航空气象预警预报系统设计与实现
航空气象预警通报产品在航空运行决策过程中的作用
航空气象预警通报产品在航空运行决策过程中的作用发布时间：2021-11-06T02:16:00.896Z 来源：《探索科学》2021年9月下18期作者：王楠楠杜安妮陈阳权杨乐[导读] 在发生重要天气时，常规的气象信息不能详细描述天气发生的强度及影响时间，尤其气象报文，通常只适用于对航空气象专业有了解人群，对于普通用户，文字性描述更简洁明了，因此需要用文字性的天气预警通报服务来提供更精细化的服务。
本文通过对不同用户需求及不同的天气，发布针对性的气象预警通报产品进行总结，重点研究天气预警通报信息对于航空运行决策中，尤其是航班流量决策工作中起到的作用。
民航新疆空中交通管理局气象中心王楠楠杜安妮陈阳权杨乐新疆乌鲁木齐 830016摘要：在发生重要天气时，常规的气象信息不能详细描述天气发生的强度及影响时间，尤其气象报文，通常只适用于对航空气象专业有了解人群，对于普通用户，文字性描述更简洁明了，因此需要用文字性的天气预警通报服务来提供更精细化的服务。
本文通过对不同用户需求及不同的天气，发布针对性的气象预警通报产品进行总结，重点研究天气预警通报信息对于航空运行决策中，尤其是航班流量决策工作中起到的作用。
结果表明：（1）提前6小时以上发布的预警信息对航班流量决策工作最为有效，最晚不小于天气发生前两小时，否则对流控起不到实质性作用；（2）在各类预警中，24小时航空天气通报、等级预警、“引发大面积航班延误的重要天气概率”通报表（以下简称概率通报表）等参考性最高；（3）天气发生时，趋势预报的发布更能准确表现出临近时段天气强弱的变化趋势，不可忽视；（4）在重大天气发生时，及时掌握地区人工影响天气信息，对天气预警发布的准确性尤为重要。
关键字：天气预警航空运行决策流量控制引言航空安全是民航永恒的主题，也是首要责任。
但随着民航事业的快速发展，航班量也是处于不断增加的趋势，保障航空安全不再是民航业唯一目标，航班正常率的提升变成了现时代民航新的挑战。
气象因素对航空飞行安全的影响与防控措施
气象因素对航空飞行安全的影响与防控措施引言：在航空飞行中，气象条件是一个至关重要的因素。
恶劣的天气条件，如雷雨、低云、强风等，不仅会影响航班的正常运行，还有可能导致飞行事故的发生。
因此，对于航空公司和飞行员而言，了解并应对气象因素对航空飞行安全的影响至关重要。
一、气象因素对航空飞行安全的影响1. 可见度：低能见度是航空飞行中最常见的气象问题之一。
当气象条件不佳时，航班能见度受限，飞行员的视野受到影响，会增加导航和起降的难度。
此外，低能见度还会增加碰撞和误导他人的风险，对于飞行安全构成威胁。
2. 风速和风向：风的强度和方向是航空飞行中必须要考虑的气象因素之一。
强风可能会对飞行器的稳定性和导航造成干扰，特别是在起降过程中。
风向的突然变化可能导致飞行器偏离预定航线，增加事故风险。
3. 天气系统：雷暴、雾霾和冰雹等天气系统对航空飞行安全造成直接威胁。
雷暴会引发强烈的气流和雷电，对飞行器和航空设备造成损坏。
雾霾会造成能见度降低和空气质量恶化，增加导航风险。
冰雹则可能导致飞机受损并影响飞行器的气动特性。
二、气象因素防控措施1. 提前气象信息获取：航空公司和飞行员应及时获取气象信息，包括天气预报、气象图像和相关数据。
通过预测恶劣天气条件的到来，可以提前采取预防措施，如改变飞行计划、调整航线等。
2. 飞行员培训和技能提升：飞行员是保障航空飞行安全的关键因素，他们应受到充分的培训以适应各种气象条件下的飞行。
加强飞行员的气象知识和技能，使其能够正确分析和判断气象条件，并采取正确的应对措施。
3. 气象监测和预警系统：航空领域应建立健全的气象监测和预警系统，及时发布气象预警信息，为航空公司和飞行员提供实时的气象情报。
这将有助于减少对飞行安全造成的不利影响，并提供决策支持。
4. 监控飞行器性能和装备状况：及时监测飞行器的性能和装备状况，确保其适应不同的气象条件。
定期检查飞机的防冰设备、雷达和导航系统等，保证其良好工作状态，以防范因恶劣天气条件导致的事故。
民航气象保障服务现状及对策研究
民航气象保障服务现状及对策研究随着民航业的快速发展，民用航空运输已经成为人们出行的重要方式。
然而，在对空中交通管制和飞行安全的要求不断提高的今天，气象因素已经成为影响民航运输的主要因素之一。
为保障航班正常运行，民航局设置了气象预报和服务中心，为航班提供气象保障服务。
而本文将会对民航气象保障服务现状及对策进行研究。
一、民航气象保障服务现状民航气象保障服务的主要内容包括预报、实况、预警、警报等，旨在为民航运输提供全方位、多层次的气象服务。
目前，中国民航局已将民航气象保障服务上升为高度重视的战略级任务，全面加强气象保障服务能力建设，投入巨大的人力、物力和财力，建设了一整套完备的气象保障服务体系。
1、气象预报服务气象预报服务是民航气象保障服务的核心。
根据民航不同需求的要求，中国气象局、中国民航局分别巩固和提高了气象优良气象科技手段。
同时，民航气象预报服务进一步向多元化发展，将社会气象研究成果与民航法规标准进行匹配，支撑民航运输和安全保障的需求。
2、实况监测服务民航气象保障服务还包括了实况气象监测服务。
它通过对天气的实时、及时的监控和跟踪，为航班的规划、调度和操作提供了更准确、更精细的气象信息。
中国民航局要求各地级机场的气象台应在飞行区和塔台设立自动气象站，加强航班正常运行环节的实况监测服务。
3、气象预警服务为确保安全和优质的服务，民航气象保障服务体系还从气象预警方面进行专业治理。
在行业性风险评估的基础上，民航局要求各机场气象台，通过气象预报、实况监测等方式，对每次出现的安全警示信号和预警信息，进行实时跟踪、传递和反馈，确保气象预警的第一时间到达民航系统管理者和航空服务企业。
4、天气诊断服务天气诊断服务是指气象人员基于航班运行的需要，对天气形势进行专业的分析和诊断，帮助航班规划和调度实现最佳化、最经济化。
此项服务主要通过现场气象观测和图形图像化撰写实施，对气象突发状况的应对反应具有较高的效效应和安全保障能力。
重要天气预警和预报系统基于GIS的界面设计与实现
重要天气预警和预报系统基于GIS的界面设计与实现作者：李珅来源：《科技风》2018年第18期摘要：影响深圳机场飞行安全的重要天气，主要为雷雨等强对流天气，深圳空管站研发的“深圳空管重要天气预警和预报系统”，提升了重要天气的预警和预报水平，该系统界面、雷达云图的展示方面均是基于GIS来实现。
本文介绍了该软件的开发背景、思路、设计等内容，以便开发类似系统的航空气象技术人员借鉴。
关键词：重要天气； GIS；图层 C#深圳机场作为国内第五大航空运输港，为经济发展发挥了积极作用。
随着飞行量增长，影响飞行安全的重要天气（主要为雷雨等强对流天气）频发，安全和流量增长的矛盾日益突出。
深圳空管站提出研发“深圳空管重要天气预警和预报系统”，提升重要天气的预警和预报水平，增强因重要天气导致大面积航班延误时的处置能力，提高机场运行效率和航班正常率水平。
该系统以香港雷达与深圳机场多普勒雷达的拼图外推为主，结合卫星积云识别等技术做出强对流天气的预警预报。
因其对未来临近天气的预报结果比较准确，加上贴合管制、进近、气象等部门的工作需要，其重要作用得到凸显，逐渐成为管制、进近部门日常业务工作必不可少的可靠工具。
而该系统界面是基于GIS技术进行开发和设计的。
1 GIS介绍及应用地理信息系统，英文全称为Geographic Information System，简称GIS。
顾名思义，该信息系统与地理空间信息密不可分，它一般基于计算机软、硬件技术，达到获取、储存、分析、显示、输出地理数据的作用。
如果仅仅是从概念出发，可能很难有深入或者准确的认识。
其实可以认为GIS是一种工具，技术人员利用其将实际中的世界进行一定程度的抽象化处理，深度挖掘与地理数据有关的各种有用信息，然后以地图等可视化的方式进行呈现，从而达到研究、分析、统计等目的。
重要天气系统统是以雷达拼图外推为主要技术手段，雷达图必然与机场及周边的地理对应起来，才能判断雷达回波移动的位置与方向，因此机场周围甚至更大区域范围的地理信息必须进行展示。
深圳机场警报传送软件的设计与实现
深圳机场警报传送软件的设计与实现摘要：根据民航空管局的相关规定，机场气象台应及时发布机场预警信息至民航气象数据库系统，目前预报员只能采用命令行的形式连接民航气象数据库系统通讯服务器，经过一系列的命令行指令将文件上传。
此方法操作复杂，没有可视化操作界面，易出错，为解决这一问题，特开发了机场警报传送软件。
关键词：机场警报.netframeworkftp协议引言根据民航空管局的相关规定，当本机场出现或预计出现重要天气并达到一定条件时，机场气象台应及时发布机场预警信息，并上传民航空管局地区气象中心。
目前，民航气象数据库系统通讯服务器为linux系统，没有可视化操作界面。
将机场警报文件上传到民航气象数据库系统通讯服务器，预报员只能采用命令行的形式连接民航气象数据库系统通讯服务器，经过一系列的命令行指令将文件上传。
此方法操作复杂，没有可视化操作界面，易出错，要求预报员熟悉linux系统及操作指令，不便于预报员的日常工作。
为解决这一问题，防止误操作，有效的管理和规范机场警报产品在民航气象数据库系统中的交换，保障业务生产安全性，参照《民用航空气象数据库系统业务运行管理规定》中有关规定，特开发了机场警报传送软件。
1软件设计与实现机场警报传送软件主要功能是将本地机场警报文件上传到民航气象数据库系统通讯服务器系统，主要为气象预报员提供服务。
系统采用用户及密码进行身份认证的安全机制，通过身份认证的用户可根据业务需求选择文件上传到服务器系统。
系统功能及用户界面1．连接服务器、保存配置功能图1连接参数配置图本系统中，用户可自行设置各个连接参数，包括服务器ip、默认目录、用户名、用户密码、端口号等，同时为方便用户操作，本系统提供保存连接参数配置功能。
基于安全考虑，用户可自行选择是否保存密码，如图1所示。
2．查看远程服务器文件列表功能图2系统主界面图在成功连接到远程服务器后，用户可查看授权文件列表。
如图2系统界面所示，左边是文件夹列表，以树形结构显示，其中文字背景阴影的文件夹表示当前选中的文件夹；右边是文件列表，表示当前选中的文件夹所包含的文件列表。
南航增强型气象情报系统的建设与初步成果
南航增强型气象情报系统的建设与初步成果摘 要：为满足航空公司日益发展的气象服务需求，民航局飞标司通过调研指定南航为航空承运人建设增强型气象情报系统(简称EWINS)的试点单位。
本文介绍了南航EWINS的建设思路和目前的建设情况，展示了EWINS建设的初步成果。
关键词：南航； 增强型； 气象情报系统1 引言天气对飞行的影响很大，在飞行安全方面，造成飞行安全事故和事故征候的原因中，天气占了大约1/3左右，并且呈上升趋势；在航班正常方面，近年来我国航空公司出现大面积延误的情况，大多是天气原因所造成的。
随着航空公司的快速发展，机队规模不断扩大，极端天气的日益增多,航空公司对气象服务的要求也越来越高，传统的空管气象服务无法满足运行的需求。
民航局于2010年10月26日下发了《航空承运人增强型气象情报系统运行批准指南》的咨询通告，鼓励大型航空承运人建立能满足其运行需求的增强型气象情报系统（EWINS）。
民航局飞标司对我国航空公司气象情报系统建设进行了多年的调研，指定南方航空公司作为我国航空承运人建设增强型气象情报系统的试点单位，如图1所示。
图1 增强型气象情报系统理念2 EWINS的概念EWINS是指经局方批准的航空承运人气象情报系统的一种,除了具有收集、分析和使用航空气象情报的功能外，还有制作特定的气象预报的资格。
EWINS必须包括符合CCAR 121.101(b)款要求的危险天气实况报告与预报系统。
使用经批准的“EWINS”的航空承运人，可以授权合格的航空气象预报员制定特定的飞行动态预报，还可以根据EWINS提供的气象情报修改航空气象预报，并能通过发布飞行动态预报的方式对危险天气进行必要的修订。
3 EWINS的优势3.1 可以合法使用公司认可的气象公司提供的机场资料来保障飞行运行，弥补飞行运行气象资料不足的问题。
3.2 能综合利用各气象公司的先进技术和产品，制作更精确的的天气预报产品，从而提高运行控制能力。
珠三角终端区短临天气预警预报系统简介
3、系统框架
基于WebGIS技术的监测、预报、预警系统
南京信大气象科技有限公司
强对流天气监测预报预警系统功能框架图
4、关键技术 国际先进水准的气象核心业务技术 南京信大气象科技有限公司 部分输出产品如下
4、关键技术 国际先进水准的气象核心业务技术 南京信大气象科技有限公司 部分输出产品如下
4、关键技术 国际先进水准的气象核心业务技术 南京信大气象科技有限公司 中尺度数值模式降水产品修正技术
中尺度数值模式预报结果往往会存在系统性位置偏差，在进行雷达 资料外推预报及中尺度数值模式预报产品的融合处理前，首先需进行模 式降水预报结果的相位修正，校正数值预报的降水分布，之后还需进行 降水强度的修正。基于定量降水估测QPE 场对数值预报降水产品的校 正，以及降水强度的修正，能够明显改进数值预报降水落区的相位和降 水强度的准确性。
4、关键技术 国际先进水准的气象核心业务技术 南京信大气象科技有限公司
基于外推及模式预报的融合预报技术
基于雷达资料外推预报及中尺 度数值模式预报的融合预报技术 （ Blending ） 是 利 用 中 尺 度 模 式 快 速 循 环 系 统 RR （ Rapid Refresh）的降水预报资料作为环 境场，配合雷达1-6小时降水定量 预报(QPF)，将雷达资料与数值模 式产品融合处理，进行1-6小时强 对流天气的短时预报技术。 这种融 合预报技术不但能够有效弥补模式 的“spin-up”问题，同时还可提 高雷达资料外推出现的预报准确率。
利用交叉相关算法确定雷达回波移动的引导风场，通过该方法可以利用当前时 刻的雷达回波实时外推出6小时内的雷达回波图，及时、有效的监测强对流天 气，对其未来发展趋势做出准确预测。同时采用动态订正技术可以使高空风的 影响贯穿始终，并尽可能考虑了实况数据的影响以期达到较好的外推预报效果。 这一方法可以有效改善TREC算法外推时出现的发散现象。
重要天气预警和预报系统基于GIS的界面设计与实现
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民航深圳空管站气象台!广东深圳!'%*%&*
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Computer Science and Application 计算机科学与应用, 2019, 9(7), 1328-1333Published Online July 2019 in Hans. /journal/csahttps:///10.12677/csa.2019.97149Design and Application of AeronauticalMeteorology Warning and ForecastingSystemShouxin LiuQingdao Air Traffic Management Station, CAAC, Qingdao ShandongReceived: Jul. 1st, 2019; accepted: Jul. 15th, 2019; published: Jul. 22nd, 2019AbstractThis paper describes the different ways to send warning and forecasting messages through short message service, wechat and website in Qingdao Air Traffic Management Station. The design and application of aeronautical meteorology warning and forecasting system is effective for warning information exchange. It increases the working efficiency and service quality of Civil aviation me-teorology with the application of the system.KeywordsCivil Aviation Meteorology, Warning and Forecasting System, Wechat航空气象预警预报系统设计与实现刘寿鑫中国民用航空青岛空中交通管理站，山东青岛收稿日期：2019年7月1日；录用日期：2019年7月15日；发布日期：2019年7月22日摘要本文阐述了青岛空管站如何通过短信、微信、网站等多元化方式向不同层面的用户发送航空气象预警预报信息。
设计并实现了航空气象预警预报系统，实现了航空气象预警预报信息自动发送，对气象信息的交互进行了有效的补充。
通过该系统将的应用提高了预警预报信息发布的准确性和时效性，提高了空管气象业务运行效率和服务水平。
刘寿鑫关键词民航气象，预警预报系统，微信Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY)./licenses/by/4.0/1. 引言随着中国改革开放的不断深入，国民经济的持续快速地增长，我国的民航事业得到了长足的发展。
近年来，天气对于航班正常率的影响越来越大。
“以信息为中心的运行”是新一代空中交通管理系统的重要特征[1]，民航空管气象部门会依靠先进的设备，不断发布气象变化趋势预报，以便航班运行和调度。
气象预警预报信息的有效传递成为提高管制服务水平、保障航班正常率的关键。
为了满足这一要求，青岛空管站设计并实现了气象预警预报系统，向各用户有效传递气象预警预报信息。
2. 气象预警预报信息交互现状目前部分省市气象局已经实现将常规气象观测资料、非常规气象观测资料、监控信息、预报分析资料、气象预报预警服务产品等通过简历完善预报预警信息的发布渠道管理模块，使系统能与现有业务平台高度融合,实现预报预警信息发布的全自动化，提高预报预警信息发布的及时性，达到预报预警发布统一高效的目的[2]。
当前民航空管气象系统内部使用“区域预警与机场警报”软件通过民航气象数据库系统对机场气象预警预报信息进行交互。
多数空管分局站通过电话方式通知相关部门和人员，无有效的工具手段分别向重点人员、公众和分局站内部的管制用户以及航空公司等用户分别发送信息。
本系统在青岛空管站的应用填补了航空气象领域预警预报信息发布系统的空白。
3. 系统概述本系统基于民航气象数据库系统数据，结合山东省气象局、青岛市气象局部分资料，融合了葵花8卫星、风云卫星数据以及全国雷达拼图资料等，实现了将航空气象观测资料、机场天气监控信息、机场预报分析资料、气象预报预警服务产品等通过航空气象信息网、微信公众平台、短信等方式向空中交通管制部门、航空公司、机场、旅客等用户实时发布。
青岛空管站气象预警预报系统包含信息发布、信息存储、信息显示等功能模块。
其中信息发布通过航空气象信息网发布，信息存储在本地数据库中，信息显示是用户通过短信、微信、航空气象信息网方式获取。
系统框架示意图如图1。
4. 系统功能4.1. 信息发布信息发布的内容主要包括会对航空产生影响的气象信息。
其中机场低空风切变主要由大气运动本身的变化和地理、环境因素所造成的。
青岛空管站基于激光雷达、风廓线雷达以及气象自动站数据，结合本身地理环境因素对风切变进行探测和预警预报。
此外，雷暴和积雨云等强对流天气雷暴和大风天气也对航空有重要的影响。
快速准确的航空预警预报在大面积航班延误的处理过程中能够起到积极有效的作用。
刘寿鑫Figure 1.System architecture diagram图1. 系统框架示意图预报员使用航空气象信息网发布平台将预警信息发送。
信息类别包括七日天气、风切变警报、台风消息、灾害性天气分级预警、机场警报、台风预警、自定义发送等，可选择内容时效、发布时间、发布内容。
其中部分内容可选择是否通过短信、微信等方式发送。
一般默认将信息发送至航空气象网站，同时通过微信发送给绑定用户，其中短信方式发送是可以通过选择不同组别向相应人员发送。
航空气象信息网发布平台如图2所示。
Figure 2.The information platform of aeronautical meteorology图2. 航空气象信息网发布平台4.2. 信息存储通过发布平台发布的预警信息存储与数据库中。
本系统使用的数据库为SqlServer 2008R2版本，数据库位于本地信息化系统中。
4.3. 信息显示4.3.1. 短信短信方式发送包括两种实现方式。
一种为短信猫的方式，一种为网络短信的方式。
网络短信的优势为发送速度快、费用低，缺点是必须依赖互联网。
短信猫是基于硬件和软件，需要逐个用户发送，不可并发，因此发送速度慢，同时存在信息不能发送给全部用户的隐患。
但是在重大任务保障期间，经常需要中断互联网，在这种情况下只能选择短信猫方式。
因此目前系统主要使用网络短刘寿鑫信方式发送，短信猫作为特殊时期的备用方案。
短信方式主要面向的用户为需要重点提醒的人员，如空管分局站领导、部门领导、当日值班领导、当日值班人员、监管局、安管部等。
在通过短信发送时可以将人员进行分组，根据实际情况选择对应组别人员。
4.3.2. 微信微信是公众用户最有效快捷获取信息的方式。
该系统基于微信公众平台开发微信气象预警预报发送软件向关注用户发送预警预报信息。
气象天气预警预报信息在发送时存在不定时发送的情况，同时数量不定，每日可能发送多条信息，并且需要主动提醒用户。
微信公众平台提供的的订阅号和服务号类型，其中订阅号用户在收到消息时会收纳在微信的订阅号列表中，不能以对话消息的方式声音提醒用户，容易漏掉信息，并且订阅号存在消息数据限制的问题。
结合上述需求本系统选择微信服务号的模板消息功能实现信息发送。
本系统首先注册微信服务号“航景在线”并进行认证，用户关注该公众号后点击“微天气”菜单进行预警绑定，之后便可接收青岛空管站发送的气象预警预报信息。
微信接收气象预警预报信息如图3所示。
Figure 3.The message of aeronautical meteorology from wechat图3. 微信接收气象预警预报信息系统在后台运行守护程序，当预报员通过发布平台发布信息后守护程序从数据库中提取告警信息发送给相关用户。
同时也可使用守护程序的手动模式向用户发送信息。
微信后台守护程序如图4所示。
Figure 4.The daemon of wechat图4. 微信后台守护程序刘寿鑫微信平台在发布超过一定字数的信息时，模板消息会出现显示不完整的问题。
针对此类情况，系统通过两种方式解决。
方式一：模板消息添加详细信息页面。
即通过点击详情进入网页的方式查看具体信息。
方式二：多条发送。
将一条信息分成多条发送给用户。
主要针对部分分局站无自己的门户网站，无法部署详情页面的情况。
基于微信公众平台开发的微信发布软件在发布信息时与其他方式相比具有一定的优势。
微信发送信息无需费用；任何公众用户都可以自主关注，方便快捷，对于不再需要接收信息的用户也可自主取消；航空公司机组用户登机前可收到最新信息，便于查阅；通过微信公众平台为用户提供信息可提高空管系统在公众的影响力。
4.3.3. 网站航空气象信息网采用标准的数据库查询语言(SQL)，具有良好的开放性，通过GIS技术的应用,基于B/S架构设计，利用CHROME、IE等浏览器实现对平台的访问操作[3]。
航空气象信息网主要面向管制内网用户和部分驻场航空公司用户，用户可查阅详细的天气情况和各类天气预警信息。
航空气象信息网内容包括气象报告查询、重要天气通告、气象自动观测系统、飞行气象文件、气象雷达、卫星云图、天气图、数值预报、航空器想资料等。
其中天气预警包括风切变警报、台风消息、灾害性天气分级预警、机场警报、台风预警等内容。
航空气象信息网气象信息显示如图5所示。
Figure 5.The presentation of aeronautical meteorology information图5. 航空气象信息网气象信息显示5. 创新点本系统使用微信公众号发布预警预报信息，而微信公众号的群发消息功能具有条数限制，服务号1个月(按自然月)内仅可发送4条群发消息。
航空气象预警预报信息每日条数不确定，使用微信群发功能无法满足预警预报信息向所有用户的实时传递。
本系统调用微信模板消息功能使用多线程方式，逐个向用户实时发布预警预报信息，使所有用户实时获取预警预报信息。
本系统基于民航气象数据库系统数据，结合山东省气象局、青岛市气象局部分资料，融合了葵花8卫星、风云卫星数据以及全国雷达拼图资料等，实现了将航空气象观测资料、机场天气监控信息、机场预报分析资料、气象预报预警服务产品等通过航空气象信息网、微信公众平台、短信等方式向空中交通管制部门、航空公司、机场、旅客等用户实时发布。