本发明涉及雷电预警相关的
技术领域：
，具体来讲涉及的是一种单站大气电场仪进行雷电预警的阈值法检验及改进算法。
背景技术：
：预警结果的客观检验是记录、考量预警质量，促进预警水平提高的重要手段，也是整个雷电预警过程中的重要环节。检验的目的，一是考量预警质量，预警准确度如何以及预警质量随时间的变化，二是提高预警质量，若要提高预警质量，首要任务就是需要通过客观检验，对预警做出客观评估以发现问题所在，进行总结以提高预警技能，三是比较不同预警方法间的预警质量，确定哪个预警系方法的预警质量更高，进而研究其具体表现。雷暴属于强对流天气具有时空尺度小，局地性强的特点，常规的地面气象站很难完全观测得到。因此，观测与预警预报“点对点”检验方法很难准确地反映分类预警预报质量。目前基于邻域(一定半径范围)的检验方法在强对流天气预报中得到较为广泛的应用，美国spc方法(即对于每一个站点上的各分类预报正确与否，是用以该点为中心，40km为半径的圆面上是否出现了，该分类的天气来判别检验方法)是空间检验方法中的一种。针对单站大气电场仪进行雷电预警时所常用的阈值法、极性反转法和电场跳变法等3种雷电预警方法一直以来没有缺乏相对科学的检验方法，本发明参考了spc的“点对面”，结合大气电场仪、闪电定位仪等监测设备的观测范围、监测数据特点，提出单站大气电场仪常用雷电预警方法的参数选取以及预警命中率、漏报率、预警提前时间以及空报率的检验方法。根据电场变化特征制定雷电预警阈值，能够进行雷电预警，在实际工作中，利用电场强度变化至某些阈值进行预警，称为阈值法。目前，单站大气电场仪配套的预警系统大都采用阈值法进行雷电预警，其预警效果受局地性影响较强，同时受大气气溶胶等外界干扰因素较多，即使同一地区不同雷暴过程的电场阈值也有差别。由于大气电场仪对局地雷暴引起的电场变化非常敏感，采用阈值法进行雷电预警时,常常会造成较多的虚警。经研究，设定不同雷电预警阈值对命中率的改善效果并不十分明显，反而会引起空报率和漏报率的反向较快变化。因此有必要建立更有效的单站大气电场仪雷电预警方法。当雷雨云在发展过程中靠近大气电场仪，大气电场极性会发生反转，由于云中中层负电荷区的形成，这也是雷雨云发展成熟过程的一个重要标志，因此在将大气电场极性反转作为预警算法的一个指标。当大气电场值超过预警阈值时，有必要结合电场变化初始阶段是否发生电场值跳变现象进行判断，大气电场值跳变与雷电发生的联系比大气电场阈值与雷电发生的联系更加紧密，因此将电场值跳变结合到预警算法作为预警算法的一个指标。大气电场仪能够反映出雷暴前后地面电场变化特征，大气电场仪能够反映出雷暴前后地面电场变化特征，利用大气电场实时监测数据进行雷电预警是可行的，阈值法、极性反转法和电场跳变法对雷电预警都有一定的效果，但又存在很大的局限性，因此将以上3中大气电场预警方法进行融合，提出一种单站大气电场仪进行雷电预警的融合算法对于提高单站大气电场雷电预警效果有着极为重要的意义。技术实现要素：因此，为了解决上述不足，本发明在此提供一种单站大气电场仪进行雷电预警的阈值法检验及改进算法；本发明提出单站大气电场仪进行雷电预警时所常用的阈值法、极性反转法和电场跳变法等3种雷电预警方法的参数选取以及预警命中率、漏报率、预警提前时间以及空报率的检验方法，并提出利用三维闪电和大气电场的历史资料，对检验得到的预警命中率采用线性加权融合法，形成一种单站大气电场仪进行雷电预警的融合算法。本发明是这样实现的，构造一种单站大气电场仪进行雷电预警的阈值法检验及改进算法，其特征在于；实现步骤如下；第一步：利用历史三维闪电资料筛选出以单站大气电场仪安装位置的经纬度为中心，20km内(大气电场仪探测范围)的闪电数据；用该闪电数据划分雷暴过程；第二步：根据第一步得到的闪电数据，以单站大气电场仪安装位置的经纬度为中心，逐公里(1-20km)统计其闪电发生数据，得到20个逐公里的闪电数据(记为0-1、0-2、0-3km...公里)，并按第一步的方法划分雷暴过程次数，但不需再进行质量控制；第三步：分析大气电场值分别超过2kv/m、4kv/m、6kv/m(3级阈值)(阈值可设变量)产生雷电预警(简称：阈值法)时间记为t1(分别用t12、t14、t16表示)，对比第二步得到的每次雷暴过程第一条闪电发生时间t2。t2-t1得到20个不同公里的预警提前时间，平均预警提前时间为t1＝σt2-t1/nc1；第四步：分析大气电场值分别超过2kv/m、4kv/m、6kv/m的时间t1，以30min为1时段，如果t1后30min内对应的公里的三维闪电资料无闪电发生，则空报次数nf1 1，得到3级大气电场阈值的预警空报次数nf1，空报率far1＝nf1/nc1 nf1,ts评分ts1＝nc1/nc1 nm1 nf1；第五步：通过第一至四步得到的3级阈值法逐公里的预警命中率pod1、漏报率mar1、平均预警提前时间t1、以及空报率far1；根据不同行业或项目的雷电预警防护需求结合准确率，确定预警范围，重新确定3级阈值；第六步：电场极性反转(过零点)且幅值超过0.25kv/m(该值可设为变量，根据单站大气电场仪晴天大气电场监测数据设定)产生雷电预警(简称：极性反转法)时间记为t3，每次雷暴过程第一条闪电发生时间t2，平均预警提前时间为t2＝σt2-t3/nc2，0min<t2-t3≦30min，则预警提前时间有效(30min变量或固定为15min、30min、45min、60min),仅记录最早的一个时间点t3；第七步：如果t3后30min内对应的公里的三维闪电资料无闪电发生，则空报次数nf2 1，得到预警空报次数nf2，空报率far2＝nf2/nc2 nf2，ts评分ts2＝nc2/nc2 nm2 nf2；第八步：通过第六至七步得到的过零点逐公里的预警命中率pod2、漏报率mar2、预警提前时间t2以及空报率far2；第九步：电场值跳变，以当电场强度绝对值超过0.25kv/m(该值可设为变量)，且出现(数据时间间隔正常时约为1秒，当数据间隔超过3分钟时，认为数据不可用)产生雷电预警(简称：电场跳变法)时间记为t4，每次雷暴过程第一条闪电发生时间t2，平均预警提前时间为t3＝σt2-t4/nc3，0min<t2-t4≦30min，则预警提前时间有效(30min变量或固定为15min、30min、45min、60min)，仅记录最早的一个时间点t3；第十步：如果t4后30min内对应的公里的三维闪电资料无闪电发生，则空报次数nf3 1，得到预警空报次数nf3，空报率far3＝nf3/nc3 nf3，ts评分ts3＝nc3/nc3 nm3 nf3；第十一步：通过第九至十步得到的电场值跳变逐公里的预警命中率pod3、漏报率mar3、预警提前时间t3以及空报率far3；第十二步：采用线性加权融合法对20公里任一逐公里范围进行预警，汇总阈值法、极性反转法和电场跳变法等3种雷电预警方法利用实时大气电场监测数据分别得到是否产生雷电预警的结果，产生记为1，不产生为0；然后将第三步、第六步、第九步得到的3个命中率pod作为权重，将三种方法的结果进行加权利用，预警结果公式如下：score为综合预警结果，pod为第三步、第六步、第九步得到的预警命中率，rec为是否产生雷电预警的结果，k为3种雷电预警方法顺序，i为阈值法的3级阈值；第十三步：综合预警结果score,任一逐公里范围的预警结果组合最多10种，score最大的3个值划为一级预警，中间的3个值划为二级预警，剩余的值划为三级预警；第十四步：综合预警结果score的输出频率取3min，即对预警等级的调整更新频次为3min/次；第十五步：综合预警的解除采用延时方式，当发出预警后，预警持续一定时间，持续时间取30min(可设为变量)，如果在报警持续时间内，又出现预警，重新计时；如果超过设定的持续时间，仍没有再次出现预警，则解除预警。根据本发明所述一种单站大气电场仪进行雷电预警的阈值法检验及改进算法，其特征在于；对于第一步来讲：如果第一条闪电发生开始与下条闪电发生的时间间隔小于60min，则雷暴过程持续，直至某次闪电发生60min内再无闪电发生，则表示雷暴过程终止，记为一次雷暴过程(对流云团生成数量)。第一条闪电与最后一次闪电发生的时间间隔为一次雷暴过程时间，对满足在该时间段总发生闪电次数大于2次(暂定2次或可设为变量)的数据，进行质量控制，删除小于2次的数据。根据本发明所述一种单站大气电场仪进行雷电预警的阈值法检验及改进算法，其特征在于；对于第三步来讲：当0min<t2-t1≦30min，则预警提前时间有效(30min变量或固定为15min、30min、45min、60min)内,仅记录最早的一个时间点t1。如果0min<t2-t1≦30min，则预警准确次数nc1 1；如果t2-t1>30min或t2-t1≦0(即闪电发生时间往前30min内无大气电场值超过阈值或者闪电发生后大气电场值超过阈值)，则漏报次数nm1 1，得到20个不同公里的3级大气电场阈值的预警准确次数nc1和漏报次数nm1。命中率pod1＝nc1/nc1 nm1，漏报率mar1＝nm1/nc1 nm1。注：1次雷暴过程nc1或nm1仅计数1次，nc1 nm1＝雷暴过程次数。根据本发明所述一种单站大气电场仪进行雷电预警的阈值法检验及改进算法，其特征在于；对于第四步来讲：采用单站大气电场仪进行雷电预警时其监测值超过预警界定值时为连续预警，如果将数据采样频率作为一次预警，计算出的准确率明显很低并与实际业务应用不符合。因此设定首次t1往后30min为1个时间段(该时间段可调)，也就是仅记录30min内最早的一个时间点t1，滚动计数，30min计数1次)。根据本发明所述一种单站大气电场仪进行雷电预警的阈值法检验及改进算法，其特征在于；对于第六步来讲：如果0min<t2-t3≦30min，则预警准确次数nc2 1；如果t2-t1>30min或t2-t3≦0(即每条闪电发生时间往前30min内未满足极性反转法或闪电发生后才触发极性反转发)，则漏报次数nm2 1，得到20个不同公里的预警准确次数nc2和漏报次数nm2。命中率pod2＝nc2/nc2 nm2，漏报率mar2＝nm2/nc2 nm2。注：1次雷暴过程nc2或nm2仅计数1次，nc1 nm1＝雷暴过程次数。根据本发明所述一种单站大气电场仪进行雷电预警的阈值法检验及改进算法，其特征在于；对于第九步来讲：如果0min<t2-t4≦30min，则预警准确次数nc3 1；如果t2-t4>30min或t2-t4≦0(即每条闪电发生时间往前30min内电场跳变法未预警或闪电发生后才触发电场跳变)，则漏报次数nm3 1，得到20个不同公里的预警准确次数nc3和漏报次数nm3。命中率pod3＝nc3/nc3 nm3，漏报率mar3＝nm3/nc3 nm3。注：1次雷暴过程nc3或nm3仅计数1次，nc3 nm3＝闪电次数。注2：当en为0时，en 1大于0.25kv/m，则计一次预警。本发明具有如下优点：本方法提出了单站大气电场仪雷电预警结果客观检验方法，能科学、客观地反映出阈值法、极性反转法和电场跳变法等3种雷电预警方法的预警效果，解决了对单站大气电场仪雷电预警效果检验的难题。对阈值法、极性反转法和电场跳变法采用线性加权融合法，提出一种单站大气电场仪进行雷电预警的融合算法，弥补了单纯利用一种预警方法进行雷电预警所存在的缺陷，进行合理的预警条件设置，实现更准确的雷电预警效果。具体实施方式下面将结合对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明通过改进在此提供一种单站大气电场仪进行雷电预警的阈值法检验及改进算法，实现步骤如下；第一步：利用历史三维闪电资料筛选出以单站大气电场仪安装位置的经纬度为中心，20km内(大气电场仪探测范围)的闪电数据。用该闪电数据划分雷暴过程，如果第一条闪电发生开始与下条闪电发生的时间间隔小于60min，则雷暴过程持续，直至某次闪电发生60min内再无闪电发生，则表示雷暴过程终止，记为一次雷暴过程(对流云团生成数量)。第一条闪电与最后一次闪电发生的时间间隔为一次雷暴过程时间，对满足在该时间段总发生闪电次数大于2次(暂定2次或可设为变量)的数据，进行质量控制，删除小于2次的数据。第二步：根据第一步得到的闪电数据，以单站大气电场仪安装位置的经纬度为中心，逐公里(1-20km)统计其闪电发生数据，得到20个逐公里的闪电数据(记为0-1、0-2、0-3km...公里)，并按第一步的方法划分雷暴过程次数，但不需再进行质量控制。第三步：分析大气电场值分别超过2kv/m、4kv/m、6kv/m(3级阈值)(阈值可设变量)产生雷电预警(简称：阈值法)时间记为t1(分别用t12、t14、t16表示)，对比第二步得到的每次雷暴过程第一条闪电发生时间t2。t2-t1得到20个不同公里的预警提前时间，平均预警提前时间为t1＝σt2-t1/nc1。当0min<t2-t1≦30min，则预警提前时间有效(30min变量或固定为15min、30min、45min、60min)内,仅记录最早的一个时间点t1。如果0min<t2-t1≦30min，则预警准确次数nc1 1；如果t2-t1>30min或t2-t1≦0(即闪电发生时间往前30min内无大气电场值超过阈值或者闪电发生后大气电场值超过阈值)，则漏报次数nm1 1，得到20个不同公里的3级大气电场阈值的预警准确次数nc1和漏报次数nm1。命中率pod1＝nc1/nc1 nm1，漏报率mar1＝nm1/nc1 nm1。注：1次雷暴过程nc1或nm1仅计数1次，nc1 nm1＝雷暴过程次数。第四步：分析大气电场值分别超过2kv/m、4kv/m、6kv/m的时间t1，以30min为1时段，如果t1后30min内对应的公里的三维闪电资料无闪电发生(说明：采用单站大气电场仪进行雷电预警时其监测值超过预警界定值时为连续预警，如果将数据采样频率作为一次预警，计算出的准确率明显很低并与实际业务应用不符合。因此设定首次t1往后30min为1个时间段(该时间段可调)，也就是仅记录30min内最早的一个时间点t1，滚动计数，30min计数1次)，则空报次数nf1 1，得到3级大气电场阈值的预警空报次数nf1，空报率far1＝nf1/nc1 nf1,ts评分ts1＝nc1/nc1 nm1 nf1。第五步：通过第一至四步得到的3级阈值法逐公里的预警命中率pod1、漏报率mar1、平均预警提前时间t1、以及空报率far1。根据不同行业或项目的雷电预警防护需求结合准确率，确定预警范围，重新确定3级阈值。第六步：电场极性反转(过零点)且幅值超过0.25kv/m(该值可设为变量，根据单站大气电场仪晴天大气电场监测数据设定)产生雷电预警(简称：极性反转法)时间记为t3，每次雷暴过程第一条闪电发生时间t2，平均预警提前时间为t2＝σt2-t3/nc2，0min<t2-t3≦30min，则预警提前时间有效(30min变量或固定为15min、30min、45min、60min),仅记录最早的一个时间点t3。如果0min<t2-t3≦30min，则预警准确次数nc2 1；如果t2-t1>30min或t2-t3≦0(即每条闪电发生时间往前30min内未满足极性反转法或闪电发生后才触发极性反转发)，则漏报次数nm2 1，得到20个不同公里的预警准确次数nc2和漏报次数nm2。命中率pod2＝nc2/nc2 nm2，漏报率mar2＝nm2/nc2 nm2。注：1次雷暴过程nc2或nm2仅计数1次，nc1 nm1＝雷暴过程次数。第七步：如果t3后30min内对应的公里的三维闪电资料无闪电发生，则空报次数nf2 1，得到预警空报次数nf2，空报率far2＝nf2/nc2 nf2，ts评分ts2＝nc2/nc2 nm2 nf2。第八步：通过第六至七步得到的过零点逐公里的预警命中率pod2、漏报率mar2、预警提前时间t2以及空报率far2。第九步：电场值跳变，以当电场强度绝对值超过0.25kv/m(该值可设为变量)，且出现(数据时间间隔正常时约为1秒，当数据间隔超过3分钟时，认为数据不可用)产生雷电预警(简称：电场跳变法)时间记为t4，每次雷暴过程第一条闪电发生时间t2，平均预警提前时间为t3＝σt2-t4/nc3，0min<t2-t4≦30min，则预警提前时间有效(30min变量或固定为15min、30min、45min、60min)，仅记录最早的一个时间点t3。如果0min<t2-t4≦30min，则预警准确次数nc3 1；如果t2-t4>30min或t2-t4≦0(即每条闪电发生时间往前30min内电场跳变法未预警或闪电发生后才触发电场跳变)，则漏报次数nm3 1，得到20个不同公里的预警准确次数nc3和漏报次数nm3。命中率pod3＝nc3/nc3 nm3，漏报率mar3＝nm3/nc3 nm3。注：1次雷暴过程nc3或nm3仅计数1次，nc3 nm3＝闪电次数。注2：当en为0时，en 1大于0.25kv/m，则计一次预警。第十步：如果t4后30min内对应的公里的三维闪电资料无闪电发生，则空报次数nf3 1，得到预警空报次数nf3，空报率far3＝nf3/nc3 nf3，ts评分ts3＝nc3/nc3 nm3 nf3；第十一步：通过第九至十步得到的电场值跳变逐公里的预警命中率pod3、漏报率mar3、预警提前时间t3以及空报率far3。第十二步：采用线性加权融合法对20公里任一逐公里范围进行预警，汇总阈值法、极性反转法和电场跳变法等3种雷电预警方法利用实时大气电场监测数据分别得到是否产生雷电预警的结果，产生记为1，不产生为0；然后将第三步、第六步、第九步得到的3个命中率pod作为权重，将三种方法的结果进行加权利用，预警结果公式如下：score为综合预警结果，pod为第三步、第六步、第九步得到的预警命中率，rec为是否产生雷电预警的结果，k为3种雷电预警方法顺序，i为阈值法的3级阈值。第十三步：综合预警结果score,任一逐公里范围的预警结果组合最多10种，score最大的3个值划为一级预警，中间的3个值划为二级预警，剩余的值划为三级预警。第十四步：综合预警结果score的输出频率取3min，即对预警等级的调整更新频次为3min/次。第十五步：综合预警的解除采用延时方式，当发出预警后，预警持续一定时间，持续时间取30min(可设为变量)，如果在报警持续时间内，又出现预警，重新计时。如果超过设定的持续时间，仍没有再次出现预警，则解除预警。说明：(1)第一步至第十一步利用的三维闪电资料和大气电场资料为历史资料且时间一致；第十二步是否产生雷电预警利用的是实时大气电场数据。(2)极性反转法和电场跳变法默认初始电场值为0.25kv/m，其来源于israelsson等(2001)研究中将电场值在0-0.25kv/m之间的数据归为晴天大气电场数据，在实际应用中可根据本地大气电场的月分布和时分布规律进行调整。(3)3种雷电预警方法的预警参数均可根据实际预警准确率进行优化，通过引入动态参数的机制，通过训练对预警结果是否与监测到的闪电数据相符，动态的调整权重使得预警效果大幅提升。(4)根据预警对象需求，可选择20公里范围任一公里半径进行雷电实时预警。应用实例：第一步：选取某一单站大气电场仪，该大气电场仪与三维闪电定位仪安装在同一位置，以其安装位置的经纬度为中心，利用某一年历史三维闪电资料筛选出20km内的闪电数据，得到994次闪电，对其进行质控删除一次雷暴过程闪电次数小于2次的数据，质控后得到929次闪电，共43次雷暴过程，平均一次雷暴过程85min，雷暴过程最长时长331min，平均时长81min，一次雷暴过程发生闪电最多次数181次，平均次数21.6次。第二步：根据第一步得到的闪电数据，以单站大气电场仪安装位置的经纬度为中心，逐公里(1-20km)统计其闪电发生数据，得到20个逐公里的闪电数据(记为0-1、0-2、0-3km...)，并按第一步的方法划分雷暴过程次数，但不需再进行质控,通过统计得到逐公里(1-20km)闪电次数及雷暴过程数，见表1。表1某一单站大气电场仪逐公里闪电次数及雷暴过程数统计半径范围(km)闪电次数雷暴过程数0-1330-2860-315110-427150-546150-676180-7105240-8127260-9164280-10215290-11272280-12328390-13388400-14462500-15538440-16622470-17698470-18767460-19852460-2092943第三步至第五步：分析大气电场值分别超过2kv/m、4kv/m、6kv/m(3级阈值)产生雷电预警(简称：阈值法)得到20个不同公里的3级大气电场阈值的预警准确次数nc1和漏报次数nm1，并分别计算命中率pod1、漏报率mar1，见表2-表4。空报率和ts评分略。表2某一单站大气电场仪阈值设为2kv/m时逐公里nc1、nm1、pod1、mar1、t1统计表3某一单站大气电场仪阈值设为4kv/m时逐公里nc1、nm1、pod1、mar1、t1统计表4某一单站大气电场仪阈值设为6kv/m时逐公里nc1、nm1、pod1、mar1、t1统计第六步至第八步：电场极性反转(过零点)且幅值超过0.25kv/m产生雷电预警，得到20个不同公里的3级大气电场阈值的预警准确次数nc2和漏报次数nm2，并分别计算命中率pod2、漏报率mar2、t2，见表5。空报率和ts评分略。表5某一单站大气电场仪采用极性反转法时逐公里nc2、nm2、pod2、mar2、t2统计第九步至第十一步：电场值跳变，以当电场强度绝对值超过0.25kv/m(该值可设为变量)，且出现产生雷电预警，得到20个不同公里的3级大气电场阈值的预警准确次数nc2和漏报次数nm2，并分别计算命中率pod2、漏报率mar2、t2，见表6。空报率和ts评分略。表6某一单站大气电场仪采用电场值跳变法时逐公里nc3、nm3、pod3、mar3、t3统计本专利的优点及有益效果体现为；本方法提出了单站大气电场仪雷电预警结果客观检验方法，能科学、客观地反映出阈值法、极性反转法和电场跳变法等3种雷电预警方法的预警效果，解决了对单站大气电场仪雷电预警效果检验的难题。对阈值法、极性反转法和电场跳变法采用线性加权融合法，提出一种单站大气电场仪进行雷电预警的融合算法，弥补了单纯利用一种预警方法进行雷电预警所存在的缺陷，进行合理的预警条件设置，实现更准确的雷电预警效果。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。当前第1页1 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技术特征：1.一种单站大气电场仪进行雷电预警的阈值法检验及改进算法，其特征在于；实现步骤如下；
第一步：利用历史三维闪电资料筛选出以单站大气电场仪安装位置的经纬度为中心，20km内的闪电数据；用该闪电数据划分雷暴过程；
第二步：根据第一步得到的闪电数据，以单站大气电场仪安装位置的经纬度为中心，逐公里(1-20km)统计其闪电发生数据，得到20个逐公里的闪电数据，并按第一步的方法划分雷暴过程次数，但不需再进行质量控制；
第三步：分析大气电场值分别超过2kv/m、4kv/m、6kv/m(3级阈值)产生雷电预警时间记为t1(分别用t12、t14、t16表示)，对比第二步得到的每次雷暴过程第一条闪电发生时间t2；t2-t1得到20个不同公里的预警提前时间，平均预警提前时间为t1＝σt2-t1/nc1；
第四步：分析大气电场值分别超过2kv/m、4kv/m、6kv/m的时间t1，以30min为1时段，如果t1后30min内对应的公里的三维闪电资料无闪电发生，则空报次数nf1 1，得到3级大气电场阈值的预警空报次数nf1，空报率far1＝nf1/nc1 nf1,ts评分ts1＝nc1/nc1 nm1 nf1；
第五步：通过第一至四步得到的3级阈值法逐公里的预警命中率pod1、漏报率mar1、平均预警提前时间t1、以及空报率far1；根据不同行业或项目的雷电预警防护需求结合准确率，确定预警范围，重新确定3级阈值；
第六步：电场极性反转(过零点)且幅值超过0.25kv/m(该值可设为变量，根据单站大气电场仪晴天大气电场监测数据设定)产生雷电预警时间记为t3，每次雷暴过程第一条闪电发生时间t2，平均预警提前时间为t2＝σt2-t3/nc2，0min<t2-t3≦30min，则预警提前时间有效(30min变量或固定为15min、30min、45min、60min),仅记录最早的一个时间点t3；
第七步：如果t3后30min内对应的公里的三维闪电资料无闪电发生，则空报次数nf2 1，得到预警空报次数nf2，空报率far2＝nf2/nc2 nf2，ts评分ts2＝nc2/nc2 nm2 nf2；
第八步：通过第六至七步得到的过零点逐公里的预警命中率pod2、漏报率mar2、预警提前时间t2以及空报率far2；
第九步：电场值跳变，以当电场强度绝对值超过0.25kv/m(该值可设为变量)，且出现，
产生雷电预警时间记为t4，每次雷暴过程第一条闪电发生时间t2，平均预警提前时间为t3＝σt2-t4/nc3，0min<t2-t4≦30min，则预警提前时间有效(30min变量或固定为15min、30min、45min、60min)，仅记录最早的一个时间点t3；
第十步：如果t4后30min内对应的公里的三维闪电资料无闪电发生，则空报次数nf3 1，得到预警空报次数nf3，空报率far3＝nf3/nc3 nf3，ts评分ts3＝nc3/nc3 nm3 nf3；
第十一步：通过第九至十步得到的电场值跳变逐公里的预警命中率pod3、漏报率mar3、预警提前时间t3以及空报率far3；
第十二步：采用线性加权融合法对20公里任一逐公里范围进行预警，汇总阈值法、极性反转法和电场跳变法等3种雷电预警方法利用实时大气电场监测数据分别得到是否产生雷电预警的结果，产生记为1，不产生为0；然后将第三步、第六步、第九步得到的3个命中率pod作为权重，将三种方法的结果进行加权利用，预警结果公式如下：
score为综合预警结果，pod为第三步、第六步、第九步得到的预警命中率，rec为是否产生雷电预警的结果，k为3种雷电预警方法顺序，i为阈值法的3级阈值；
第十三步：综合预警结果score,任一逐公里范围的预警结果组合最多10种，score最大的3个值划为一级预警，中间的3个值划为二级预警，剩余的值划为三级预警；
第十四步：综合预警结果score的输出频率取3min，即对预警等级的调整更新频次为3min/次；
第十五步：综合预警的解除采用延时方式，当发出预警后，预警持续一定时间，持续时间取30min(可设为变量)，如果在报警持续时间内，又出现预警，重新计时；如果超过设定的持续时间，仍没有再次出现预警，则解除预警。
2.根据权利要求1所述一种单站大气电场仪进行雷电预警的阈值法检验及改进算法，其特征在于；对于第一步来讲：如果第一条闪电发生开始与下条闪电发生的时间间隔小于60min，则雷暴过程持续，直至某次闪电发生60min内再无闪电发生，则表示雷暴过程终止，记为一次雷暴过程(对流云团生成数量)；第一条闪电与最后一次闪电发生的时间间隔为一次雷暴过程时间，对满足在该时间段总发生闪电次数大于2次(暂定2次或可设为变量)的数据，进行质量控制，删除小于2次的数据。
3.根据权利要求1所述一种单站大气电场仪进行雷电预警的阈值法检验及改进算法，其特征在于；对于第三步来讲：当0min<t2-t1≦30min，则预警提前时间有效(30min变量或固定为15min、30min、45min、60min)内,仅记录最早的一个时间点t1；如果0min<t2-t1≦30min，则预警准确次数nc1 1；如果t2-t1>30min或t2-t1≦0(即闪电发生时间往前30min内无大气电场值超过阈值或者闪电发生后大气电场值超过阈值)，则漏报次数nm1 1，得到20个不同公里的3级大气电场阈值的预警准确次数nc1和漏报次数nm1；命中率pod1＝nc1/nc1 nm1，漏报率mar1＝nm1/nc1 nm1。
4.根据权利要求1所述一种单站大气电场仪进行雷电预警的阈值法检验及改进算法，其特征在于；对于第四步来讲：采用单站大气电场仪进行雷电预警时其监测值超过预警界定值时为连续预警，如果将数据采样频率作为一次预警，计算出的准确率明显很低并与实际业务应用不符合；因此设定首次t1往后30min为1个时间段(该时间段可调)，也就是仅记录30min内最早的一个时间点t1，滚动计数，30min计数1次)。
5.根据权利要求1所述一种单站大气电场仪进行雷电预警的阈值法检验及改进算法，其特征在于；对于第六步来讲：如果0min<t2-t3≦30min，则预警准确次数nc2 1；如果t2-t1>30min或t2-t3≦0(即每条闪电发生时间往前30min内未满足极性反转法或闪电发生后才触发极性反转发)，则漏报次数nm2 1，得到20个不同公里的预警准确次数nc2和漏报次数nm2；命中率pod2＝nc2/nc2 nm2，漏报率mar2＝nm2/nc2 nm2。
6.根据权利要求1所述一种单站大气电场仪进行雷电预警的阈值法检验及改进算法，其特征在于；对于第九步来讲：如果0min<t2-t4≦30min，则预警准确次数nc3 1；如果t2-t4>30min或t2-t4≦0(即每条闪电发生时间往前30min内电场跳变法未预警或闪电发生后才触发电场跳变)，则漏报次数nm3 1，得到20个不同公里的预警准确次数nc3和漏报次数nm3；命中率pod3＝nc3/nc3 nm3，漏报率mar3＝nm3/nc3 nm3。
技术总结本发明公开了一种单站大气电场仪进行雷电预警的阈值法检验及改进算法；本发明提出单站大气电场仪进行雷电预警时所常用的阈值法、极性反转法和电场跳变法等3种雷电预警方法的参数选取以及预警命中率、漏报率、预警提前时间以及空报率的检验方法，并提出利用三维闪电和大气电场的历史资料，对检验得到的预警命中率采用线性加权融合法，形成一种单站大气电场仪进行雷电预警的融合算法。
技术研发人员：丁旻;吴安坤;李迪;张弛;杨朝梅;曾勇;佘菁力;兰方信;张开华;郭军成;朱曦嵘;黄钰;杨群;陈春;刘波
受保护的技术使用者：贵州省气象灾害防御技术中心
技术研发日：2021.05.19
技术公布日：2021.08.03
