高速公路氣象災害監測建站思路

張 曼

（北京市氣象局大氣探測中心，北京 100089）

1 高速公路科學運營需要建設高速公路氣象災害監測站

高速公路上，因車流量大、行駛速度快以及其自身全封閉、全立交的特點，要求車輛不得任意減速和停車。所以，一遇到大霧、暴雨、冰雪等低能見度天氣，就極有可能引發連鎖反應，最終形成多車連續追尾的重特大交通事故。隨著高速公路交通流量及密度的增大，低能見度等災害天氣條件下，高速公路的交通事故發生率和傷亡損失也隨之迅速增長。

天氣環境條件監測是高速公路科學運營的一個重要依據，氣象環境條件對高速公路行車安全、正常使用具有舉足輕重的作用。交通運輸隨著高速公路建設迅猛發展，現代交通運輸所追求的快速、高效與安全受到氣象條件的影響和制約日益明顯，其中突發性的低能見度霧、霾、沙塵暴，短時強降水，路面結冰、積雪，強風等氣象災害不僅嚴重影響交通運輸，而且也嚴重影響了人們的生命財產安全。因此，建設高速公路氣象災害監測站，及時提供所關心的各類氣象要素實況，并以此來制作具有針對性和時效性的專業服務產品，提高氣象為交通服務的能力和水平。

交通運輸屬于對氣象高度敏感的行業，追求快速、高效、安全、準時的目標，在很大程度上要受到氣象因素的制約。高速公路交通事故的高發期，也多為多霧、多雨、多雪的季節。雖然低能見度、霧、霾、沙塵暴，短時強降水，暴雪、路面結冰、積雪，強風等氣象災害天氣屬不可抗拒因素，但能夠通過人為的防范措施來避免或減少事故損失。對高速公路沿線氣象狀況及時進行監測、分析和采取有效的應急預案，對保障高速公路過往車輛的安全有著積極作用。

建設“高速公路氣象災害監測站”是一種交通氣象安全保障的有效手段。高速公路管理部門掌握著精確的氣象資料和天氣預報，以避免在惡劣的天氣條件下蒙受重大損失。即各路段可根據各自的地形及氣候特點，結合路段交通狀況，制定各自的應急預案，以保證高速公路的行車安全和順暢。

2 高速公路氣象災害監測建站思路

在高速公路的建設與運營管理中，實施高速公路氣象災害監測站的建設，是高速公路日常運營管理的基礎平臺—監控系統的重要組成部分。它可有效提升高速公路運營管理的整體服務水平，提高公路在惡劣天氣條件下的安全和道路通行能力。高速公路氣象監測站的建設思路側重考慮以下幾個方面：

（1）氣象與交通行業信息共享平臺的建立：氣象行業背景場形勢與高速公路沿線氣象和環境要素的監測實況應該在一個統一的信息平臺下加以利用，以形成優勢互補。兩行業在網絡上構筑信息通道，以便實時導入國家基礎氣象臺站的實況資料和天氣預報信息，這兩部分信息將構成本系統的基礎信息之一。

（2）靈活高效的公路沿線監測站的布設：應在沿線相對均勻地布設一定數量的交通氣象災害監測站，作為數據基準參考站，所謂基準參考站就是要求該站的數據完整性、準確性相對比較高，以便今后對其進行沿線氣象環境特征的分析和研究。監測能見度、溫度、相對濕度、風向、風速、雨量、氣壓、路面狀況、實景圖像等各類天氣現象等影響交通安全的氣象要素，主要用于及時發現交通沿線各種異常交通環境因素變化和氣象狀況，為氣象部門的交通氣象服務提供實時的監測數據。監測數據及時上傳到高速公路監測中心和氣象監測管理部門，為交通管制及時提出實時的決策依據。

（3）及時的災害實況及預警發布系統：應建立適合交通部門的短時預警模式，以氣象背景場和沿線實況為輸入，實時運算出交通氣象災害的爆發概率，并及時通過沿線電子警示牌和各種公眾媒體發布公路氣象災害情況和預警等級。

（4）系統性與規范化：為了確保系統的有效性，實現基礎氣象信息的導入，必須遵守已形成的行業標準并簽訂共同遵守的規范，使系統能結合氣象部門和交通部門兩方面的優勢，共同為社會提供優質的交通氣象保障和服務?；A數據庫要求采用統一的數據結構規范模式，保證數據的統一性、完整性和有效性，做到數據采集制度化、信息形式標準化、信息內容系統化、信息儲存檔案化，以達到信息橫、縱向貫通一致，數據共享的目的。

3 高速公路氣象災害監測建站技術路線

（1）以需求為導向，進行系統功能設計：大霧、雨、雪、積雪、結冰、強風暴等惡劣天氣已經成為影響交通運輸的重要因素，高速公路氣象災害監測站建設要滿足防御惡劣天氣事件的需求，滿足交通運輸決策、公眾保障服務需求，加強氣象保障，提高防災減災能力。建站要緊扣交通運輸需求，針對不同特點，建設具有針對性、專業化、精細化的交通氣象條件監視分析，預報預警和專業服務平臺與此相適應，補充完善現有監測站網布局，并考慮以后的技術發展與業務拓展能力，為后續業務建設積累經驗。

（2）適應科學技術發展需求，提升系統綜合能力：隨著探測技術的發展，探測裝備和探測技術水平也不斷提高，它正從人工觀測轉向自動化遙感遙測，從定性觀測轉向定量觀測；天氣氣候系統的監測信息更豐富，時間和空間分辨率更高；目前，數值模式水平的提高，使預報預測增加提前量和精細度（定時、定點、定量），信息技術的快速發展可以使服務產品報送更快，使決策者能夠盡早獲取氣象服務信息，在其有效的反應時間內采取措施，保護交通安全和公眾的生命財產安全。

（3）高速公路氣象災害監測站建設按照一體化、集約化原則，統一考慮氣象災害監測預警與保障服務的需求。

4 高速公路氣象災害監測建站內容

高速公路氣象災害監測站是取得道路氣象要素實況第一手資料的核心，它由若干個監測站點組成。它負責將高速公路沿路的能見度、溫度、相對濕度、風向、風速、雨量、氣壓、路面狀況（表面溫度、干濕狀況、結冰）、實景圖像等各種氣象要素實時進行采集，通過各種通信手段將信息傳輸到分析處理中心進行分析加工。

高速公路氣象監測站形成各類數據信息，可提供能見度、溫度、相對濕度、風向、風速、雨量、氣壓、路面狀況、實景圖像等要素的1～60 min間隔的實時自動觀測資料，整編成月、年信息化觀測資料。

（1）高速公路氣象災害監測站采集數據文件。由數據采集器處理后，通過通訊接口直接存儲到計算機硬盤中的數據文件。

（2）高速公路氣象災害監測站實時地面氣象數據傳輸文件。高速公路氣象災害監測站通過自動氣象站實時形成的數據文件，該文件可用作實時上傳的地面氣象報告。

（3）高速公路氣象災害監測站組網后，中心站對各子站的實時地面氣象數據文件進行匯總，形成包含各子站實時地面氣象數據的文件。

（4）高速公路氣象災害監測站一年逐日觀測記錄的統計值，反映了該站當年基本氣候特征，積累了地面氣象年報數據文件。

5 高速公路氣象災害監測建站實現功能

5.1 高速公路氣象災害監測站設備功能

它具有能見度、路面狀況、氣溫、地溫、濕度、氣壓、風向、風速、雨量、實景圖像等項目的監測能力，并可以完成數據的業務處理和傳送。在觀測頻次上對中小尺度天氣系統進行加密監測，能有效增加地面觀測資料的時間密度和分辨率，促進監測、預警、預報能力的提高，并提高資料采集的自動化水平。具體有數據采集功能、數據處理功能、數據存儲功能、數據傳輸功能、數據質量控制功能、高速公路氣象災害監測站運行監控功能、時鐘管理功能、軟件在線升級功能、觀測數據業務處理功能。

5.2 高速公路氣象災害監測站組網的功能

高速公路氣象災害監測站可通過連接的微機終端實現組網，也可由采集器配調制解調器直接組網。氣象信息中心收集各高速公路氣象監測站的觀測數據，進行質量控制檢查后，存入地面氣象觀測數據庫。省級地面氣象觀測數據庫均提供觀測數據檢索和查詢功能。

5.3 高速公路氣象災害監測站采集器現場移動計量功能

建立與高速公路氣象監測站相適應的計量檢定方式—建立現場計量檢定系統，對高速公路氣象監測站實施采集器現場檢定、傳感器實驗室檢定。作為氣象探測設備，為保證觀測數據的準確可靠，對高速公路氣象災害監測站必須像傳統探測儀器一樣實施周期檢定。

5.4 高速公路氣象災害監測站的路面狀況監測功能

高速公路氣象監測站的路面狀況監測，通過安裝在高速公路地面的DRS511公路傳感器和ROSA路況分析儀采集和分析信息。

5.5 高速公路氣象災害監測站的實景觀測功能

高速公路氣象監測站的實景觀測能直觀地看到霧、霾、沙塵暴、短時強降水、路面結冰及積雪、強風等氣象災害的影響情況，是對現有天氣監測體系的補充和完善，可以更快和更有效地了解第一手的現場實時情況，增強對影響交通暢通的災害性天氣的氣象服務能力。

總之，高速公路氣象災害監測站建設旨在提高高速公路氣象災害監測能力，能夠有效監測影響高速公路交通運營安全的霧、霾、沙塵暴、短時強降水、路面結冰及積雪、強風等氣象災害，在此基礎上，當地部門建立針對高速公路全路段的氣象監測與預警系統，把沿線氣象部門提供的本路段災害性天氣監測預警服務信息匯集起來，使氣象服務更加全面和細化，把最及時的氣象信息反饋給當地交管部門，讓他們及時作出是否關閉高速公路的判斷。即使車輛已經開上高速公路，在氣象災害監測下，惡劣天氣情況也能及時反饋給高速公路的管理人員，上路疏導和監控車輛將更加迅速。為切實做好高速公路氣象保障服務，提高道路交通安全暢通工作的綜合管理水平和應急處置能力提供了保障。