江苏智慧交通气象2.0实践与探索

文/图 江苏高速公路联网营运管理有限公司 曹小峰 江苏省气象局 严明良

江苏高速公路通车总里程达5037公里，日均流量212.45万辆次，路网密度位居全国第一，路网流量位居全国第二。因地处东部沿海地区，江苏高速公路沿线浓雾、雨雪冰冻、强降水等气象灾害频发，交通安全风险交织叠加，高速公路应急管理面临巨大挑战。

早在1996年，江苏首条高速公路——G42沪蓉高速公路上海市至江苏省南京市段通车以来，江苏已率先开展交通气象科研探索实践，并建成我国首条具有示范作用的高速“气象路”；2011年至2016年间，江苏交通控股有限公司（以下简称“江苏交控”）与江苏省气象局通过“共建、共享、共营”方式，在全省高速公路沿线共计建成302个气象站点，形成了全国首个完善的高速公路气象监测网，为道路安全保畅提供了支撑。“十四五”开局以来，为落实《交通强国江苏方案》和五部委《“十四五”交通气象保障规划》工作部署，江苏交控与江苏省气象局进一步深化合作，积极推进大数据、人工智能等技术在精细化预报、雾情冰情预警等方面的研究和应用，相关成果已在江苏高速应急调度、道路养护施工等方面取得了良好成效。

团雾信息提早知

团雾被称为高速公路的“流动杀手”，是连环追尾重特大交通事故的主要诱因。根据公安部数据显示，全国高速团雾重点易发路段有3188处，里程达2.3万公里，仅江苏境内就有90多处，对高速行车造成极大的安全隐患。由于团雾的产生具有较强的流动性和突发性，传统监测难以进行准确的预警预测。为解决团雾监测问题，江苏交控与江苏省气象局联合开展大雾图像识别技术研究与试点工作，搭建高速公路团雾预警系统。

团雾预警系统依托江苏高速7000余路道路监控视频资源，采用卷积神经网络、深度学习等大数据技术，构建昼夜雾识别模型，对不同类型、不同角度、不同能见度等级的568万张道路场景图像进行训练、分析、计算，实现了对团雾的无死角自动捕捉、能见度等级自动判别，检测出的团雾信息会立即有系统向值班人员自动推送。为保证团雾预警的可靠性，系统后台采用交叉验证方式，对检测数据、交通气象站能见度数据、人工标定图像数据等多源数据进行比对分析，并根据比对结果持续调优模型参数、网络结构，不断提升算法识别率和准确性。

江苏高速公路团雾预警系统

“早一分钟发布团雾预警信息、采取有效的管控措施，就可能减少一起事故的发生。”这是团雾预警系统研发的首要目标，相关研究成果目前已在京沪高速江苏段落地试用。2021年以来，团务预警系统已累计为江苏高速提供预警信息640余条，团雾检出率为100%，准确率达100%。系统及时、精准的报警信息，为交警、执法、江苏交控“一路三方”提前决策、超前部署提供了依据，大大前置了道路管制、应急处置的时间，试点路段也因此受益，由团雾引发的交通事故发生率降低了50%。

路温变化精准绘

江苏属于亚热带季风气候，夏季炎热、冬季寒冷，路面温度过高或过低，都会对行车安全产生重大影响，尤其在冬季，路面经常会出现结冰甚至暗冰等气象灾害，易造成车辆失控、交通拥堵等问题。据统计，江苏每年冬季发生的交通事故，因道路结冰引发的事故约占总量的35%。然而，受植被、道路材料等不同因素的影响，相邻路段的路温也会产生较大温差，由于难以准确把握、描绘路温变化趋势，造成传统手段无法精准预警异常路温。为解决冬季结冰问题，江苏交控与江苏省气象局共同研讨构思，搭建了一套精准可靠的路面低温结冰监测预警系统。

该系统利用热谱地图测量技术对江苏高速路网展开基础路温普查，通过收集路温原始数据，让路面温度变化有迹可循；通过对采集到的原始数据进行解析、校正，利用数据拟合、趋势分析等大数据分析方法绘制路面温度分布特征图，结合路面高温热谱地图剖析路温异常原因；通过移动观测设备、气象站24小时不间断获取实时数据，计算分析路面温度变化，及时感知路面异常低温点位，同步向调度、养护等相关单位作出预警。

基于热谱地图的路温测量系统

路面低温结冰监测预警系统创造性地解决了道路结冰观测难的问题。道路结冰预警技术的应用，使道路结冰预警时效提前了24小时，为江苏高速及时展开道路除冰工作、采取管制措施提供了有利条件，也为道路养护施工时机研判提供了决策依据。目前，江苏高速交通处置环比缩短无效封路时长1小时，在有效提升高速公路通行效率的同时，减少了因道路管制、交通事故产生的损失约1500万元。

气象数据实时报

交通气象探索实践突破了团雾监测、结冰预警等关键技术，有力支撑了针对恶劣天气的道路管制与应急安全管理。江苏交通控股有限公司 供图

自2014年开始，江苏交控与江苏省气象局便建立了常态化的联动会商机制。江苏省气象局为江苏高速提供交通气象日报，交通气象趋势预报，灾害天气临近、消散预报等13类区域性的气象预报服务，通过传真、PDF等方式定时发送相关气象专报。江苏省调度指挥中心按照气象专报内容采取相应等级的管制措施，通过“一路三方”协同配合，为江苏高速路网的安全畅通提供了保障。

随着路网精细化管理要求的不断提高，区域性、文字化的天气预报方式已经不能满足“一路三方”针对恶劣气候提出的精准预警、超前管控、快速处置的要求。在江苏交控与江苏省气象局的共同努力下，江苏交通气象推出了高速公路精细化预报数字产品，创新采用尺度数值预报模式、全球数值预报模式（GRAPES）等方法，建立了覆盖长三角地区的“1公里”精细化网格预报系统；针对江苏高速的地形和位置，将大气状况数据处理、演算为路面状况数据，为江苏高速提供精确到公里级能见度、路面状况、结冰潜势、水膜厚度、道路横风、路面高温等方面的气象预报。

精细化预报数字产品的应用，一是解决传统气象预报颗粒度过大的问题，为“一路三方”提供精细到路段、桩号的多要素气象信息，使“一路三方”能够根据不同路段的天气状况，细化交通管控方案，实现“一路一策”调度资源的精准调配；二是为“一路三方”创造并提供实时查看气象数据的条件，通过江苏高速智慧“高速大脑”“掌上数智高速”等管理决策系统实时对接、展示精细化气象预报数据，便于江苏高速路网各个单位同时在线查看关注点位的实时气象信息，推动气象预报与高速公路业务管理紧密结合、交通气象逐步向数字化、精细化转变。

精细化网格气象预报

江苏智慧交通气象探索实践突破了团雾监测、结冰预警等关键技术，有力支撑了江苏高速针对恶劣天气的道路管制与应急安全管理。根据全国行业气象服务效益评估报告提供的数据显示，全国公路交通行业气象服务贡献率为1.87%，江苏公路交通行业气象服务贡献率为2.06%，高出全国平均水平0.19%。不仅如此，江苏交通气象技术水平的提升也间接提高了当地物流仓储企业的营收能力，在货运方面的经济效益尤其明显。

未来展望

“天文岂易述，徒知仰北辰。”江苏交通气象要实现“知天知地”的目标还需要持续进行深度挖掘探索。下一步，江苏交控与江苏省气象局将在现有成果的基础上，继续针对影响交通安全的浓雾、路面结冰等主要交通气象灾害，从三方面建立更加完善的高融合、精细化、多模式、智能化交通气象监测与预报预警技术。拓展智慧交通气象应用场景，为高速公路道路养护时机预测、病害预防等提供精细化的气象分析产品，为公众提供定制化的高速公路气象预测服务等；探索智慧高速背景下，“交通+气象”的融合应用，研究基于恶劣天气智能监测的道路诱导设备应用、智慧高速气象无人机监测与预警技术，以及基于高速公路的气象数字孪生技术等，打造准全天候可通行的智慧高速试验区；完善“一路多方”管理机制，强化交警、执法、省气象局、江苏交控等单位（部门）的联勤联动，形成“一路多方”协同管理机制，联合制定恶劣天气处置规范、恶劣天气交通应急调度行业标准规范等，通过完善机制为江苏智慧交通气象发展保驾护航。