为了研究闪电先导与地物的相互作用,建立了先导的物理模式和随机模式来模拟下行先导与上行先导的连接过程。选取电位梯度最大的方向为先导发展方向的为先导物理模式,根据概率随机选取先导下一步发展方向的为先导随机模式。先导二维物理模式的模拟得到先导梯级长度在14.2m-82.9m的范围内,下行先导感应电荷的数量级为10 ?5 C/m,先导梯级长度和感应电荷量均随着先导离地高度的下降而增加,模拟结果与观测值相吻合。模式模拟了下行先导的电位不同、地面建筑物的尺寸不同、建筑物顶部的避雷针的高度和位置不同这几种不同的情况,模拟得到不同情况下避雷针的吸引半径并不相同,建筑物拐角也具有一定的吸引半径,避雷针和拐角之间存在竞争关系。因此在雷电防护设计中需要考虑拐角等复杂结构的尖端对闪电的吸引作用。先导二维随机模式的模拟得到最后一跳的距离L s在41m-81m的范围内,下行先导感应电荷的数量级为10 ?4 C/m,下行先导出现明显的分叉,且先导接近地面时分叉逐渐增多。模拟的连接过程形态呈现多样性的特点。避雷针头顶的下行先导不是百分之百击中避雷针,远离避雷针的下行先导仍有很大概率被避雷针拦截。在绝大多数情况下避雷针可以有效地保护建筑物免于雷击。在建筑尺寸一定的条件下,闪电先导越是远离避雷针,避雷针有效拦截闪电先导的概率就越小。在下行先导与避雷针水平距离一定的条件下,建筑物越宽越矮,避雷针有效拦截闪电先导的概率越小。在先导二维随机模式模拟的基础上进行了先导三维随机模式的模拟,发现三维模拟得到的最后一跳的距离L s与二维投影得到的结果基本一致。下行先导的发展出现了比二维模拟更加明显的分叉现象,且越接近地面,分叉现象越明显。二维投影得到的下行先导通道的感应电荷在先导由云到地的发展过程中是逐渐增加的,感应电荷的数量级为10 ?4 C/m。