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        天氣影響空中交通的量化分析

        2019-10-21 16:30:37邱鑄
        大東方 2019年11期
        關(guān)鍵詞:空中交通數(shù)據(jù)處理

        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)

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