双站摄像资料重建闪电三维通道的方法-高原气象.PDF

第３４卷　第３期 高　原　气　象 Ｖｏｌ．３４　Ｎｏ．３ 　　 　　　　　　　　　　 ２０１５年６月 ＰＬＡＴＥＡＵＭＥＴＥＯＲＯＬＯＧＹ　　　　　　　　　　　　　　　 Ｊｕｎｅ，２０１５ 高彦，吕伟涛，陈绿文，等．双站摄像资料重建闪电三维通道的方法［Ｊ］．高原气象，２０１５，３４（３）：８４２ ８４９，ｄｏｉ：１０．７５２２／ ｊ．ｉｓｓｎ．１００００５３４．２０１３．００１６９． 双站摄像资料重建闪电三维通道的方法 １ １ ２ １ １ １ 高　彦 ，　吕伟涛 ，　陈绿文 ，　马　颖 ，　张　阳 ，　张义军 （１．中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室／雷电物理和防护工程实验室，北京　１０００８１； ２．广东省防雷中心，广州　５１００８０） 摘要：为了满足准确分析闪电通道三维发展特征和闪电先导相互作用的需求，建立了一种利用双站摄 像资料重建闪电三维通道的方法，从两幅在不同位置拍摄到的闪电二维图像上分别获取通道的坐标序 列，利用空间立体几何原理，寻找两组序列中互相匹配的坐标，再由匹配的坐标序列重建出最终的闪 电三维通道。通过对一次实际观测个例的重建与分析，验证了重建算法在实际观测中的可靠性，并对 闪电通道的三维长度和二维长度进行了对比，发现两者差异可达２倍以上，充分说明了闪电三维特征 分析的重要性。 关键词：闪电通道；光学观测；三维；重建 ＋ 文章编号：１００００５３４（２０１５）０３０８４２０８　　中图分类号：Ｐ４２７．３２１ 文献标志码：Ａ ｄｏｉ：１０．７５２２／ｊ．ｉｓｓｎ．１００００５３４．２０１３．００１６９ 关研究人员在闪电光学三维观测方面也做了一些尝 １　引言 ［１５］ 试，例如：Ｈｕｂｅｒｔｅｔａｌ 于１９７８年在法国用磁带 　　 闪电是 自然大气中的超强、超长放电现 录像机观测了１３次触发闪电的回击过程。Ｉｄｏｎｅｅｔ ［１，２］ ［１６］ 象 。利用摄像设备对闪电通道进行观测能够获 ａｌ 于１９８４年在美国用条纹相机观测了５６次触发 取通道的几何形状、发展速度以及其他一些发展特 闪电的回击过程，计算得到闪电通道的三维回击速 征［３－６］，并作为直观的数据检验其他观测手段获得 度在 ７ ８ －１ ［１７］ ４．５×１０～１．７×１０ｍ·ｓ 之间；Ｍａｒｋｕｓ ［７－１０］ ［１１］ 的结果 。Ｉｓｉｋａｗａ 在１９６１年通过分析闪电图 在２００８年研发出一种从多个角度拍摄闪电过程来 像，得到１３个下行先导主通道和１４个下行先导分 ［１８，１９］ 重建放电通道的系统；Ｌｉｕｅｔａｌ 在２０１１年提出 ５ －１ ［１２］ 叉的二维速度量级为１０ｍ·ｓ 。Ｎａｇａｉｅｔａｌ 在 了一种利用两个不同角度的摄像机来拍摄闪电通 １９８２年使用条纹相机拍摄到一次发生在日本夏季 道，进而图形化重建三维通道的方法。