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1、空管气象系统一、空管气象系统介绍航空气象是保障民航安全运行的重要基础，同时也是国家气象的重要组成部 分。航空气象的发展目标就是适应我国航空强国和气象强国发展战略的要求，把 航空气象做大做强，尽快提高气象系统管理能力、运行水平和对外服务质量。中 国民航在改革开放中迅猛发展，以中国、新加坡、日本为代表的亚洲航空运输业 在世界民航中占据着举足轻重的地位，中国民航正力争在本世纪头20年实现由 航空大国向航空强国跨越的目标。近年来，我国航空气象的服务水平有了很大提高，但仍然落后于我国航空业 的发展，不能满足航空安全飞行与效益飞行的需求，与发达国家还有相当大的差 距。航空运输业的快速发展，迫切需要航空气象
2、的整体能力适应新的要求。努力 提高民航气象服务水平，不断完善服务方式，进一步增强服务意识，人力开发有 针对性的产品，努力提供个性化服务，并实现集中统一服务。下面针对空管方面正在使用的气象系统和设备我们进行一一介绍下面是某地民航系统气象系统设备的性能参数卫星云图系统（1）主要性能指标：卫星转发器：亚洲四号卫星C波段C11H转发器上行频率范围：6258.756266.78MHz （发垂直）下行频率范围：4033.754041.75MHz （收水平）载波数量：单载波符号率：6666K调制编码：QPSK、3/4FEC、188/204RS（2）附属设备 静止卫星接收处理系统软件 极轨卫星接收处理软件气象
3、卫星广播传真系统(1) 主要性能指标：工作电压：AC190V240V工作温度：0C-40C(2) 附属设备 计算机 打印机 调制解调器气象数据库系统(1) 主要性能指标：工作电压：AC190V240V工作温度：0C-40C(2) 附属设备计算机气象自动填图系统(1) 主要性能指标：工作电压：AC100V240V 150W工作温度：10C-25C工作湿度：20%-80%最高分辨率：6pi 600*1200打印速度：3.3 (m2/hr)最大打印速度：610mm(2) 附属设备 计算机 打印机气象Micaps系统(1)主要性能指标:工作电压：AC190V240V工作温度：0C-40C(2)附属设备
4、 计算机 路由器 数据终端单元气象遥测系统(1)主要性能指标:测量范围分辨率准确度气温-50-+50C0.1 C0.2C风向036035风速0一60m/s0.1m/s ( 0.5+0.03V ) m/s雨量04mm/m0.1mmW 10mm 时：土0.4mm10mm 时：4%湿度0100%RH1%RHN 80% 时：土8%RH80%时：4%RH气压5501060hpa0.1hpa0.3hpa(2)附属设备 观测场部分：自动气象站 跑道测风站：风向风速传感器 系统主机 系统终端气象自动观测系统(1)主要性能指标：工作电压：AC220V + 10%工作温度：-40C-+60C工作湿度：0100%R
5、H(2)附属设备 通讯机 服务器 大气透射仪 前向散射仪 云高仪 自动气象站 电子气压计 温湿传感器 超声风传感器 雨量筒气象雷达(1) 主要性能指标：工作频率：937030MHz脉冲功率：75KW脉冲宽度：1us工作波长：3cm重复频率：400周勃瓣宽度：1.5(2) 附属设备 收发机柜 天控机柜 系统主机 系统终端三、单独系统的原理介绍3.1卫星云图系统附属设备 静止卫星接收处理系统软件 极轨卫星接收处理软件图3-1卫星云图卫星云图自问世以来，由于其直观、实时的特点被广泛应运于气象、水利、 农业、军事、民航、能源、石油、港口、电力等单位。卫星云图(satellite cloud image
6、ry)由气象卫星自上而下观测到的地球上的云 层覆盖和地表面特征的图像。利用卫星云图可以识别不同的天气系统，确定它们 的位置，估计其强度和发展趋势，为天气分析和天气预报提供依据。在海洋、沙 漠、高原等缺少气象观测台站的地区，卫星云图所提供的资料，弥补了常规探测 资料的不足，对提高预报准确率起了重要作用。图3-2是卫星云图系统的框图。卫星云图接收机传真收片机IBM-PC接口电路模/数变换套准打印显示外存图3-2卫星云图系统结构卫星云图处理系统的功能，概括起来有数据采集、分层显示、投影变换、边缘勾 划和窗口套准打印等功能。3.2民航气象情报数据库系统及民航卫星气象传真广播接收系统民航气象情报数据库系
7、统及民航卫星气象传真广播接收系统是运行在民航航空 气象领域集气象数据管理、数据通讯和信息服务为一体的应用系统。北京的气象 数据库系统将是整个民航气象情报数据库系统的核心数据库。北京的卫星气象传 真广播通讯系统将是面向全国各级航站气象台和六个气象分中心数据库的通讯 枢纽。该系统的投人运行将使北京气象中心逐步成为全球民航系统的航空气象服 务主中心。直接为全国民航气象系统提供全套常规气象分析图表和统一的用于国 内航班的飞行：气象文件，并面向全国民航机场实施卫星广播发送服务。系统基本任务为民航国内、国际飞行提供及时的、准确的、全国统一的标准化综合气象信息服 务。系统的特点大规模的分布式数据库系统使用先
8、进的广域分布数据库管理系统，对各种实时收集的气象信息数据及 各种气象服务产品进行完善的管理，支持全国范围内数据库间的数据交换、检索 查询及各种气象业务应用，同时支持国际间的气象情报交换。大规模的气象数据处理系统对收集的气象信息资料进行处理加工，生成各种航空气象服务所需要的产 品。大规模通讯网络系统支持分布式数据库之间及时可靠的数据交换，各种气象信息及产品的接收、 传送和广播，是全国范围的计算机广域网络。不间断运行的业务系统24小时不间断地收集、处理各种气象信息，并及时地交换和广播气象信息。可不断扩展的开放系统可以方便地扩展以适应信息量的增长，满足民航气象服务不断发展的需要。 系统基本结构整个民
9、航数据库及卫星传真广播系统的主干由此系统和6个分中心系统（上 海、广州、沈阳、成都、西安、乌鲁木齐组成，各中心之间通过卫星的点到点 通信信道组成数据库广域网络。由北京气象中心通过卫生信道，对全国的6个分中心及其它53个主要的机 场地面站广播气象的图形和数据文件。北京气象中心与民航总局、国家气象局通过电话专线实现网络的互联及气象 数据的传送。每个中心系统及机场地面站系统是由数据库子系统、通讯子系统、各种气象 服务应用系统及网络子系统共同组成的局域网域。各中心及机场地面站仍保留原有AFTN通讯线路，用以实现航空气象情报 的报文收集和交换。北京气象中心以8条程控拨号电话线路作为辅助通讯线路，实现与全
10、国6 个分中心、民航总局、国家气象局及53个机场地面站之间的卫星通信线路及电 话专线的备份，并支持对各中心、机场地面站及其它远程服务对象的随时的远程 拨号访问服务，还可通过远程拨号访问获取所需的信息资料。我国航空气象服务系统的现状与发展趋势我国航空气象服务系统的发展大致经历了三个阶段：第一阶段：以单机和独立的业务系统为主体的阶段。时间大致为20世纪80 年代到90年代初期。这一阶段的IT发展特征是，计算机硬件的价格开始降低， 为其在国内普及应用提供了条件。正是在这一时期，计算机走入了气象行专业。 但这时各气象系统几乎都处于相互独立状态，大量的数据是以独享方式存在的， 没有实现信息的整合。此时的
11、气象服务方式是在飞机起飞前，机组或相关人员到 气象预报室查询有关的气象信息，气象资料也仅限于一些气象报文，对一些图形 图像资料、数值预报产品等均无法获取。第二阶段：以局域网和数据库为基础的网络CS/服务模式阶段。时间大致为 90年代中期至今。这一阶段的TI发展特征是，网络的迅速崛起及网络数据库的 普遍应用。这时民航气象数据库系统开始建设，该系统采用了当时非常先进的商 用SYBASE数据库（气象数据库在当时基本上都采用专用数据库），主机选用了 SUN，网络为10M单层结构，各气象中心之间可进行IP访问，但与所属航站未 实现IP网络通讯。此时各中心之间可进行一些产品交换，特别是数值预报产品， 此时
12、的服务方式除少熬用户单位通过安装客户端软件来远程获取必须的气象资 料外，大部分用户仍需到预报室来了解天气情况，但由于受数据格式、传输方式 的约束，像雷达回波图、卫星云图、AWOS资料等机组无法远程获取。第三阶段：以局域网和数据库为基础的网络BS/服务模式阶段。时间大致为 90年代后期至今。由于CS/模式的种种局限性，以及随着Internet/Intarnet技术的 不断发展，尤其是基于WEB的信息发布和检索技术，导致了整个应用系统的体 系结构从CS/向更灵活的BS/结构演变，在上世纪90年代末期，在我国的大部分 航空气象部门都通过自主开发，开始采用BS/模式向用户提供航空气象服务。经 过实践证
13、明，Brower/Server服务模式是一种非常好的航空气象服务模式，有理 山相信这种模式将在一定时间长期存在。从目前国内的气象服务总体情况来看，我国气象服务水平与世界先进国家相 比还育很大的差距。航空气象服务已由过去单一为飞行服务逐步延伸到航空管 制、航线计划、机场调度、异地预报等诸多内容，气象资料的种类起来越多，四 川大学仁程硕卜学位论文分布式民航z七象信息服务系统的设计与实现实时性 及准确性要求越来越高，t，因此将所有的资料集中后处理再分发，显然无法满 足现在用户对航空气象服务的要求，因此，我国现阶段的航空气象服务系统已开 始采用分布式的体系结构，将最实时的、使用范围最广、用户最关心的产
14、品存放 在wEB服务数据库中，将原始资料、实时资料、历史资料、各种产品以及专业 人使用的、经过深加工的产品存放在业务数据库中。这种系统的设计将以数据共 享、分散处理、集中优化、快速传输为切入点，系统的效率会得到很人的提高， 服务内容及手段可以更加丰富。3.3气象自动填图系统填图是指把从各地气象站同一时刻的各地气象观测资料，用各种规定的符号 和数字，在计算机的帮助下很快填到事先准备好的一张空白底图的相应站点位置 上。填好的这张图叫做“天气图”，表示气象要素和天气现象的符号一旦标绘在 气象图上，它们就提供出制作天气预报所使用的信息。常规的天气图分为两种， 填有地面气象资料的图称为“地面天气图”，填
15、有高空气象资料的图称为“高空 天气图”。每一张不同的天气图，反应出不同时间，不同高度，不同地区的大气 情况。目前在航空气象部门采用绘图仪填绘纸质天气图和以数据库方式保存天气 图两种方式。前者适合于天气人员方便地进行天气分析；后者利于航空专业人员 利用网络方便地查看各种天气资料图，为及时掌握天气趋势提供便利。气象填图包括气象资料的收集，传输，处理，绘制等环节，在这些环节中， 气象资料的处理是一个非常重要的环节：计算机要实现正确的填绘，首先要得到 准确的观测资料，而在观测资料的收集和传输过程中，由于观测站点分布广泛， 中间传输环节较为复杂，不可避免会在资料文件中出现一些错误报文，重复报文 和无效报文，因此，在计算机进行自动填图的过程之前，必须对原始报文进行检 查处理，从而获得完整，正确的气象报文。系统结构：气象自动填图系统主要由填图机，绘图仪，服务
