邱鑄

摘 要：天氣氣候是空中交通運(yùn)行中必須要關(guān)注的一個(gè)因素，量化天氣影響因素，可以為空中交通決策提供重要的參考數(shù)據(jù)，保證決策的科學(xué)性。本文首先簡單介紹了扇區(qū)天氣影響和終端天氣影響因素空中交通的量化方法，然后借助實(shí)際案例，具體分析在終端區(qū)天氣現(xiàn)象下，如何進(jìn)行量化研究，以供空中交通部門參考。

關(guān)鍵詞：天氣影響；空中交通；數(shù)據(jù)處理；量化方法

引言

近幾年來，國家科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，航空領(lǐng)域的專業(yè)水平和業(yè)務(wù)需求日漸提高，加強(qiáng)空中交通管理工作成為現(xiàn)階段航空業(yè)務(wù)的重點(diǎn)。在實(shí)際飛行的過程中天氣的影響貫穿始終，飛行的每一個(gè)階段都會(huì)要考慮到天氣問題，如果是惡劣天氣，那么會(huì)造成無法想象的后果，因此需要加強(qiáng)對天氣影響因素的量化研究。

一、天氣影響空中交通的量化方法

（一）扇區(qū)天氣影響空中交通量化

所謂扇區(qū)天氣影響空中交通量化，主要面向的就是航路扇區(qū)對流的天氣信息，借助對流天氣產(chǎn)品，檢測扇區(qū)中的不利天氣因素，確定不利天氣因素的覆蓋范圍。從目前國家現(xiàn)有的空中交通量化方法入手，目前，可以利用總體天氣量化扇區(qū)天氣影響，也可以明確判斷扇區(qū)天氣惡劣程度指標(biāo)，這兩種方法也是目前最常用的量化技術(shù)。1.扇區(qū)天氣惡劣程度指標(biāo)。惡劣天氣對空中交通的影響不言而喻，加強(qiáng)對天氣惡劣程度指標(biāo)的分析，可以讓飛機(jī)飛行更加穩(wěn)定，這種指標(biāo)可以對某個(gè)機(jī)場或者某個(gè)空域的扇形區(qū)域內(nèi)的天氣惡劣程度進(jìn)行表征量化。一般情況下，會(huì)選擇距離機(jī)場進(jìn)場定位點(diǎn)40-60海里的空域的天氣進(jìn)行量化分析，這個(gè)部分的天氣情況也決定了機(jī)場的天氣惡劣程度指標(biāo)。根據(jù)機(jī)場和空域扇區(qū)內(nèi)的WSI數(shù)值，可以更好的分析這一部分的交通量，明確二者之間的關(guān)系。2.總體天氣量化扇區(qū)天氣影響。這是一種數(shù)值類型的天氣產(chǎn)品，更適合判斷天氣狀況對交通的影響。而且該體感其產(chǎn)品還可以對降水量、空氣液態(tài)水含量進(jìn)行分析，以此保證量化結(jié)果更加準(zhǔn)確。在飛機(jī)飛行過程中，垂直累積液態(tài)水含量覆蓋范圍是非常重要的因素，借助這一因素，可以對扇區(qū)容量進(jìn)行預(yù)測，從而準(zhǔn)確評估扇區(qū)天氣程度。

（二）終端天氣影響空中交通量化

影響空中交通運(yùn)行和流量管理的因素有很多，天氣在其中影響最大，霧霾、煙云、雷暴、颶風(fēng)等都會(huì)對航空運(yùn)行造成嚴(yán)重的負(fù)面影響。根據(jù)天氣的不同類型，可以分為以下幾個(gè)種類：對流、終端區(qū)、顛簸、冬天、海洋、空間等天氣體系，在這其中，終端區(qū)天氣空中交通量化工作十分重要，尤其是在起降階段，必須要加強(qiáng)對終端區(qū)天氣影響的分析。本文從云底高、地面風(fēng)、雷暴、能見度這幾個(gè)終端區(qū)天氣想象進(jìn)行分析，這也是對交通影響最為嚴(yán)重的幾種。從而建立起相應(yīng)的硬性、柔性約束，以地面風(fēng)影響的分析為例，地面風(fēng)在飛機(jī)起降階段較為重要，如果地面風(fēng)超過了飛機(jī)起飛標(biāo)準(zhǔn)，就會(huì)產(chǎn)生不安全的情況，此外，逆風(fēng)、順風(fēng)、側(cè)風(fēng)也有可能引發(fā)安全問題。根據(jù)不同風(fēng)型可能造成的危險(xiǎn)，對容量影響進(jìn)行硬性約束和柔性約束，為量化分析奠定基礎(chǔ)[1]。

二、天氣影響空中交通的量化分析案例

基于上文分析，本文結(jié)合實(shí)際案例進(jìn)行驗(yàn)證分析，根據(jù)某機(jī)場到達(dá)率分析終端區(qū)天氣影響航空運(yùn)行的量化分析方式。

（一）數(shù)據(jù)的預(yù)處理

在構(gòu)建模型之前，要對天氣數(shù)據(jù)進(jìn)行提取，并且和機(jī)場到達(dá)率的進(jìn)行匹配，本文選擇的是國家某樞紐級機(jī)場，該機(jī)場交通量較大，對周邊地區(qū)的影響較大，而且受到天氣影響的情況較為頻繁。在調(diào)取了歷史交通數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，提取云底高、地面風(fēng)、雷暴、能見度等天氣現(xiàn)象，判斷這些屬性和機(jī)場到達(dá)率之間的關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，選取對應(yīng)時(shí)間段的機(jī)場到達(dá)率和天氣信息進(jìn)行匹配，通過離散化處理得到具體數(shù)值。根據(jù)具體的空中交通數(shù)據(jù)，對機(jī)場歷史交通狀況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，形成具體的模型。

（二）模型驗(yàn)證分析

目前可以進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘的軟件種類有很多，都應(yīng)用了多項(xiàng)邏輯斯諦回歸分析法，這種技術(shù)在分析歷史數(shù)據(jù)、構(gòu)建模式上具有重要的作用，根據(jù)模型測試選項(xiàng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的預(yù)處理。本文使用的軟件為Weka，這是目前最為完備的數(shù)據(jù)挖掘工具之一。借助Weka軟件和多項(xiàng)邏輯斯諦回歸分析法，結(jié)合相應(yīng)的數(shù)據(jù)，就可以得到回歸系數(shù)，回歸系數(shù)決定了機(jī)場到達(dá)率水平，比如：機(jī)場到達(dá)率的系數(shù)如果為正，那么就說明飛機(jī)起降階段較為安全，反之，系數(shù)如果為輔，那么機(jī)場到達(dá)率水平就會(huì)受到影響，飛機(jī)起降階段的安全性也無法把保證。從該機(jī)場的實(shí)際情況來看，在機(jī)場到達(dá)率較低的時(shí)間段，風(fēng)速較大、能見度較低。由此可知，系數(shù)大小可以明確表示出相關(guān)因素，而借助這一結(jié)果可以進(jìn)一步推出機(jī)場到達(dá)率水平趨勢。比如：通過系數(shù)的比較，可以看出能見度減少和風(fēng)速增加，會(huì)讓機(jī)場到達(dá)率降低，增加起降階段的風(fēng)險(xiǎn)。借助多項(xiàng)邏輯斯諦回歸模型，就可以對機(jī)場不同天氣狀況進(jìn)行定量分析。但是需要注意的是，在這種量化方式中獲取到的交通信息并不完善，因此還需要對準(zhǔn)確率和穩(wěn)定性進(jìn)行評價(jià)，從而保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

（三）模型應(yīng)用分析

這種多項(xiàng)邏輯斯諦回歸模型不僅可以對機(jī)場到達(dá)率進(jìn)行分析，上文中提出的模型，可以自動(dòng)提取天氣報(bào)告以及其中的關(guān)鍵信息，因此其還可以應(yīng)用在以下幾個(gè)方面：第一，及時(shí)預(yù)報(bào)。利用多項(xiàng)邏輯斯諦回歸模型，可以實(shí)時(shí)獲取天氣信息，根據(jù)天氣對機(jī)場到達(dá)率的影響，推算天氣對交通的影響，繼而對機(jī)場的運(yùn)行情況進(jìn)行分析。第二，衡量評估空中交通運(yùn)行管理程度。使用多項(xiàng)邏輯斯諦回歸模型，可以準(zhǔn)確獲取天氣預(yù)報(bào)信息，根據(jù)機(jī)場到達(dá)率，結(jié)合機(jī)場容量等情況，有選擇性的展開交通管理工作，還可以評估航班取消水平，結(jié)合機(jī)場延誤水平以及航空公司等方面的消息，減少延誤航班造成的影響，提高旅客出行的安全性和舒適性[2]。

總結(jié)

綜上所述，隨著空中領(lǐng)域資源不斷豐富，空中交通流量飛速增長，在對空中交通流量管理的過程中，應(yīng)該充分考慮到天氣這一影響因素，保證飛機(jī)飛行安全性，讓航空運(yùn)輸行業(yè)穩(wěn)定發(fā)展?；谔鞖舛糠椒?，構(gòu)建模型參數(shù)、收集信息數(shù)據(jù)，結(jié)合實(shí)際案例對影響因素進(jìn)行詳細(xì)分析，從而達(dá)到量化分析的根本目的。

參考文獻(xiàn)

[1]張佑南.應(yīng)對復(fù)雜天氣的空中交通管制指揮方法研究[J].科技風(fēng)，2019（08）：251.

[2]龍丁丁.天氣影響空中交通的量化初步研究[D].南京航空航天大學(xué)，2016.

（作者單位：中國民用航空飛行學(xué)院新津分院）