咸阳机场重要天气精细化预报产品发布系统的设计与实现

马松松，张 琰，张 磊，陈齐亚

（中国民用航空西北地区空中交通管理局，西安 710082）

1 研究背景

随着国民经济持续快速发展，我国的民航产业也搭上了经济高速发展的列车，民航机场各项生产指标保持稳定较快增长态势。从中国民用航空局公布的数据来看，2018年我国共完成飞机起降110，8.8万架次，较上年增长8.2%，全年旅客吞吐量超过12亿人次，较上年增长10.2%[1]。西安咸阳机场旅客吞吐量达到446，5.3万人次，较上年增长6.7%。面对高速增长的航班量，民航机场的生产运行压力越来越大，其中最为突出的矛盾就是航班延误问题，大量的航班延误已经成为整个民航产业发展的严重瓶颈，严重威胁航空运输安全和航空产业经济发展。而气象条件是影响航班正常率与飞行安全的关键因素，其中低能见度天气、雷雨天气、降雪天气会严重影响航空运输安全，造成大量航班延误、旅客滞留，给航空产业造成巨大损失。

在我国空中交通管制中，管制员必须根据主导能见度和RVR（跑道视程）的大小判断航空器是否能够起降。RVR 是指在跑道中线上，航空器上的驾驶员能看到跑道面上的标志或跑道边界灯或中线灯的距离[2]。根据民航局98号令[3]规定，当机场同时使用RVR 和主导能见度时，应以RVR 作为航空器起降的能见距离标准，当能见度在800 m 以下时必须采用RVR。咸阳机场航空器I 类精密进近着陆标准为主导能见度≥800 m 或RVR≥550 m，II类精密进近着陆标准为RVR ＜550 m，且≥300 m。在空管的实际运行中，RVR 数据已然不可或缺，而低能见度天气、雷雨天气以及雨雪天气是是严重影响跑道视程的重要天气。因此，对于此类特殊天气，如果能够及时给航空气象用户提供精细化的气象预报服务产品，以便各运行单位提前掌握机场气象条件，及时启动应急联动机制，在保证飞行安全的前提下尽最大可能减少航班延误情况，以便降低极端天气对于航空运输业造成的严重影响。

本文提出的咸阳机场重要天气精细化预报产品发布系统是辅助预报员发布重要天气（低能见度天气、雷雨天气、降雪天气）的精细化预报服务产品，提前向用户展示重要天气过程的更多细节和天气变化的趋势，为管制安全指挥和航空公司制定高效的飞行计划提供重要的参考依据，以此来提高机场的运行效率和飞行安全。

2 系统总体结构

系统的总体结构主要分为两个部分，如图1所示。

图1 系统总体结构

（1）数据存储层：数据存储层是实现系统各个功能模块气象数据的持久化存储，为用户提供历史产品数据的查看与管理功能。咸阳机场现有两条平行跑道，对于低能见度天气，分别选取每条跑道两端和中间点位置，另外一个重要的参数是每个点位的主导风向，包括地面风向和地面风速两个要素。对于降雪天气，增加一项积雪深度参数；雷雨天气不同于低能见度天气和降雪天气，根据雷雨天气的特点，我们只选择了跑道上方具有代表性的三个位置。这些点位在复杂天气时段的气象数据的持久化存储即方便了用户查看历史时段的天气数据，也为以后开展机场重要天气特点的深入研究提供大量的数据支撑。

（2）应用层：应用层也称为系统的业务逻辑层。该部分包含低能见度天气产品发布模块、降雪天气产品发布模块、雷雨天气产品发布模块和系统管理模块。低能见度天气模块主要是是来发布未来一段时间内机场跑道上的RVR 数据；降雪天气模块主要是发布未来一段时间机场跑道的降雪情况以及降雪期间的RVR数据；雷雨天气模块主要是发布机场跑道上方的降雨趋势和RVR数据。系统管理模块主要包含日志管理功能和预报产品模板配置功能。

3 功能实现

本系统采用Qt 平台进行开发，使用C++语言，Qt 具有跨平台，开发界面友好等特性，为用户提供了丰富的UI 组件以及大量可供调用的API 接口，可以快速实现复杂的系统功能。

3.1 低能见度天气产品发布

对于低能见度天气，选择了两条跑道对应的6个点位作为参考点，05L/23R 跑道选取的点位是05L、NORTH MID 以及23R，05L 表示该条跑道05L 方向的入口点，23R 表示该条跑道23R 方向的入口点，NORTH MID 是跑道中间位置；05R/23L 跑道的点位选取类似于05L/23R，分别是05R、SOURTH MID 和23L。系统采用不同的色块图描述了未来几小时内机场各个点位的RVR数据和主导风向。由用户输入数据后生成的产品如图2所示。

图2 RVR产品

3.2 雨雪天气产品发布

同样选择机场两条跑道的6个点位并增加积雪参数。用户输入数据后生成的产品如图3所示。

图3 降雪产品

3.3 雷雨天气产品发布

选取了跑道西延长线、跑道上空和跑道东北延长线三个区域。用户输入数据后生成的产品如图4所示。

4 与其他航空气象产品的比较

在空中交通管理领域，管制在指挥飞机起降时，需要实时关注机场的气象条件是否满足飞机起降。一般管制人员会通过气象信息服务系统获取最新的气象报文、雷达图、预警等气象要素后，再通过自身的经验来分析飞机是否能够正常起降。在一般气象条件下，该种方式不太会对管制的指挥造成影响，但是在机场天气状况比较复杂时，管制需要不断的查看各类气象要素，又要同时指挥多架飞机的正常起降。这种工作环境下，管制压力巨大，个人的分析判断难免会造成一定误差，而且效率低下，甚至会影响到飞行安全。

图4 雷雨产品

针对以上问题，本文实现的咸阳机场重要天气精细化预报产品发布系统使用网格化的色块描述了在此类恶劣天气时机场不同点位的天气情况，这种图形化的产品能够帮助管制快速了解到机场重要时段的天气细节，在一定程度上减轻了管制的指挥压力，提高了工作效率，保障了飞行安全。

5 结束语

本系统发布的精细化预报产品，创新性的采用色块图的方式描述了机场在复杂天气条件下的变化情况，使得航空气象用户可以一目了然的获取机场的气象要素，用可视化的预报产品更好的为航空气象用户提供精细化的服务，即提高了机场气象部门的服务品质，又降低了航空气象用户的工作压力，保障了飞行安全，提高了机场在特殊天气条件下的工作效率。