【民航实务】高永志 课程精讲班课件 33-第3章-3.5-民航空管气象工程

3.5民航空管气象工程3.5.1气象工程的组成及功能1.机场气象设施建设内容（1）机场气象台应当配置以下基本气象探测设备，以满足探测云、垂直能见度、跑道视程、气象光学视程、天气现象、地面风、气压、气温、湿度、最高气温、最低气温、降水量和积雪深度等气象要素的需要：每条跑道配置自动气象观测设备，包括温度、湿度、气压传感器、降水传感器、风向风速仪、云高仪、前向散射仪或大气透射仪、背景光亮度仪、数据处理、系统监控及显示系统；根据需要配备的移动式综合气象观测设备，至少含有温度、湿度、风向风速、气压传感器。【2023/9】3.5民航空管气象工程【2023/9】移动式综合气象观测设备至少含有（）传感器。A.温度、湿度、气压、风向风速B.湿度、气压、降水、风向风速C.温度、气压、云高、风向风速D.温度、湿度、气压、能见度、云高答案：A3.5民航空管气象工程在配置基本气象探测设备的基础上，机场气象台应当综合地形地貌、气候特点、重要天气预报预警的需要、飞行量以及运行的可行性等因素选择配置或组合配置机场天气雷达、测风雷达、低空风切变探测系统等探测气象要素的设备。（2）机场气象台应当配备机场气象资料收集处理系统，包括气象资料接收处理系统、静止卫星云图接收处理系统。（3）机场气象台应当配备气象产品制作系统，包括机场天气报告编制发布系统、预报编制发布系统、天气图自动填绘与分析系统。3.5民航空管气象工程4）机场气象台应当配备民用航空气象信息系统，包括通信子系统、数据库子系统、信息处理子系统、网络子系统、监控子系统、应用及服务子系统。民用航空气象信息系统应当具备的功能有：飞行气象情报的收集、处理、交换、存储、提供。3.5民航空管气象工程2.天气雷达天气雷达主要由天线系统、收发开关、发射机、接收机、处理和控制终端等组成。多普勒天气雷达主要由雷达数据处理采集系统RDA、雷达产品生成器RPG、主要用户终端RUP组成。雷达数据处理采集系统由天线、发射机、接收机、信号处理器和监控计算机组成，主要功能是发射脉冲电磁波、接收回波，并对回波进行处理，最终形成反射率因子、平均径向速度和径向速度谱宽。3.5民航空管气象工程雷达产品生成器是整个雷达的控制中心同时具有一系列算法，当接收到来自主要用户终端的请求后，生成相应的产品，然后传输给主要用户终端。主要用户终端是预报员平台，其功能是申请适当的产品，对图像进行各种处理，为天气预报特别是强对流天气预报提供指导和参考。雷达系统的探测能力主要由发射功率、天线增益、接收机灵敏度等雷达参数综合确定。3.5民航空管气象工程1）多普勒天气雷达粒子对电磁波作用的两种基本形式是散射和吸收，气象目标对雷达电磁波的散射作用是雷达探测大气的基础。当天气雷达间歇性地向空中发射电磁波（称为脉冲式电磁波）时，它以近于直线的路径和接近光波的速度在大气中传播，在传播的路径上，若遇到空气分子、大气气溶胶、云滴和雨滴等悬浮粒子时，入射电磁波会从这些粒子上向四面八方传播开来，这种现象称为散射。雷达波束通过云和降水粒子时被散射，其中一部分后向的散射波要返回雷达方向，被雷达天线接收。3.5民航空管气象工程多普勒天气雷达除了具备探测云和降水回波的位置及强度功能外，还可利用降水回波频率与发射频率之间变化的信息，即利用物理学上的多普勒效应来测定降水粒子的径向（朝向雷达和远离雷达方向）运动速度，并通过这种速度信息推断风速分布、垂直气流速度、大气湍流、降水粒子谱分布、降水中特别是强对流降水中的风场结构特征。多普勒天气雷达主要探测和测量对象包括降水、热带气旋、雷暴、中尺度气旋湍流、龙卷风、冰雹、融化层等，并具备一定的晴空回波的探测能力。【主要作用】【2022/11】3.5民航空管气象工程【2022/11】多普勒天气雷达主要探测和测量对象包括降水、热带气旋和（）。A.平流雾B.湍流C.能见度D.云高答案：B3.5民航空管气象工程2）风温廓线雷达风温廓线雷达是通过向高空发射不同方向的电磁波束，接收并处理这些电磁波束因大气垂直结构不均匀而返回的信息进行高空风场探测的一种遥感设备。风温线雷达利用多普勒效应能够探测其上空风向、风速等气象要素随高度的变化情况，具有探测时空分辨率高、自动化程度高等优点。在风温线雷达基础上增加声发射装置构成无线电一声探测系统（RASS），可以遥感探测大气中温度的垂直廓线。3.5民航空管气象工程3.5民航空管气象工程风温廓线雷达的探测对象主要是晴空大气，能够对风切变等气象要素以垂直探测模式进行监控，其基本数据产品包括径向速度、谱宽、信噪比、水平风向、水平风速、垂直速度和反映大气湍流的折射率结构常数等的廓线。【2022Ⅱ10】3.5民航空管气象工程3.自动气象观测设备民航自动气象观测系统由传感器、数据处理单元、用户终端、数据传输、跑道灯光强度设定单元、电源、防雷等硬件和软件构成。自动气象观测系统应当具有测量或计算气象光学视程、跑道视程、风向、风速、气压、气温、湿度、降水、云等气象要素的功能。【2019/25】【2022/25】3.5民航空管气象工程【2022Ⅱ10】下列设备中，用于探测机场低空风切变天气现象的是（

）。A.风向指示器B.前向散射仪C.风向风速仪D.天气雷达答案：D3.5民航空管气象工程【2019/25】气象自动观测基础探测要素包括风向、风速、（）。A.湿度B.气温C.降雪量D.地温E.气压答案：ABE3.5民航空管气象工程【2022/25】自动气象站常规观测六要素包括（）。A.湿度B.气压C.降水D.风向风速E.道面温度答案：ABCD3.5民航空管气象工程【2021/25】下列气象设备中，可探测地面风的有（）。A.气象传感器B.前向散射仪C.气象观测站D.大气透射仪E.天气雷达答案：ACE3.5民航空管气象工程4.气象观测平台和气象观测场气象观测平台是观测员对本机场区域的云、天气现象、能见度等进行目测的固定场所。气象观测场的仪器应当按照“北高南低，互不影响，便于观测”的原则进行合理布置，场内设备主要有百叶箱，干、湿球温度表，最高、最低气温表，毛发湿度表，电传风向风速仪，雨量器，振筒气压仪，量雪尺等。3.5民航空管气象工程5.气象信息综合服务系统气象信息综合服务系统是以气象信息数据库为核心，以计算机网络为基础的气象信息集成应用服务系统。【2017/11】系统自动收集、处理、分发和存储机场自动观测系统、自动遥测系统、天气雷达系统、卫星云图接收处理系统、民航气象数据库及卫星传真广播系统、自动填图系统、风廓线雷达系统、闪电定位系统、气象信息综合分析处理系统等众多系统的气象信息，利用集成并处理后的气象信息及气象产品为本场气象预报人员、管制人员、驻场航空公司、机组等提供高效全面的工作支撑和气象服务，并实现本场航空气象情报与国内外机场航空气象情报的交换与共享。3.5民航空管气象工程【2017/11】民航航空气象信息综合服务系统的核心是（）A.航空气象情报B.气象信息数据库C.气象信息数据采集系统D.气象信息综合分析处理系统答案：B3.5民航空管气象工程1）气象数据库系统具有飞行气象情报及气象资料交换、备供、存储等功能的系统。数据库应用系统可对收集的各类气象资料进行质量控制、生成落地文件并入库。同时具有资料归档、资料恢复、资料清除、日志管理、数据库的记账审计（每种资料的收集和使用情况进行记录和统计）、数据库用户管理、数据库系统的监控维护等功能。设备配置形式：主从模式双机热备共享存储设备形式，即两台服务器以主从热备份方式共享同一存储设备（如磁盘阵列）。3.5民航空管气象工程2）航空气象网络服务系统以气象信息数据库为核心，连接各专业气象信息系统进行基础数据收集、连接各空管气象应用服务单位进行信息发布、连接各外部应用单位提供高效的气象信息服务的专用计算机网络系统。3）数据采集系统对自动观测系统、遥测系统、气象雷达系统、卫星云图接收处理系统、民航气象传真广播系统等各种专业气象信息系统所采集、发送的各类信息，通过交换网络进行收集、整理、存储。3.5民航空管气象工程4）通信系统本系统是气象信息综合服务系统的数据输入、输出通道。采用异步通信方式实现与民航转报系统、地方实况报的信息接收、存储、转发。该系统具有如下主要功能：实时接收来自自动转报机的机场天气实况报和预报；实时接收来自电信局的航空天气报告和危险天气通报（简称“航危报”）；对接收到的报文进行处理，按一定格式存入服务器的数据库，供各子系统随时调用；对特选报和航危报作相应处理，以便有关工作站能实时得到告警消息；能对多路报文同时在屏幕上进行监视。3.5民航空管气象工程5）气象信息综合分析处理系统【2022Ⅱ25】气象信息综合分析处理系统涵盖了“机场预报制作系统”和“区域和航路预报制作系统”。它以各类气象资料和情报为基础，充分应用数值预报产品，通过人机交互功能，生成规定格式的机场预报产品和航空区域及航路天气预报产品，为气象预报人员提供一个集航空气象预报产品发布、图形制作、气象信息检索浏览备份于一体的开放式工作平台。实现情报传递自动化，资料分析智能化，产品制作和气象服务自动化，业务运行程序和工作内容标准化。3.5民航空管气象工程气象信息综合分析处理系统主要配置有：图形工作站、计算工作站、系统软件（般采用WindoWs）及天气图系统软件、数值预报系统软件、航空气象情报系统软件图形制作与显示系统软件、系统设置软件等多种气象信息处理应用软件。3.5民航空管气象工程气象信息综合分析处理系统主要功能有：（1）气象情报的传递和交换，包括各类航空气象情报的编辑、发送、检索、请求和打印，人工处理和分析各类气象情报，检索打印各种航空气象图形产品。（2）气象图形产品的制作和交互处理，包括自动或人工交互生成各种气象图形；并对各种气象图形进行编辑加工。显示卫星云图、雷达图和其他图像。（3）飞行文件的制作处理，资料处理和保存。3.5民航空管气象工程（4）提供外部程序引入接口；具有图形图像动画、缩放、区域选择、多图显示功能。（5）显示天气图、数值预报、传真图、卫星云图、雷达图、自动观测。其中自动观测显示资料包括：资料的采集时间、跑道信息、风向/风速、能见度组、天气现象云量、云底高（垂直能见度）、温度、露点和湿度、降水量、场面气压、修正海压、机场标高。3.5民航空管气象工程（6）航空气象情报：对各类报文和图形资料进行编辑制作、发送、请求和检索、打印等。（7）天气形势讲解功能：将天气图等信息与语音合成形成讲解短片，供用户随时播放。（8）预报业务日志，预报平台的管理功能。3.5民航空管气象工程【2022Ⅱ25】气象信息综合服务系统中，气象信息综合分析处理系统的主要功能有（）。A.气象情报的传递和交换B.飞行文件的制作与处理C.航空气象情报编辑和制作D.天气形式讲解E.航图绘制与制作答案：ABCD3.5民航空管气象工程6）系统服务终端群连接在交换网络平台上的如塔台、站调、区调、驻场航空公司等各气象服务应用单位的标准的或个性化的气象信息服务终端。气象服务终端主要配置有计算机、系统软件（一般采用WindoWs）、标准服务软件或个性化服务软件等。气象服务终端标准服务功能：显示天气图，显示卫星云图，显示雷达回波图及其产品，显示自动观测数据，显示机场气象实况及预报的填写图，显示地方航危报的填写图，机场天气实况及预报的查询。【2018ⅡA4-6】3.5民航空管气象工程【背景资料】【2018ⅡA4-6】A施工单位承接了某新建机场空管工程，工程内容包括：仪表着陆系统、气象自动观测系统、气象数据库系统、气象卫星传真广播系统、气象卫星云图接收系统、气象雷达系统、MICAPS系统（地方气象信息综合服务分析处理系统）和气象信息综合服务系统等。其中气象信息综合服务系统工程内容包括在塔台、进近与区域管制中心各安装一套气象信息服务终端。问题：6.气象服务终端除显示自动观测数据外，还有哪些标准服务功能？3.5民航空管气象工程答案：①.显示天气图；②.显示卫星云图；③.显示雷达回波图及其产品；④.显示机场气象实况及预报的填写图；⑤.显示地方航危报的填写图；⑥.机场天气实况及预报的查询。3.5民航空管气象工程3.5.2气象台站场地的环境要求1.气象雷达1）机场天气雷达选址要求（1）地理环境要求：机场天气雷达站址应当避开洪水、泥石流、山体滑坡等自然灾害频发地点，避开腐蚀性气体、工业污染的高发地。机场天气雷达站址应选择无地质断裂结构、地质稳定性好、地表坚硬的地点，应避免沙土和湿地的地质。机场天气雷达站重点拟选站址必须进行地震安全性评价，确定抗震设防标准，机场天气雷达站址选择必须符合国家地震部门发布的工程场地地震安全评价要求。3.5民航空管气象工程（2）净空环境要求：所选站址四周应开阔，距其较近处无高山、铁塔、较高大树林以及高大建筑物等的遮挡，安装点应平坦。在雷达主要探测方向上（服务重点地区、天气系统的主要来向）的遮挡物，对雷达天线的遮挡仰角不应大于1°，其他方向的遮挡仰角不应大于2°对遮挡方位角不大于2°的孤立障碍物可适当放宽对遮挡仰角的要求。海拔3km高度的雷达射束能够覆盖重要天气频发区及上游地区。3.5民航空管气象工程机场气象台应当利用经纬仪精确测量遮蔽角，绘制全向遮蔽角图以及距测站上空1km和海拔3km、6km高度的等射束高度图。高于海拔3km的高原机场可不绘制3km等射束高度图。在高海拔山地丘岭地区，在满足探测净空条件前提下，雷达站址的高度应尽量低，同时雷达站址不能与城镇建设规划相冲突。机场天气雷达的设置不应当遮蔽塔台管制员监视跑道、滑行道或者联络道上航空器活动情况的视线。3.5民航空管气象工程（3）电磁环境要求：所选站址应当尽量避开高压线、电站、电台、工业干扰源等，避免与国防设施相冲突。以天线为中心半径450m的范围内，不应有金属建筑物、密集的居民楼、高压输电线等；半径800m的范围内，不应有能产生有源干扰的电气设施（如高频炉等）。3.5民航空管气象工程2）风温廓线雷达的选址要求（1）风廓线雷达四周的障碍物对探测系统天线形成的遮蔽仰角应小于30°（以天线反射面中心点为基准点，反射平面为基准平面）。（2）所选站址应尽量远离高大建筑物、大树、山坡等遮蔽物，尽可能远离强电场磁场物体，例如高压线、变电器、其他发射天线等。（3）风廓线雷达的天线及雷达附属设施不应穿透仪表着陆系统的基本IS评价面。3.5民航空管气象工程2.气象观测平台及气象观测场1）气象观测平台选址应当紧邻观测值班室设立。除因特殊情况外，观测平台与机场标高的高度差应当小于20m，在平台上观测员能够目视以下范围：（1）至少一条跑道及其航空器最后进近区域。（2）以观测平台为圆心，四周每个象限的至少一半的自然地平线。3.5民航空管气象工程2）气象观测场应当满足下列条件（1）与周围大部分地区自然地理条件基本相同，土壤性质与附近地区基本一致海拔高度应当尽可能接近机场跑道的海拔高度。（2）应当避开飞机发动机尾部气流和其他非自然气流经常性的影响，不应当选择大面积的水泥地面附近。（3）气象观测场四周10m范围内不应当有1m以上作物、树木、建筑物。（4）气象观测场面积应当为25m×25m或者16m×16m。（5）气象观测场及场内气象设施设备四周环境不应经常变化。3.5民航空管气象工程3.5.3气象设施的安装1.气象探测设备的安装基本要求1）传感器基础制作、室外信号、供电电缆布放、室内机房布线、室内设备安装同本书3.2.3中相关要求。3.5民航空管气象工程2）室外探测单元安装安装位置、高度、朝向与图纸一致；探测单元整体安装符合要求；塔、方舱、室外机箱安装符合要求（多普勒气象雷达等涉及雷达塔，自动气象观测系统涉及室外机箱等，具体安装内容以设计图纸为准）。波导或馈线安装、天线单元安装、正北校准符合要求。防锈、防风、防水及密封性措施符合相关要求。3）室内单元安装设备整体安装检查、机柜整体安装检查符合要求。4）终端安装设备整体安装检查符合要求。3.5民航空管气象工程2.自动气象观测设备建设安装要求自动气象观测设备各传感器的安装位置具体要求如下：（1）大气透射仪或前向散射仪应当安装在跑道接地地带、停止端和中间地带，其安装位置距跑道中心线一侧不超过120m但不小于90m，距跑道入口端和停止端各向内约300m处及跑道中间地带。3.5民航空管气象工程（2）气温、湿度、气压传感器应当安装在跑道接地地带和跑道停止端，且距跑道中心线一侧不超过120m但不小于90m，距跑道入口端和停止端各向内约300m。（3）降水和天气现象传感器应当安装在跑道接地地带，且距跑道中心线一侧不超过120m但不小于90m、距跑道入口端和停止端向内约300m处，但降水传感器距其他设备不应当小于3m。3.5民航空管气象工程（4）云高仪应当安装在机场中指点标台内，如果不能安装在中指点标台内，可安装在跑道中线延长线900~1200m处。（5）风向风速仪应当安装在跑道接地地带、停止端和中间地带，距跑道中心线一侧不超过120m且不小于90m、距跑道入口端和停止端各向内约300m处及跑道中间地带。（6）自动气象观测设备各传感器支撑杆应具有易折性。【2014/24】【2018ⅡA4-5】【2022/1】【2022Ⅱ1】3.5民航空管气象工程某4E机场自动气象观测系统安装位置如图3.5-1所示3.5民航空管气象工程【2014/24】民航气象自动观测系统在（）安装有探测传感器。A.跑道入口端B.外指点标台C.中指点标台D.跑道中间地带E.跑道停止端答案：CD3.5民航空管气象工程【2022/1】下列设备中，位于机场飞行区升降带内的是（）。A.大气透射仪

B.气象雷达C.航向信标

D.中指点标答案：A解析：以飞行区指标4F为例，升降带的范围是距跑道端60m及距跑道中心线两侧140m的范围内。大气透射仪距离跑道中心线的距离为90-120m在此范围之内；中指点信标距跑道入口的距离为1050±150m；航向信标距跑道末端的距离为180-600m；气象雷达无具体的位置。3.5民航空管气象工程【2023/26】在机场升降带范围内安装的气象探测设备包括（）。A.百叶箱B.降水感应器C.前向散射仪D.振筒气压仪E.风向风速仪答案：BCE3.5民航空管气象工程【2022Ⅱ1】下列设备中，安装于升降带之外的是（）。A.多点定位天线B.PAPI灯C.下滑天线D.前向散射仪3.5民航空管气象工程答案：A解析：PAPI灯、下滑天线和前向散射仪都在升降带范围内（可以通过具体的尺寸获得）；多点定位系统在升降带的范围之外。另外，我们也可以通过“PAPI灯、下滑天线和前向散射仪”都设置在跑道附近，不需要知道具体的尺寸就可以得出安装于升降带之外的是多点定位天线。如，当多点定位系统应用于航路（线）或进近监视时，称为广域多点定位系统。3.5民航空管气象工程【背景资料】【2018ⅡA4-5】A施工单位承接了某新建机场空管工程，工程内容包括：仪表着陆系统、气象自动观测系统、气象数据库系统、气象卫星传真广播系统、气象卫星云图接收系统、气象雷达系统、MICAPS系统（地方气象信息综合服务分析处理系统）和气象信息综合服务系统等。问题：5.自动气象观测系统中云高仪应安装在什么位置？答案：云高仪应当安装在机场中指点标台内，如果不能安装在中指点标台内，可安装在跑道中线延长线900~1200m处。3.5民航空管气象工程3.地面观测场设备建设安装要求（1）百叶箱的安装应当符合下列要求：百叶箱应当水平地用角铁或螺钉牢固地安装在观测场内特制的箱架上，箱门应当朝正北；箱架应当高出观测场地面1.25m，牢固埋入地下。采用独柱形支撑架时，应当设置固定的地基底座；箱内靠近箱门的顶板上应当安装照明灯。3.5民航空管气象工程（2）干、湿球温度表的安装应当符合下列要求：固定式干、湿球温度表垂直悬挂在百叶箱内，安装在温度表支架横梁两侧的环内。干球温度表在东侧，湿球温度表在西侧，球部向下，球部中心距地面1.5m；湿球温度表球部包扎纱布，纱布长约10cm，下部浸入一个带盖的专用水杯内，杯口距湿球球部约3cm，杯中盛蒸馏水。3.5民航空管气象工程（3）最高、最低气温表的安装应当符合下列要求：最高气温表安装在温度表支架下方靠里面的一对弧钩上，其球部朝东，球部中心距地面1.53m；最低气温表水平地安装在温度表支架下方靠外面的一对弧钩上，其球部朝东，球部中心距地面1.52m。（4）毛发湿度表的安装应当符合下列要求：毛发湿度表在气温降低到-10.0℃前1个月左右，垂直地悬挂在百叶箱内；毛发湿度表的上部使用螺钉固定在温度表支架上部的横梁上。3.5民航空管气象工程（5）当气温降低到-30.0℃时，应当将酒精温度表垂直地悬挂在干球温度表的近旁球部距地面1.5m。（6）电传风向风速仪的安装应当符合下列要求：风杆应当垂直地面并安装避雷装置；风杯中心距地面10m，指北杆对准正北方。3.5民航空管气象工程（7）雨量器的安装应当符合下列要求：雨量器安装在观测场内的铁架上，铁架埋设牢固，简口保持水平，高出地面0.7m；在历年最大积雪深度超过0.3m的地区，安装高度可增高到1.0~1.2m。（8）振筒气压仪水平地放置在室内无振动的平台上，所处环境空气流通，周围无强磁场，电源无强烈干扰，环境温度在短时间内不发生剧烈变化。（9）固定量雪尺垂直安装在观测场内雨量筒两侧。3.5民航空管气象工程3.5.4气象设施的功能调试1.气象雷达1）多普勒天气雷达的主要功能（1）系统伺服驱动应当具有操作员优先权控制和处于维护状态时的手动控制功能。（2）配置雷达工作方式、扫描方式、扫描速度、信号处理流程、任务执行时间、产品生成的种类及数据存档和分发方式等系统参数。（3）与外部无线电广播基准信号时钟同步。3.5民航空管气象工程（4）系统天线应当具有体积扫描（VolumeScan）、平面位置显示（PPI）扫描、距离高度显示（RHI）扫描、扇区扫描（SectorScan）等工作模式。（5）系统发射机与天线之间的传输波导应当具有匹配调谐调整、发射功率正/反向耦合检测输出等功能。（6）多普勒天气雷达系统信号处理器应当具有估算回波强度、径向速度、速度谱宽的功能；参差重复频率发射时进行处理的功能；地物杂波、斑点杂波过滤、距离订正和标校等功能。3.5民航空管气象工程（7）多普勒天气雷达系统应当具有对雷达原始数据（包括强度、径向速度、速度谱宽、仰角、方位角、时间等）以