林業雷擊火防控雷電預警閃電定位系統是一種用于監測和預警森林中雷電活動，以預防雷擊火發生的重要技術系統:

一：系統構成
1、探測設備
（1）、全波形三維閃電定位儀：
1：工作原理：利用閃電輻射的電磁場特性，對閃電回擊放電產生的全波形信號進行精確測量和分析，通過多個定位儀接收閃電信號的時間差、方位角等信息，運用先進的算法計算出閃電的三維空間位置。
2：功能特點：可實時探測定位較遠距離內的閃電信息，能準確獲取閃電發生的時間、位置、強度、高度等關鍵參數，還可區分不同類型的閃電，如云地閃、云間閃等，為雷擊火監測提供全面、精準的數據支持。
3：應用場景：廣泛應用于大面積森林區域的雷電監測，如大興安嶺等重點林區，能有效監測區域內的雷電活動情況，幫助林業部門及時發現可能引發雷擊火的危險區域。
（2）、大氣電場儀：
1：工作原理：通過測量大氣中電場強度的變化來監測雷電活動。在雷暴天氣形成過程中，云層與地面之間會形成強大的電場，大氣電場儀能夠感應到這種電場的變化，并根據電場強度、變化速率等參數，判斷雷暴的發展趨勢和潛在的雷擊危險性。
2：功能特點：可提前一定時間對周邊一定范圍內潛在的雷暴活動及雷擊危險性做出預報預警，為林業工作人員爭取更多的防范時間。具有較高的靈敏度和實時性，能快速響應大氣電場的微弱變化，及時提供雷電預警信息。
3：應用場景：可部署在森林邊緣、山頂等空曠地帶，以及瞭望塔、監測站等位置，對周邊森林區域進行雷電預警，如中國林科院森環森保所團隊將其應用于我國雷擊火的監測預警，取得了良好效果1。
（3）、氣象監測站：
1：工作原理
數據采集原理：氣象要素傳感器基于不同的物理、化學原理感知氣象要素的變化，并將這些變化轉化為電信號或其他可測量的信號。如溫度傳感器利用物體的熱脹冷縮、電阻隨溫度變化等特性，濕度傳感器根據水分子與感應材料相互作用導致的電學性質變化來測量濕度。
數據傳輸與處理原理：數據采集器按照設定的時間間隔采集傳感器的數據，并進行存儲和初步處理。通過通信模塊，利用無線通信網絡將數據傳輸到數據中心或管理平臺。數據中心運用專業的氣象數據分析軟件和算法，對大量的氣象數據進行分析、統計和建模，提取有價值的信息，如計算火險指數、預測天氣變化趨勢等。
2：作用
實時監測氣象數據：對氣溫、濕度、風速、風向、降水、氣壓等氣象要素進行實時、連續的監測，提供準確的基礎數據，幫助工作人員了解林區當前的氣象狀況。
火災風險評估：為雷擊火危險性預測模型提供關鍵參數，通過綜合分析氣象數據與森林可燃物狀況等，評估雷擊火發生的可能性和危險程度，為制定防控措施提供科學依據。
輔助雷電預警：結合閃電定位系統等其他設備的數據，輔助判斷雷電活動的趨勢和可能影響的區域。例如，當氣象監測站監測到空氣濕度低、氣溫高、風速較大且有雷暴天氣跡象時，預示著雷擊火發生的風險較高。
火情蔓延預測：在雷擊火發生后，根據實時監測的風速、風向等氣象數據，預測火災可能的蔓延方向和速度，為消防力量的部署、撲救方案的制定以及人員疏散等提供重要參考，提高火災撲救的效率和效果。
研究氣象與雷擊火關系：長期積累的氣象數據可用于研究氣象條件與雷擊火發生、發展之間的規律和相關性，為改進雷擊火防控技術、完善防控策略提供數據支持和理論依據。
（4）、數據傳輸網絡：
一般采用 4G、5G 或衛星通信等方式，將探測設備獲取的數據實時傳輸到數據處理中心2。
（5）、數據處理中心：
對收集到的雷電、氣象等數據進行分析、處理和存儲，運用專業的算法和模型，計算出雷電活動的趨勢、落雷概率等信息。
（6）、預警發布平臺：
將分析得出的雷電預警信息，通過短信、手機應用程序、廣播、電子顯示屏等多種渠道，及時發布給林業部門工作人員、森林巡護人員以及周邊居民。
二、工作原理
時間到達法：測定閃電的電磁波從落地點傳播到探頭所需要的時間，通過多個探測點接收到閃電信號的時間差，計算出閃電的位置。
方位測定法：利用一對成正交的磁場線圈，測定閃電所在的正確方位。
時差測向混合法：在測向系統的基礎上增加了時差功能，采用數字信號處理器技術增加了數字波形處理，并用網絡的形式高速率送往中心站，用工作站進行波形相關性分析和定位處理。
三、作用意義
提前預警防范：能提前數小時甚至數天對可能發生雷擊火的區域發出預警，讓林業部門提前做好人員、設備的部署，及時開展防火巡查、清理易燃物等工作，降低雷擊火發生的概率。
精準定位雷擊點：精確確定雷電發生的位置，幫助工作人員快速鎖定可能引發火災的區域，提高雷擊火監測和撲救的效率。
輔助決策支持：為林業部門的防火決策提供科學依據，如根據雷電活動趨勢和落雷密度，合理安排巡護路線、設置防火隔離帶等。
研究雷電規律：長期積累的雷電數據可用于研究雷電活動的規律和趨勢，以及雷電與森林火災發生的相關性，為制定更有效的雷擊火防控策略提供參考。
四、應用案例
中國林科院森環森保所項目：中國林科院森環森保所森林和草原火災防控創新研究室建成了覆蓋大興安嶺林區、四川涼山、河北塞罕壩、福建武夷山以及新疆阿爾泰的全國重點林區雷電監測網和火險監測網，覆蓋范圍超過 40 萬平方公里。其研發的雷擊火預警模型體系，可實現單個閃電風險精準預警，預警風險劃分為高、中、低三級，能有效篩除 80% 以上的低風險區域和低風險閃電。
涼山州雷擊火感知系統：四川省涼山州安裝了 2 套火險自動監測站、4 套全波形三維閃電定位儀、1 套長基線雷電電磁脈沖探測儀，可實現對不同雷電指標、可燃物指標、氣象指標的實時監測，后續將實現系統常態運行并開展業務化培訓。