人工影響天氣地面作業(yè)空域管理信息化設(shè)計(jì)研究

孫　銳 ， 李宏宇

(1．中國(guó)氣象局應(yīng)急減災(zāi)與公共服務(wù)司人工影響天氣處，北京　100081；2．中國(guó)氣象科學(xué)研究院人工影響天氣中心，北京　100081)

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人工影響天氣地面作業(yè)空域管理信息化設(shè)計(jì)研究

孫銳1， 李宏宇2

(1．中國(guó)氣象局應(yīng)急減災(zāi)與公共服務(wù)司人工影響天氣處，北京100081；2．中國(guó)氣象科學(xué)研究院人工影響天氣中心，北京100081)

摘要：不斷增長(zhǎng)的人工影響天氣作業(yè)活動(dòng)與各類航空飛行之間的空域使用矛盾，對(duì)空域申報(bào)及時(shí)性和空域管理信息化水平提出了越來越高的要求。作為人工影響天氣作業(yè)指揮系統(tǒng)的重要組成部分，本文結(jié)合全國(guó)人工影響天氣地面作業(yè)空域申報(bào)系統(tǒng)建設(shè)任務(wù)，對(duì)國(guó)家、省、市、縣、作業(yè)站點(diǎn)各級(jí)地面作業(yè)業(yè)務(wù)終端功能和地面作業(yè)空域申報(bào)業(yè)務(wù)信息流程進(jìn)行了規(guī)范化設(shè)計(jì)。通過規(guī)范地面作業(yè)空域申報(bào)業(yè)務(wù)模式，優(yōu)化空域信息交互網(wǎng)絡(luò)，完善各級(jí)業(yè)務(wù)終端功能，實(shí)現(xiàn)地面作業(yè)空域直通申報(bào)和批復(fù)直達(dá)，可有效提高人工影響天氣地面作業(yè)空域申報(bào)及時(shí)性與批復(fù)成功率，并提升空域資源的使用效率。

關(guān)鍵詞：人工影響天氣；地面作業(yè)；空域管理；信息化

引言

高炮、火箭等人工影響天氣地面防雹增雨(對(duì)空射擊)作業(yè)，具有時(shí)效性強(qiáng)、作業(yè)范圍廣等特點(diǎn)，同時(shí)還具有技術(shù)密集、高風(fēng)險(xiǎn)和影響重大等特征。實(shí)施人工影響天氣作業(yè)，必須在批準(zhǔn)的空域和作業(yè)時(shí)限內(nèi)，嚴(yán)格按照國(guó)務(wù)院氣象主管機(jī)構(gòu)規(guī)定的作業(yè)規(guī)范和操作規(guī)程進(jìn)行，并接受縣級(jí)以上氣象主管機(jī)構(gòu)的指揮、管理和監(jiān)督，確保作業(yè)安全[1]。隨著需求增長(zhǎng)和技術(shù)手段進(jìn)步，人工影響天氣作業(yè)頻次也不斷增長(zhǎng)。與此同時(shí)，由于民用航空運(yùn)輸和軍事飛行量的大幅提升，人工影響天氣作業(yè)與各類飛行活動(dòng)之間的空域使用矛盾日益凸顯，對(duì)作業(yè)空域申報(bào)的及時(shí)性和信息化管理水平，均提出了日益緊迫的需求[2]。作為提升作業(yè)指揮能力和水平的一項(xiàng)重要內(nèi)容，通過規(guī)范化設(shè)計(jì)，建立并使用人工影響天氣地面作業(yè)空域申報(bào)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)作業(yè)空域直通申報(bào)、批復(fù)直達(dá)和各級(jí)氣象部門對(duì)人工影響天氣作業(yè)狀態(tài)的分級(jí)實(shí)時(shí)監(jiān)控，不僅可以大幅提高地面作業(yè)空域申報(bào)的及時(shí)性和批復(fù)成功率，提升作業(yè)空域申報(bào)的自動(dòng)化、信息化和規(guī)范化水平，同時(shí)也是人工影響天氣作業(yè)安全管理的必然要求。

新時(shí)期，國(guó)家進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)空射擊管理工作，對(duì)包括人工影響天氣地面作業(yè)在內(nèi)的各種對(duì)空射擊活動(dòng)的空域申報(bào)要求越來越高。2012年5月第三次全國(guó)人工影響天氣工作會(huì)議明確要求“建立航空管制部門與氣象部門作業(yè)空域直通申報(bào)及批復(fù)直達(dá)系統(tǒng)，提高作業(yè)的及時(shí)性”。中共中央政治局委員、國(guó)務(wù)院副總理回良玉同志在講話中提出“加快作業(yè)空域自動(dòng)化申報(bào)審批系統(tǒng)建設(shè)”。2012年國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)人工影響天氣工作的意見》(國(guó)辦發(fā)〔2012〕44號(hào))也明確指出“加快指揮通信系統(tǒng)和作業(yè)空域申報(bào)審批系統(tǒng)建設(shè)，提高作業(yè)指揮效率”。為加強(qiáng)對(duì)空射擊活動(dòng)空域使用信息化管理，北京、河北、陜西等省、市氣象部門與航空管制部門合作，開展人工影響天氣地面作業(yè)空域申報(bào)系統(tǒng)試點(diǎn)建設(shè)。試點(diǎn)成果顯示，空域管理信息化建設(shè)和建立應(yīng)用的地面作業(yè)空域申報(bào)系統(tǒng)[3-5]，對(duì)氣象部門徹底改變空域申報(bào)碎片化的管理模式、有效提高人工影響天氣作業(yè)效率、提升協(xié)調(diào)指揮和安全監(jiān)管水平，都具有十分重要的意義。

本文結(jié)合全國(guó)人工影響天氣地面作業(yè)空域申報(bào)系統(tǒng)建設(shè)任務(wù)，從規(guī)范地面作業(yè)空域申報(bào)業(yè)務(wù)模式、優(yōu)化空域信息交互網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、完善各級(jí)業(yè)務(wù)終端功能等方面，對(duì)國(guó)家、省、市、縣、作業(yè)站點(diǎn)各級(jí)作業(yè)空域管理信息化建設(shè)提出設(shè)計(jì)指導(dǎo)，為進(jìn)一步規(guī)范并促進(jìn)我國(guó)人工影響天氣業(yè)務(wù)發(fā)展提供重要借鑒。

1地面作業(yè)空域申報(bào)與批復(fù)子系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1地面作業(yè)空域申報(bào)模式

人工影響天氣作業(yè)按照規(guī)定需要向航空管制部門提出空域使用申報(bào)，航空管制部門在保障航空運(yùn)輸安全和效率的情況下進(jìn)行空域調(diào)配和審批。人工影響天氣地面作業(yè)活動(dòng)中，作業(yè)空域計(jì)劃的申報(bào)節(jié)點(diǎn)設(shè)定為氣象部門的省級(jí)人工影響天氣指揮中心，作業(yè)空域計(jì)劃審批節(jié)點(diǎn)為相應(yīng)的航空管制部門分區(qū)(區(qū)域)管制中心。

規(guī)范的人工影響天氣地面作業(yè)空域使用計(jì)劃申報(bào)設(shè)計(jì)采用下列3種模式：一是以縣級(jí)作為基本申報(bào)單元，由縣級(jí)根據(jù)作業(yè)點(diǎn)實(shí)況和監(jiān)測(cè)指導(dǎo)產(chǎn)品直接向省級(jí)提出作業(yè)空域使用計(jì)劃；二是由市級(jí)根據(jù)所管轄的地面作業(yè)點(diǎn)天氣監(jiān)測(cè)實(shí)況向省級(jí)提出作業(yè)空域使用計(jì)劃；三是作業(yè)空域使用計(jì)劃由縣級(jí)逐級(jí)向上經(jīng)市級(jí)自動(dòng)流轉(zhuǎn)至省級(jí)。3種模式下空域使用計(jì)劃流轉(zhuǎn)到省級(jí)人工影響天氣指揮中心后，最后均由省級(jí)向?qū)?yīng)的分區(qū)(區(qū)域)管制中心統(tǒng)一出口，轉(zhuǎn)發(fā)/提出申報(bào)，圖1是信息流轉(zhuǎn)示意圖。省內(nèi)具體采用何種申報(bào)模式，可以根據(jù)本省實(shí)際情況來選擇。

圖1　人工影響天氣地面作業(yè)空域

1.2空域信息交互流程

系統(tǒng)依托各級(jí)局域網(wǎng)和氣象廣域網(wǎng)進(jìn)行地面作業(yè)空域信息(包括空域使用計(jì)劃與空域批復(fù)指令)在氣象和航空管制部門各級(jí)業(yè)務(wù)終端的自動(dòng)流轉(zhuǎn)?？沼蚴褂糜?jì)劃流轉(zhuǎn)到省級(jí)后，由省級(jí)業(yè)務(wù)終端統(tǒng)一向?qū)?yīng)的分區(qū)(區(qū)域)管制中心發(fā)出申報(bào)。管制部門對(duì)管理范圍內(nèi)的空域使用計(jì)劃通過管理系統(tǒng)直接批復(fù)給省級(jí)業(yè)務(wù)終端，并同步向下級(jí)轉(zhuǎn)發(fā)，經(jīng)省級(jí)業(yè)務(wù)終端自動(dòng)流轉(zhuǎn)到空域使用計(jì)劃的源發(fā)終端；對(duì)超出管理范圍的空域使用計(jì)劃，分區(qū)(區(qū)域)管制中心向上級(jí)部門(區(qū)域管制中心)轉(zhuǎn)發(fā)空域使用計(jì)劃，并向下級(jí)自動(dòng)轉(zhuǎn)發(fā)接收到的空域批復(fù)指令。

在地面作業(yè)過程中，空域信息逐級(jí)匯集。氣象和航空管制部門各級(jí)業(yè)務(wù)終端在完成人工影響天氣地面作業(yè)空域申報(bào)、批復(fù)的同時(shí)，利用自動(dòng)接收、存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)發(fā)的空域信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)各自轄區(qū)內(nèi)人工影響天氣地面作業(yè)空域申報(bào)和使用狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

2地面作業(yè)信息上報(bào)子系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)依托氣象廣域網(wǎng)和各級(jí)局域網(wǎng)進(jìn)行作業(yè)信息氣象部門內(nèi)部自動(dòng)流轉(zhuǎn)上報(bào)。縣級(jí)人工影響天氣指揮中心作業(yè)中或在作業(yè)結(jié)束后，及時(shí)收集核準(zhǔn)作業(yè)信息(包括作業(yè)站點(diǎn)、裝備型號(hào)、彈藥型號(hào)、作業(yè)時(shí)間、作業(yè)方位和仰角、作業(yè)用量等詳細(xì)情況)，并逐級(jí)報(bào)送上級(jí)指揮和管理部門，并由省級(jí)業(yè)務(wù)終端統(tǒng)一向國(guó)家級(jí)業(yè)務(wù)終端上報(bào)，簡(jiǎn)單信息流程見圖2。

在地面作業(yè)過程中，作業(yè)信息逐級(jí)匯集。氣象部門各級(jí)業(yè)務(wù)終端利用自動(dòng)接收、存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)發(fā)的作業(yè)信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)各自轄區(qū)內(nèi)人工影響天氣地面作業(yè)情況的實(shí)時(shí)獲取。

圖2　人工影響天氣地面作業(yè)信息申報(bào)流程結(jié)構(gòu)圖

3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能設(shè)計(jì)

3.1空域申報(bào)專用通信網(wǎng)絡(luò)

省級(jí)人工影響天氣指揮中心需要與相應(yīng)分區(qū)(區(qū)域)管制中心之間進(jìn)行信息交互。根據(jù)人工影響天氣地面作業(yè)空域申報(bào)業(yè)務(wù)需要，在國(guó)家級(jí)、省級(jí)人工影響天氣指揮中心和航空管制部門之間需要搭建必要的通信鏈路，即建設(shè)一個(gè)具備高性能、高可靠性、安全、靈活擴(kuò)展能力的網(wǎng)絡(luò)傳輸平臺(tái)，使其覆蓋到氣象部門各級(jí)業(yè)務(wù)終端，實(shí)現(xiàn)人工影響天氣地面作業(yè)空域使用申報(bào)和空域批復(fù)信息的直通直達(dá)。另外，通過進(jìn)一步完善氣象廣域網(wǎng)和各級(jí)局域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)空域申報(bào)和批復(fù)信息在全國(guó)氣象部門各級(jí)業(yè)務(wù)終端之間的傳輸。為全國(guó)人工影響天氣地面作業(yè)空域申報(bào)提供有力的通信保障。

圖3給出專用通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。用于氣象和航空管制通信網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備和防火墻、交換機(jī)等必要的設(shè)備，須符合國(guó)家航空管制部門安全規(guī)定[6]，能夠確保人工影響天氣地面作業(yè)空域申報(bào)信息數(shù)據(jù)傳輸和網(wǎng)絡(luò)交互的順暢、安全，實(shí)現(xiàn)內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)隔離。通過接口和信息規(guī)范控制發(fā)送方、接收方的身份、傳輸信息類型，加強(qiáng)系統(tǒng)的安全性。

圖3　人工影響天氣地面作業(yè)空域申報(bào)

3.2各級(jí)業(yè)務(wù)終端功能

餐飲企業(yè)一般都是中小型企業(yè)，其資產(chǎn)較少，在融資市場(chǎng)制度下，餐飲企業(yè)很難通過融資解決企業(yè)發(fā)展問題。目前，由于我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)管理體制還不夠成熟，對(duì)于餐飲行業(yè)融資行為的相關(guān)監(jiān)管體制還不健全。

3.2.1國(guó)家級(jí)

國(guó)家級(jí)人工影響天氣地面作業(yè)空域申報(bào)業(yè)務(wù)終

端主要實(shí)現(xiàn)：全國(guó)人工影響天氣地面作業(yè)空域信息(空域使用計(jì)劃和空域批復(fù)指令)的接收；全國(guó)人工影響天氣地面作業(yè)狀態(tài)動(dòng)態(tài)監(jiān)控；全國(guó)人工影響天氣地面作業(yè)空域信息和作業(yè)信息的匯總、存儲(chǔ)、分析與管理等。具體功能設(shè)計(jì)見表1。

3.2.2省級(jí)

省級(jí)人工影響天氣地面作業(yè)空域申報(bào)業(yè)務(wù)終端與相應(yīng)的分區(qū)(區(qū)域)管制中心對(duì)空射擊業(yè)務(wù)審批終端互聯(lián)互通。主要實(shí)現(xiàn)：全省人工影響天氣地面作業(yè)空域計(jì)劃統(tǒng)一申報(bào)；空域批復(fù)指令的接收；省內(nèi)人工影響天氣地面作業(yè)空域信息(空域使用計(jì)劃和空域批復(fù)指令)向國(guó)家級(jí)和市級(jí)人工影響天氣業(yè)務(wù)終端的轉(zhuǎn)發(fā)；全省人工影響天氣地面作業(yè)狀態(tài)動(dòng)態(tài)監(jiān)控；省內(nèi)人工影響天氣地面作業(yè)空域信息和作業(yè)信息的匯總、存儲(chǔ)、分析與管理等。具體功能設(shè)計(jì)見表2。

3.2.3市級(jí)

3.2.4縣級(jí)

縣級(jí)人工影響天氣地面作業(yè)空域申報(bào)業(yè)務(wù)終端主要實(shí)現(xiàn)：本縣范圍內(nèi)人工影響天氣地面作業(yè)空域使用計(jì)劃的編報(bào)，空域批復(fù)指令的接收與轉(zhuǎn)發(fā)；全縣范圍內(nèi)人工影響天氣地面作業(yè)狀態(tài)動(dòng)態(tài)監(jiān)控；本縣人工影響天氣地面作業(yè)空域信息、作業(yè)信息的統(tǒng)計(jì)、查詢、檢索等。具體功能設(shè)計(jì)見表4。

3.2.5作業(yè)站點(diǎn)

作業(yè)站點(diǎn)空域申報(bào)業(yè)務(wù)終端主要實(shí)現(xiàn)：上報(bào)人工影響天氣地面作業(yè)需求,地面作業(yè)空域批復(fù)指令的接收,上報(bào)作業(yè)站點(diǎn)地面作業(yè)信息。具體功能設(shè)計(jì)見表5。

表1　國(guó)家級(jí)業(yè)務(wù)終端功能設(shè)計(jì)

表2　省級(jí)業(yè)務(wù)終端功能設(shè)計(jì)

表3　市級(jí)業(yè)務(wù)終端功能設(shè)計(jì)

表4　縣級(jí)業(yè)務(wù)終端功能設(shè)計(jì)

表5　作業(yè)站點(diǎn)業(yè)務(wù)終端功能設(shè)計(jì)

4小結(jié)

結(jié)合全國(guó)人工影響天氣地面作業(yè)空域申報(bào)系統(tǒng)建設(shè)任務(wù)，從規(guī)范地面作業(yè)空域申報(bào)業(yè)務(wù)模式、優(yōu)化空域信息交互網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、完善各級(jí)業(yè)務(wù)終端功能等方面，對(duì)國(guó)家、省、市、縣、作業(yè)站點(diǎn)各級(jí)作業(yè)空域管理的信息化建設(shè)提出了科學(xué)化設(shè)計(jì)。

優(yōu)化空域信息交互網(wǎng)絡(luò)傳輸平臺(tái)，在國(guó)家級(jí)、省級(jí)人工影響天氣指揮中心和航空管制部門之間搭建必要的通信鏈路，并進(jìn)一步完善氣象廣域網(wǎng)和各級(jí)局域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)人工影響天氣地面作業(yè)空域使用申報(bào)和空域批復(fù)信息直通直達(dá)，能夠?yàn)槿斯び绊懱鞖獾孛孀鳂I(yè)空域申報(bào)與空域管理的自動(dòng)化、信息化、規(guī)范化提供強(qiáng)有力保障。

國(guó)家、省、市、縣、作業(yè)站點(diǎn)地面作業(yè)業(yè)務(wù)終端根據(jù)各自業(yè)務(wù)需要，統(tǒng)籌設(shè)計(jì)空域信息和作業(yè)信息的實(shí)時(shí)交互、各類信息的存儲(chǔ)、分析與管理等功能。各級(jí)氣象部門利用空域管理信息化建設(shè)成果，加強(qiáng)對(duì)人工影響天氣作業(yè)狀態(tài)分級(jí)實(shí)時(shí)監(jiān)控、監(jiān)管，不僅助于確保作業(yè)空域使用安全，同時(shí)這也是人工影響天氣作業(yè)安全管理的必然要求。

作業(yè)站點(diǎn)作為人工影響天氣地面作業(yè)的末梢單元，直接決定著作業(yè)實(shí)施與否和作業(yè)效益的高低。

由于選址及布設(shè)按規(guī)定遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)和居民區(qū)，作業(yè)站點(diǎn)的通信網(wǎng)絡(luò)條件往往成為建設(shè)的難點(diǎn)。為保證人工影響天氣空域信息和作業(yè)信息的接收與上報(bào)通信暢通，在進(jìn)一步完善覆蓋國(guó)家級(jí)、省級(jí)、市級(jí)、縣級(jí)在內(nèi)各級(jí)作業(yè)組織、實(shí)施單位的空域信息技術(shù)交互通信網(wǎng)絡(luò)的同時(shí)，應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)貤l件，采取有線和無線等各種有效途徑完善縣級(jí)業(yè)務(wù)終端和作業(yè)站點(diǎn)之間的通信網(wǎng)絡(luò)。

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Study on Airspace Management Informatization Design of Ground-Based Weather Modification Operation

SUN Rui1, LI Hongyu2

(1.WeatherModificationDivisionofDepartmentofEmergencyResponse,DisasterMitigationandPublicServices,CMA,Beijing100081,China; 2.WeatherModificationCentre,ChineseAcademyofMeteorologicalSciences,Beijing100081,China)

Abstract:The confliction between increasing weather modification operations and various flying activities is raising higher requirements on timely application and informatizational management on airspace. As an essential component of weather modification commanding systems, this paper has proposed a standardization design about airspace information flow on the service terminal’s function at national, provincial, city, county and operational site levels, which is accompanied with airspace application system construction on ground-based weather modification operation.The direct transmission of application and approval information may improve timeliness of airspace applying as well as success rate of approval, and the utilized efficiency of space resource will be improved accordingly, through standardizing airspace application mode of ground-based operation, optimizing space information interactive network, and accomplishing the terminal’s function at various levels.

Key words:weather modification; ground-based operation; airspace management; informatization

中圖分類號(hào)：P48

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1006-7639(2016)-01-0202-05

doi:10.11755/j.issn.1006-7639(2016)-01-0202

作者簡(jiǎn)介：孫銳(1971-)，男，工程師，主要從事業(yè)務(wù)管理和組織工作. E-mail：sunrui@cma.gov.cn

基金項(xiàng)目：中國(guó)氣象局氣象關(guān)鍵技術(shù)集成與應(yīng)用項(xiàng)目(CMAGJ2014M75)資助

收稿日期：2015-03-05；改回日期：2015-04-22

孫銳，李宏宇.人工影響天氣地面作業(yè)空域管理信息化設(shè)計(jì)研究[J].干旱氣象，2016，34(1)：202-206, [SUN Rui, LI Hongyu. Study on Airspace Management Informatization Design of Ground-Based Weather Modification Operation[J]. Journal of Arid Meteorology, 2016, 34(1):202-206], doi:10.11755/j.issn.1006-7639(2016)-01-0202