民航气象观测报文质量检测系统研究

徐 庆，张洋飞

（中国民用航空宁波空中交通管理站，浙江 宁波 315154）

1 引言

随着我国民航业的不断发展，飞机已成为人们日常出行常用的方式之一，因此航空器的飞行安全变得尤为重要，如何确保飞行安全是民航航空运输领域的永恒主题。影响航空器飞行安全的因素有很多，但气象因素是影响航空器飞行的最为常见的因素，也是最为重要的因素。气象观测报文作为航空气象信息的重要组成部分，及时、准确地发布气象观测报文对航空器的起飞、降落意义重大。航空气象观测报文[1]一般分为两种类型，一种是用METAR电码格式对外发布的例行观测报告，另一种是用SPECI电码格式对外发布的特殊观测报告。例行观测报告一小时或者半小时对外发布一次，气象观测报文中包含了当地机场实时的地面风向风速、风向变化、跑道视程、能见度、天气现象、云、温度、露点温度、修正海平面气压、近时天气、风切变、趋势天气预报等机场的相关气象信息，它直接反映了本地机场实时的天气状况，为飞行器的起降提供重要的航空气象信息[2]。航空气象情报及时、准确地发布是航空安全的重要保障，而新下发的《民航空管系统气象工作质量管理办法》对气象观测报文质量作出了严格的规定。因此，为了强化航空气象观测业务的技术监控手段，切实提高气象工作质量和气象服务水平，最大程度地减少业务差错的发生，有必要设计一套民航气象观测报文质量检测系统。

2 气象观测报文结构分析

一份完整的民航气象观测报文如表1所示由16组电码格式组成，分别包含了报文类型、修正报、地区代码、时间、自动报、风、风向变化、跑道视程、能见度、天气现象、云、温度露点、修正海压、近时天气、风切变、趋势预报。每组电码由民航气象电码标准规定的特定电码格式编写，代表不同的气象信息。报文开头是报文类型，观测报文类型有两种，一种电码METAR代表例行观测报，另一种电码SPECI代表特殊观测报文。第二组是由电码COR代表修正报电码，此组电码是报文发现有错误进行修正后的报文。第三组电码是地区代码，一般是四字代码，如ZSNB。第四组电码是时间组，包含信息为日、时、分，最后以固定电码Z结束。第五组电码是自动报电码，由AUTO电码代表。第六组电码是风组，如表 1 所示分为两种情况，dddffMPS 或 dddffGf’f’MPS，其中，ddd为风向，取值范围为0～360或VRB；ff为平均风速，取值范围为整数00～49或P49；f’f’为阵风，取值范围为整数00～49或P49；G和MPS为固定不变的字母。第七组电码是风向变化d1d1d1Vd2d2d2，当出现风向变化时才存在，无风向变化时此组电码便不存在。d1d1d1为顺时针起始风向，取值范围为0～360；d2d2d2为顺时针终止风向，取值范围为0～360；V为固定不变的字母。第八组电码为跑道视程RVR，次组电码只有跑道视程小于1 500 m或主导能见度小于1 500 m时才会存在。跑道视程电码为RDD/VRVRVRVRi或RDD/V1V1V1V1VV2V2V2V2i，其中，DD为跑道号；VRVRVRVR为RVR 10 min平均值，取值范围为0 050～2 000、M0050或P2 000，且当VRVRVRVR＞2 000时，其值仅可为P2 000；i为RVR变化趋势，取值仅可为U，D，N中的一个或为空值。第九组电码为能见度，VVVV取值范围为0 000～9 999，且当9 999≥VVVV≥5 000时，其值只可为5 000，6 000，7 000，8 000，9 000，9 999中的一个。第十组电码是天气现象，天气现象简字最多同时存在三组。第十一组电码为云NNNhhhCC，NNN为云量，取值为FEW、SCT、BKN或OVC；hhh为云高，取值范围与当地机场的最高的最低飞行扇区高度相关，比如宁波机场最高的最低飞行扇区高度为1 675，则hhh取值范围为000～055的整数；CC为云状，取值为CB或TCU。本组电码可并列存在一组或几组，且最多不超过四组。云组电码有一种特殊电码NSC，天空无云或当1 500 m或者最高的最低飞行扇区高度（以高的为准）以下无云，或任何高度没有浓积云或积雨云时云组电码为NSC。第十二组电码为温度露点TT/T’T’，TT为温度，取值范围为整数00～99或M00～M99；T’T’为露点温度，取值范围为整数00～99或M00～M99；“/”为固定不变的符号（M为负数符号）。第十三组电码修正海压QPPPP，PPPP为修正海平面气压，取值范围为整数0 000～9 999；Q为固定不变的字母。第十四组电码为近时天气REw’w’，本组电码可并列存在一组或几组，且最多不超过三组，RE为近时天气固定电码，w’w’为天气现象简字。此组电码只有存在近时天气时才会存在。第十五组电码为WS RWYDD或WS ALL RWY，其中，DD为跑道号，该项目在一份报文中只能同时出现一组。第十六组电码趋势预报，一般为NOSIG。

表1 气象观测报文结构组成

3 系统设计

3.1 系统界面设计

图1 观测报文质量检测界面

图1为观测报文质量检测界面。数据库系统数据库服务器的应用程序会将报文进行要素分解，最后存入ELE01_SASP要素表中。这样，我们就可以直接从ELE01_SASP中读取报文中各项要素的数值，从而进行逻辑判断。但是目前应用程序对报文进行的分解存在着一定的缺陷，有些错误的报文项在ELE01_SASP中存储时与正确的报文相同，也有些报文因为某一个报文要素的错误，导致跟在这一项后面的报文要素在存入ELE01_SASP时出现错误。由此可见，仅仅依靠读取ELE01_SASP中的内容是无法正确检测报文的，因此，我们需要读取RPT01_CAC中所要检测的报文内容，再结合ELE01_SASP中的报文要素数值，才能进行完整的报文检测工作。

界面上有一个DataGridView控件，显示进行质量检测的报文内容，用户也可以通过此界面检验所发出的观测报文是否已经正常存入本地民用航空气象数据库系统的ORACLE数据库中。下方有分别对应两个数据库服务器的标识，用于显示报文是否入库以及报文的检测状态（当数据库中检索不到报文时，“数据库DB”或者“数据库APP”会呈现红色；当报文检测存在错误时，对应的颜色方块会呈现红色）。界面的中间区域用于显示报文的检测结果，如果有错误，会在其中显示错误的详细说明。

在窗口右侧有3个按钮，“METAR”按钮用于检测最新的METAR报文，“SPECI”按钮用于检测最新的SPECI报文，“初始化”按钮用于恢复窗口界面的初始状态。

3.2 报文质量检测过程

在进行报文质量检测的过程中，如图2所示，最重要的步骤就是报文以及报文内各项数值的读取。在ORACLE数据库中，RPT01_CAC表存储了报文数据，而民用航空气象

图2 观测报文质量检测流程

3.3 观测报文质量检测系统实际应用

在软件使用过程中，成功检测出两起报文质量问题。

第一起：2016-11-20，观测员通过本软件发现报文质量检测异常，如图3所示。

经过观测报文质量检测软件检查，发现这份METAR报的天气现象组为“-RABR”，该天气现象简字并不在标准的天气现象简字中（实际上，观测员在输入时漏了空格号，正确的天气现象应该是“-RA BR”），因此，软件提示天气现象简字错误。观测员找出原因后立即发布了更正报修正错误。

第二起：2017-07-27，观测员运行此软件，发现报文质量检测异常，如图4所示。

图3 天气现象简字错误

图4 近时天气缺失

经过观测报文质量检测软件检查，发现这份METAR报之前有一份SPECI报：SPECI ZSNB 271135Z 20003MPS 160V220 9999 FEW026 32/27 Q1008 RETS NOSIG。这份SPECI报文包含有“RETS”近时天气组，根据观测规范中对近时天气的规定，可知271200时次的METAR报应该包含有“近时天气”这一项，但是观测员发布的METAR报没有这一项，因此报文出现错误。观测员经过本软件提醒后发布了更正报，避免了工作错情发生。

4 结论

通过气象观测报文质量检测系统的业务使用，起到了有效地监控气象观测报文质量情况的作用，当发现气象观测报文内容发布出现错情时可以及时做到软件提醒，如发现报文有误，及时发布更正报。使用期间，气象观测员观测报文发布时错情的发生显著地减少了，对观测报文质量提升起到了积极作用。气象报文质量监控系统已成为气象台观测室预防“错、忘、漏”现象的一种有效的辅助手段。与此同时，气象观测报文质量检测系统还存在不足，目前软件还不能自动检测报文质量，还需要人工点击软件进行报文检测。