淺談空中交通管理大數據

朱雅峰

摘要：隨著互聯網技術的飛速發展，大數據成為了當今推動各行各業飛速發展的重要指標。民航空管系統也積極投身到大數據的建設中去，搭建大數據信息共享平臺，推動空管信息化建設。文章先介紹大數據和空中交通管理大數據的概念，然后通過實例說明空管大數據的主要來源，再對空管大數據現狀、分析及應用進行了探討。

關鍵詞：大數據空中交通管理大數據

1大數據和空中交通管理大數據的定義

大數據是一個體量大、類別多并且難以用傳統數據庫工具對其進行處理的數據集合。大數據不僅僅是指海量的信息，更強調向信息能如何篩選和處理。大數據的處理流程分別是采集、導入和預處理、統計和分析，最后是數據挖潛。大數據的主要特點：數據（Volume）大、數據類別（Variety）大、處理數據速度（Velocity）快、數據真實性（Veracity）高。

空中交通活動也涉及多種海量數據。空中交通管理的海量數據具有體量巨大、類型繁多、真實性高、處理速度快等大數據的特征，所以我們把空中交通管理過程中所涉及到的各種海量數據的總和稱為空中交通管理大數據（簡稱空管大數據）。空管大數據的處理流程是收集、整理、統計、分析及應用。

2 空管大數據的主要來源

本文以航班完整生命周期中所產生的各種空管數據為例，簡要說明空管大數據的主要來源。

2.1航班計劃階段

航班計劃數據航班的產生從航班計劃開始。各航空公司向民用航空飛行計劃審批部門申報航班計劃，經過審核批準后，生成航班初始計劃，大量航班計劃組成航班計劃數據庫。

2.2 航班預先飛行計劃階段

預先飛行計劃報文數據主要包括：領航計劃報（簡稱FPL報，FPL報包含大量準確的航班信息，如執行航班機型、尾流等級、機載設備、預計起飛時間、航路、注冊號、是否符合各類運行標準等）、修訂領航計劃報（簡稱CHG報，CHG報用于更新及修改FPL報）、取消領航計劃報（簡稱CNL報，CNL報用于取消先前拍發FPL報）、延誤報（簡稱DLA報，DLA報用于通報預計航班延誤情況）。

航行情報數據主要包括：航行通報（簡稱NOTAM，通常包含各機場、導航臺、導航設施的關閉時段，不停航施工，新增障礙物，航路關閉時段，禁航，臨時限制區禁區范圍，運行標準變更等重要信息）、航圖等。

氣象數據氣象數據包含天氣預報、衛星云圖、風廓線圖及天氣雷達回波圖以及機場溫度、濕度、露點溫度、風向、風速、QNH值、重要天氣預警等。

設備設施運行數據主要包括設施設備運行情況、故障情況、維護情況等。

其他空域用戶飛行計劃數據主要包括軍航活動計劃和通用航空飛行計劃。通常包括批次或航班號、航班性質、架次、機型、起落機場、飛行高度、飛行路徑、活動范圍、避讓要求等。其他空域用戶飛活動對空管運行影響非常大，空管單位會在其他空域用戶飛行計劃內容提前評估活動影響范圍及時間，進行流量預戰術分析，確定是否采取流量管理措施。

流量預戰術階段數據空管流量管理部門會收集次日所轄范圍內氣象條件、空域條件、設備設施等相關運行要素，綜合機場容量、停機位飽和程度、扇區容量、航路航線限制、其他空域用戶活動情況以及特殊情況等因素，進行流量預戰術分析，確定次日是否采取流量管理措施，是否發布大面積航班延誤預警（簡稱MDRS）。

2.3 航班執行階段

飛行計劃報文數據主要包括：起飛報（簡稱DEP報，DEP報包含航班實際起飛時間及應答機、起落地）、落地報（簡稱AAR報，ARR報提供實際落地時間、應答機、起落地）、現行飛行變更報（簡稱CPL報，當航班在空中動態發生改變時如返航備降、RVSM改變等，拍發CPL更新航班動態信息）。

航跡數據主要包括一次雷達和二次雷達信號以及廣播式自動相關監視信號等。

語音數據主要包括陸空通話數據以及各管制單位或部門通報協調數據。

機組及公司通報信息飛行中機組觀測到的信息（如不明飛行物、山火、氣球、無線電干擾、飛鳥、顛簸、雷雨等），飛行員將向管制員及時報告，由管制員對此類信息進行記錄和處理。航空公司收到各類信息（如非法干擾、機載設備告警信息等）會通過電話向管制員及時報告，由管制員對此類信息進行記錄和處理。

安全信息數據飛行中如果遇到不正常情況（故障、惡劣天氣、病人、油量緊張、顛簸等）需要繞飛、改變高度層、甚至返航備降的，飛行員在決策后將決定和原因及要求告訴管制員，由管制員指揮并向相關單位通報。返航備降的，相應管制單位向沿途各部門拍發CPL報更新相關航班數據。

其他空域用戶活動數據其他空域用戶開始活動后，向空管單位通報活動開始時間、結束時間、過點時間、具體避讓要求等。管單位會在根據活動情況及時評估活動實際影響情況，進行流量戰術分析，確定是否采取流量管理措施。

流量戰術階段數據空管流量管理部門會根據流量預戰術分析預案、全國會商結果結合區域范圍內流量和容量的動態變化，確定是否采取以及修改流量管理措施，對相關空管單位發布流量控制，通常有高度限制、時間限制、空域限制等方式。流量控制要包含起始時間、結束時間、限制內容和原因。

崗位值班數據管制員的值班情況以及值班時長統計，可用于分析管制員工作負荷。

3 空管大數據的現狀

通過對航班完整生命周期中所產生的各種空管數據的簡單介紹，可以看出空管數據具有體量巨大、類型繁多、來源廣泛、時效性強的典型大數據特征。

這些空管數據來源渠道多，獲取較為零散。各數據使用的平臺和系統繁多，各子系統功能單一，系統間交互少。各類系統的數據格式繁雜，結構復雜，有語音數據、報文數據等，甚至有些數據是文本形式，不能被計算機轉化分析，這類數據需要管制員根據經驗在腦海里進行對比和整合，個體差異性大。基礎數據收集困難，分析整理頭緒多，預判風險手段單一等問題。

總體而言，當前民航空管系統對空管大數據開發程度較低，數據的來源渠道多、交互性差、利用率低。

4空管大數據的分析及應用

空管大數據不單單是指海量的空中交通活動的信息，更強調信息能如何篩選和處理，因此對數據的收集和分析顯得至關重要。基于當前的現狀，做好數據的收集和分析工作，我認為需要做好下面幾點：

（1）做好空管大數據的數據分類，將各類數據根據需要分好類，當前空管數據大體分成四類數據，即監視數據、飛行數據、記錄儀數據和日志文件；

（2）在數據分類的基礎上，做好數據格式的規范化、標準化，便于數據的收集整理以及分析；

（3）做好各類空管大數據的整合和交互。優化數據結構及算法、多維建模等方式加強各類數據的整合利用；通過技術手段如建立民航廣域信息管理系統（SWIM）將所有傳感器系統、各級各類空管系統連接成有機的整體，構建一個以網絡為中心的信息交換體系，增強各類空管數據的交互性。

（4）做好數據的權限控制并加以區別，同時增加必要的網絡安全措施，充分保證數據的穩定性和安全性。

（5）針對不同的用戶的需求，允許用戶自由定制人機界面，提高圖像化程度，使數據更為直觀。

隨著民航業的飛速發展，空管大數據的應用日益廣泛，比如：空域結構優化、空中交通流量管理、4D航跡、沖突探測及告警、飛行計劃及飛行流量統計、日志分析、雷達數據處理的方面等。5 結束語

大數據技術的發展應用可以有效保障航空交通安全，目前空管系統中已經廣泛應用大數據技術，對于空中交通流量管理、空域管理、運行監控、保證飛行安全、提高空管運行服務品質等方面發揮了重要作用。同時，大數據技術也在不斷求新求變，為空中交通管理做出更大貢獻。

參考文獻

[1]《美國空管大數據應用研究》作者：張晨 凌帆

[2]《民航空管大數據平臺研究與設計》 作者：孫利強 張榮

（作者單位：中國民用航空中南地區空中交通管理局）