高速公路气象灾害监测建站思路

张 曼

（北京市气象局大气探测中心，北京 100089）

1 高速公路科学运营需要建设高速公路气象灾害监测站

高速公路上，因车流量大、行驶速度快以及其自身全封闭、全立交的特点，要求车辆不得任意减速和停车。所以，一遇到大雾、暴雨、冰雪等低能见度天气，就极有可能引发连锁反应，最终形成多车连续追尾的重特大交通事故。随着高速公路交通流量及密度的增大，低能见度等灾害天气条件下，高速公路的交通事故发生率和伤亡损失也随之迅速增长。

天气环境条件监测是高速公路科学运营的一个重要依据，气象环境条件对高速公路行车安全、正常使用具有举足轻重的作用。交通运输随着高速公路建设迅猛发展，现代交通运输所追求的快速、高效与安全受到气象条件的影响和制约日益明显，其中突发性的低能见度雾、霾、沙尘暴，短时强降水，路面结冰、积雪，强风等气象灾害不仅严重影响交通运输，而且也严重影响了人们的生命财产安全。因此，建设高速公路气象灾害监测站，及时提供所关心的各类气象要素实况，并以此来制作具有针对性和时效性的专业服务产品，提高气象为交通服务的能力和水平。

交通运输属于对气象高度敏感的行业，追求快速、高效、安全、准时的目标，在很大程度上要受到气象因素的制约。高速公路交通事故的高发期，也多为多雾、多雨、多雪的季节。虽然低能见度、雾、霾、沙尘暴，短时强降水，暴雪、路面结冰、积雪，强风等气象灾害天气属不可抗拒因素，但能够通过人为的防范措施来避免或减少事故损失。对高速公路沿线气象状况及时进行监测、分析和采取有效的应急预案，对保障高速公路过往车辆的安全有着积极作用。

建设“高速公路气象灾害监测站”是一种交通气象安全保障的有效手段。高速公路管理部门掌握着精确的气象资料和天气预报，以避免在恶劣的天气条件下蒙受重大损失。即各路段可根据各自的地形及气候特点，结合路段交通状况，制定各自的应急预案，以保证高速公路的行车安全和顺畅。

2 高速公路气象灾害监测建站思路

在高速公路的建设与运营管理中，实施高速公路气象灾害监测站的建设，是高速公路日常运营管理的基础平台—监控系统的重要组成部分。它可有效提升高速公路运营管理的整体服务水平，提高公路在恶劣天气条件下的安全和道路通行能力。高速公路气象监测站的建设思路侧重考虑以下几个方面：

（1）气象与交通行业信息共享平台的建立：气象行业背景场形势与高速公路沿线气象和环境要素的监测实况应该在一个统一的信息平台下加以利用，以形成优势互补。两行业在网络上构筑信息通道，以便实时导入国家基础气象台站的实况资料和天气预报信息，这两部分信息将构成本系统的基础信息之一。

（2）灵活高效的公路沿线监测站的布设：应在沿线相对均匀地布设一定数量的交通气象灾害监测站，作为数据基准参考站，所谓基准参考站就是要求该站的数据完整性、准确性相对比较高，以便今后对其进行沿线气象环境特征的分析和研究。监测能见度、温度、相对湿度、风向、风速、雨量、气压、路面状况、实景图像等各类天气现象等影响交通安全的气象要素，主要用于及时发现交通沿线各种异常交通环境因素变化和气象状况，为气象部门的交通气象服务提供实时的监测数据。监测数据及时上传到高速公路监测中心和气象监测管理部门，为交通管制及时提出实时的决策依据。

（3）及时的灾害实况及预警发布系统：应建立适合交通部门的短时预警模式，以气象背景场和沿线实况为输入，实时运算出交通气象灾害的爆发概率，并及时通过沿线电子警示牌和各种公众媒体发布公路气象灾害情况和预警等级。

（4）系统性与规范化：为了确保系统的有效性，实现基础气象信息的导入，必须遵守已形成的行业标准并签订共同遵守的规范，使系统能结合气象部门和交通部门两方面的优势，共同为社会提供优质的交通气象保障和服务。基础数据库要求采用统一的数据结构规范模式，保证数据的统一性、完整性和有效性，做到数据采集制度化、信息形式标准化、信息内容系统化、信息储存档案化，以达到信息横、纵向贯通一致，数据共享的目的。

3 高速公路气象灾害监测建站技术路线

（1）以需求为导向，进行系统功能设计：大雾、雨、雪、积雪、结冰、强风暴等恶劣天气已经成为影响交通运输的重要因素，高速公路气象灾害监测站建设要满足防御恶劣天气事件的需求，满足交通运输决策、公众保障服务需求，加强气象保障，提高防灾减灾能力。建站要紧扣交通运输需求，针对不同特点，建设具有针对性、专业化、精细化的交通气象条件监视分析，预报预警和专业服务平台与此相适应，补充完善现有监测站网布局，并考虑以后的技术发展与业务拓展能力，为后续业务建设积累经验。

（2）适应科学技术发展需求，提升系统综合能力：随着探测技术的发展，探测装备和探测技术水平也不断提高，它正从人工观测转向自动化遥感遥测，从定性观测转向定量观测；天气气候系统的监测信息更丰富，时间和空间分辨率更高；目前，数值模式水平的提高，使预报预测增加提前量和精细度（定时、定点、定量），信息技术的快速发展可以使服务产品报送更快，使决策者能够尽早获取气象服务信息，在其有效的反应时间内采取措施，保护交通安全和公众的生命财产安全。

（3）高速公路气象灾害监测站建设按照一体化、集约化原则，统一考虑气象灾害监测预警与保障服务的需求。

4 高速公路气象灾害监测建站内容

高速公路气象灾害监测站是取得道路气象要素实况第一手资料的核心，它由若干个监测站点组成。它负责将高速公路沿路的能见度、温度、相对湿度、风向、风速、雨量、气压、路面状况（表面温度、干湿状况、结冰）、实景图像等各种气象要素实时进行采集，通过各种通信手段将信息传输到分析处理中心进行分析加工。

高速公路气象监测站形成各类数据信息，可提供能见度、温度、相对湿度、风向、风速、雨量、气压、路面状况、实景图像等要素的1～60 min间隔的实时自动观测资料，整编成月、年信息化观测资料。

（1）高速公路气象灾害监测站采集数据文件。由数据采集器处理后，通过通讯接口直接存储到计算机硬盘中的数据文件。

（2）高速公路气象灾害监测站实时地面气象数据传输文件。高速公路气象灾害监测站通过自动气象站实时形成的数据文件，该文件可用作实时上传的地面气象报告。

（3）高速公路气象灾害监测站组网后，中心站对各子站的实时地面气象数据文件进行汇总，形成包含各子站实时地面气象数据的文件。

（4）高速公路气象灾害监测站一年逐日观测记录的统计值，反映了该站当年基本气候特征，积累了地面气象年报数据文件。

5 高速公路气象灾害监测建站实现功能

5.1 高速公路气象灾害监测站设备功能

它具有能见度、路面状况、气温、地温、湿度、气压、风向、风速、雨量、实景图像等项目的监测能力，并可以完成数据的业务处理和传送。在观测频次上对中小尺度天气系统进行加密监测，能有效增加地面观测资料的时间密度和分辨率，促进监测、预警、预报能力的提高，并提高资料采集的自动化水平。具体有数据采集功能、数据处理功能、数据存储功能、数据传输功能、数据质量控制功能、高速公路气象灾害监测站运行监控功能、时钟管理功能、软件在线升级功能、观测数据业务处理功能。

5.2 高速公路气象灾害监测站组网的功能

高速公路气象灾害监测站可通过连接的微机终端实现组网，也可由采集器配调制解调器直接组网。气象信息中心收集各高速公路气象监测站的观测数据，进行质量控制检查后，存入地面气象观测数据库。省级地面气象观测数据库均提供观测数据检索和查询功能。

5.3 高速公路气象灾害监测站采集器现场移动计量功能

建立与高速公路气象监测站相适应的计量检定方式—建立现场计量检定系统，对高速公路气象监测站实施采集器现场检定、传感器实验室检定。作为气象探测设备，为保证观测数据的准确可靠，对高速公路气象灾害监测站必须像传统探测仪器一样实施周期检定。

5.4 高速公路气象灾害监测站的路面状况监测功能

高速公路气象监测站的路面状况监测，通过安装在高速公路地面的DRS511公路传感器和ROSA路况分析仪采集和分析信息。

5.5 高速公路气象灾害监测站的实景观测功能

高速公路气象监测站的实景观测能直观地看到雾、霾、沙尘暴、短时强降水、路面结冰及积雪、强风等气象灾害的影响情况，是对现有天气监测体系的补充和完善，可以更快和更有效地了解第一手的现场实时情况，增强对影响交通畅通的灾害性天气的气象服务能力。

总之，高速公路气象灾害监测站建设旨在提高高速公路气象灾害监测能力，能够有效监测影响高速公路交通运营安全的雾、霾、沙尘暴、短时强降水、路面结冰及积雪、强风等气象灾害，在此基础上，当地部门建立针对高速公路全路段的气象监测与预警系统，把沿线气象部门提供的本路段灾害性天气监测预警服务信息汇集起来，使气象服务更加全面和细化，把最及时的气象信息反馈给当地交管部门，让他们及时作出是否关闭高速公路的判断。即使车辆已经开上高速公路，在气象灾害监测下，恶劣天气情况也能及时反馈给高速公路的管理人员，上路疏导和监控车辆将更加迅速。为切实做好高速公路气象保障服务，提高道路交通安全畅通工作的综合管理水平和应急处置能力提供了保障。