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新質(zhì)觀察|低空經(jīng)濟(jì)氣象基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的總體路徑

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按照2024年制定的行動計劃,各地的低空經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工作將逐漸進(jìn)入實戰(zhàn)狀態(tài)。在低空經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)設(shè)施總體框架中,氣象基礎(chǔ)設(shè)施是相對獨立且功能完備的附屬系統(tǒng),適宜先行先試。經(jīng)過一年多的實驗準(zhǔn)備和技術(shù)探索,低空經(jīng)濟(jì)氣象基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的總體路徑已初步顯現(xiàn)。
一、低空經(jīng)濟(jì)氣象基礎(chǔ)設(shè)施的定位與特征
隨著實踐的不斷深入,低空經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)設(shè)施的構(gòu)成和分類越來越清晰,基本已經(jīng)算是形成共識,大致分為四個部分:
一是物理類基礎(chǔ)設(shè)施,主要為起降基礎(chǔ)設(shè)施,包括土建、電力配套、標(biāo)識物等;
二是飛行管理(服務(wù)支撐)類基礎(chǔ)設(shè)施,主要為信息基礎(chǔ)設(shè)施,諸如通信、導(dǎo)航、監(jiān)視、氣象、無線電頻譜管理等;
三是科研和檢測檢驗類基礎(chǔ)設(shè)施,主要為測試場、實驗室、風(fēng)洞、虛擬軟件、數(shù)字孿生系統(tǒng)等;
四是安全監(jiān)管類基礎(chǔ)設(shè)施,主要為指揮中心(平臺)、安全監(jiān)管平臺、反無人機(jī)系統(tǒng)等。
在定位上,低空經(jīng)濟(jì)氣象基礎(chǔ)設(shè)施屬于飛行管理(服務(wù)支撐)類型基礎(chǔ)設(shè)施,主要任務(wù)是規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)低空經(jīng)濟(jì)所需的氣象監(jiān)(探、觀)測設(shè)備網(wǎng)絡(luò)、信息傳輸網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)運算存儲設(shè)備設(shè)施、計算方法(判斷邏輯)和相關(guān)軟件系統(tǒng),最終目的是提供低空經(jīng)濟(jì)飛行和安全管理所需的氣象信息,滿足低空經(jīng)濟(jì)發(fā)展對氣象信息的需求。
低空經(jīng)濟(jì)氣象基礎(chǔ)設(shè)施具有三個主要特征:
首先,它是典型的附屬設(shè)施,依附于低空經(jīng)濟(jì)主設(shè)施存在,獨立建設(shè)沒有實際意義;
其次,它又可以自成體系,從低空氣象監(jiān)測到數(shù)據(jù)傳輸,再到數(shù)據(jù)運算和結(jié)果分發(fā),這個過程可獨立完成,不依賴于其他低空經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)設(shè)施;
再次,它既可以利舊,也可以復(fù)用。即低空經(jīng)濟(jì)氣象基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)過程中,既可以充分利用現(xiàn)有的公共氣象基礎(chǔ)設(shè)施,減少新建成本。
同時,未來的低空經(jīng)濟(jì)氣象基礎(chǔ)設(shè)施,也可以為氣象應(yīng)急保障、新能源天氣管理等領(lǐng)域提供衍生服務(wù),實現(xiàn)設(shè)施復(fù)用。低空經(jīng)濟(jì)氣象基礎(chǔ)設(shè)施的這些特征相較于低空經(jīng)濟(jì)的其他基礎(chǔ)設(shè)施來說,其社會效應(yīng)更加突出,投入產(chǎn)出比更高。
二、低空經(jīng)濟(jì)氣象基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的技術(shù)路線
根據(jù)低空經(jīng)濟(jì)發(fā)展對氣象的實際需要和技術(shù)需求,低空經(jīng)濟(jì)氣象基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的主技術(shù)路線是:實況為主、預(yù)報為輔、疏密有致、多源融合、統(tǒng)一基準(zhǔn)。
實況為主是指在需要相對精準(zhǔn)掌握氣象信息,或者需要依據(jù)真實氣象信息做出決策的空間點和時間點,要盡可能實現(xiàn)對天氣信息的實際監(jiān)測,在應(yīng)用中將實況天氣數(shù)據(jù)(通過直接監(jiān)測獲取的天氣數(shù)據(jù))設(shè)定為第一優(yōu)先級。
預(yù)報為輔是指天氣預(yù)報數(shù)據(jù)主要用于輔助低空經(jīng)濟(jì)活動的計劃制定。預(yù)報數(shù)據(jù)雖然不作為低空經(jīng)濟(jì)活動真實決策的第一優(yōu)先級數(shù)據(jù),但在中長期計劃安排和活動籌劃方面卻是必不可少的。尤其在低空飛行的風(fēng)險控制方面,輔助預(yù)報預(yù)警技術(shù),具有保障安全的重要戰(zhàn)略價值。
疏密有致是指在低空氣象監(jiān)(探、觀)測設(shè)備布局和組網(wǎng)、天氣預(yù)報預(yù)警數(shù)據(jù)生產(chǎn)等過程中,要根據(jù)低空經(jīng)濟(jì)的實際需要,按照功能完備、成本節(jié)約的原則,當(dāng)疏則疏,當(dāng)密則密,恰當(dāng)設(shè)定低空經(jīng)濟(jì)氣象觀測網(wǎng)和低空經(jīng)濟(jì)氣象數(shù)據(jù)生產(chǎn)使用標(biāo)準(zhǔn)。
多源融合是指要充分利用現(xiàn)有的氣象數(shù)據(jù)源,從利舊角度優(yōu)化資源配置,從現(xiàn)有氣象數(shù)據(jù)源中,選取適用于低空經(jīng)濟(jì)需要的數(shù)據(jù)源接入并實現(xiàn)有效融合,盡量減少數(shù)據(jù)源的新建,降低總體成本。
統(tǒng)一基準(zhǔn)是指無論是針對低空經(jīng)濟(jì)需求所建的氣象設(shè)施,還是現(xiàn)有的氣象數(shù)據(jù)源,都需要按照一個相對統(tǒng)一的基準(zhǔn)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,既要保障低空經(jīng)濟(jì)氣象數(shù)據(jù)使用時的統(tǒng)一與高效率,也要保障低空經(jīng)濟(jì)氣象數(shù)據(jù)復(fù)用時的便捷性和低成本。
以上主技術(shù)路線是對低空經(jīng)濟(jì)氣象基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的總體要求。在這個技術(shù)路線基礎(chǔ)上,針對不同場景,不同實際需要進(jìn)行低空經(jīng)濟(jì)氣象基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)劃設(shè)計,有助于統(tǒng)一認(rèn)識,減少分歧,可以作為接下來低空經(jīng)濟(jì)氣象基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的核心準(zhǔn)則。
三、低空經(jīng)濟(jì)氣象基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的社會分工
沿著低空經(jīng)濟(jì)氣象基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的主技術(shù)路線思考,低空經(jīng)濟(jì)氣象基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的主要內(nèi)容可以凝練為三個數(shù)據(jù)源建設(shè),其社會分工和投資邏輯大致如下:
第一數(shù)據(jù)源建設(shè)。第一數(shù)據(jù)源主要指針對低空經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要的中長期、大范圍、多尺度天氣預(yù)警預(yù)報數(shù)據(jù)建立的數(shù)據(jù)源,可以理解為是對大天氣背景信息的掌握,核心任務(wù)是滿足低空經(jīng)濟(jì)對大天氣系統(tǒng)預(yù)警預(yù)報信息的需求,如臺風(fēng)天氣、強(qiáng)對流天氣、高低溫轉(zhuǎn)變天氣等。
就目前的技術(shù)水平而言,現(xiàn)有的天氣預(yù)報系統(tǒng)基本可以滿足這一需求,但仍需要進(jìn)一步加工,也會新增一些工作任務(wù)。從這個角度看,第一數(shù)據(jù)源建設(shè)的關(guān)鍵是利舊,即對現(xiàn)有公共氣象基礎(chǔ)設(shè)施和技術(shù)的開發(fā)利用??紤]到現(xiàn)實情況,第一數(shù)據(jù)源建設(shè)宜由中國氣象局系統(tǒng)牽頭建設(shè),中央資金投入并納入后續(xù)預(yù)算,利用現(xiàn)有的氣象設(shè)施,建設(shè)大區(qū)域、中長期、粗時空分辨率的低空經(jīng)濟(jì)大天氣系統(tǒng)預(yù)警預(yù)報數(shù)據(jù)源。采用標(biāo)準(zhǔn)化接口,作為各省市區(qū)低空經(jīng)濟(jì)氣象基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的第一數(shù)據(jù)源(天氣背景數(shù)據(jù)),解決低空經(jīng)濟(jì)宏觀管理中的天氣預(yù)警預(yù)報數(shù)據(jù)獲取問題。
第二數(shù)據(jù)源建設(shè)。第二數(shù)據(jù)源主要指低空經(jīng)濟(jì)公共區(qū)域(空域)的天氣實況監(jiān)(探、觀)測數(shù)據(jù)、數(shù)值模擬計算數(shù)據(jù)、短臨天氣預(yù)警預(yù)報數(shù)據(jù)等。第二數(shù)據(jù)源建設(shè)的主要內(nèi)容是低空公共區(qū)域(如公共航路、試驗區(qū)等)氣象監(jiān)測網(wǎng)建設(shè)和多源數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)建設(shè)。低空經(jīng)濟(jì)氣象基礎(chǔ)設(shè)施的公共部分宜由地方政府投資??梢酝ㄟ^地方政府的低空管理部門協(xié)同地方氣象部門組織規(guī)劃設(shè)計,地方資金投入,納入預(yù)算或混合社會投資,自行建設(shè),自主運營,自負(fù)盈虧。
第二數(shù)據(jù)源覆蓋本地低空經(jīng)濟(jì)的公共區(qū)域,包括公共航線區(qū)域,管制區(qū)域等不能或不宜由社會投資主導(dǎo)的低空氣象監(jiān)測數(shù)據(jù)。同時,第二數(shù)據(jù)源可以作為本地低空經(jīng)濟(jì)氣象數(shù)據(jù)的核心運營商,對上接入第一數(shù)據(jù)源,對下采用標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)接口,成為本地低空經(jīng)濟(jì)運營單位氣象基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的主要參與者和數(shù)據(jù)供應(yīng)商。面向本地所有低空經(jīng)濟(jì)運營單位開放分發(fā)低空氣象數(shù)據(jù),解決本地公共區(qū)域天氣實況數(shù)據(jù)和天氣背景數(shù)據(jù)的獲取問題。
第三數(shù)據(jù)源建設(shè)。第三數(shù)據(jù)源主要指低空經(jīng)濟(jì)運營單位的場內(nèi)氣象監(jiān)(探、觀)測數(shù)據(jù)和自主研發(fā)的其他低空氣象數(shù)據(jù)。第三數(shù)據(jù)源建設(shè)的核心任務(wù)是場內(nèi)部分的氣象基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和自用氣象數(shù)據(jù)研發(fā)。第三數(shù)據(jù)源由低空經(jīng)濟(jì)運營單位自主投入建設(shè)。主要內(nèi)容是低空經(jīng)濟(jì)具體場景內(nèi)部的天氣實況監(jiān)測,第一和第二數(shù)據(jù)源的接入,對應(yīng)的軟件系統(tǒng)開發(fā),管理規(guī)則設(shè)定等,重點是解決低空經(jīng)濟(jì)具體場景的天氣管理問題。
總的來說,低空經(jīng)濟(jì)氣象基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的社會分工和投資邏輯可以簡單表述為:中長期天氣背景場的氣象監(jiān)測和預(yù)警預(yù)報任務(wù)歸國家,由中央財政投入、省市做好數(shù)據(jù)接收;地方公共區(qū)域的氣象監(jiān)測和短臨預(yù)警預(yù)報任務(wù)歸地方,由地方政府投入,做好數(shù)據(jù)匯總分發(fā)和數(shù)據(jù)安全管理工作;運營單位作為低空經(jīng)濟(jì)運營管理的第一責(zé)任人,場內(nèi)氣象監(jiān)測和天氣管理的任務(wù)歸自己,由運營單位自行投入、自主設(shè)計、自主研發(fā),接入并恰當(dāng)利用第一和第二數(shù)據(jù)源,完成低空經(jīng)濟(jì)氣象基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)運營的“最后一公里”。
四、低空經(jīng)濟(jì)氣象基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的其他問題
此外,低空經(jīng)濟(jì)氣象基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)還面臨一些其他問題需要統(tǒng)籌考慮。
一是相關(guān)法律法規(guī)問題。雖然低空經(jīng)濟(jì)屬于一個新事物,但在一些上行法律法規(guī)中,實際上一些條款也涵蓋了對低空經(jīng)濟(jì)氣象基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的要求和規(guī)范,需要注意。
比如,2016年11月7日,第十二屆全國人民代表大會常務(wù)委員會第二十四次會議第三次修正的《中華人民共和國氣象法》第九條、第十條規(guī)定。國務(wù)院氣象主管機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)組織有關(guān)部門編制氣象探測設(shè)施、氣象信息專用傳輸設(shè)施、大型氣象專用技術(shù)裝備等重要氣象設(shè)施的建設(shè)規(guī)劃,報國務(wù)院批準(zhǔn)后實施。氣象設(shè)施建設(shè)規(guī)劃的調(diào)整、修改,必須報國務(wù)院批準(zhǔn)。重要氣象設(shè)施建設(shè)項目應(yīng)當(dāng)符合重要氣象設(shè)施建設(shè)規(guī)劃要求,并在項目建議書和可行性研究報告批準(zhǔn)前,征求國務(wù)院氣象主管機(jī)構(gòu)或者省、自治區(qū)、直轄市氣象主管機(jī)構(gòu)的意見。這意味著,低空經(jīng)濟(jì)氣象基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)過程中,也要重點考慮并恰當(dāng)處理現(xiàn)行法律法規(guī)的問題。
二是技改和研發(fā)問題。低空經(jīng)濟(jì)氣象基礎(chǔ)設(shè)施的技術(shù)需求主要包括三個:首先是滿足低空經(jīng)濟(jì)氣象監(jiān)測需求的裝備體系需要做進(jìn)一步的技術(shù)改進(jìn),至少要在現(xiàn)有基礎(chǔ)上進(jìn)行小型化、低成本、穩(wěn)定性、靈活性和環(huán)境友好性等方面的改造;其次是天氣預(yù)警預(yù)報技術(shù)和服務(wù)方式需要根據(jù)低空經(jīng)濟(jì)的運行邏輯進(jìn)行調(diào)整,打破技術(shù)理解障礙、縮短技術(shù)使用鏈條,降低應(yīng)用環(huán)節(jié)的主觀誤差積累;再次是填補(bǔ)低空經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域所需的天氣機(jī)理研究方面的空白,比如低空空域突變天氣的主要特征與識別方法,低空空域中小尺度臨近預(yù)報預(yù)警的技術(shù)方法等。
三是時間和空間安排問題。低空經(jīng)濟(jì)氣象基礎(chǔ)設(shè)施作為低空經(jīng)濟(jì)的附屬基礎(chǔ)設(shè)施,雖然可以自成體系,卻屬于典型的附屬設(shè)施,必須依賴主設(shè)施才能發(fā)揮作用。因此,在時間和空間安排上,低空經(jīng)濟(jì)氣象基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)既不能一下子全面鋪開,先于低空經(jīng)濟(jì)其他基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),也不能太過于滯后,遲滯低空經(jīng)濟(jì)發(fā)展的進(jìn)度。
結(jié)合實際情況,其時間和空間安排策略大致是:第一數(shù)據(jù)源建設(shè)可以整體先行,先保障低空經(jīng)濟(jì)天氣背景場信息的獲?。坏诙?shù)據(jù)源建設(shè)則根據(jù)各地的實際情況和低空經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)度由地方政府統(tǒng)籌安排;第三數(shù)據(jù)源建設(shè)則由低空運營單位自行決定。理論上講,先期階段,在飛行密度不高,頻次有限的情況下,僅使用第一數(shù)據(jù)源和第三數(shù)據(jù)源也能基本維持運營所需。
(作者蔡銀寅為南京信息工程大學(xué)教授、中國氣象服務(wù)協(xié)會低空經(jīng)濟(jì)專業(yè)委員會主任委員)





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