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2025

什么是三维闪电定位仪？

技术部：李淑阳

三维闪电定位仪是一种能同时确定闪电水平位置（经度、纬度）和垂直高度（距

地面高度）的专业设备，它突破了传统二维设备仅能定位水平坐标的局限，通过

捕捉闪电的三维信息，更全面地还原了闪电在大气中的空间分布。

一、核心功能

精准定位：三维闪电定位仪能够精确确定闪电的经度、纬度、高度三维坐标，定

位精度可达数十米以内（地闪），为森林防火、雷电物理研究等场景提供更精准

的空间数据支撑。

全闪监测：该设备具备全闪（云闪、地闪）监测功能，能够区分闪电是否击中地

面（地闪）或在云层中发生（云闪），为分析雷暴云内部活动规律提供关键数据。

二、工作原理

三维闪电定位仪通常采用“时差法（TOA）+测向法（AOA）”混合算法，通过2

个及以上站点协同工作，具体流程如下：

信号捕捉：闪电放电会产生宽频电磁脉冲（涵盖VLF/LF频段），每个定位站点

的天线阵列实时接收该信号，并记录信号到达时间（精确到纳秒级，依赖GPS/

北斗双模授时同步）。

时差法（TOA）：通过多个站点间的信号到达时间差，结合光速（电磁信号传播

速度），构建空间方程，计算闪电的水平位置（经度、纬度）。

测向法（AOA）：通过站点天线阵列测量信号来波方向（方位角、仰角），辅

助确定闪电的垂直高度，弥补时差法在高度计算上的误差。

三维定位：后台系统融合多站的时间差与方向数据，结合区域地形高程模型，最

终输出闪电的经度、纬度、高度三维坐标，同时可计算电流强度、放电持续时间

等参数。

三、应用领域

气象监测与防灾减灾：为气象部门提供雷暴云三维结构、闪电活动强度等数据，

支撑短期雷暴预警和强对流天气研判，减少雷电引发的灾害损失。

森林防火：精准定位地面雷击点的三维坐标，快速指引护林员排查雷击火隐患，

缩短火情发现和处置时间。

航空航天安全：为机场、航线、火箭发射场提供闪电三维通道信息，判断闪电是

否侵入飞行或发射空域的高度范围，保障飞机起降、火箭发射安全。

电力与通信保障：监测输电线路、通信基站周边的闪电活动，提前预警雷电风险，

辅助开展设备防雷运维，减少雷击导致的停电、通信中断。

雷电物理科研：记录闪电全波形数据和三维发展路径，为研究雷暴云电荷分布、

闪电放电机制等提供基础数据。

石油化工与危化品管控：在油田、油库、化工园区等易燃易爆场所部署，实时监

测周边闪电活动，触发分级预警并联动停产、停运等安全措施。

建筑与工程施工：针对高层建筑、桥梁、风电项目等户外施工场景，预警施工区

域雷电风险，保障施工人员和大型设备安全。

农业与生态：监测农田、林区的雷电活动，分析雷电对土壤氮素转化、植被生长

的影响，为农业生产和生态保护提供参考。

交通运营：为高速公路、铁路沿线提供雷电预警，避免强雷电天气下的交通事故，

保障交通干线正常运行。