交通气象重点开放实验室道理气象监测预报预警技术：气象赋能智慧公路动态管理

近日，2021年度优秀气象科技前沿动态研究报告评选结果出炉，《交通强国建设中公路交通气象智能感知发展分析报告》获评优秀报告。

截至2020年末，我国公路交通总里程已达519.81万公里，其中高速公路里程15万公里。多年来，我国始终致力于推动公路持续健康发展，50%的国省干线公路重点路段、特大桥梁、特长隧道在运行管理中实现了动态监测；基于北斗卫星导航的全国重点营运车辆联网联控系统上线760余万辆。此外，国家综合交通运输信息平台初步建立，信息系统整合共享不断深入，综合性应用系统效能不断提升。

道路的精准感知是实现车路协同和构建智慧公路的前提和基础，智慧交通气象设备也逐渐成为全路感知的重要一环，使用先进的无线通信和新一代互联网技术实现无盲区的实时监控，提供“百米级”预报、“分钟级预警”气象服务，可以有效提升公路交通安全保障科技应用水平和全天候通行保障能力。

中国气象局交通气象重点开放实验室（以下简称交通气象重点实验室）主持研发省级和区域交通气象保障服务系统，通过采用先进的无线通信和新一代互联网技术提升道路气象监测和预报预警能力，助力实现高速公路气象的全面监测和动态管理。交通气象重点实验室运用自主研发的公路交通气象综合试验平台以及相关仪器设备，在江苏联网高速公路累计完成约6000公里的路温普查探测，通过多年的观测研究，建立了一套标准化路温采集操作流程和数据处理规范，形成了一套科学精密的算法，并构建了路面低温实况时空订正模型，在国内首创20米分辨率的省级区域高分辨率高速公路热谱图，为道路养护作业、冬季融雪除冰以及布站选址建议等工作提供科学依据。目前，该技术已在山东、河南、贵州、云南等多地高速公路推广应用。

在智慧交通构造体系中，能见度监测和预报是必不可少的一环，快速、精准地检测道路能见度并做出合理预报，有利于推进准全天候通行的目标。长久以来，雾一直是高速公路高影响天气的研究重点，针对大雾过程数值模拟也是交通气象重点实验室一直以来的攻坚方向。团队以高速公路低能见度浓雾的监测预报研究为切入点，研发了基于深度学习的高速公路雾霾能见度检测系统，通过固定点摄像头的视频和图像，采用残差深度卷积网络等方法，给出能见度数值。该方法可以利用实时影像估算当前能见度，实时对比交通站能见度仪数据，为高速公路交通安全提供保障，降低交通事故的发生率，目前已在云南省内麻昭高速公路投入试验。

随着智慧交通的发展，交通气象重点实验室利用已有的道路资料，网格化读取卫星资料、地面气象监测站信息，利用大数据计算雨雪、大风等天气，预知路面结冰等具体实况，并及时预警。例如，基于无人机、雾滴谱仪等先进观测设备开展了大量浓雾野外科学试验，构建了浓雾宏微观物理结构数据集，提取了不同等级雾的边界层结构和微物理特征；在此基础上综合新一代静止气象卫星多通道资料建立了基于卫星资料的雾分级识别算法，提高了陆地雾监测的时空分辨率，同时弥补了海洋监测等无雾实况监测的不足，在交通气象预报预警业务中具有良好的应用效果。此外，从2014年起，交通气象重点实验室与牵头单位和科研院所密切合作，构建了适用于冬季交通气象服务的公路路面温度逐小时预报模型、路面干湿状况反演模型，开发了公路分段精细化路面温度预报系统，能够及时准确预测冬季高速公路沿线站点的路面极端低温；同时，综合气象信息与交通数据，获取冬季冰雪天气路面融雪剂作用与浓度变化规律，提出了冬季冰雪路面养护处置规则策略方案库，开发了冬季冰雪路面养护决策支持系统。

如今，交通已进入新基建时代，建设智慧公路、智慧航道、智慧港口、智慧枢纽等融合高效的智慧交通基础设施，都离不开气象信息，气象也已深度参与从保障到应用的各方面、各环节中。交通气象环境和交通流的全面感知、精准研判、高效联动、主动干预等正在发挥着越来越大的作用，全面助力实现高速公路气象的全面监测和动态管理。

（作者：张艺博 杨华栋 责任编辑：张林）