民航氣象觀測(cè)報(bào)文質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)研究

徐 慶，張洋飛

（中國(guó)民用航空寧波空中交通管理站，浙江 寧波 315154）

1 引言

隨著我國(guó)民航業(yè)的不斷發(fā)展，飛機(jī)已成為人們?nèi)粘３鲂谐Ｓ玫姆绞街?，因此航空器的飛行安全變得尤為重要，如何確保飛行安全是民航航空運(yùn)輸領(lǐng)域的永恒主題。影響航空器飛行安全的因素有很多，但氣象因素是影響航空器飛行的最為常見(jiàn)的因素，也是最為重要的因素。氣象觀測(cè)報(bào)文作為航空氣象信息的重要組成部分，及時(shí)、準(zhǔn)確地發(fā)布?xì)庀笥^測(cè)報(bào)文對(duì)航空器的起飛、降落意義重大。航空氣象觀測(cè)報(bào)文[1]一般分為兩種類型，一種是用METAR電碼格式對(duì)外發(fā)布的例行觀測(cè)報(bào)告，另一種是用SPECI電碼格式對(duì)外發(fā)布的特殊觀測(cè)報(bào)告。例行觀測(cè)報(bào)告一小時(shí)或者半小時(shí)對(duì)外發(fā)布一次，氣象觀測(cè)報(bào)文中包含了當(dāng)?shù)貦C(jī)場(chǎng)實(shí)時(shí)的地面風(fēng)向風(fēng)速、風(fēng)向變化、跑道視程、能見(jiàn)度、天氣現(xiàn)象、云、溫度、露點(diǎn)溫度、修正海平面氣壓、近時(shí)天氣、風(fēng)切變、趨勢(shì)天氣預(yù)報(bào)等機(jī)場(chǎng)的相關(guān)氣象信息，它直接反映了本地機(jī)場(chǎng)實(shí)時(shí)的天氣狀況，為飛行器的起降提供重要的航空氣象信息[2]。航空氣象情報(bào)及時(shí)、準(zhǔn)確地發(fā)布是航空安全的重要保障，而新下發(fā)的《民航空管系統(tǒng)氣象工作質(zhì)量管理辦法》對(duì)氣象觀測(cè)報(bào)文質(zhì)量作出了嚴(yán)格的規(guī)定。因此，為了強(qiáng)化航空氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)的技術(shù)監(jiān)控手段，切實(shí)提高氣象工作質(zhì)量和氣象服務(wù)水平，最大程度地減少業(yè)務(wù)差錯(cuò)的發(fā)生，有必要設(shè)計(jì)一套民航氣象觀測(cè)報(bào)文質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)。

2 氣象觀測(cè)報(bào)文結(jié)構(gòu)分析

一份完整的民航氣象觀測(cè)報(bào)文如表1所示由16組電碼格式組成，分別包含了報(bào)文類型、修正報(bào)、地區(qū)代碼、時(shí)間、自動(dòng)報(bào)、風(fēng)、風(fēng)向變化、跑道視程、能見(jiàn)度、天氣現(xiàn)象、云、溫度露點(diǎn)、修正海壓、近時(shí)天氣、風(fēng)切變、趨勢(shì)預(yù)報(bào)。每組電碼由民航氣象電碼標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的特定電碼格式編寫(xiě)，代表不同的氣象信息。報(bào)文開(kāi)頭是報(bào)文類型，觀測(cè)報(bào)文類型有兩種，一種電碼METAR代表例行觀測(cè)報(bào)，另一種電碼SPECI代表特殊觀測(cè)報(bào)文。第二組是由電碼COR代表修正報(bào)電碼，此組電碼是報(bào)文發(fā)現(xiàn)有錯(cuò)誤進(jìn)行修正后的報(bào)文。第三組電碼是地區(qū)代碼，一般是四字代碼，如ZSNB。第四組電碼是時(shí)間組，包含信息為日、時(shí)、分，最后以固定電碼Z結(jié)束。第五組電碼是自動(dòng)報(bào)電碼，由AUTO電碼代表。第六組電碼是風(fēng)組，如表 1 所示分為兩種情況，dddffMPS 或 dddffGf’f’MPS，其中，ddd為風(fēng)向，取值范圍為0～360或VRB；ff為平均風(fēng)速，取值范圍為整數(shù)00～49或P49；f’f’為陣風(fēng)，取值范圍為整數(shù)00～49或P49；G和MPS為固定不變的字母。第七組電碼是風(fēng)向變化d1d1d1Vd2d2d2，當(dāng)出現(xiàn)風(fēng)向變化時(shí)才存在，無(wú)風(fēng)向變化時(shí)此組電碼便不存在。d1d1d1為順時(shí)針起始風(fēng)向，取值范圍為0～360；d2d2d2為順時(shí)針終止風(fēng)向，取值范圍為0～360；V為固定不變的字母。第八組電碼為跑道視程RVR，次組電碼只有跑道視程小于1 500 m或主導(dǎo)能見(jiàn)度小于1 500 m時(shí)才會(huì)存在。跑道視程電碼為RDD/VRVRVRVRi或RDD/V1V1V1V1VV2V2V2V2i，其中，DD為跑道號(hào)；VRVRVRVR為RVR 10 min平均值，取值范圍為0 050～2 000、M0050或P2 000，且當(dāng)VRVRVRVR＞2 000時(shí)，其值僅可為P2 000；i為RVR變化趨勢(shì)，取值僅可為U，D，N中的一個(gè)或?yàn)榭罩?。第九組電碼為能見(jiàn)度，VVVV取值范圍為0 000～9 999，且當(dāng)9 999≥VVVV≥5 000時(shí)，其值只可為5 000，6 000，7 000，8 000，9 000，9 999中的一個(gè)。第十組電碼是天氣現(xiàn)象，天氣現(xiàn)象簡(jiǎn)字最多同時(shí)存在三組。第十一組電碼為云NNNhhhCC，NNN為云量，取值為FEW、SCT、BKN或OVC；hhh為云高，取值范圍與當(dāng)?shù)貦C(jī)場(chǎng)的最高的最低飛行扇區(qū)高度相關(guān)，比如寧波機(jī)場(chǎng)最高的最低飛行扇區(qū)高度為1 675，則hhh取值范圍為000～055的整數(shù)；CC為云狀，取值為CB或TCU。本組電碼可并列存在一組或幾組，且最多不超過(guò)四組。云組電碼有一種特殊電碼NSC，天空無(wú)云或當(dāng)1 500 m或者最高的最低飛行扇區(qū)高度（以高的為準(zhǔn)）以下無(wú)云，或任何高度沒(méi)有濃積云或積雨云時(shí)云組電碼為NSC。第十二組電碼為溫度露點(diǎn)TT/T’T’，TT為溫度，取值范圍為整數(shù)00～99或M00～M99；T’T’為露點(diǎn)溫度，取值范圍為整數(shù)00～99或M00～M99；“/”為固定不變的符號(hào)（M為負(fù)數(shù)符號(hào)）。第十三組電碼修正海壓QPPPP，PPPP為修正海平面氣壓，取值范圍為整數(shù)0 000～9 999；Q為固定不變的字母。第十四組電碼為近時(shí)天氣REw’w’，本組電碼可并列存在一組或幾組，且最多不超過(guò)三組，RE為近時(shí)天氣固定電碼，w’w’為天氣現(xiàn)象簡(jiǎn)字。此組電碼只有存在近時(shí)天氣時(shí)才會(huì)存在。第十五組電碼為WS RWYDD或WS ALL RWY，其中，DD為跑道號(hào)，該項(xiàng)目在一份報(bào)文中只能同時(shí)出現(xiàn)一組。第十六組電碼趨勢(shì)預(yù)報(bào)，一般為NOSIG。

表1 氣象觀測(cè)報(bào)文結(jié)構(gòu)組成

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)

圖1 觀測(cè)報(bào)文質(zhì)量檢測(cè)界面

圖1為觀測(cè)報(bào)文質(zhì)量檢測(cè)界面。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的應(yīng)用程序會(huì)將報(bào)文進(jìn)行要素分解，最后存入ELE01_SASP要素表中。這樣，我們就可以直接從ELE01_SASP中讀取報(bào)文中各項(xiàng)要素的數(shù)值，從而進(jìn)行邏輯判斷。但是目前應(yīng)用程序?qū)?bào)文進(jìn)行的分解存在著一定的缺陷，有些錯(cuò)誤的報(bào)文項(xiàng)在ELE01_SASP中存儲(chǔ)時(shí)與正確的報(bào)文相同，也有些報(bào)文因?yàn)槟骋粋€(gè)報(bào)文要素的錯(cuò)誤，導(dǎo)致跟在這一項(xiàng)后面的報(bào)文要素在存入ELE01_SASP時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤。由此可見(jiàn)，僅僅依靠讀取ELE01_SASP中的內(nèi)容是無(wú)法正確檢測(cè)報(bào)文的，因此，我們需要讀取RPT01_CAC中所要檢測(cè)的報(bào)文內(nèi)容，再結(jié)合ELE01_SASP中的報(bào)文要素?cái)?shù)值，才能進(jìn)行完整的報(bào)文檢測(cè)工作。

界面上有一個(gè)DataGridView控件，顯示進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)的報(bào)文內(nèi)容，用戶也可以通過(guò)此界面檢驗(yàn)所發(fā)出的觀測(cè)報(bào)文是否已經(jīng)正常存入本地民用航空氣象數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的ORACLE數(shù)據(jù)庫(kù)中。下方有分別對(duì)應(yīng)兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的標(biāo)識(shí)，用于顯示報(bào)文是否入庫(kù)以及報(bào)文的檢測(cè)狀態(tài)（當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索不到報(bào)文時(shí)，“數(shù)據(jù)庫(kù)DB”或者“數(shù)據(jù)庫(kù)APP”會(huì)呈現(xiàn)紅色；當(dāng)報(bào)文檢測(cè)存在錯(cuò)誤時(shí)，對(duì)應(yīng)的顏色方塊會(huì)呈現(xiàn)紅色）。界面的中間區(qū)域用于顯示報(bào)文的檢測(cè)結(jié)果，如果有錯(cuò)誤，會(huì)在其中顯示錯(cuò)誤的詳細(xì)說(shuō)明。

在窗口右側(cè)有3個(gè)按鈕，“METAR”按鈕用于檢測(cè)最新的METAR報(bào)文，“SPECI”按鈕用于檢測(cè)最新的SPECI報(bào)文，“初始化”按鈕用于恢復(fù)窗口界面的初始狀態(tài)。

3.2 報(bào)文質(zhì)量檢測(cè)過(guò)程

在進(jìn)行報(bào)文質(zhì)量檢測(cè)的過(guò)程中，如圖2所示，最重要的步驟就是報(bào)文以及報(bào)文內(nèi)各項(xiàng)數(shù)值的讀取。在ORACLE數(shù)據(jù)庫(kù)中，RPT01_CAC表存儲(chǔ)了報(bào)文數(shù)據(jù)，而民用航空氣象

圖2 觀測(cè)報(bào)文質(zhì)量檢測(cè)流程

3.3 觀測(cè)報(bào)文質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用

在軟件使用過(guò)程中，成功檢測(cè)出兩起報(bào)文質(zhì)量問(wèn)題。

第一起：2016-11-20，觀測(cè)員通過(guò)本軟件發(fā)現(xiàn)報(bào)文質(zhì)量檢測(cè)異常，如圖3所示。

經(jīng)過(guò)觀測(cè)報(bào)文質(zhì)量檢測(cè)軟件檢查，發(fā)現(xiàn)這份METAR報(bào)的天氣現(xiàn)象組為“-RABR”，該天氣現(xiàn)象簡(jiǎn)字并不在標(biāo)準(zhǔn)的天氣現(xiàn)象簡(jiǎn)字中（實(shí)際上，觀測(cè)員在輸入時(shí)漏了空格號(hào)，正確的天氣現(xiàn)象應(yīng)該是“-RA BR”），因此，軟件提示天氣現(xiàn)象簡(jiǎn)字錯(cuò)誤。觀測(cè)員找出原因后立即發(fā)布了更正報(bào)修正錯(cuò)誤。

第二起：2017-07-27，觀測(cè)員運(yùn)行此軟件，發(fā)現(xiàn)報(bào)文質(zhì)量檢測(cè)異常，如圖4所示。

圖3 天氣現(xiàn)象簡(jiǎn)字錯(cuò)誤

圖4 近時(shí)天氣缺失

經(jīng)過(guò)觀測(cè)報(bào)文質(zhì)量檢測(cè)軟件檢查，發(fā)現(xiàn)這份METAR報(bào)之前有一份SPECI報(bào)：SPECI ZSNB 271135Z 20003MPS 160V220 9999 FEW026 32/27 Q1008 RETS NOSIG。這份SPECI報(bào)文包含有“RETS”近時(shí)天氣組，根據(jù)觀測(cè)規(guī)范中對(duì)近時(shí)天氣的規(guī)定，可知271200時(shí)次的METAR報(bào)應(yīng)該包含有“近時(shí)天氣”這一項(xiàng)，但是觀測(cè)員發(fā)布的METAR報(bào)沒(méi)有這一項(xiàng)，因此報(bào)文出現(xiàn)錯(cuò)誤。觀測(cè)員經(jīng)過(guò)本軟件提醒后發(fā)布了更正報(bào)，避免了工作錯(cuò)情發(fā)生。

4 結(jié)論

通過(guò)氣象觀測(cè)報(bào)文質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)使用，起到了有效地監(jiān)控氣象觀測(cè)報(bào)文質(zhì)量情況的作用，當(dāng)發(fā)現(xiàn)氣象觀測(cè)報(bào)文內(nèi)容發(fā)布出現(xiàn)錯(cuò)情時(shí)可以及時(shí)做到軟件提醒，如發(fā)現(xiàn)報(bào)文有誤，及時(shí)發(fā)布更正報(bào)。使用期間，氣象觀測(cè)員觀測(cè)報(bào)文發(fā)布時(shí)錯(cuò)情的發(fā)生顯著地減少了，對(duì)觀測(cè)報(bào)文質(zhì)量提升起到了積極作用。氣象報(bào)文質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)已成為氣象臺(tái)觀測(cè)室預(yù)防“錯(cuò)、忘、漏”現(xiàn)象的一種有效的輔助手段。與此同時(shí)，氣象觀測(cè)報(bào)文質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)還存在不足，目前軟件還不能自動(dòng)檢測(cè)報(bào)文質(zhì)量，還需要人工點(diǎn)擊軟件進(jìn)行報(bào)文檢測(cè)。