交通(tōng)氣象重點開(kāi)放實驗室道(dào)路氣象監測預報預警技(jì)術(shù)：氣象賦能智慧公路動态管理(lǐ)

【來(lái)源：中國氣象報社】

       近日，2021年度優秀氣象科技(jì)前沿動态研究報告評選結果出爐，《交通(tōng)強國建設中公路交通(tōng)氣象智能感知發展分析報告》獲評優秀報告。
       截至2020年末，我國公路交通(tōng)總裏程已達519.81萬公裏，其中高(gāo)速公路裏程15萬公裏。多(duō)年來(lái)，我國始終緻力于推動公路持續健康發展，50%的國省幹線公路重點路段、特大(dà)橋梁、特長隧道(dào)在運行(xíng)管理(lǐ)中實現了動态監測；基于北鬥衛星導航的全國重點營運車(chē)輛(liàng)聯網聯控系統上(shàng)線760餘萬輛(liàng)。此外，國家(jiā)綜合交通(tōng)運輸信息平台初步建立，信息系統整合共享不斷深入，綜合性應用系統效能不斷提升。
       道(dào)路的精準感知是實現車(chē)路協同和(hé)構建智慧公路的前提和(hé)基礎，智慧交通(tōng)氣象設備也逐漸成為(wèi)全路感知的重要一環，使用先進的無線通(tōng)信和(hé)新一代互聯網技(jì)術(shù)實現無盲區(qū)的實時(shí)監控，提供“百米級”預報、“分鍾級預警”氣象服務，可(kě)以有(yǒu)效提升公路交通(tōng)安全保障科技(jì)應用水(shuǐ)平和(hé)全天候通(tōng)行(xíng)保障能力。
       中國氣象局交通(tōng)氣象重點開(kāi)放實驗室（以下簡稱交通(tōng)氣象重點實驗室）主持研發省級和(hé)區(qū)域交通(tōng)氣象保障服務系統，通(tōng)過采用先進的無線通(tōng)信和(hé)新一代互聯網技(jì)術(shù)提升道(dào)路氣象監測和(hé)預報預警能力，助力實現高(gāo)速公路氣象的全面監測和(hé)動态管理(lǐ)。交通(tōng)氣象重點實驗室運用自主研發的公路交通(tōng)氣象綜合試驗平台以及相關儀器(qì)設備，在江蘇聯網高(gāo)速公路累計(jì)完成約6000公裏的路溫普查探測，通(tōng)過多(duō)年的觀測研究，建立了一套标準化路溫采集操作(zuò)流程和(hé)數(shù)據處理(lǐ)規範，形成了一套科學精密的算(suàn)法，并構建了路面低(dī)溫實況時(shí)空(kōng)訂正模型，在國內(nèi)首創20米分辨率的省級區(qū)域高(gāo)分辨率高(gāo)速公路熱譜圖，為(wèi)道(dào)路養護作(zuò)業、冬季融雪除冰以及布站(zhàn)選址建議等工作(zuò)提供科學依據。目前，該技(jì)術(shù)已在山(shān)東、河(hé)南、貴州、雲南等多(duō)地高(gāo)速公路推廣應用。
       在智慧交通(tōng)構造體(tǐ)系中，能見度監測和(hé)預報是必不可(kě)少(shǎo)的一環，快速、精準地檢測道(dào)路能見度并做(zuò)出合理(lǐ)預報，有(yǒu)利于推進準全天候通(tōng)行(xíng)的目标。長久以來(lái)，霧一直是高(gāo)速公路高(gāo)影(yǐng)響天氣的研究重點，針對大(dà)霧過程數(shù)值模拟也是交通(tōng)氣象重點實驗室一直以來(lái)的攻堅方向。團隊以高(gāo)速公路低(dī)能見度濃霧的監測預報研究為(wèi)切入點，研發了基于深度學習的高(gāo)速公路霧霾能見度檢測系統，通(tōng)過固定點攝像頭的視(shì)頻和(hé)圖像，采用殘差深度卷積網絡等方法，給出能見度數(shù)值。該方法可(kě)以利用實時(shí)影(yǐng)像估算(suàn)當前能見度，實時(shí)對比交通(tōng)站(zhàn)能見度儀數(shù)據，為(wèi)高(gāo)速公路交通(tōng)安全提供保障，降低(dī)交通(tōng)事故的發生(shēng)率，目前已在雲南省內(nèi)麻昭高(gāo)速公路投入試驗。
       随着智慧交通(tōng)的發展，交通(tōng)氣象重點實驗室利用已有(yǒu)的道(dào)路資料，網格化讀取衛星資料、地面氣象監測站(zhàn)信息，利用大(dà)數(shù)據計(jì)算(suàn)雨雪、大(dà)風等天氣，預知路面結冰等具體(tǐ)實況，并及時(shí)預警。例如，基于無人(rén)機、霧滴譜儀等先進觀測設備開(kāi)展了大(dà)量濃霧野外科學試驗，構建了濃霧宏微觀物理(lǐ)結構數(shù)據集，提取了不同等級霧的邊界層結構和(hé)微物理(lǐ)特征；在此基礎上(shàng)綜合新一代靜止氣象衛星多(duō)通(tōng)道(dào)資料建立了基于衛星資料的霧分級識别算(suàn)法，提高(gāo)了陸地霧監測的時(shí)空(kōng)分辨率，同時(shí)彌補了海洋監測等無霧實況監測的不足，在交通(tōng)氣象預報預警業務中具有(yǒu)良好的應用效果。此外，從2014年起，交通(tōng)氣象重點實驗室與牽頭單位和(hé)科研院所密切合作(zuò)，構建了适用于冬季交通(tōng)氣象服務的公路路面溫度逐小(xiǎo)時(shí)預報模型、路面幹濕狀況反演模型，開(kāi)發了公路分段精細化路面溫度預報系統，能夠及時(shí)準确預測冬季高(gāo)速公路沿線站(zhàn)點的路面極端低(dī)溫；同時(shí)，綜合氣象信息與交通(tōng)數(shù)據，獲取冬季冰雪天氣路面融雪劑作(zuò)用與濃度變化規律，提出了冬季冰雪路面養護處置規則策略方案庫，開(kāi)發了冬季冰雪路面養護決策支持系統。
       如今，交通(tōng)已進入新基建時(shí)代，建設智慧公路、智慧航道(dào)、智慧港口、智慧樞紐等融合高(gāo)效的智慧交通(tōng)基礎設施，都離不開(kāi)氣象信息，氣象也已深度參與從保障到應用的各方面、各環節中。交通(tōng)氣象環境和(hé)交通(tōng)流的全面感知、精準研判、高(gāo)效聯動、主動幹預等正在發揮着越來(lái)越大(dà)的作(zuò)用，全面助力實現高(gāo)速公路氣象的全面監測和(hé)動态管理(lǐ)。