CN113076635B - 一种基于微地形环境特征的雷电活动分析方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种基于微地形环境特征的雷电活动分析方法和装置，该方法中，获取预设地域范围内所有杆塔的雷电活动特征参数，包括每根杆塔预设临近范围内的地闪密度和雷电流幅值均值；根据地形数据建立微地形因子图层，包括预设地域范围内的海拔、坡度、坡向、坡形和坡度变化率；根据高程数据构建山谷线和山脊线分布图层；获取每根杆塔的微地形特征参数，包括每根杆塔预设临近范围内的海拔、坡度、坡向、坡形和坡形变化率，及每根杆塔与其距离最近的山谷线和/或山脊线的距离值；建立微地形特征参数和雷电活动特征参数的关联规则；获取易引发雷击的微地形环境特征。本申请分析微地形环境对雷电活动的影响，从而采取有效措施保护输电线路安全。

Description

一种基于微地形环境特征的雷电活动分析方法和装置
技术领域
本申请主要涉及雷电活动分析技术领域，尤其是一种基于微地形环境特征的雷电活动分析方法和装置。
背景技术
输电线路安全是电力系统稳定运行的关键，在输电线路产生故障的因素中，雷击导致的输电线路故障最严重，而大部分110kV及以上电压等级的架空输电线路，经受着雷雨季节的严峻考验，雷击事故频发；输电线路途径大江南北，地形相当复杂，地貌极其多样化。在不同的地形地貌中，雷电活动发生频率并不相同，因此，在研究雷电活动时，针对输电线路所覆盖的区域，通过分析雷电活动与地形特征之间的关联性，提取出雷电活动较为频繁地区对应的地形特征，以便后续针对存在这样地形特征地区的输电杆塔采取防雷害措施，或者在建设输电线路时尽量避免存在这样地形特征的地区，来确保输电线路安全；具体的，若雷电活动与某种地形特征之间的关联性越大，则表示该地形特征对应的地区发生雷电活动的频率越高。
目前在分析地形与雷电活动关联性时，主要将地形划分为山区和平地等几种类型来进行研究，比如将同处于一个山坡上的几根杆塔归为一种地形地貌来分析其中的雷电活动，但在实际情况中，即使是同一个山坡，不同杆塔之间所处的海拔、坡度、坡形等也存在差别，相应的，它们之间所发生的雷电活动频率也存在不同，而目前的方法是无法针对这种微地形，准确获取其地形特征与雷电活动发生频率之间的关联性，找到易引发雷击的微地形环境特征。
发明内容
为了解决在分析输电线路区域地形与雷电活动关联性时，不能准确获取微地形环境特征对雷击的影响的问题，本申请通过以下各个实施例公开了一种基于微地形环境特征的雷电活动分析方法和装置。
本申请第一方面公开了一种基于微地形环境特征的雷电活动分析方法，包括步骤；
获取预设地域范围和时间范围内的雷电活动数据，所述雷电活动数据包括落雷频次和每次落雷的雷电流幅值；
获取所述预设地域范围内地形数据、高程数据以及所有杆塔的经纬度坐标；
获取所述预设地域范围内所有杆塔的雷电活动特征参数，所述雷电活动特征参数包括每根杆塔预设临近范围内的地闪密度和雷电流幅值均值；
根据所述地形数据，获取微地形因子，建立微地形因子图层，所述微地形因子包括所述预设地域范围内的海拔信息、坡度信息、坡向信息、坡形信息和坡度变化率信息；
对所述高程数据进行水文分析，构建山谷线分布图层和山脊线分布图层；
根据所述微地形因子图层、所述山谷线分布图层、所述山脊线分布图层和所述所有杆塔的经纬度坐标，获取每根杆塔的微地形特征参数，所述每根杆塔的微地形特征参数包括每根杆塔预设临近范围内的海拔属性值、坡度属性值、坡向属性值、坡形属性值和坡形变化率属性值，以及每根杆塔与其距离最近的山谷线和/或山脊线的距离值；
建立所述微地形特征参数和所述雷电活动特征参数之间的关联规则；
基于所述关联规则，获取易引发雷击的微地形环境特征。
可选的，所述每根杆塔预设临近范围为圆形区域范围，所述圆形区域范围的圆心为目标杆塔，半径为预设距离，所述目标杆塔为任一根杆塔。
可选的，所述获取所述预设地域范围内所有杆塔的雷电活动特征参数，包括：
统计每根杆塔预设临近范围内的落雷频次和每次落雷的雷电流幅值；
根据所述落雷频次和所述每次落雷的雷电流幅值，计算所述每根杆塔预设临近范围内的的地闪密度和雷电流幅值均值。
可选的，在建立所述微地形特征参数和所述雷电活动特征参数之间的关联规则之前，所述方法还包括：
将每根杆塔预设临近范围内的地闪密度按大小归类到相应的密度区间中，所述密度区间为少雷区、中雷区、多雷区或强雷区，每个密度区间中包含的地闪密度数据个数相等；
将每根杆塔预设临近范围内的雷电流幅值均值按大小归类到相应的均值区间中，每个均值区间中包含的雷电流幅值均值数据个数相等；
将每根杆塔预设临近范围内的海拔属性值按大小归类到相应的海拔区间中，每个海拔区间中包含的海拔属性值数据个数相等；
将每根杆塔预设临近范围内的坡度属性值按大小归类到相应的坡度区间中，每个坡度区间中包含的坡度属性值数据个数相等；
将每根杆塔预设临近范围内的坡形属性值按坡形种类归类到相应的坡形区间中，每个坡形区间中包含的坡形属性值数据个数相等；
将每根杆塔预设临近范围内的坡形变化率属性值按大小归类到相应的坡形变化率区间中，每个坡形变化率区间包含的坡形变化率属性值数据个数相等；
将每根杆塔与其距离最近的山谷线的距离值按大小归类到相应的山谷线区间，每个山谷线区间包含的每根杆塔与其距离最近的山谷线距离值数据个数相等；
将每根杆塔与其距离最近的山脊线的距离值按大小归类到相应的山脊线区间，每个山脊线区间包含的每根杆塔与其距离最近的山脊线距离值数据个数相等；
获取每个杆塔对应的所有参数区间，所述所有参数区间包括密度区间、均值区间、海拔区间、坡度区间、坡形区间、坡形变化率区间、山谷线区间和山脊线区间。
可选的，所述建立所述微地形特征参数和所述雷电活动特征参数之间的关联规则，包括：
根据所有杆塔的数量以及每根杆塔对应的参数区间数量，设定合适的最小支持度和最小置信度；
针对任一杆塔，获取其对应的规则，所述规则中包括至少两个与该杆塔对应的参数区间，其中，所述规则中的最后一个参数区间为规则后件，其他参数区间为规则前件；
针对所有杆塔，获取所述微地形特征参数和所述雷电活动特征参数之间的关联规则，所述关联规则包括规则后件为密度区间或均值区间的规则。
可选的，所述基于所述关联规则，获取易引发雷击的微地形环境特征，包括：
计算所述关联规则的支持度和置信度；
从所述关联规则中，筛选出目标规则，所述目标规则包括所有满足最小支持度和最小置信度阈值的规则。
可选的，所述基于所述关联规则，获取易引发雷击的微地形环境特征，还包括：
设置地闪密度等级和雷电流幅值均值等级；
从所述目标规则中，筛选出最终规则，所述最终规则包括规则后件满足所述地闪密度等级和雷电流幅值均值等级的规则；
将所有最终规则对应的规则前件中包含的参数区间设为与雷电活动有强关联性的微地形特征；
根据所述与雷电活动有强关联性的微地形特征，获取易引发雷击的微地形环境特征。
本申请第二方面公开了一种基于微地形环境特征的雷电活动分析装置，所述装置应用于所述的一种基于微地形环境特征的雷电活动分析方法，所述装置包括：
雷电数据获取模块，用于获取预设地域范围和时间范围内的雷电活动数据，所述雷电活动数据包括落雷频次和每次落雷的雷电流幅值；
数据获取模块，用于获取所述预设地域范围内地形数据、高程数据以及所有杆塔的经纬度坐标；
雷电活动特征参数获取模块，用于获取所述预设地域范围内所有杆塔的雷电活动特征参数，所述雷电活动特征参数包括每根杆塔预设临近范围内的地闪密度和雷电流幅值均值；
微地形因子图层建立模块，用于根据所述地形数据，获取微地形因子，建立微地形因子图层，所述微地形因子包括所述预设地域范围内的海拔信息、坡度信息、坡向信息、坡形信息和坡度变化率信息；
山谷线和山脊线图层建立模块，用于对所述高程数据进行水文分析，构建山谷线分布图层和山脊线分布图层；
微地形特征参数获取模块，用于根据所述微地形因子图层、所述山谷线分布图层、所述山脊线分布图层和所述所有杆塔的经纬度坐标，获取每根杆塔的微地形特征参数，所述每根杆塔的微地形特征参数包括每根杆塔预设临近范围内的海拔属性值、坡度属性值、坡向属性值、坡形属性值和坡形变化率属性值，以及每根杆塔与其距离最近的山谷线和/或山脊线的距离值；
关联规则建立模块，用于建立所述微地形特征参数和所述雷电活动特征参数之间的关联规则；
环境特征获取模块，用于基于所述关联规则，获取易引发雷击的微地形环境特征。
可选的，雷电活动特征参数获取模块中所述每根杆塔预设临近范围为圆形区域范围，所述圆形区域范围的圆心为目标杆塔，半径为预设距离，所述目标杆塔为任一根杆塔。
可选的，所述雷电活动特征参数获取模块，包括：
统计单元，用于统计每根杆塔预设临近范围内的落雷频次和每次落雷的雷电流幅值；
数据计算单元，用于根据所述落雷频次和所述每次落雷的雷电流幅值，计算所述每根杆塔预设临近范围内的的地闪密度和雷电流幅值均值。
可选的，所述装置在关联规则建立模块之前还包括区间划分模块，所述区间划分模块包括：
密度区间划分单元，用于将每根杆塔预设临近范围内的地闪密度按大小归类到相应的密度区间中，所述密度区间为少雷区、中雷区、多雷区或强雷区，每个密度区间中包含的地闪密度数据个数相等；
均值区间划分单元，用于将每根杆塔预设临近范围内的雷电流幅值均值按大小归类到相应的均值区间中，每个均值区间中包含的雷电流幅值均值数据个数相等；
海拔区间划分单元，用于将每根杆塔预设临近范围内的海拔属性值按大小归类到相应的海拔区间中，每个海拔区间中包含的海拔属性值数据个数相等；
坡度区间划分单元，用于将每根杆塔预设临近范围内的坡度属性值按大小归类到相应的坡度区间中，每个坡度区间中包含的坡度属性值数据个数相等；
坡形区间划分单元，用于将每根杆塔预设临近范围内的坡形属性值按坡形种类归类到相应的坡形区间中，每个坡形区间中包含的坡形属性值数据个数相等；
坡形变化率区间划分单元，用于将每根杆塔预设临近范围内的坡形变化率属性值按大小归类到相应的坡形变化率区间中，每个坡形变化率区间包含的坡形变化率属性值数据个数相等；
山谷线区间划分单元，用于将每根杆塔与其距离最近的山谷线的距离值按大小归类到相应的山谷线区间，每个山谷线区间包含的每根杆塔与其距离最近的山谷线距离值数据个数相等；
山脊线区间划分单元，用于将每根杆塔与其距离最近的山脊线的距离值按大小归类到相应的山脊线区间，每个山脊线区间包含的每根杆塔与其距离最近的山脊线距离值数据个数相等；
参数区间获取单元，用于获取每个杆塔对应的所有参数区间，所述所有参数区间包括密度区间、均值区间、海拔区间、坡度区间、坡形区间、坡形变化率区间、山谷线区间和山脊线区间。
可选的，所述关联规则建立模块包括：
阈值设定单元，用于根据所有杆塔的数量以及每根杆塔对应的参数区间数量，设定合适的最小支持度和最小置信度；
规则建立单元，用于针对任一杆塔，获取其对应的规则，所述规则中包括至少两个与该杆塔对应的参数区间，其中，所述规则中的最后一个参数区间为规则后件，其他参数区间为规则前件；
关联规则获取单元，用于针对所有杆塔，获取所述微地形特征参数和所述雷电活动特征参数之间的关联规则，所述关联规则包括规则后件为密度区间或均值区间的规则。
可选的，所述环境特征获取模块包括：
计算单元，用于计算所述关联规则的支持度和置信度；
目标规则筛选单元，用于从所述关联规则中，筛选出目标规则，所述目标规则包括所有满足最小支持度和最小置信度阈值的规则。
可选的，所述环境特征获取模块还包括：
等级设置单元，用于设置地闪密度等级和雷电流幅值均值等级；
最终规则筛选单元，用于从所述目标规则中，筛选出最终规则，所述最终规则包括规则后件满足所述地闪密度等级和雷电流幅值均值等级的规则；
特征设置单元，用于将所有最终规则对应的规则前件中包含的参数区间设为与雷电活动有强关联性的微地形特征；
环境特征获取单元，用于根据所述与雷电活动有强关联性的微地形特征，获取易引发雷击的微地形环境特征。
本申请公开了一种基于微地形环境特征的雷电活动分析方法和装置，该方法中，获取预设地域范围内所有杆塔的雷电活动特征参数，包括每根杆塔预设临近范围内的地闪密度和雷电流幅值均值；根据地形数据建立微地形因子图层，包括预设地域范围内的海拔、坡度、坡向、坡形和坡度变化率；根据高程数据构建山谷线和山脊线分布图层；获取每根杆塔的微地形特征参数，包括每根杆塔预设临近范围内的海拔、坡度、坡向、坡形和坡形变化率，及每根杆塔与其距离最近的山谷线和/或山脊线的距离值；建立微地形特征参数和雷电活动特征参数的关联规则；获取易引发雷击的微地形环境特征。
本申请通过建立输电线路区域微地形与雷电活动之间的关联规则，从杂乱无序的雷电数据和地形数据中筛选出与雷电活动有强关联性的微地形特征，获取易引发雷击的微地形，从而在建设输电线路时，尽量避免输电线路区域出现这些易引发雷击的微地形，或者对拥有这些易引发雷击的微地形的输电线路区域重点保护。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例公开的一种基于微地形环境特征的雷电活动分析方法的流程示意图；
图2为本申请实施例公开的一种基于微地形环境特征的雷电活动分析装置结构示意图。
具体实施方式
为了解决在分析输电线路区域地形与雷电活动关联性时，不能准确获取微地形环境特征对雷击的影响的问题，本申请通过以下各个实施例公开了一种基于微地形环境特征的雷电活动分析方法和装置。
本申请第一实施例公开了一种基于微地形环境特征的雷电活动分析方法，参见图1所示的流程示意图，包括步骤：
步骤S101，获取预设地域范围和时间范围内的雷电活动数据，所述雷电活动数据包括落雷频次和每次落雷的雷电流幅值。
步骤S102，获取所述预设地域范围内地形数据、高程数据以及所有杆塔的经纬度坐标。具体的，由于微地形情况复杂多变，需要基于数字高程数据，通过地理信息软件执行地形分析，获取地形数据，即计算所述预设范围内的海拔、坡度、坡向、坡形和坡度变化率。
步骤S103，获取所述预设地域范围内所有杆塔的雷电活动特征参数，所述雷电活动特征参数包括每根杆塔预设临近范围内的地闪密度和雷电流幅值均值。
步骤S104，根据所述地形数据，获取微地形因子，建立微地形因子图层，所述微地形因子包括所述预设地域范围内的海拔信息、坡度信息、坡向信息、坡形信息和坡度变化率信息。步骤S105，对所述高程数据进行水文分析，构建山谷线分布图层和山脊线分布图层。
步骤S106，根据所述微地形因子图层、所述山谷线分布图层、所述山脊线分布图层和所述所有杆塔的经纬度坐标，获取每根杆塔的微地形特征参数，所述每根杆塔的微地形特征参数包括每根杆塔预设临近范围内的海拔属性值、坡度属性值、坡向属性值、坡形属性值和坡形变化率属性值，以及每根杆塔与其距离最近的山谷线和/或山脊线的距离值。利用MATLAB编程读取读取所述微地形因子，同时导入所述所有杆塔的经纬度坐标，获取每根杆塔的微地形特征参数。
步骤S107，建立所述微地形特征参数和所述雷电活动特征参数之间的关联规则。
步骤S108，基于所述关联规则，获取易引发雷击的微地形环境特征。
本申请公开了一种基于微地形环境特征的雷电活动分析方法和装置，该方法中，获取预设地域范围内所有杆塔的雷电活动特征参数，包括每根杆塔预设临近范围内的地闪密度和雷电流幅值均值；根据地形数据建立微地形因子图层，包括预设地域范围内的海拔、坡度、坡向、坡形和坡度变化率；根据高程数据构建山谷线和山脊线分布图层；获取每根杆塔的微地形特征参数，包括每根杆塔预设临近范围内的海拔、坡度、坡向、坡形和坡形变化率，及每根杆塔与其距离最近的山谷线和/或山脊线的距离值；建立微地形特征参数和雷电活动特征参数的关联规则；获取易引发雷击的微地形环境特征。
本申请通过建立输电线路区域微地形与雷电活动之间的关联规则，从杂乱无序的雷电数据和地形数据中筛选出与雷电活动有强关联性的微地形特征，获取易引发雷击的微地形，从而在建设输电线路时，尽量避免输电线路区域出现这些易引发雷击的微地形，或者对拥有这些易引发雷击的微地形的输电线路区域重点保护。
进一步的，所述每根杆塔预设临近范围为圆形区域范围，所述圆形区域范围的圆心为目标杆塔，半径为预设距离，所述目标杆塔为任一根杆塔。具体的，可以将所有杆塔按输电线路走向编号，计算每根杆塔预设临近范围内的地闪密度的公式为：
Figure BDA0002994069180000071
式中：NG为地闪密度，单位是次/(km2·a)，m为统计周期，单位是年(a)，R为圆形区域半径，单位是km，Pi为第i年统计区域内的所述落雷频次。
计算每根杆塔预设临近范围内的雷电流幅值均值公式为：
Figure BDA0002994069180000072
式中，Iav为雷电流幅值均值，单位是kA；n为圆形区域内第i年的落雷频次；Iij为圆形统计区域内单次落雷的雷电流幅值，单位是kA；
进一步的，所述步骤S103获取所述预设地域范围内所有杆塔的雷电活动特征参数，包括：
统计每根杆塔预设临近范围内的落雷频次和每次落雷的雷电流幅值。
根据所述落雷频次和所述每次落雷的雷电流幅值，计算所述每根杆塔预设临近范围内的的地闪密度和雷电流幅值均值。
进一步的，在步骤S107建立所述微地形特征参数和所述雷电活动特征参数之间的关联规则之前，所述方法还包括：
将每根杆塔预设临近范围内的地闪密度按大小归类到相应的密度区间中，所述密度区间为少雷区、中雷区、多雷区或强雷区，每个密度区间中包含的地闪密度数据个数相等。地闪密度区间根据电力专家先验知识进行划分，具体为少雷区：地闪密度不超过0.78次/(km2·a)；中雷区：地闪密度超过0.78次/(km2·a)但不超过2.78次/(km2·a)；多雷区：地闪密度超过0.78次/(km2·a)但不超过7.98次/(km2·a)；强雷区：地闪密度超过7.98次/(km2·a)。
将每根杆塔预设临近范围内的雷电流幅值均值按大小归类到相应的均值区间中，每个均值区间中包含的雷电流幅值均值数据个数相等。
将每根杆塔预设临近范围内的海拔属性值按大小归类到相应的海拔区间中，每个海拔区间中包含的海拔属性值数据个数相等。
将每根杆塔预设临近范围内的坡度属性值按大小归类到相应的坡度区间中，每个坡度区间中包含的坡度属性值数据个数相等。
将每根杆塔预设临近范围内的坡形属性值按坡形种类归类到相应的坡形区间中，每个坡形区间中包含的坡形属性值数据个数相等。
将每根杆塔预设临近范围内的坡形变化率属性值按大小归类到相应的坡形变化率区间中，每个坡形变化率区间包含的坡形变化率属性值数据个数相等。
将每根杆塔与其距离最近的山谷线的距离值按大小归类到相应的山谷线区间，每个山谷线区间包含的每根杆塔与其距离最近的山谷线距离值数据个数相等。
将每根杆塔与其距离最近的山脊线的距离值按大小归类到相应的山脊线区间，每个山脊线区间包含的每根杆塔与其距离最近的山脊线距离值数据个数相等。
获取每个杆塔对应的所有参数区间，所述所有参数区间包括密度区间、均值区间、海拔区间、坡度区间、坡形区间、坡形变化率区间、山谷线区间和山脊线区间。
在划分参数区间以后，将所有杆塔包含的参数区间二值化，用1和0表示：建立一个雷害特征数据库，第一行为所有参数区间，第一列为所有按顺序编号的杆塔，1表示所在行的杆塔对应的参数区间中包括所在列的参数区间，0表示所在行的杆塔对应的参数区间中不包括所在列的参数区间；
进一步的，所述步骤S107建立所述微地形特征参数和所述雷电活动特征参数之间的关联规则，包括：
利用Apriori关联规则算法，根据所有杆塔的数量以及每根杆塔对应的参数区间数量，设定合适的最小支持度和最小置信度。
针对任一杆塔，获取其对应的规则，所述规则中包括至少两个与该杆塔对应的参数区间，其中，所述规则中的最后一个参数区间为规则后件，其他参数区间为规则前件。
针对所有杆塔，获取所述微地形特征参数和所述雷电活动特征参数之间的关联规则，所述关联规则包括规则后件为密度区间或均值区间的规则。
进一步的，所述步骤S108基于所述关联规则，获取易引发雷击的微地形环境特征，包括：
计算所述关联规则的支持度和置信度。
将每根杆塔作为一个事务，每根杆塔中包含的每一个参数区间作为一个属性，访问所述雷害特征数据库，读取所有事务，计算各个关联规则中各个属性的支持度，支持度计算公式如下：
Figure BDA0002994069180000081
计算各项满足支持度阈值的关联规则中属性的置信度，置信度计算公式如下：
Figure BDA0002994069180000082
式中：A——关联规则的规则前件；
B——关联规则的规则后件；
σ(A∪B)——同时含有A和B的事务数；
θ——事务总数；
从所述关联规则中，筛选出目标规则，所述目标规则包括所有满足最小支持度和最小置信度阈值的规则。
进一步的，所述步骤S108基于所述关联规则，获取易引发雷击的微地形环境特征，还包括：
设置地闪密度等级和雷电流幅值均值等级。
从所述目标规则中，筛选出最终规则，所述最终规则包括规则后件满足所述地闪密度等级和雷电流幅值均值等级的规则。
将所有最终规则对应的规则前件中包含的参数区间设为与雷电活动有强关联性的微地形特征。
根据所述与雷电活动有强关联性的微地形特征，获取易引发雷击的微地形环境特征。
本申请第二实施例公开了一种基于微地形环境特征的雷电活动分析装置，参见图2所示的结构示意图，所述装置应用于所述的一种基于微地形环境特征的雷电活动分析方法，所述装置包括：
雷电数据获取模块10，用于获取预设地域范围和时间范围内的雷电活动数据，所述雷电活动数据包括落雷频次和每次落雷的雷电流幅值。
数据获取模块20，用于获取所述预设地域范围内地形数据、高程数据以及所有杆塔的经纬度坐标。
雷电活动特征参数获取模块30，用于获取所述预设地域范围内所有杆塔的雷电活动特征参数，所述雷电活动特征参数包括每根杆塔预设临近范围内的地闪密度和雷电流幅值均值。
微地形因子图层建立模块40，用于根据所述地形数据，获取微地形因子，建立微地形因子图层，所述微地形因子包括所述预设地域范围内的海拔信息、坡度信息、坡向信息、坡形信息和坡度变化率信息。
山谷线和山脊线图层建立模块50，用于对所述高程数据进行水文分析，构建山谷线分布图层和山脊线分布图层。
微地形特征参数获取模块60，用于根据所述微地形因子图层、所述山谷线分布图层、所述山脊线分布图层和所述所有杆塔的经纬度坐标，获取每根杆塔的微地形特征参数，所述每根杆塔的微地形特征参数包括每根杆塔预设临近范围内的海拔属性值、坡度属性值、坡向属性值、坡形属性值和坡形变化率属性值，以及每根杆塔与其距离最近的山谷线和/或山脊线的距离值。
关联规则建立模块70，用于建立所述微地形特征参数和所述雷电活动特征参数之间的关联规则。
环境特征获取模块80，用于基于所述关联规则，获取易引发雷击的微地形环境特征。
进一步的，雷电活动特征参数获取模块30中所述每根杆塔预设临近范围为圆形区域范围，所述圆形区域范围的圆心为目标杆塔，半径为预设距离，所述目标杆塔为任一根杆塔。
进一步的，所述雷电活动特征参数获取模块30，包括：
统计单元，用于统计每根杆塔预设临近范围内的落雷频次和每次落雷的雷电流幅值。
数据计算单元，用于根据所述落雷频次和所述每次落雷的雷电流幅值，计算所述每根杆塔预设临近范围内的的地闪密度和雷电流幅值均值。
进一步的，所述装置在关联规则建立模块之前还包括区间划分模块，所述区间划分模块包括：
密度区间划分单元，用于将每根杆塔预设临近范围内的地闪密度按大小归类到相应的密度区间中，所述密度区间为少雷区、中雷区、多雷区或强雷区，每个密度区间中包含的地闪密度数据个数相等。
均值区间划分单元，用于将每根杆塔预设临近范围内的雷电流幅值均值按大小归类到相应的均值区间中，每个均值区间中包含的雷电流幅值均值数据个数相等。
海拔区间划分单元，用于将每根杆塔预设临近范围内的海拔属性值按大小归类到相应的海拔区间中，每个海拔区间中包含的海拔属性值数据个数相等。
坡度区间划分单元，用于将每根杆塔预设临近范围内的坡度属性值按大小归类到相应的坡度区间中，每个坡度区间中包含的坡度属性值数据个数相等。
坡形区间划分单元，用于将每根杆塔预设临近范围内的坡形属性值按坡形种类归类到相应的坡形区间中，每个坡形区间中包含的坡形属性值数据个数相等。
坡形变化率区间划分单元，用于将每根杆塔预设临近范围内的坡形变化率属性值按大小归类到相应的坡形变化率区间中，每个坡形变化率区间包含的坡形变化率属性值数据个数相等。
山谷线区间划分单元，用于将每根杆塔与其距离最近的山谷线的距离值按大小归类到相应的山谷线区间，每个山谷线区间包含的每根杆塔与其距离最近的山谷线距离值数据个数相等。
山脊线区间划分单元，用于将每根杆塔与其距离最近的山脊线的距离值按大小归类到相应的山脊线区间，每个山脊线区间包含的每根杆塔与其距离最近的山脊线距离值数据个数相等。
参数区间获取单元，用于获取每个杆塔对应的所有参数区间，所述所有参数区间包括密度区间、均值区间、海拔区间、坡度区间、坡形区间、坡形变化率区间、山谷线区间和山脊线区间。
进一步的，所述关联规则建立模块70包括：
阈值设定单元，用于根据所有杆塔的数量以及每根杆塔对应的参数区间数量，设定合适的最小支持度和最小置信度。
规则建立单元，用于针对任一杆塔，获取其对应的规则，所述规则中包括至少两个与该杆塔对应的参数区间，其中，所述规则中的最后一个参数区间为规则后件，其他参数区间为规则前件；
关联规则获取单元，用于针对所有杆塔，获取所述微地形特征参数和所述雷电活动特征参数之间的关联规则，所述关联规则包括规则后件为密度区间或均值区间的规则。
进一步的，所述环境特征获取模块包括：
计算单元，用于计算所述关联规则的支持度和置信度。
目标规则筛选单元，用于从所述关联规则中，筛选出目标规则，所述目标规则包括所有满足最小支持度和最小置信度阈值的规则。
进一步的，所述环境特征获取模块80还包括：
等级设置单元，用于设置地闪密度等级和雷电流幅值均值等级。
最终规则筛选单元，用于从所述目标规则中，筛选出最终规则，所述最终规则包括规则后件满足所述地闪密度等级和雷电流幅值均值等级的规则。
特征设置单元，用于将所有最终规则对应的规则前件中包含的参数区间设为与雷电活动有强关联性的微地形特征。
环境特征获取单元，用于根据所述与雷电活动有强关联性的微地形特征，获取易引发雷击的微地形环境特征。
以上结合具体实施方式和实施例对本申请进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本申请的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本申请精神和范围的情况下，可以对本申请技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本申请的范围内。本申请的保护范围以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种基于微地形环境特征的雷电活动分析方法，其特征在于，包括步骤；
获取预设地域范围和时间范围内的雷电活动数据，所述雷电活动数据包括落雷频次和每次落雷的雷电流幅值；
获取所述预设地域范围内地形数据、高程数据以及所有杆塔的经纬度坐标；
获取所述预设地域范围内所有杆塔的雷电活动特征参数，所述雷电活动特征参数包括每根杆塔预设临近范围内的地闪密度和雷电流幅值均值；
根据所述地形数据，获取微地形因子，建立微地形因子图层，所述微地形因子包括所述预设地域范围内的海拔信息、坡度信息、坡向信息、坡形信息和坡度变化率信息；
对所述高程数据进行水文分析，构建山谷线分布图层和山脊线分布图层；
根据所述微地形因子图层、所述山谷线分布图层、所述山脊线分布图层和所述所有杆塔的经纬度坐标，获取每根杆塔的微地形特征参数，所述每根杆塔的微地形特征参数包括每根杆塔预设临近范围内的海拔属性值、坡度属性值、坡向属性值、坡形属性值和坡形变化率属性值，以及每根杆塔与其距离最近的山谷线和/或山脊线的距离值；
建立所述微地形特征参数和所述雷电活动特征参数之间的关联规则；
基于所述关联规则，获取易引发雷击的微地形环境特征。
2.根据权利要求1所述的一种基于微地形环境特征的雷电活动分析方法，其特征在于，所述每根杆塔预设临近范围为圆形区域范围，所述圆形区域范围的圆心为目标杆塔，半径为预设距离，所述目标杆塔为任一根杆塔。
3.根据权利要求2所述的一种基于微地形环境特征的雷电活动分析方法，其特征在于，所述获取所述预设地域范围内所有杆塔的雷电活动特征参数，包括：
统计每根杆塔预设临近范围内的落雷频次和每次落雷的雷电流幅值；
根据所述落雷频次和所述每次落雷的雷电流幅值，计算所述每根杆塔预设临近范围内的的地闪密度和雷电流幅值均值。
4.根据权利要求1所述的一种基于微地形环境特征的雷电活动分析方法，其特征在于，在建立所述微地形特征参数和所述雷电活动特征参数之间的关联规则之前，所述方法还包括：
将每根杆塔预设临近范围内的地闪密度按大小归类到相应的密度区间中，所述密度区间为少雷区、中雷区、多雷区或强雷区，每个密度区间中包含的地闪密度数据个数相等；
将每根杆塔预设临近范围内的雷电流幅值均值按大小归类到相应的均值区间中，每个均值区间中包含的雷电流幅值均值数据个数相等；
将每根杆塔预设临近范围内的海拔属性值按大小归类到相应的海拔区间中，每个海拔区间中包含的海拔属性值数据个数相等；
将每根杆塔预设临近范围内的坡度属性值按大小归类到相应的坡度区间中，每个坡度区间中包含的坡度属性值数据个数相等；
将每根杆塔预设临近范围内的坡形属性值按坡形种类归类到相应的坡形区间中，每个坡形区间中包含的坡形属性值数据个数相等；
将每根杆塔预设临近范围内的坡形变化率属性值按大小归类到相应的坡形变化率区间中，每个坡形变化率区间包含的坡形变化率属性值数据个数相等；
将每根杆塔与其距离最近的山谷线的距离值按大小归类到相应的山谷线区间，每个山谷线区间包含的每根杆塔与其距离最近的山谷线距离值数据个数相等；
将每根杆塔与其距离最近的山脊线的距离值按大小归类到相应的山脊线区间，每个山脊线区间包含的每根杆塔与其距离最近的山脊线距离值数据个数相等；
获取每个杆塔对应的所有参数区间，所述所有参数区间包括密度区间、均值区间、海拔区间、坡度区间、坡形区间、坡形变化率区间、山谷线区间和山脊线区间。
5.根据权利要求4所述的一种基于微地形环境特征的雷电活动分析方法，其特征在于，所述建立所述微地形特征参数和所述雷电活动特征参数之间的关联规则，包括：
根据所有杆塔的数量以及每根杆塔对应的参数区间数量，设定合适的最小支持度和最小置信度；
针对任一杆塔，获取其对应的规则，所述规则中包括至少两个与该杆塔对应的参数区间，其中，所述规则中的最后一个参数区间为规则后件，其他参数区间为规则前件；
针对所有杆塔，获取所述微地形特征参数和所述雷电活动特征参数之间的关联规则，所述关联规则包括规则后件为密度区间或均值区间的规则。
6.根据权利要求5所述的一种基于微地形环境特征的雷电活动分析方法，其特征在于，所述基于所述关联规则，获取易引发雷击的微地形环境特征，包括：
计算所述关联规则的支持度和置信度；
从所述关联规则中，筛选出目标规则，所述目标规则包括所有满足最小支持度和最小置信度阈值的规则。
7.根据权利要求6所述的一种基于微地形环境特征的雷电活动分析方法，其特征在于，所述基于所述关联规则，获取易引发雷击的微地形环境特征，还包括：
设置地闪密度等级和雷电流幅值均值等级；
从所述目标规则中，筛选出最终规则，所述最终规则包括规则后件满足所述地闪密度等级和雷电流幅值均值等级的规则；
将所有最终规则对应的规则前件中包含的参数区间设为与雷电活动有强关联性的微地形特征；
根据所述与雷电活动有强关联性的微地形特征，获取易引发雷击的微地形环境特征。
8.一种基于微地形环境特征的雷电活动分析装置，所述装置应用于权利要求1-7任一项所述的一种基于微地形环境特征的雷电活动分析方法，其特征在于，所述装置包括：
雷电数据获取模块，用于获取预设地域范围和时间范围内的雷电活动数据，所述雷电活动数据包括落雷频次和每次落雷的雷电流幅值；
数据获取模块，用于获取所述预设地域范围内地形数据、高程数据以及所有杆塔的经纬度坐标；
雷电活动特征参数获取模块，用于获取所述预设地域范围内所有杆塔的雷电活动特征参数，所述雷电活动特征参数包括每根杆塔预设临近范围内的地闪密度和雷电流幅值均值；
微地形因子图层建立模块，用于根据所述地形数据，获取微地形因子，建立微地形因子图层，所述微地形因子包括所述预设地域范围内的海拔信息、坡度信息、坡向信息、坡形信息和坡度变化率信息；
山谷线和山脊线图层建立模块，用于对所述高程数据进行水文分析，构建山谷线分布图层和山脊线分布图层；
微地形特征参数获取模块，用于根据所述微地形因子图层、所述山谷线分布图层、所述山脊线分布图层和所述所有杆塔的经纬度坐标，获取每根杆塔的微地形特征参数，所述每根杆塔的微地形特征参数包括每根杆塔预设临近范围内的海拔属性值、坡度属性值、坡向属性值、坡形属性值和坡形变化率属性值，以及每根杆塔与其距离最近的山谷线和/或山脊线的距离值；
关联规则建立模块，用于建立所述微地形特征参数和所述雷电活动特征参数之间的关联规则；
环境特征获取模块，用于基于所述关联规则，获取易引发雷击的微地形环境特征。
9.根据权利要求8所述的一种基于微地形环境特征的雷电活动分析装置，其特征在于，所述装置在关联规则建立模块之前还包括区间划分模块，所述区间划分模块包括：
密度区间划分单元，用于将每根杆塔预设临近范围内的地闪密度按大小归类到相应的密度区间中，所述密度区间为少雷区、中雷区、多雷区或强雷区，每个密度区间中包含的地闪密度数据个数相等；
均值区间划分单元，用于将每根杆塔预设临近范围内的雷电流幅值均值按大小归类到相应的均值区间中，每个均值区间中包含的雷电流幅值均值数据个数相等；
海拔区间划分单元，用于将每根杆塔预设临近范围内的海拔属性值按大小归类到相应的海拔区间中，每个海拔区间中包含的海拔属性值数据个数相等；
坡度区间划分单元，用于将每根杆塔预设临近范围内的坡度属性值按大小归类到相应的坡度区间中，每个坡度区间中包含的坡度属性值数据个数相等；
坡形区间划分单元，用于将每根杆塔预设临近范围内的坡形属性值按坡形种类归类到相应的坡形区间中，每个坡形区间中包含的坡形属性值数据个数相等；
坡形变化率区间划分单元，用于将每根杆塔预设临近范围内的坡形变化率属性值按大小归类到相应的坡形变化率区间中，每个坡形变化率区间包含的坡形变化率属性值数据个数相等；
山谷线区间划分单元，用于将每根杆塔与其距离最近的山谷线的距离值按大小归类到相应的山谷线区间，每个山谷线区间包含的每根杆塔与其距离最近的山谷线距离值数据个数相等；
山脊线区间划分单元，用于将每根杆塔与其距离最近的山脊线的距离值按大小归类到相应的山脊线区间，每个山脊线区间包含的每根杆塔与其距离最近的山脊线距离值数据个数相等；
参数区间获取单元，用于获取每个杆塔对应的所有参数区间，所述所有参数区间包括密度区间、均值区间、海拔区间、坡度区间、坡形区间、坡形变化率区间、山谷线区间和山脊线区间。
10.根据权利要求9所述的一种基于微地形环境特征的雷电活动分析装置，其特征在于，所述关联规则建立模块包括：
阈值设定单元，用于根据所有杆塔的数量以及每根杆塔对应的参数区间数量，设定合适的最小支持度和最小置信度；
规则建立单元，用于针对任一杆塔，获取其对应的规则，所述规则中包括至少两个与该杆塔对应的参数区间，其中，所述规则中的最后一个参数区间为规则后件，其他参数区间为规则前件；
关联规则获取单元，用于针对所有杆塔，获取所述微地形特征参数和所述雷电活动特征参数之间的关联规则，所述关联规则包括规则后件为密度区间或均值区间的规则。
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