民航機場氣候志統計軟件設計與實現

摘要：民航機場氣候志是在整理和分析多年氣象資料的基礎上做出的統計和總結機場區域氣候狀況和變化情況的重要資料。該資料能夠總結機場氣候變化規律，可以為機場建設、生產運行的氣象決策服務提供重要依據。文章介紹氣候志統計軟件（DRADCM）的設計與代碼實現。該軟件可以實現各類氣象要素的自動統計和輸出，特別適用于民航機場氣象業務部門的氣候概要和氣候志編寫工作。

關鍵詞：氣候資料整編；氣候志；氣候表

中圖分類號：U8 文獻標識碼：A

1引言

氣象資料已經成為經濟建設、科學研究和環境保護等不可缺少的重要依據之一，并越來越被人們所重視[1]。機場氣候志是根據統計資料，對某一機場規定的氣象要素的概述[2]，其中機場氣候表[2]是某一機場觀測的一個或幾個氣象要素的統計資料表的總稱。機場氣候志屬于專業氣候志，根據民用航空專業的要求，對氣候條件作專業性的氣候指標描述，并做出總體氣候評價。根據民用航空行業標準民用航空氣象第7部分-氣候資料整編與分析（MH/T 4016.7），各類氣候表是民航機場氣候志和氣候概要的重要組成部分和編寫的主要內容。民航氣象資料統計要求機場氣候志或氣候概要中的氣候統計表不僅僅是靜態的數據，而應每年進行滾動更新。因此，如何對大量歷史資料進行快速、準確統計是決定氣候志和氣候概要最終產品質量的重要前提。隨著計算機技術的發展，實現單一數值要素的自動化統計已不再困難，然而要實現所有氣象要素的自動統計分析，就必須要解決氣象資料統計分析中的人工記錄的重要天氣演變過程的數據統計、產品質量控制以及自動化標準化輸出等問題。以下就這些重點問題的軟件設計進行說明。

航空氣候資料整編與分析應以機場地面觀測資料即《民用航空氣象地面觀測簿》的記錄為依據；航空氣候資料應使用機場氣候表、機場氣候概要或機場氣候志的形式進行編制。逐時氣象要素的統計應以機場地面觀測整點記錄為依據；逐時段氣象要素的統計應以機場地面觀測正點記錄和紀要欄的記錄為依據[3]。

2軟件系統的結構框架

2.1數據接口模塊

氣候統計的原始數據來源是歷史觀測記錄，包括每小時一次的例行觀測數據和全天天氣演變記錄。數據接口提供三種方式的數據接入：文本文件、觀測編發報數據庫導出文件、Excel表格文件。

2.2原始數據質量控制模塊

質量控制是DRADCM軟件系統的關鍵模塊，因為原始數據的錯誤會對產品質量造成災難性影響，無論統計軟件怎樣控制精度，輸出的產品都是錯誤的，而錯誤的氣候統計產品對使用用戶造成的后果更是無法估量。因此原始數據質量控制模塊不僅對原始數據的完整性進行檢驗，還對各個要素的數據取值范圍、用戶設定的閾值、連續數據的突變進行嚴格檢驗。檢測到可疑數據時，提醒用戶，要求用戶干預確認。此外，對于人工錄入的天氣演變文本進行符合性檢驗，確保原始數據的準確性。

2.3缺失數據補錄模塊

由于歷史原因，1990年之前的機場觀測數據普遍缺少電子化資料，數據補錄模塊提供這個軟件模塊提供人機交互界面，用戶可人工錄入缺失的原始資料。行業標準MH/T 4016.7實施之前，各機場氣象臺制作觀測月總簿不對RVR數據進行統計，因此各機場普遍缺少整點RVR數據電子記錄，這個軟件模塊也提供RVR數據補錄功能。同樣原因，數據補錄模塊還提供修正海平面氣壓QNH的自動計算和補錄功能。

2.4預處理模塊

氣候表的數據量大、統計的要素眾多，為提高計算效率、減少數據庫記錄的遍歷次數，DRADCM軟件通過預處理模塊對原始數據進行分類拆解，對天氣演變記錄按照行標要求的統計項目進行要素分解，預處理過程與質量控制同時進行，生成規則化后的中間表格。規則化表格的記錄是進行各個氣候表統計的數據來源。

2.5數據統計模塊

將預處理生成的各類中間表格進行最終統計，生成產品表。除滿足行業標準要求的統計表格外，考慮到氣候志文字編寫的需求，軟件還設計了三日、五日、旬、月各個要素的統計功能。這些統計結果可作為附加表輸出。

5.2方法

將天氣演變數據記錄讀入內存，按年、月、日循環進行統計和計算。首先，定義尺度為1440的數組，按照全天24小時每分鐘一個數據存放能見度數據，初始值設為高于標準（如1600米），然后依據能見度演變記錄的數據拆分，將每分鐘對應的能見度數據填入數組；然后，遍歷數組計算低于各級能見度（800、1000、1500、3000米）的持續時間，統計結果插入到數據庫的相應中間表格，如果到達日屆時，數據仍低于能見度數級，在數據記錄中設置標志；在最終統計階段，將每日的統計結果進行提取，超越日屆的持續時間進行累加，得到行業標準要求的各級能見度持續時間、次數、日數等最終統計結果。程序流程如圖2所示。

6產品輸出

按照行業標準要求的氣候表格式，建立Excel模版文件。氣候志軟件通過調用微軟公司Office動態庫，實現對Excel文件的讀寫操作，從數據庫中檢索已經生成的各類產品表格，將各個數據像填寫到相應的Excel模版文件中，實現系統的各類氣候表的產品輸出。軟件的主體界面和生成的Excel氣候總表如下面圖3和圖示4所示。

7結束語

本文論述了民航機場氣候志統計軟件具體設計與實現。該軟件已經通過多個機場氣象臺應用及測試，性能穩定可靠。該軟件的應用不僅大大簡化了民用航空氣候志統計及編寫工作，而且保證了民用機場氣候資料統計的準確性和規范性。

參考文獻

[1]王樹廷，王伯民編著.氣象資料的整理和統計方法[M].北京：氣象出版社，1984：1-2.

[2]空管行業管理辦公室， MH/T 4016.7-2008，中華人民共和國民用航空行業標準民用航空氣象第7部-氣候資料整編與分析[S]北京：中國民用航空總局航空安全技術中心，2008.

[3]空管行業管理辦公室，AP-117-TM-02-R2，民用航空氣象地面觀測規范[EB/OL].2012. http：//sqgk.caac.gov.cn/pub/root24/000014170/201205/t20120508_11179.htm

[4]成潔、盧紫毅編著， Linux窗口程序設計-Qt4實例分析[M]，北京：清華大學出版社，2008.

[5]楊孝如編著，SYBASE數據庫系統管理指南[M]，北京：中國水利水電出版社，1997.

[6]黃少華，陳翠娥編著，SQL語法范例大全[M].北京：電子工業出版社，2008.