图像。

粒子系统仿真主要应用于云体结构仿真根据物理模型进行仿真绘制，形成三维真实感的体，是目前公认生成模拟不规则物体典型方法之一。

1.1 等值面体绘制技术等值面体绘制通过步进立方法Marching Cubes（MC）三维可视化模型构建，MC算法被成为“等值面提取（isosurface Extraction）”，成为等值面计算构建的经典算法，通过该技术实现体素（规则体数据）内等值面抽取。

该方法自动提取雷法发射率因子体数据特性，获得强度提取值（三角网提取数据），基于此数据绘制云体形状轮廓三维模型。

1.2 实体绘制技术实体绘制技术和等值面体绘制技术不同，不需要构建中间几何图元，直接从图像中获得三维数据全貌，不局限于传统的等值面。

结合天气雷达探测数据的特点选择相匹配体素色彩，结合二维剖面绘制技术实现数据云体重建，最终构建云体整体三维结构。

1.3 粒子系统仿真粒子系统仿真技术能够构建具有真实感的云体，该技术主要应用于不规则物体的三维生成模拟，效果较好，目前在游戏动画场景三维构建中也有广泛应用。

云体等相关天气不规则要素的模拟仿真，通过物理模拟绘制能得到真实感云体构型。

2 三维可视化技术在天气雷达中的应用重要性根据实际应用中，三维可视化在天气雷达分析中具有以下的应用优势：（1）目前，天气雷达回波数据主要有RHI（距离高度显示器）和PPI（平面位置显示器）两种产品，降水、台风、雨雪等天气特征以二维形式（垂直方向和水平方向）显示，这种显示方式要求工作人员具有较高抽象思维将二维图像转换为三维空间结构，对工作人员要求极高。

基于数据融合的雷电监测预警方法研究的开题报告一、研究背景及意义雷电是一种极端天气现象，对人们的生命财产和现代化基础设施等造成很大的威胁。

为了及时预警和防范雷电，研究雷电监测预警技术变得越来越重要。

目前，常见的雷电监测预警方法主要有气象雷达、闪电定位系统和电场探测系统等。

然而，每种监测手段都有其局限性，一些系统的监测范围较小，难以覆盖整个地区；另一些方法的监测精度有限，难以准确预测雷电的发生和路径。

因此，研究多种雷电监测手段的数据融合方法，能够充分利用各种监测手段的优势，提高雷电监测和预警的精度和覆盖范围。

二、研究内容和方法2.1 研究内容本研究拟针对雷电监测预警中数据采集、处理、分析和数据融合等关键技术展开研究，着重探讨以下几个方面内容：1. 雷电监测数据采集和预处理：包括雷电定位系统闪电数据、气象雷达反射率因子数据、电场探测系统电场数据等多种雷电监测手段的数据采集和预处理技术。

2. 雷电预警模型研究：利用数据挖掘、机器学习等技术，建立多种雷电预警模型，对比分析其优缺点，提高雷电预测的准确性和及时性。

3. 数据融合和汇聚技术研究：利用数据融合技术将多种雷电监测数据结合起来，设计融合方案，提高各种雷电监测手段的监测精度和覆盖范围。

4. 将研究成果应用到实际工程中，构建集成式的雷电监测预警系统，并以某一地区为例进行案例分析，验证雷电监测预警系统在实际应用中的可行性和有效性。

2.2 研究方法本研究采用实验室实验及案例研究相结合的方法进行，将数据挖掘和机器学习等技术引入到研究中来，采集和处理多种雷电监测数据，对其进行深度分析，利用数据融合技术进行数据的优化和整合，构建出集成式的雷电监测预警系统。

此外，还将采用专门的仪器设备，如雷电探测仪、气象雷达、闪电定位器等进行应用研究。

三、预期研究结果本研究拟探讨基于数据融合的雷电监测预警方法，预期能够实现以下研究成果：1. 构建出一套多种雷电监测手段数据融合的技术体系，提高监测精度和覆盖范围。

广州地区雷击风险分布规律的可视化系统研究李文祥【摘要】基于雷电定位数据的分析,采用定位误差圆法配合环境因素定性提取区域空间雷击风险因子,建立区域雷击灾害风险评估模型.在该模型基础上,开发了可实现区域雷击灾害风险的评估、监测和管理的可视化系统,其特点是采用地理空间区域划分分析雷暴活动时空频率分布特性.结合广州地区雷电定位数据资料,用该系统制作了雷击活动分布规律及雷击风险的可视化图层,图层分析结果表明,该系统对区域雷击灾害风险评估分析有较好的辅助作用.【期刊名称】《广东电力》【年(卷),期】2010(023)007【总页数】5页(P43-46,64)【关键词】雷击风险评估;可视化系统;定位误差圆;地理空间区划;时空频率分布【作者】李文祥【作者单位】广东电网公司广州供电局,广东,广州,510620【正文语种】中文【中图分类】TU895雷击灾害是联合国“国际减灾十年”公布的最严重的10种自然灾害之一[1]。

广州市地处低纬,濒临南海,地形复杂,太阳辐射强,导致该地区雷电活动十分频繁。

为了减轻雷击灾害造成的损失和影响,有必要对这种损失进行评估,即雷击灾害风险评估[2]。

为此,研究开发了适合广州地区雷击风险分布规律的可视化系统,利用该系统可以分析以往的雷击分布规律,根据雷击风险的差别,将广州地区划分为不同的雷击灾害风险地块,并在可视化系统上显示,以指导广州地区雷击灾害预防。

1 区域雷击风险评估模型的建立区域雷击风险评估采用相对指标定量化分析灾害损失,通过对损失和雷击概率进行分析,得出一个或多个无量纲的风险值,主要包括人员生命损失和经济损失。

1.1 模型分析在对雷击灾害危险度评估中,采用统计方法对以往雷击灾害进行分析,从中获取与雷击灾害相关的各种因素的一些规律性认识,其方法大致可以划分为回归统计法和概率模型法两个类别。

因此,基于该方法进行功能区域划分,针对不同的区域选择合适的影响因子进行雷击灾害风险评估。

借鉴国际经验并结合广州市的实际情况,在遵循地域及空间上相互毗邻性、自然条件结构相近性、社会结构及区域规模适度性等区域划分原则的基础上,根据城市时空环境、人口密度、房屋建筑密度及规模、周边环境好坏等相关因子将城市划分为商业区、工业仓储区、住宅区、农林和水面区、政府机关、文物建筑以及公共服务设施区、交通运输区7个局部区域。

第41卷　第2期吉林大学学报(信息科学版)Vol.41　No.22023年3月Journal of Jilin University (Information Science Edition)Mar.2023文章编号:1671⁃5896(2023)02⁃0338⁃08基于ArcGIS 的三维闪电数据图形显示系统收稿日期:2022⁃05⁃02基金项目:楚天新气象开放基金科研专项基金资助项目(2020C05);湖北省气象局科技发展基金科研(技术开发)基金资助项目(2021Y08)作者简介:李力(1983 ),男,武汉人,湖北省气象局高级工程师,主要从事综合气象观测与信息网络技术应用研究,(Tel)86⁃134****0467(E⁃mail)63477223@㊂李　力1,周　峰1,陈　星2,甘少明1(1.湖北省气象局湖北省气象信息与技术保障中心,武汉430074;2.宜昌市气象局宜昌市气象信息与技术保障中心,湖北宜昌443000)摘要:针对三维闪电探测仪大规模组网后,接收和解算的定位数据大幅增加,国内缺少专用于三维闪电数据监测显示与处理制作方面的软件,使用B /S(Browser /Server)架构结合ArcGIS 地理信息平台,Oracle㊁SQLite 数据库等技术方法,开发了三维闪电数据图形显示系统㊂利用状态数据接收与解析入库㊁探测仪实时状态统计等功能模块设计出状态监控子系统;利用定位数据实时统计㊁历史查询㊁三维显示等功能模块设计出实时显示子系统,联合具有数据服务产品生成功能的产品制作子系统组成图形显示系统,以国家三维闪电探测网为实际应用背景验证系统功能和运行状况㊂结果表明,三维闪电数据图形显示系统直观友好㊁监控及时㊁功能齐备㊁产品丰富,是雷电科研领域的有益工具㊂关键词:三维闪电;图形显示;地理信息;运行状态;产品制作中图分类号:TP3文献标志码:AGraphic Display System of Three⁃Dimensional Lightning Data Based on ArcGISLI Li 1,ZHOU Feng 1,CHEN Xing 2,GAN Shaoming 1(1.Hubei Meteorological Information and Technical Support Center,Hubei Meteorological Bureau,Wuhan 430074,China;2.Yichang Meteorological Information and Technical Support Center,Yichang City Bureau of Meteorology,Yichang 443000,China)Abstract :In view of the large scale networking of three⁃dimensional lightning detectors,the location data of reception and reconciliation have been greatly increased,and there is no software specially designed for monitoring,displaying and processing three⁃dimensional lightning data in China,therefore a three⁃dimensional lightning data graphic display system is developed using B /S(Browser /Server)architecture,ArcGIS geographic information platform,Oracle,SQLite database and other technical methods.The state monitoring subsystem is designed by using state data receiving module,analytical input module,real⁃time state statistics module and other functional modules.The real⁃time display subsystem is designed by using the function modules of location data real⁃time statistics,historical inquiry and three⁃dimensional display,and the product display subsystem is composed of a product production subsystem with data service product generation function,and the system function and operation state are verified by the national three⁃dimensional lightning detection network as the practical application background.The results show that the three⁃dimensional lightning data graphic display system is intuitive,friendly,timely display,full⁃featured,and rich in products.It is a useful tool in the field oflightning research.Key words :three⁃dimensionallightning;graphic display;geographic information;runningstate;product making 0　引　言闪电定位探测系统在闪电研究㊁监测与防护领域具有核心地位㊂三维闪电探测系统由三维闪电探测仪㊁闪电数据处理中心㊁数据库㊁定位结果显示㊁设备状态监控㊁服务产品制作等部分构成,可以对云地回击㊁云内闪电发生的时间㊁高度㊁强度㊁极性㊁平面位置等重要参数进行实时测量㊁精密监测与三维定位[1⁃2]㊂随着三维闪电探测仪研制成功并且大规模建设组网,迫切需要能处理和显示三维闪电数据的软件系统㊂此前,国外同领域的软件系统架构相对复杂,使用需求并不完全相同,数据处理与程序运行速度也较慢[3⁃4]㊂路明月等[5]开发了基于GIS(Geographic Information System)的闪电数据可视化监测与统计分析系统,该套系统侧重于闪电数据监测的单一功能应用,缺乏信息处理和三维显示能力,因此亟需设计开发三维闪电数据图形显示系统[5⁃7]㊂笔者使用B /S(Browser /Server)架构结合ArcGIS 地理信息平台,Oracle㊁SQLite 数据库等技术方法,开发了三维闪电数据图形显示系统,使其具备探测仪运行状态实时监控及稳定运行率查询统计,闪电定位结果与分布情况实时显示,数据服务产品自动生成或手动制作等多种功能㊂笔者将重点论述图形显示系统的模块结构组成与功能设计实现,并以国家三维闪电探测网的运行状况为背景展开实际应用,期望其成为一款功能完善㊁信息准确㊁监控及时㊁显示直观㊁易于操作的专业闪电监测综合软件系统㊂1　图形显示系统三维闪电数据图形显示系统以地理信息系统(GIS)为基础展开研发[8⁃9],结合闪电探测实际应用需求,充分利用GIS 提供的多种功能,使产品表现形式多样化,将探测结果直观地呈现给用户,方便快速准确地传递闪电信息,更加有利于防灾减灾气象服务㊂三维闪电数据图形显示系统由探测仪状态监控㊁定位结果实时显示㊁服务产品制作3个子系统组成,系统使用GIS 与数据库技术开发,其主要功能包括:1)三维闪电定位探测仪状态数据包接收解析入库㊁状态实时监测和探测仪稳定运行率查询统计;2)闪电定位数据(云地闪和云闪)包实时接收解析㊁动态显示和历史闪电定位数据查询统计;3)以含有数字高程模型的地理信息数据为基础,按照用户选定区域显示闪电(具有高度数据的云闪);4)支持逐天㊁逐时的方式显示闪电落区;5)支持颜色㊁符号㊁图标等多种方式显示不同闪电类型;6)支持24h 以内闪电信息自动分析统计,并以数据表格㊁柱状图形式实时显示;7)定时自动更新探测数据,重点突出显示最新闪电,并标识最新闪电的位置㊁时间㊁强度等信息;8)定时自动与人工手动两种方式生成闪电探测服务产品㊂1.1　系统架构探测仪通过组网开展闪电监测,同时将自身状态信息和闪电探测数据发至数据处理中心站㊂三维闪电数据处理中心站使用分发系统再将定位算法程序处理后的闪电定位信息以用户数据报协议(UDP:User Datagram Protocol)包方式发至定位结果实时显示子系统;将闪电探测仪状态信息以UDP 包方式发至状态监控子系统㊂探测仪状态信息由于数据量较大,系统采用本地文件数据库方式存储,便于统计探测仪运行稳定率㊂对于闪电定位结果信息采用Oracle 关系数据库存储,供定位结果图形显示㊁服务产品制作㊁历史数据查询统计等功能使用,三维闪电数据图形显示系统的架构如图1所示㊂933第2期李力,等:基于ArcGIS 的三维闪电数据图形显示系统图1　系统架构图Fig.1　System architecture diagram 1.2　功能模块三维闪电数据图形显示系统的主要功能是监控三维闪电定位网中探测仪运行状态,实时显示闪电探测数据和制作闪电服务产品㊂探测仪状态监控子系统可以实时监测站网内三维闪电探测仪的运行状态,查询统计站点的稳定运行率㊂定位结果实时显示子系统能实时显示闪电回击发生的时间㊁位置㊁电流幅值和极性等重要参数,通过定位点的分时彩色图清晰显示闪电运动轨迹,有利于大范围实时监测闪电的发生㊁发展以及成灾情况,还能提供闪电历史数据查询㊁回放㊁导出等多种功能[10]㊂通过应用GIS 空间数据处理,在三维空间中不仅能显示云地闪,还可显示具有高度信息的云闪,从而更加真实地展现闪电分布详情㊂服务产品制作子系统能制作并且全方位管理闪电服务产品㊂三维闪电数据图形显示系统的功能模块划分如图2所示㊂图2　系统功能模块划分Fig.2　System function module partition 2　状态监控子系统三维闪电探测仪状态监控子系统主要由状态数据包接收与解析入库,状态监控与稳定运行率查询统计2个模块组成㊂2.1　状态数据包接收与解析入库状态监控子系统在配置完成特定通讯端口后,开始接收闪电数据处理中心站发送的探测仪状态UDP 数据包,通过状态数据包接收与解析入库模块获得闪电探测仪的运行状态信息㊂三维闪电探测仪每30s 向数据处理中心站发送一次状态数据,中心站再将该数据发送到状态监控子系统㊂由于每月的状态数据量非常大,因此选用SQLite 轻型文件数据库将状态数据保存至本地计算机,采取每周定义一个新SQLite 文件的方式存放数据,使文件不会过于庞大,便于查询统计设备稳定运行率㊂为不影响状态监测程序的效率,状态监控子系统使用单独的后台服务进程实现数据解析入库,探测仪状态数据解析与入库过程如043吉林大学学报(信息科学版)第41卷图3所示㊂图3　状态数据解析与入库Fig.3　State data analysis and storage 2.2　探测仪状态监控状态监控子系统用于监控各闪电探测仪的设备状况,结合GIS 的图形显示功能在系统中使用不同颜色标识实时直观呈现所有组网探测站点运行状态,并以列表形式展示探测仪详细状态信息,状态监控子系统功能设计如下㊂1)实时状态统计㊂显示探测站点总数,实时统计状态正常㊁异常与缺失的站点数量及其所占比例㊂每种状态都设置有超级链接,便于进一步查看详细信息㊂2)当天状况统计㊂使用相应颜色显示当日零时开始至当前时间的上一整点为止,状态正常㊁异常与缺失的站点数量所占比例图,每小时自动统计更新一次㊂3)选择图层㊂选择控制探测站点所在背景地图上的图层㊂4)数据导出㊂将查询到的探测仪状态数据导出至Excel 表格㊂5)三维显示㊂在三维地图上显示任意闪电探测仪所在位置周围的地形情况,三维显示窗口内的地图具有放大㊁全图㊁旋转等基本功能㊂3　实时显示子系统闪电定位数据实时显示子系统接收数据处理中心站即时发送的闪电定位结果数据包,完成数据解析后再判断闪电发生的位置与类型,图形显示窗口使用分时彩色图清晰展现当日闪电活动的轨迹和范围,同时自动统计每小时的闪电总数㊁正闪电数㊁负闪电数,从而能直观查看闪电的发生㊁发展以及变化情况,满足雷暴过程监测预警的服务需求,三维闪电探测网实时显示子系统界面如图4所示㊂图4　实时显示界面Fig.4　Real⁃time display interface 每个闪电数据在显示时都由图形化符号表征, +”号是正闪,代表闪电强度大于零的正闪电数据; -”号是负闪,代表闪电强度小于零的负闪电数据㊂三维闪电探测仪具有探测云中闪电的功能,实时显示子系统使用不同颜色标识区分云中闪电和云地闪电㊂由于云中闪电数据量较大,若直接显示在三维空间中实时刷新效果并不理想,因此选择二维平面进行显示,对选定区域的云中闪电和云地闪电分布情况可以单独展示[11]㊂闪电定位数据实时显示子系统功能设计如下㊂1)将24h 划分为6段,每4h 为一段,用不同颜色显示闪电位置数据,形成一种趋势分析效果㊂143第2期李力,等:基于ArcGIS 的三维闪电数据图形显示系统243吉林大学学报(信息科学版)第41卷2)左侧功能窗口以表格和文本方式显示实时数据信息,便于查看不同时段的闪电数量情况㊂3)右侧功能窗口以图形方式实时显示当天数据㊂4)最新的闪电数据用特殊符号标识,区别于其他历史数据㊂5)选择时间段后可以查询闪电历史数据,并用图形化方式展示㊂6)对查询到的历史数据使用网格和地图显示,同时支持数据导出[12⁃13]㊂7)查询指定地区与时段的闪电状况,支持动画回放此闪电过程㊂8)利用山坡㊁山沟等地形三维显示闪电的具体位置㊂4　产品制作子系统三维闪电数据服务产品主要包括闪电位置㊁闪电密度㊁雷暴日㊁闪电小时数㊁闪电极性㊁闪电频数㊁正闪电平均强度㊁负闪电平均强度等分布图㊂所有的实况数据产品可以定时自动生成或人工手动制作,闪电服务产品制作步骤如下㊂1)选择符合数据服务产品要求的行政区域范围㊂2)选择需要生成的产品种类,有闪电位置㊁闪电密度㊁雷暴日㊁闪电小时数㊁闪电极性㊁闪电频数㊁正闪电平均强度㊁负闪电平均强度等几种分布图㊂3)选择服务产品的起始与结束时间㊂4)选择插值后输出栅格数据的分辨率㊂5)产品制作子系统默认采用距离反比权重插值,根据搜索范围内点的重要性选择Power插值[14⁃16]㊂Power值越高表示距离较近的点越重要,显示结果略微粗糙;Power值越低将对距离较远的点增加更多影响,显示结果更加平滑㊂6)选择插值搜索半径,距离反比权重插值的搜索半径分为Variable变长和Fixed定长2种类型㊂变长搜索利用距离栅格单元最近的指定数量采样点参与内插计算,对每个栅格单元,参与内插运算的采样点数量固定,但搜索半径可变,其查找半径取决于栅格单元周围采样点的密度,若采样点超出最大查找范围,则超出部分不参与插值运算㊂定长搜索则是指定查找半径范围内所有的采样点都参与栅格单元插值运算,如果半径范围内参与内插运算的采样点数量低于指定最小数目,将扩大查找半径以包含更多采样点,保证参与计算的采样点数量达到指定要求[17⁃20]㊂7)选择输出产品文件类型,包含数据㊁地图和图片3种,其分别表示插值前的原始数据,插值后的栅格文件以及插值后生成的图片㊂8)生成相应的三维闪电数据服务产品㊂5　系统功能应用笔者采用B/S架构开发了直观友好㊁功能齐备㊁易于移植的三维闪电数据图形显示系统界面,实现了探测仪状态监控㊁定位结果实时显示㊁服务产品制作生成以及其他模块功能集成应用,并使用状态监控㊁实时显示㊁产品制作3个子系统处理显示国家三维闪电探测网的接收数据㊂在实际背景中,通过系统功能与运行状况验证上述软件系统开发设计的可操作性,以下是三维闪电数据图形显示系统的典型功能运用㊂5.1　状态监控功能将三维闪电数据图形显示系统部署于国家级平台,使其监控国家三维闪电探测网运行情况㊂监控界面用不同颜色标识实时展现设备状态,用分类列表方式及时统计状态信息,三维闪电数据图形显示系统状态监控功能界面如图5所示㊂系统状态监控界面顶部是工具条,包括导航㊁图层㊁帮助㊁关于㊁退出等应用操作,左上部为全国及各省实时状态统计㊁当天状况统计图等信息,左下部是探测站点三维显示窗口,右侧是用不同颜色表示的探测仪运行状态图㊂图5　状态监控界面Fig.5　Status monitoring interface 5.2　数据查询功能闪电查询功能是对系统已经入库的历史数据进行查询,结合地理信息完成探测数据检索㊁叠加㊁加工处理以及多样化显示等操作,在统计分析相关的数据特征之后输出闪电服务产品,三维闪电数据图形显示系统历史资料查询界面如图6所示㊂图6　历史数据查询Fig.6　Historical data query 数据查询功能首先提取选定时间段内的闪电资料,再将资料按照闪电类型㊁发生时间等信息分类显示在地理底图上,同时提供结果数据初步统计㊂用户确定区域㊁时段和极性后,选择模糊填写区县名称,使用数据查询即可在地图中显示历史闪电㊂查询系统支持数据导出㊁三维显示㊁动画展示等功能,还可以生成动画文件并以图片形式保存至本地计算机,为制作图形交换格式(GIF:Graphics Interchange Format)产品提供原始雷电过程图片㊂5.3　范围查询功能图形显示系统可查询闪电范围㊂使用地图点选功能,在地图上以选中的点为中心拉出一个圆,左侧闪电范围查询界面会显示出中心经度㊁中心纬度㊁统计半径信息,右侧地图则显示代表闪电查询范围的圆㊂选择绘图颜色后添加范围,所查询的闪电范围将显示在重点关注列表里,三维闪电数据图形显示系统范围查询功能界面如图7所示㊂图7　闪电范围查询(白色圆)Fig.7　Lightning range query (white circle )数据查询功能支持查询前面所选范围以内的闪电数据,并通过三维显示功能将查询到的结果进行三维展示㊂最近闪电信息主要显示最新的闪电发生时间㊁位置与强度数据㊂343第2期李力,等:基于ArcGIS 的三维闪电数据图形显示系统5.4　三维显示功能右侧地图上选定圆形闪电查询区域,系统会在左侧三维地图窗口内三维显示所选择的闪电数据,其中具有高度信息的云中闪电按照对应高度进行展示㊂将三维地图窗口放大后,系统界面如图8所示㊂图8　三维放大显示Fig.8　Three⁃dimensional amplification display 三维地图窗口里的工具栏支持放大㊁全图㊁旋转等操作,使用窗口右上角的点击放大功能可放大显示云中闪电和三维地图㊂6　结　语笔者针对三维闪电探测仪研发成功并大规模组网后,缺少数据处理和监测显示的专用软件系统问题,使用B /S 架构结合ArcGIS 地理信息平台,Oracle㊁SQLite 数据库等技术方法,开发了三维闪电数据图形显示系统㊂系统由探测仪状态监控㊁定位结果实时显示㊁服务产品制作3个子系统组成,状态监控子系统具有状态数据接收与解析入库,探测站点实时状态显示㊁运行状况自动统计等功能;实时显示子系统具有定位结果显示㊁历史数据查询㊁闪电范围查询等功能;产品制作子系统可以自动或手动生成包含闪电位置㊁密度㊁频数㊁平均强度等数据信息的分布图产品㊂将图形显示系统部署于国家级平台,利用国家三维闪电探测网作为实际应用背景,检验系统功能与运行状况㊂结果表明,三维闪电数据图形显示系统实现了探测数据多样化显示分析的功能,为提高闪电灾害预警水平以及防雷减灾服务能力提供了图形展示和数据分析,成为闪电监测与研究领域的重要工具㊂参考文献:[1]SUN Z S,CHENG H,ZENG F L,et al.Characteristics of Lightning Parameters around a TV Tower and Ground Potential Simulation:A Case Study of Lu’an Radio and TV Tower [J].Meteorological and Environmental Research,2021,12(6):35⁃39.[2]CHEN Z,ZHANG Y,ZHENG D,et al.A Method of Three⁃Dimensional Location for LFEDA Combining the Time of ArrivalMethod and the Time Reversal Technique [J].Journal of Geophysical Research:Atmospheres,2019,124(12):6484⁃6500.[3]MA M M,HUANG X G,FEI J F,et al.Analysis of the Winter Cloud⁃to⁃Ground Lightning Activity and Its SynopticBackground in China during 2010⁃20[J].Advances in Atmospheric Sciences,2022,39(6):985⁃998.[4]MATUSZYK 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Microsystem Technologies,2021,40(5):56⁃59,63.(责任编辑:张洁)543第2期李力,等:基于ArcGIS 的三维闪电数据图形显示系统。

探究三维可视化技术在电力行业的运用摘要：三维可视化技术是将计算机视觉、图像处理和数据库技术相结合，构建物体三维模型的一种方法，用于分析物体的特征。

这项技术广泛的应用于电力行业，在提高电网管理的可视化和可靠性方面，发挥了重要的作用。

关键词：三维可视化；电力行业；应用0 引用随着计算机技术的发展和智能电网的建设，实现电网管理的三维可视化运行可以有效地提高电力企业的运营效率和管理水平。

本文分析了介绍了电力行业对三维可视化技术的需求，阐述了数字化电网管理平台的技术和特点，分析了三维可视化技术在电力行业的应用。

1 三维可视化技术三维可视化 (3D Visualization)最早出现于20世纪80年代中期，它将计算机数据处理、图像显示技术结合起来，直接利用三维数据高效的表达数据体网络中的数据信息，能够利用大规模数据，检查数据的连续性，提出并发现数据异常，为数据分析和控制管理提供辅助参考。

综合供电管理信息系统是一个基于电力零部件调查结果的数据可视化平台。

系统平台上可以方便地查询网络的ID号、线路名称、权属单位、KV级、电力线走向、架空高度和管网埋深断面等情况，可以达到管线属性信息数据与空间地理数据相融合，直观且全面的反应电路的分布情况，为电力线路综合管理提供决策方案。

1 三维可视化技术在电力行业中的作用三维可视化技术在电力工业运行、生产管理不平衡等方面得到了广泛的应用，但随着应用的发展，三维可视化技术在信息表示领域的应用日益突出。

例如，在变电站内一次、二次和拓扑连接的表示中，地理信息系统技术缺乏细节，难以显示细节，也无法清楚地反映传输线的地理位置和空间位置之间的差异。

虽然三维可视化技术的连接图能在一定程度上反映内部设备之间的连接，但只能反映意图的形式，不能反映空间设备之间的相对关系。

为了满足电力行业在该领域的需求，需要引入三维可视化技术，并建立数据与设备之间的对应关系。

2 基于电网管理平台的数字化应用2.1 工艺流程在变电站模型设计中，设计图结合当地变电站的实际情况进行分析，在三维空间中建立虚拟的变电站模型。

基于三维可视化的电力系统模拟研究电力系统模拟研究一直是电力领域的研究重点之一。

随着计算机技术的不断提升，三维可视化技术逐渐被引入到电力系统模拟研究中，使得模拟结果更加直观、真实，为电力系统的规划、设计、运行、维护和管理提供了更加有效的手段。

一、三维可视化技术在电力系统模拟中的应用三维可视化技术是指将数据转换为图形化的形式，使得用户可以看到虚拟的三维空间，并通过交互式的方法进行操作。

在电力系统模拟研究中，三维可视化技术主要应用在以下几个方面：1.电力系统拓扑结构的建模与展示通过三维可视化技术，可以将电力网络中的电缆、变电站、输电线路、开关等多种元件呈现在三维空间中。

通过电力系统的拓扑结构模型，可以实现电力系统的动态模拟与实时调整。

并且可以通过其施工模拟、场景演示、执法监管等方面实现一整套的功能操作。

2.电力系统负荷运行分析通过三维可视化技术，可以直观的展示出电力系统中各个节点的负荷情况。

借助三维场景的形式，可以实时反映出高负荷区域的分布，从而更好地进行负荷均衡调整，提高电力系统的运行效率。

3.故障诊断与预测防范通过三维可视化技术，可以对电力系统的故障现场进行分析与诊断，从而判断故障点的位置、类型、程度。

同时，利用历史数据与储备状态进行比对与分析，可以预测电力系统的故障与事故风险，从而提前进行防范措施。

二、三维可视化技术在电力系统模拟中的优势三维可视化技术在电力系统模拟研究中具有如下优势：1.直观性强应用三维可视化技术，可以将电力系统中的各个元件呈现在三维空间中，使得用户可以直观地观察、分析电力系统的运行状态。

2.互动性强三维可视化技术提供了交互式的操作方式，可以通过鼠标、键盘等操作方式进行电力系统的操作与调整。

3.综合性强利用三维可视化技术可以将电力系统中的各个元件、各个指标整合在一起，形成一个综合性的电力系统模型，方便用户进行综合性的电力系统分析。

4.可实时性三维可视化技术可以实时反映电力系统的运行情况，方便用户进行实时的电力系统监测与分析。

基于GIS的雷电数据可视化地图组件设计与实现路明月;张其林;甘文强;李性太;丁旻【期刊名称】《气象科技》【年(卷),期】2011(39)6【摘要】雷电发生发展于地理空间,具有明显的时空特性,因此在地理信息平台的支持下进行各种雷电数据空间及其属性特征分析具有重要的意义.在ArcEngine的基础上,设计研发了雷电数据可视化地图组件(Thunder Map),按照数据定义层、数据功能层以及地图UI层的3层逻辑结构,实现了各种雷电相关数据基于地理信息平台的可视化表达,并提供了相关数据管理与功能分析的操作接口,为基于地理空间信息的雷电数据处理提供可视化的功能组件支持.%The thunders and lightning occur in the geospace and thus have obvious spatiotemporal characters. It is very useful to analyze the spatial and temporal distribution characteristics of the lightning data with the support of the GIS platform. The visual map component for lightning data (thunder map) is designed and developed to realize the visual display and analysis of various lightning data on the GIS platform, based on the ArcEngine SDK in ArcGIS, one of the mainstream GIS software to implement this component and divided the structure into three logical layers (data definition layer, data function layer, and map UI layer). A case to illustrate successfully the application of this component is given.【总页数】5页(P823-827)【作者】路明月;张其林;甘文强;李性太;丁旻【作者单位】江苏省气象灾害重点实验室(南京信息工程大学),南京210044;南京信息工程大学遥感学院,南京210044;江苏省气象灾害重点实验室(南京信息工程大学),南京210044;南京信息工程大学大气物理学院,南京210044;贵州省防雷减灾中心,贵阳550002;贵州省防雷减灾中心,贵阳550002;贵州省防雷减灾中心,贵阳550002【正文语种】中文【相关文献】1.基于OpenGIS规范的GIS组件的设计与实现 [J], 杨建宇;杨崇俊;刘冬林;芮小平;高积粮2.基于OpenGIS规范的嵌入式GIS组件设计与实现 [J], 郑翠玲3.基于组件化的数据可视化系统设计与实现 [J], 江婷;林嘉琦;马建雄;高齐琦4.基于组件化的数据可视化系统设计与实现 [J], 江婷;林嘉琦;马建雄;高齐琦;5.基于组件式GIS的电子地图集的设计与实现 [J], 谢跟踪;郑达贤因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于GIS技术实现防雷安全重点单位可视化监管摘要：根据国务院“放管服”改革要求，推动“互联网+防雷监管”，构建防雷安全监管新模式，使防雷安全监管更加规范化、智能化、信息化。

本文基于GIS技术，利用防雷重点单位地理信息和监管大数据，结合“中山市防雷安全信息化监管平台”，多张图、多维度展示防雷重点单位安全风险动态，实现防雷安全重点单位可视化监管，更好地发挥防雷减灾服务公共安全的作用。

关键词：GIS技术;防雷安全重点单位;可视化;监管Keywords：GIStechnology;keyunitoflightningprotectionsafety;visualization;supervision0 引言防雷安全重点单位是雷电灾害防御和社会治理的核心，负有雷电灾害防御管理主体责任。

重点单位重视雷电灾害防御管理的程度如何、落实雷电灾害防御管理措施是否到位，直接影响全社会雷電灾害防御的总体效果。

随着国务院“简政放权、放管结合、优化服务”改革的深入推进，油库、气库、化学品仓库、旅游景点等防雷安全重点单位的监督管理责任加重，如何科学有效抓牢抓实重点单位的动态监管，及时发现和消除防雷安全重点单位的雷电灾害安全隐患，智能科学监管成为亟待解决的问题。

本文针对防雷安全重点单位可视化监管工作的现状，利用GIS技术，推动“互联网+监管”新模式，结合“中山市防雷安全信息化监管平台”，实现防雷安全重点单位可视化、规范化管理，大大提升防雷安全监管水平。

1 防雷安全重点单位可视化监管的现状①创新防雷安全监管方式不够，防雷安全重点单位主体责任落实不彻底。

②缺乏信息化手段，监管效率低，不能满足现实需求。

③防雷安全重点单位各种“大数据”没有有效利用和资源整合，数据可视化水平不足。

④监管数据不够全面、实时性较差，数据共享、数据对接等关键问题仍需解决。

⑤防雷安全监管对象类型多、主管机构分散，构建深度应用、上下联动、纵横协管的协同治理大平台是科学智慧防雷监管的有力保障。