人工影响天气地面作业空域管理信息化设计研究

孙　锐 ， 李宏宇

(1．中国气象局应急减灾与公共服务司人工影响天气处，北京　100081；2．中国气象科学研究院人工影响天气中心，北京　100081)



人工影响天气地面作业空域管理信息化设计研究

孙锐1， 李宏宇2

(1．中国气象局应急减灾与公共服务司人工影响天气处，北京100081；2．中国气象科学研究院人工影响天气中心，北京100081)

摘要：不断增长的人工影响天气作业活动与各类航空飞行之间的空域使用矛盾，对空域申报及时性和空域管理信息化水平提出了越来越高的要求。作为人工影响天气作业指挥系统的重要组成部分，本文结合全国人工影响天气地面作业空域申报系统建设任务，对国家、省、市、县、作业站点各级地面作业业务终端功能和地面作业空域申报业务信息流程进行了规范化设计。通过规范地面作业空域申报业务模式，优化空域信息交互网络，完善各级业务终端功能，实现地面作业空域直通申报和批复直达，可有效提高人工影响天气地面作业空域申报及时性与批复成功率，并提升空域资源的使用效率。

关键词：人工影响天气；地面作业；空域管理；信息化

引言

高炮、火箭等人工影响天气地面防雹增雨(对空射击)作业，具有时效性强、作业范围广等特点，同时还具有技术密集、高风险和影响重大等特征。实施人工影响天气作业，必须在批准的空域和作业时限内，严格按照国务院气象主管机构规定的作业规范和操作规程进行，并接受县级以上气象主管机构的指挥、管理和监督，确保作业安全[1]。随着需求增长和技术手段进步，人工影响天气作业频次也不断增长。与此同时，由于民用航空运输和军事飞行量的大幅提升，人工影响天气作业与各类飞行活动之间的空域使用矛盾日益凸显，对作业空域申报的及时性和信息化管理水平，均提出了日益紧迫的需求[2]。作为提升作业指挥能力和水平的一项重要内容，通过规范化设计，建立并使用人工影响天气地面作业空域申报系统，实现作业空域直通申报、批复直达和各级气象部门对人工影响天气作业状态的分级实时监控，不仅可以大幅提高地面作业空域申报的及时性和批复成功率，提升作业空域申报的自动化、信息化和规范化水平，同时也是人工影响天气作业安全管理的必然要求。

新时期，国家进一步加强对空射击管理工作，对包括人工影响天气地面作业在内的各种对空射击活动的空域申报要求越来越高。2012年5月第三次全国人工影响天气工作会议明确要求“建立航空管制部门与气象部门作业空域直通申报及批复直达系统，提高作业的及时性”。中共中央政治局委员、国务院副总理回良玉同志在讲话中提出“加快作业空域自动化申报审批系统建设”。2012年国务院办公厅印发《国务院办公厅关于进一步加强人工影响天气工作的意见》(国办发〔2012〕44号)也明确指出“加快指挥通信系统和作业空域申报审批系统建设，提高作业指挥效率”。为加强对空射击活动空域使用信息化管理，北京、河北、陕西等省、市气象部门与航空管制部门合作，开展人工影响天气地面作业空域申报系统试点建设。试点成果显示，空域管理信息化建设和建立应用的地面作业空域申报系统[3-5]，对气象部门彻底改变空域申报碎片化的管理模式、有效提高人工影响天气作业效率、提升协调指挥和安全监管水平，都具有十分重要的意义。

本文结合全国人工影响天气地面作业空域申报系统建设任务，从规范地面作业空域申报业务模式、优化空域信息交互网络结构、完善各级业务终端功能等方面，对国家、省、市、县、作业站点各级作业空域管理信息化建设提出设计指导，为进一步规范并促进我国人工影响天气业务发展提供重要借鉴。

1地面作业空域申报与批复子系统设计

1.1地面作业空域申报模式

人工影响天气作业按照规定需要向航空管制部门提出空域使用申报，航空管制部门在保障航空运输安全和效率的情况下进行空域调配和审批。人工影响天气地面作业活动中，作业空域计划的申报节点设定为气象部门的省级人工影响天气指挥中心，作业空域计划审批节点为相应的航空管制部门分区(区域)管制中心。

规范的人工影响天气地面作业空域使用计划申报设计采用下列3种模式：一是以县级作为基本申报单元，由县级根据作业点实况和监测指导产品直接向省级提出作业空域使用计划；二是由市级根据所管辖的地面作业点天气监测实况向省级提出作业空域使用计划；三是作业空域使用计划由县级逐级向上经市级自动流转至省级。3种模式下空域使用计划流转到省级人工影响天气指挥中心后，最后均由省级向对应的分区(区域)管制中心统一出口，转发/提出申报，图1是信息流转示意图。省内具体采用何种申报模式，可以根据本省实际情况来选择。

图1　人工影响天气地面作业空域

1.2空域信息交互流程

系统依托各级局域网和气象广域网进行地面作业空域信息(包括空域使用计划与空域批复指令)在气象和航空管制部门各级业务终端的自动流转。空域使用计划流转到省级后，由省级业务终端统一向对应的分区(区域)管制中心发出申报。管制部门对管理范围内的空域使用计划通过管理系统直接批复给省级业务终端，并同步向下级转发，经省级业务终端自动流转到空域使用计划的源发终端；对超出管理范围的空域使用计划，分区(区域)管制中心向上级部门(区域管制中心)转发空域使用计划，并向下级自动转发接收到的空域批复指令。

在地面作业过程中，空域信息逐级汇集。气象和航空管制部门各级业务终端在完成人工影响天气地面作业空域申报、批复的同时，利用自动接收、存储、转发的空域信息，实现对各自辖区内人工影响天气地面作业空域申报和使用状态的实时监控。

2地面作业信息上报子系统设计

系统依托气象广域网和各级局域网进行作业信息气象部门内部自动流转上报。县级人工影响天气指挥中心作业中或在作业结束后，及时收集核准作业信息(包括作业站点、装备型号、弹药型号、作业时间、作业方位和仰角、作业用量等详细情况)，并逐级报送上级指挥和管理部门，并由省级业务终端统一向国家级业务终端上报，简单信息流程见图2。

在地面作业过程中，作业信息逐级汇集。气象部门各级业务终端利用自动接收、存储、转发的作业信息，实现对各自辖区内人工影响天气地面作业情况的实时获取。

图2　人工影响天气地面作业信息申报流程结构图

3系统结构和功能设计

3.1空域申报专用通信网络

省级人工影响天气指挥中心需要与相应分区(区域)管制中心之间进行信息交互。根据人工影响天气地面作业空域申报业务需要，在国家级、省级人工影响天气指挥中心和航空管制部门之间需要搭建必要的通信链路，即建设一个具备高性能、高可靠性、安全、灵活扩展能力的网络传输平台，使其覆盖到气象部门各级业务终端，实现人工影响天气地面作业空域使用申报和空域批复信息的直通直达。另外，通过进一步完善气象广域网和各级局域网，实现空域申报和批复信息在全国气象部门各级业务终端之间的传输。为全国人工影响天气地面作业空域申报提供有力的通信保障。

图3给出专用通信网络系统结构示意图。用于气象和航空管制通信网络接入设备和防火墙、交换机等必要的设备，须符合国家航空管制部门安全规定[6]，能够确保人工影响天气地面作业空域申报信息数据传输和网络交互的顺畅、安全，实现内网和外网的网络隔离。通过接口和信息规范控制发送方、接收方的身份、传输信息类型，加强系统的安全性。

图3　人工影响天气地面作业空域申报

3.2各级业务终端功能

餐饮企业一般都是中小型企业，其资产较少，在融资市场制度下，餐饮企业很难通过融资解决企业发展问题。目前，由于我国市场经济管理体制还不够成熟，对于餐饮行业融资行为的相关监管体制还不健全。

3.2.1国家级

国家级人工影响天气地面作业空域申报业务终

端主要实现：全国人工影响天气地面作业空域信息(空域使用计划和空域批复指令)的接收；全国人工影响天气地面作业状态动态监控；全国人工影响天气地面作业空域信息和作业信息的汇总、存储、分析与管理等。具体功能设计见表1。

3.2.2省级

省级人工影响天气地面作业空域申报业务终端与相应的分区(区域)管制中心对空射击业务审批终端互联互通。主要实现：全省人工影响天气地面作业空域计划统一申报；空域批复指令的接收；省内人工影响天气地面作业空域信息(空域使用计划和空域批复指令)向国家级和市级人工影响天气业务终端的转发；全省人工影响天气地面作业状态动态监控；省内人工影响天气地面作业空域信息和作业信息的汇总、存储、分析与管理等。具体功能设计见表2。

3.2.3市级

3.2.4县级

县级人工影响天气地面作业空域申报业务终端主要实现：本县范围内人工影响天气地面作业空域使用计划的编报，空域批复指令的接收与转发；全县范围内人工影响天气地面作业状态动态监控；本县人工影响天气地面作业空域信息、作业信息的统计、查询、检索等。具体功能设计见表4。

3.2.5作业站点

作业站点空域申报业务终端主要实现：上报人工影响天气地面作业需求,地面作业空域批复指令的接收,上报作业站点地面作业信息。具体功能设计见表5。

表1　国家级业务终端功能设计

表2　省级业务终端功能设计

表3　市级业务终端功能设计

表4　县级业务终端功能设计

表5　作业站点业务终端功能设计

4小结

结合全国人工影响天气地面作业空域申报系统建设任务，从规范地面作业空域申报业务模式、优化空域信息交互网络结构、完善各级业务终端功能等方面，对国家、省、市、县、作业站点各级作业空域管理的信息化建设提出了科学化设计。

优化空域信息交互网络传输平台，在国家级、省级人工影响天气指挥中心和航空管制部门之间搭建必要的通信链路，并进一步完善气象广域网和各级局域网，实现人工影响天气地面作业空域使用申报和空域批复信息直通直达，能够为人工影响天气地面作业空域申报与空域管理的自动化、信息化、规范化提供强有力保障。

国家、省、市、县、作业站点地面作业业务终端根据各自业务需要，统筹设计空域信息和作业信息的实时交互、各类信息的存储、分析与管理等功能。各级气象部门利用空域管理信息化建设成果，加强对人工影响天气作业状态分级实时监控、监管，不仅助于确保作业空域使用安全，同时这也是人工影响天气作业安全管理的必然要求。

作业站点作为人工影响天气地面作业的末梢单元，直接决定着作业实施与否和作业效益的高低。

由于选址及布设按规定远离城镇和居民区，作业站点的通信网络条件往往成为建设的难点。为保证人工影响天气空域信息和作业信息的接收与上报通信畅通，在进一步完善覆盖国家级、省级、市级、县级在内各级作业组织、实施单位的空域信息技术交互通信网络的同时，应结合当地条件，采取有线和无线等各种有效途径完善县级业务终端和作业站点之间的通信网络。

参考文献:

[1] 人工影响天气管理条例(2002年3月13日国务院第56次常务会议通过，2002年3月19日中华人民共和国国务院令第348号公布). 2002.

[2] 黑妍茹，胡明华. 空域资源优化配置及调整策略研究[J]. 中国民航大学学报，2011，29(2)：1-4.

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[7] 王以琳，张新华，贾斌，等. 地面人影作业决策指挥系统建设的技术问题探讨[J]. 气象科技，2011，39(4)：502-506.

Study on Airspace Management Informatization Design of Ground-Based Weather Modification Operation

SUN Rui1, LI Hongyu2

(1.WeatherModificationDivisionofDepartmentofEmergencyResponse,DisasterMitigationandPublicServices,CMA,Beijing100081,China; 2.WeatherModificationCentre,ChineseAcademyofMeteorologicalSciences,Beijing100081,China)

Abstract:The confliction between increasing weather modification operations and various flying activities is raising higher requirements on timely application and informatizational management on airspace. As an essential component of weather modification commanding systems, this paper has proposed a standardization design about airspace information flow on the service terminal’s function at national, provincial, city, county and operational site levels, which is accompanied with airspace application system construction on ground-based weather modification operation.The direct transmission of application and approval information may improve timeliness of airspace applying as well as success rate of approval, and the utilized efficiency of space resource will be improved accordingly, through standardizing airspace application mode of ground-based operation, optimizing space information interactive network, and accomplishing the terminal’s function at various levels.

Key words:weather modification; ground-based operation; airspace management; informatization

中图分类号：P48

文献标识码：A

文章编号：1006-7639(2016)-01-0202-05

doi:10.11755/j.issn.1006-7639(2016)-01-0202

作者简介：孙锐(1971-)，男，工程师，主要从事业务管理和组织工作. E-mail：sunrui@cma.gov.cn

基金项目：中国气象局气象关键技术集成与应用项目(CMAGJ2014M75)资助

收稿日期：2015-03-05；改回日期：2015-04-22

孙锐，李宏宇.人工影响天气地面作业空域管理信息化设计研究[J].干旱气象，2016，34(1)：202-206, [SUN Rui, LI Hongyu. Study on Airspace Management Informatization Design of Ground-Based Weather Modification Operation[J]. Journal of Arid Meteorology, 2016, 34(1):202-206], doi:10.11755/j.issn.1006-7639(2016)-01-0202