貴州高速公路交通氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的初步應(yīng)用研究

唐延婧 宋 丹 柳艷香 裴興云

1. 貴州省氣象服務(wù)中心，貴陽(yáng) 550002

2. 中國(guó)氣象局公共服務(wù)中心，北京 100010

0 引 言

高速公路上的交通運(yùn)輸是一對(duì)氣象高度敏感的行業(yè)，在很大程度上受氣象因素的制約而不能實(shí)現(xiàn)其快速、高效、安全的目標(biāo)。隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)與城市化的快速發(fā)展，由氣象條件引起的高速公路交通安全問(wèn)題日益突出。統(tǒng)計(jì)表明，高速公路上因惡劣天氣造成的交通事故大約占總事故的1/4左右。交通部門和司乘人員都對(duì)出行天氣和路況信息越來(lái)越關(guān)注，這對(duì)交通氣象安全保障工作提出了更高的要求。

建設(shè)穩(wěn)定可靠的高速公路氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是交通氣象安全保障的有效手段。許多發(fā)達(dá)國(guó)家早在20世紀(jì) 80年代就進(jìn)行了高速公路交通氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究，建立了較為完備的高速公路交通氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[1-2]。我國(guó)高速公路交通氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究與應(yīng)用工作起步較晚，近年來(lái)率先在國(guó)內(nèi)一些發(fā)達(dá)地區(qū)，如江蘇、安徽、山東、京津塘地區(qū)陸續(xù)開(kāi)展?？偟膩?lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)交通氣象監(jiān)測(cè)資料應(yīng)用大多處在基礎(chǔ)研究階段，應(yīng)用效果分析方面研究較少。李迅[3]等對(duì)高速公路氣象監(jiān)測(cè)站的應(yīng)用效果從宏觀上開(kāi)展了研究分析，但具體到山區(qū)復(fù)雜氣象條件下的應(yīng)用效果尚缺乏認(rèn)識(shí)。

地處高原山區(qū)的貴州省，立體氣候明顯，道路形態(tài)復(fù)雜，是全國(guó)14個(gè)預(yù)防重特大道路交通事故的重點(diǎn)省份之一。霧和凝凍是貴州最為典型的高速公路高影響天氣，且有很強(qiáng)的局地性特征，有針對(duì)性的高速公路交通氣象監(jiān)測(cè)顯得尤為重要。貴州省的交通氣象監(jiān)測(cè)起步較晚，經(jīng)過(guò)2013-2014年的快速發(fā)展，貴州高速公路交通氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)初步建成并投入使用，本文就其做了簡(jiǎn)要介紹，并初步探討交通氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在以貴州為代表的多霧多凝凍地區(qū)的應(yīng)用效果，以期對(duì)相關(guān)業(yè)務(wù)應(yīng)用和技術(shù)研究提供參考。

1 貴州高速公路交通氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

1.1 系統(tǒng)概述

及時(shí)、準(zhǔn)確的交通氣象監(jiān)測(cè)信息，是交通管理部門、高速公路養(yǎng)護(hù)部門、司乘人員的關(guān)注焦點(diǎn)。交通氣象災(zāi)害信息的有效傳達(dá)和提前預(yù)警，是交通氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需要達(dá)成的主要目標(biāo)。貴州高速公路氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，旨在提供及時(shí)、準(zhǔn)確的路況和氣象信息，向交通管理部門及高速公路司乘人員提供決策和出行參考，從而保障高速公路運(yùn)營(yíng)安全。初步建成的貴州高速公路氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，依托貴州高速公路交通氣象監(jiān)測(cè)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了貴州各類交通相關(guān)的氣象監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)和采集，以GIS形式顯示、查詢，并根據(jù)監(jiān)測(cè)要素對(duì)交通的影響程度作出實(shí)時(shí)分級(jí)報(bào)警，此外還實(shí)現(xiàn)了交通氣象預(yù)報(bào)信息的實(shí)時(shí)發(fā)布。交通氣象信息監(jiān)控和交通氣象預(yù)報(bào)是貴州高速公路氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)最為主要的兩個(gè)功能。

1.2 貴州高速公路氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成

貴州高速公路氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由交通氣象監(jiān)測(cè)網(wǎng)、監(jiān)控管理中心、基于GIS的高速公路交通氣象服務(wù)網(wǎng)站構(gòu)成。

交通氣象監(jiān)測(cè)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)天氣變化、路面狀況、空氣環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)控，是貴州高速公路交通氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。貴州省的交通氣象監(jiān)測(cè)網(wǎng)以分布在主要高速公路沿線的52套交通氣象監(jiān)測(cè)站為主（見(jiàn)圖1）。交通氣象監(jiān)測(cè)站的數(shù)據(jù)監(jiān)控形式，布設(shè)選址，都從貴州高原山區(qū)多霧和凝凍災(zāi)害的特點(diǎn)出發(fā)，設(shè)定為對(duì)能見(jiàn)度、路面狀況等多個(gè)交通氣象要素進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)，并在這兩種氣象災(zāi)害多發(fā)路段重點(diǎn)布設(shè)。此外，交通氣象監(jiān)測(cè)網(wǎng)還包括了高速公路沿線3公里以內(nèi)的300多個(gè)兩要素自動(dòng)氣象站和貴州省境內(nèi)84個(gè)縣級(jí)以上多要素常規(guī)自動(dòng)氣象觀測(cè)站，這些氣象站點(diǎn)監(jiān)測(cè)的氣象信息，為交通氣象監(jiān)測(cè)站提供了背景參考及必要補(bǔ)充。

圖1 貴州省交通氣象監(jiān)測(cè)站分布(2014)Fig.1 Distribution of traffic weather stations of Guizhou (2014)

監(jiān)控管理中心實(shí)現(xiàn)高速公路交通氣象監(jiān)測(cè)站的組網(wǎng)和監(jiān)控管理功能。貴州的高速公路交通氣象系統(tǒng)，主要通過(guò)GPRS/CDMA/3G等無(wú)線通信方式與監(jiān)控管理中心建立聯(lián)系：監(jiān)控管理中心實(shí)時(shí)采集監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，傳輸?shù)铰?lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)以便業(yè)務(wù)應(yīng)用；同時(shí)監(jiān)控各個(gè)交通氣象監(jiān)測(cè)站的運(yùn)行情況。

基于GIS的高速公路交通氣象服務(wù)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示、查詢、分級(jí)報(bào)警功能，以及交通氣象信息的發(fā)布功能，是貴州高速公路交通氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的載體，是交通氣象服務(wù)的業(yè)務(wù)窗口。網(wǎng)站調(diào)取聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)的交通氣象監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并融合了其他氣象站監(jiān)測(cè)的氣象信息；網(wǎng)站不僅提供某高速路段過(guò)去、當(dāng)前的天氣狀況這些最受關(guān)注的信息，還及時(shí)提供監(jiān)控要素的分級(jí)報(bào)警，以及交通氣象預(yù)報(bào)，這些產(chǎn)品更有利于交通管理部門和高速公路使用者做出決策和判斷。

1.3 貴州高速公路交通氣象系統(tǒng)的主要功能

貴州高速公路交通氣象信息監(jiān)控系統(tǒng)投入業(yè)務(wù)應(yīng)用中的主要功能為交通氣象信息監(jiān)控和交通氣象預(yù)報(bào)。

1.3.1 交通氣象信息監(jiān)控功能

貴州高速公路交通氣象信息監(jiān)控系統(tǒng)除具備顯示、查詢監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的基本功能外，更重要的是交通氣象信息監(jiān)控功能。交通氣象監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)都是量化的數(shù)值，非專業(yè)人士通常對(duì)各數(shù)值缺乏直觀的理解，無(wú)法做出判斷和決策，從而影響監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的應(yīng)用效果。因此，為直觀表示氣象災(zāi)害對(duì)高速公路運(yùn)營(yíng)的實(shí)際影響程度，系統(tǒng)對(duì)關(guān)鍵監(jiān)測(cè)信息進(jìn)行分級(jí)預(yù)警研究，制定了適用于多霧多凝凍的高原山區(qū)的交通氣象分級(jí)預(yù)警劃分標(biāo)準(zhǔn)。

分級(jí)預(yù)警劃分標(biāo)準(zhǔn)采取對(duì)監(jiān)測(cè)要素值進(jìn)行簡(jiǎn)單的閾值判斷方法，以保證對(duì)連續(xù)傳輸數(shù)據(jù)的快速判斷。分級(jí)預(yù)警判斷包括了能見(jiàn)度（見(jiàn)表 1）、相對(duì)濕度、降雨量、路面溫度、氣溫、瞬時(shí)風(fēng)速這幾項(xiàng)監(jiān)測(cè)要素，直接反應(yīng)低能見(jiàn)度、暴雨、高溫、大風(fēng)這幾個(gè)氣象災(zāi)害的危害程度。其中能見(jiàn)度要素的連續(xù)監(jiān)測(cè)和分級(jí)預(yù)警，在貴州這樣的多霧多凝凍高原山區(qū)倍受關(guān)注。標(biāo)準(zhǔn)的劃分緊扣道路和天氣特點(diǎn)，以能見(jiàn)度分級(jí)預(yù)警劃分標(biāo)準(zhǔn)（表1）為例。在高速公路上，能見(jiàn)度500 m以上，對(duì)高速公路交通通行幾乎沒(méi)有影響；能見(jiàn)度小于200 m，交通部門就應(yīng)對(duì)車輛實(shí)行限速；貴州的高速公路穿行于山間，地形環(huán)境復(fù)雜，多橋梁、隧道、彎道等，高速路段能見(jiàn)度小于100 m，就有發(fā)生追尾事故的風(fēng)險(xiǎn)。因此，當(dāng)能見(jiàn)度小于100 m，視為當(dāng)前路段發(fā)生了對(duì)交通嚴(yán)重影響的低能見(jiàn)度天氣，提示最高級(jí)別的“紅色”能見(jiàn)度預(yù)警。

表1 能見(jiàn)度分級(jí)預(yù)警劃分Tab.1 Visibility warning classification

實(shí)時(shí)傳輸、顯示的交通氣象監(jiān)測(cè)信息，通過(guò)分級(jí)預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)判斷，在交通氣象服務(wù)系統(tǒng)的網(wǎng)頁(yè)以語(yǔ)音、文字、站點(diǎn)閃爍這些更符合用戶體驗(yàn)的方式，提示相應(yīng)氣象災(zāi)害發(fā)生的位置、等級(jí)。通過(guò)分級(jí)預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)，使得交通氣象監(jiān)控信息從數(shù)字轉(zhuǎn)化為直觀的氣象災(zāi)害影響程度，提高了監(jiān)控信息傳達(dá)的有效性，為決策和服務(wù)提供了有力參考。

1.3.2 交通氣象預(yù)報(bào)

高速公路交通的高影響天氣在貴州地區(qū)主要有霧（低能見(jiàn)度）、凝凍、高溫、降雨、冰雹、大風(fēng)等，其中霧和凝凍對(duì)高速交通的影響最大并有明顯地域特點(diǎn)。了解未來(lái)高速公路上會(huì)有哪些高影響天氣，以及出現(xiàn)的時(shí)間地點(diǎn)，也是交通部門，司乘人員關(guān)注點(diǎn)之一。對(duì)這些天氣的預(yù)報(bào)預(yù)警，需要精細(xì)、客觀的預(yù)報(bào)方法作為支撐，是交通氣象服務(wù)的技術(shù)核心和研究難點(diǎn)。

貴州交通氣象預(yù)報(bào)早在交通氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建成之前就已經(jīng)開(kāi)始，但各種交通氣象預(yù)報(bào)產(chǎn)品都以常規(guī)大范圍氣象預(yù)報(bào)的技術(shù)和思路為基礎(chǔ)。在系統(tǒng)建成后，交通氣象預(yù)報(bào)在制作、展示上，都以GIS技術(shù)為基礎(chǔ)，增加了影響路段圖示的產(chǎn)品更為直觀。此外，還增加了能見(jiàn)度、風(fēng)、降水量等氣象要素的預(yù)報(bào)，以及交通氣象日?qǐng)?bào)、交通氣象預(yù)警等產(chǎn)品，較之前更為豐富。預(yù)報(bào)技術(shù)上引入了EC細(xì)網(wǎng)格預(yù)報(bào)產(chǎn)品作為精細(xì)、客觀預(yù)報(bào)方法。此外，將地質(zhì)災(zāi)害、低能見(jiàn)度的預(yù)報(bào)模型集成到預(yù)報(bào)系統(tǒng)中，形成客觀可行的預(yù)報(bào)產(chǎn)品，邁出精細(xì)、客觀的交通氣象服務(wù)的第一步。

從貴州高速公路交通氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要功能概述可看出，交通氣象監(jiān)測(cè)網(wǎng)采集的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)是保障系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)，也是提高系統(tǒng)功能的關(guān)鍵，交通氣象監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的適用性直接決定了系統(tǒng)的應(yīng)用效果。下面詳細(xì)討論貴州高速公路交通氣象監(jiān)測(cè)網(wǎng)的適用性。

2 貴州高速公路交通氣象監(jiān)測(cè)網(wǎng)的適用性

貴州高速公路交通氣象監(jiān)測(cè)網(wǎng)的主要構(gòu)成——交通氣象監(jiān)測(cè)站。監(jiān)測(cè)站由各類氣象傳感器、數(shù)據(jù)采集平臺(tái)、電源、通訊部件、風(fēng)桿及支架等部分組成，主要負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)采集該站環(huán)境的能見(jiàn)度、風(fēng)向、風(fēng)速、溫度、濕度、雨量等氣象數(shù)據(jù)，以及路面狀況、路面溫度、路基溫度等路況信息。數(shù)據(jù)都為數(shù)值形式，其中路面狀況的數(shù)據(jù)最終解析為對(duì)應(yīng)的文字形式，如“潮濕、結(jié)冰”等等。觀測(cè)頻次都為 1 min，達(dá)到了連續(xù)監(jiān)測(cè)的要求。

交通氣象監(jiān)測(cè)站的主要功能就是采集數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)的代表性、準(zhǔn)確性及應(yīng)用價(jià)值挖掘等是檢驗(yàn)儀器適用性最直接的指標(biāo)。在文獻(xiàn)[3]中提出了交通氣象監(jiān)測(cè)站的客觀適用性分析指標(biāo)體系，本文以此為參考，從以下兩方面對(duì)貴州高速公路交通氣象監(jiān)測(cè)網(wǎng)的適用性進(jìn)行考察。

2.1 交通氣象監(jiān)測(cè)網(wǎng)的布設(shè)

貴州交通氣象監(jiān)測(cè)站的站點(diǎn)分布，結(jié)合貴州的高原山區(qū)的天氣氣候特點(diǎn)進(jìn)行了分析和選擇。根據(jù)2014年進(jìn)行的貴州省交通行業(yè)氣象服務(wù)影響調(diào)查評(píng)估結(jié)果，貴州高原山區(qū)的高速公路高影響天氣主要為凝凍和低能見(jiàn)度，其中凝凍是貴州特有的高速公路高影響天氣，它對(duì)高海拔高速道路形態(tài)的影響較為明顯，貴州高海拔地區(qū)、橋梁、隧道口都是凝凍監(jiān)測(cè)的布設(shè)重點(diǎn)；低能見(jiàn)度天氣在貴州山區(qū)存在時(shí)空分布不均，多局地性小尺度低能見(jiàn)度天氣有難于撲捉的特點(diǎn)，需要在高速公路沿線進(jìn)行密集布設(shè)，連續(xù)監(jiān)測(cè)才能達(dá)到監(jiān)控目的。

從圖1可見(jiàn)，在貴州境內(nèi)的交通氣象站分布仍非常稀少，遠(yuǎn)不能夠達(dá)到密集布設(shè)的要求。由于建站規(guī)模的限制，貴州高速公路沿線的交通氣象站布設(shè)，在考慮高影響天氣易發(fā)點(diǎn)的同時(shí)，還考慮一定的監(jiān)測(cè)范圍，高速公路的使用效率，重點(diǎn)布設(shè)氣象災(zāi)害隱患點(diǎn)，以最大程度發(fā)揮交通氣象站的監(jiān)控效率。最先由氣象部門建設(shè)的12套交通氣象站，在布設(shè)時(shí)主要考慮了貴州凝凍和低能見(jiàn)度多發(fā)的地點(diǎn)，而沒(méi)有考慮高速公路的適用性，以至重點(diǎn)布設(shè)的梅花山地區(qū)并非重點(diǎn)行車路段，行經(jīng)車輛不多，安全保障效果和經(jīng)濟(jì)效益不高。之后與交通部門合作建設(shè)了40套交通氣象站，以前期高速公路氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)普查結(jié)果作為選址依據(jù)，在易霧和易凝凍路段重點(diǎn)布設(shè)，有很大部分交通氣象站布設(shè)在橋梁、隧道這些特殊路段上，覆蓋了省內(nèi)大部分主要高速路段。通過(guò)雙方合作，充分考慮災(zāi)害隱患點(diǎn)的交通站布設(shè)更加合理，利于在高速公路運(yùn)營(yíng)安全保障工作中發(fā)揮更大作用。

2.2 交通氣象監(jiān)測(cè)網(wǎng)的數(shù)據(jù)質(zhì)量及應(yīng)用效果

與重點(diǎn)關(guān)注的高影響天氣，如凝凍、低能見(jiàn)度，相關(guān)聯(lián)的氣象要素主要為路面狀況、路面溫度、降水量、能見(jiàn)度、濕度這幾項(xiàng)。下面就路面狀況、路面溫度、能見(jiàn)度這幾項(xiàng)關(guān)鍵監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的質(zhì)量和應(yīng)用研究展開(kāi)討論。

2.2.1 路面狀況

路面狀況，顯示路面干燥、潮濕、危險(xiǎn)濕、積水、結(jié)冰等狀態(tài)，是唯一以文字形式顯示的監(jiān)測(cè)要素，也是高速公路路況信息最直觀的體現(xiàn)。因此，路面狀況的數(shù)據(jù)質(zhì)量，直接影響交通氣象站的適用性。但是，從貴州高速公路交通氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)投入使用以來(lái)，發(fā)現(xiàn)有的交通氣象站監(jiān)測(cè)的路面狀況不準(zhǔn)確，如在無(wú)降雨的天氣出現(xiàn)“雪”等天氣現(xiàn)象。路面狀況由交通氣象站的路面狀況傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)和傳輸。傳感器自身要用到路基溫度和水膜厚度等原始數(shù)據(jù)，間接計(jì)算路面狀況，對(duì)儀器的靈敏度、準(zhǔn)確性要求較高，且通過(guò)計(jì)算得到的間接值更易出錯(cuò)。

研究表明，可運(yùn)用狀態(tài)允許值檢查、狀態(tài)連續(xù)性檢查、內(nèi)部一致性檢查、氣象要素的空間一致性檢查、數(shù)據(jù)完整性檢查和人為識(shí)別的方法[5]，來(lái)檢驗(yàn)和矯正路面狀況這項(xiàng)監(jiān)測(cè)要素。此外，影響路面狀況的氣象因子主要是降水和氣溫。在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)路面狀況通過(guò)結(jié)合路面溫度、降水等監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，可以快速準(zhǔn)確的判斷路面狀況的正確與否。如路面狀況顯示“結(jié)冰”時(shí)，路面溫度>0℃，則可判斷路面狀況數(shù)據(jù)出錯(cuò)。

貴州高速公路交通氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)初步應(yīng)用表明，準(zhǔn)確的路面狀況為高速交通出行安全提供了有效信息，但受數(shù)據(jù)質(zhì)量不高的影響，其應(yīng)用效果還不能達(dá)到預(yù)期。

2.2.2 路面溫度

宋榕華....................................................................................................................................................................科萊恩大中華區(qū)可持續(xù)發(fā)展及管理事務(wù)總監(jiān)

路面溫度也是對(duì)路面狀況的反應(yīng)，貴州高速公路交通氣象系統(tǒng)投入使用之后，其數(shù)據(jù)質(zhì)量可靠，工作人員可直觀判斷路面溫度對(duì)行車安全的影響。

路面溫度監(jiān)測(cè)為路面溫度與氣溫之間關(guān)系的認(rèn)識(shí)和研究提供了第一手資料。氣象觀測(cè)的氣溫為空氣溫度，道路上由于路面質(zhì)體不同，路面溫度普遍較氣溫偏高。晴天的白天的路面溫度可能與氣溫相差 20多°C（圖 2），冬季陰雨天氣溫與路溫的差別較小，但仍可看出差異。路面溫度與氣溫是不可相互替代的。

圖2 不同天空狀況、不同季節(jié)下交通氣象站監(jiān)測(cè)的氣溫與路溫Fig.2 Air and pavement temperatures monitored by the traffic weather stations in different weather conditions and seasons

路面溫度在實(shí)際應(yīng)用中大大提高了高速公路交通氣象系統(tǒng)的功效。在貴州高速公路交通氣象系統(tǒng)投入使用之前，以氣溫冰點(diǎn)來(lái)判斷路面結(jié)冰與否，會(huì)出現(xiàn)路面結(jié)冰范圍預(yù)報(bào)偏大、程度偏重的偏差；以氣象站的氣溫來(lái)判斷路面的高溫情況，則往往出現(xiàn)對(duì)高速路面高溫范圍、程度估計(jì)不足的情況。在貴州高速公路交通氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的初步運(yùn)用中，以路面溫度來(lái)做路面結(jié)冰的狀態(tài)判別和預(yù)報(bào)，使道路結(jié)冰監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)更切合實(shí)際；夏季晴熱天氣里，路面溫度更能直接反應(yīng)高速公路上高溫的實(shí)際狀況。

2.2.3 能見(jiàn)度

貴州山區(qū)多霧、雨霧等低能見(jiàn)度天氣，且受地形環(huán)境影響明顯，在秋、冬、春季都是頻繁發(fā)生的高速公路高影響天氣，且由于時(shí)空分布不均，監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)都很困難。交通氣象站的高頻次能見(jiàn)度監(jiān)測(cè)顯得尤為重要。

從1分鐘頻次的交通站監(jiān)測(cè)能見(jiàn)度數(shù)據(jù)來(lái)看，其變化比較快，常有震蕩和突升突降的情況（圖 3）。在數(shù)據(jù)質(zhì)量考察中，發(fā)現(xiàn)能見(jiàn)度的震蕩和突變可能是由于傳感器受到干擾而出現(xiàn)的，但也可能是能見(jiàn)度迅速變化的真實(shí)反應(yīng)。如何區(qū)分這兩種情況，是能見(jiàn)度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)用中的最大困擾。

圖3 2013-5-17—2013-5-18的一次低能見(jiàn)度過(guò)程Fig.3 Low visibility processes form 2013-5-17 to 2013-5-18

因此，在交通氣象站能見(jiàn)度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)解讀時(shí)最好結(jié)合天氣背景、相對(duì)濕度數(shù)據(jù)等來(lái)區(qū)分虛假信號(hào)和真實(shí)的低能見(jiàn)度天氣。霧引起的低能見(jiàn)度天氣，一般相對(duì)濕度在91%以上，雨霧引起的相對(duì)濕度在99%以上且有弱降水。而較大范圍的低能見(jiàn)度天氣，周圍交通氣象站、常規(guī)氣象站也有可能出現(xiàn)低能見(jiàn)度天氣，衛(wèi)星云圖上顯示有云（霧）區(qū)。但對(duì)單點(diǎn)局地的低能見(jiàn)度天氣出現(xiàn)的可能性判別，則需要結(jié)合天氣條件和能見(jiàn)度數(shù)據(jù)的連續(xù)變化情況來(lái)解讀。文獻(xiàn)[6]指出，“掌握低能見(jiàn)度天氣的背景、演變特征后，做好提前半小時(shí)左右的低能見(jiàn)度天氣臨近預(yù)警是可行的”。

3 貴州高速公路交通氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)初步應(yīng)用中的問(wèn)題及討論

3.1 交通氣象監(jiān)測(cè)網(wǎng)的應(yīng)用問(wèn)題

（1）貴州交通氣象監(jiān)測(cè)站在布設(shè)密度上遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，一些新建路段甚至沒(méi)有交通氣象監(jiān)測(cè)站，未來(lái)仍需增加交通氣象監(jiān)測(cè)站建設(shè)。

（2）除上文提到的交通氣象監(jiān)測(cè)站傳感器受到干擾影響數(shù)據(jù)質(zhì)量的情況外，還存在個(gè)別監(jiān)測(cè)站數(shù)據(jù)接收不正常，或儀器故障導(dǎo)致數(shù)據(jù)缺測(cè)或錯(cuò)誤的情況。因此，需要跟進(jìn)交通氣象監(jiān)測(cè)站的維護(hù)，以保障交通氣象監(jiān)測(cè)網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。

（3）從對(duì)貴州高速公路交通氣象監(jiān)測(cè)網(wǎng)的適用性討論中，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)應(yīng)用在實(shí)況監(jiān)測(cè)，開(kāi)發(fā)初級(jí)產(chǎn)品和科研項(xiàng)目三個(gè)方面都有涉及，但不同類型的數(shù)據(jù)應(yīng)用效果和開(kāi)發(fā)程度不同。如能見(jiàn)度數(shù)據(jù)的應(yīng)用在三個(gè)方面都有涉及，路面溫度通過(guò)分級(jí)預(yù)警劃分開(kāi)發(fā)了初級(jí)產(chǎn)品，而路面狀況數(shù)據(jù)目前僅應(yīng)用在實(shí)況監(jiān)控方面。大部分監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)缺少深度挖掘，沒(méi)有針對(duì)交通用戶生成專業(yè)指導(dǎo)產(chǎn)品，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的價(jià)值沒(méi)有得到完全體現(xiàn)。通過(guò)針對(duì)性的深入研究，可挖掘更多數(shù)據(jù)的應(yīng)用價(jià)值。

3.2 交通氣象信息監(jiān)控功能存在的問(wèn)題

（1）提高交通氣象信息監(jiān)控功能，最先要保障監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量。根據(jù)前文分析發(fā)展數(shù)據(jù)質(zhì)量控制方法，糾正、排除錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量，能夠提高交通氣象信息監(jiān)控的功能。

（2）分級(jí)預(yù)警劃分僅針對(duì)單個(gè)要素，對(duì)如凝凍等需要多個(gè)氣象要素來(lái)進(jìn)行綜合考察的氣象災(zāi)害，分級(jí)預(yù)警方法就不適用，使得貴州高速公路交通氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在凝凍監(jiān)測(cè)上沒(méi)有發(fā)揮功效。未來(lái)根據(jù)凝凍天氣特點(diǎn)，設(shè)計(jì)綜合的分級(jí)預(yù)警方法是可行的。

3.3 交通氣象預(yù)報(bào)存在的問(wèn)題

（1）交通氣象監(jiān)測(cè)資料準(zhǔn)確反映高速交通氣象狀況，監(jiān)測(cè)要素、頻次都非常適于用在高速公路高影響天氣的預(yù)報(bào)及研究。但在系統(tǒng)初步應(yīng)用中，監(jiān)測(cè)資料在高速公路高影響天氣的預(yù)報(bào)方面運(yùn)用并不多，主要因?yàn)椋嘿F州高速公路交通氣象監(jiān)測(cè)網(wǎng)建成時(shí)間不長(zhǎng)，資料積累不夠多；連續(xù)監(jiān)測(cè)的海量數(shù)據(jù)在質(zhì)量檢測(cè)、數(shù)據(jù)處理上都要求較高；交通氣象監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)揭示了貴州山區(qū)高速公路在氣象環(huán)境上與常規(guī)氣象站的差異較大，其特征有待總結(jié)。

（2）交通氣象預(yù)報(bào)的關(guān)鍵在于與高速公路交通特點(diǎn)的耦合。一方面，高速公路的環(huán)境與常規(guī)氣象站點(diǎn)的差異很大，在山區(qū)地形起伏，植被差異都會(huì)對(duì)天氣產(chǎn)生影響，使得貴州省的交通氣象預(yù)報(bào)必須要與精細(xì)化的地形地貌、道路形態(tài)等復(fù)雜因素相結(jié)合，而不適用于大范圍的天氣形勢(shì)預(yù)報(bào)方法。另一方面，考慮氣象要素和路面要素的相互作用，如道路車流狀況差異引起的路面溫度變化等等，仍是研究的難點(diǎn)。

未來(lái)經(jīng)過(guò)幾年交通氣象觀測(cè)資料的積累，結(jié)合貴州高速公路地理信息，可更深入的開(kāi)展高速公路交通氣象的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)的研究，如預(yù)報(bào)道面結(jié)冰、積水等，以做出適用于貴州山區(qū)的交通氣象高影響天氣預(yù)報(bào)模型。

4 結(jié) 論

初步建成的貴州高速公路氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，依托貴州高速公路交通氣象監(jiān)測(cè)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了交通氣象監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)和采集，以GIS形式顯示、查詢、分級(jí)預(yù)警，以及交通氣象預(yù)報(bào)實(shí)時(shí)發(fā)布。本文主要討論了貴州高速公路氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)、交通氣象監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量適用性及初步應(yīng)用中的問(wèn)題。

（1）交通氣象信息監(jiān)控和交通氣象預(yù)報(bào)是貴州高速公路氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)最為主要的兩個(gè)功能。交通氣象信息監(jiān)控通過(guò)適用貴州高原山區(qū)的分級(jí)預(yù)警劃分，采取對(duì)監(jiān)測(cè)要素值進(jìn)行簡(jiǎn)單的閾值判斷方法，通過(guò)多種符合用戶體驗(yàn)的方式提示預(yù)警，提高了監(jiān)控信息有效性。交通氣象預(yù)報(bào)在形式、內(nèi)容、適用性上都有提高。預(yù)報(bào)技術(shù)上引入了精細(xì)、客觀預(yù)報(bào)方法，集成了預(yù)報(bào)模型，邁出精細(xì)、客觀的交通氣象服務(wù)的第一步。

（2）交通氣象監(jiān)測(cè)站的站點(diǎn)分布，結(jié)合貴州多霧多凝凍的天氣氣候特點(diǎn)，重點(diǎn)布設(shè)氣象災(zāi)害隱患點(diǎn)，最大程度發(fā)揮交通氣象站的監(jiān)控效率。

（3）以路面狀況、路面溫度、能見(jiàn)度這幾項(xiàng)為例，討論貴州高速公路交通氣象站監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量和應(yīng)用效果：路面狀況數(shù)據(jù)質(zhì)量不高，可通過(guò)一定方法，結(jié)合氣溫、降水的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行判斷。路面溫度與氣溫不可相互替代，運(yùn)用監(jiān)測(cè)的路面溫度可使交通氣象預(yù)報(bào)更切合實(shí)際。能見(jiàn)度監(jiān)測(cè)資料結(jié)合天氣背景、相對(duì)濕度數(shù)據(jù)、能見(jiàn)度的連續(xù)變化等，可區(qū)分虛假信號(hào)和真實(shí)的低能見(jiàn)度天氣。連續(xù)能見(jiàn)度監(jiān)測(cè)使用以來(lái)對(duì)低能見(jiàn)度天氣發(fā)生規(guī)律有了不同認(rèn)識(shí)，提高低能見(jiàn)度天氣監(jiān)測(cè)、預(yù)警的效率和準(zhǔn)確程度，在科研上有重要作用。

（4）交通氣象監(jiān)控網(wǎng)的應(yīng)用存在問(wèn)題為：貴州高速公路交通氣象監(jiān)測(cè)網(wǎng)布設(shè)不夠，需增加交通氣象監(jiān)測(cè)站建設(shè)；監(jiān)測(cè)站常見(jiàn)數(shù)據(jù)接收不正常，或儀器故障，需跟進(jìn)交通氣象監(jiān)測(cè)站的維護(hù)；數(shù)據(jù)缺少深度挖掘應(yīng)用價(jià)值，需進(jìn)行針對(duì)性的深入研究。

（5）交通氣象監(jiān)控功能存在的問(wèn)題為：要保障監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量，需發(fā)展數(shù)據(jù)質(zhì)量控制方法來(lái)提高數(shù)據(jù)質(zhì)量；分級(jí)預(yù)警方法不適用多要素綜合考察的如凝凍災(zāi)害，需設(shè)計(jì)綜合的分級(jí)預(yù)警方法。

（6）交通氣象預(yù)報(bào)方面存在的問(wèn)題為：監(jiān)測(cè)資料在高速公路高影響天氣的預(yù)報(bào)方面運(yùn)用不多；與貴州高原山區(qū)高速公路交通特點(diǎn)的耦合不夠。未來(lái)經(jīng)過(guò)幾年交通氣象觀測(cè)資料的積累，結(jié)合貴州高速公路地理信息，可更深入開(kāi)展高速公路交通氣象的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)研究。

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