方寸低空里的气象“精准守护”——谷军霞团队研发低空经济气象保障产品纪实

当无人机穿梭于城市楼宇间完成物流配送，当低空观光直升机载着游客掠过山河湖海，当应急救援飞行器在灾害现场精准投送物资……低空经济正以蓬勃之势融入经济社会发展的各个维度，成为激活发展新动能的重要增长极。然而，这片承载着无限可能的低空领域，却始终笼罩着气象条件带来的“不确定性”阴影。安全，是低空经济发展的首要前提，而大风、暴雨、大雾、强对流等突发气象灾害，如同隐匿的“拦路虎”，直接影响着低空航路规划、飞行时间安排与飞行安全保障。在低空经济加速崛起的背后，一场关于气象服务精准化的攻坚之战，正悄然打响。

2025年初的北京，寒意尚未完全褪去，国家气象信息中心的数据研究室内已是一派忙碌景象。数据研究室副主任谷军霞接到了一项极具挑战性的新任务——践行“观测即服务”的核心理念，带领团队研发一款专门适配低空经济发展的气象服务保障实况产品。“当时接到任务时，既兴奋又倍感压力。”谷军霞回忆道，“低空经济是新兴领域，气象服务没有成熟的经验可借鉴，我们要做的就是填补这片空白，为低空飞行筑起一道坚实的气象‘防护墙’。”

相较于高空飞行，低空飞行的环境更为复杂多变。距离地面较近的特殊飞行轨迹，使得飞行器极易受到城市建筑、高大植被、山地丘陵等下垫面因素的影响，形成局地性的小气候特征。一阵突如其来的楼间风、一片转瞬即逝的低云、一场局部性的短时降雨，都可能对低空飞行器的飞行姿态造成严重干扰，甚至引发安全事故。这一特性，决定了低空飞行对气象服务的需求，早已超越了传统的公里级、小时级气象产品范畴，而是朝着更精细、更精准、更实时的方向迈进。

“传统的气象实况产品，主要服务于高空民航、宏观气象预报等领域，分辨率大多在1公里以上，更新频次以小时为单位。但对于低空飞行器来说，这样的产品精度远远不够。”谷军霞团队的核心成员、高级工程师李磊解释道，“比如城市物流无人机，一次作业时间可能只有十几分钟，飞行半径通常在几公里以内，还要在密集的楼宇之间穿梭。在这样短的时间和小的空间范围内，气象条件的细微变化都可能影响飞行安全。公里级的气象产品无法捕捉到楼间风、局部强对流等小尺度气象现象，小时级的更新频次也难以跟上气象条件的实时变化，根本无法满足实际飞行需求。”

研发工作的第一步，是开展全面的市场调研。谷军霞带领团队成员，先后走访了国内多家无人机物流企业、低空观光运营公司、应急救援机构以及相关科研院所，深入了解不同类型低空飞行器的飞行特性与气象服务需求。在位于深圳的一家无人机物流企业，团队成员全程跟随无人机配送作业，亲眼目睹了气象条件对低空飞行的制约。“有一次，无人机刚起飞没多久，就遇到了突然出现的强阵风，飞行器瞬间出现明显晃动，操作人员不得不紧急迫降。”参与调研的工程师王敏说，“企业负责人告诉我们，这样的情况时有发生，很多时候因为无法准确预判飞行路径上的气象条件，只能推迟或取消作业，不仅影响了配送效率，还增加了运营成本。”

在应急救援场景的调研中，团队更是深刻感受到了精准气象服务的迫切性。在山区应急救援任务中，低空救援直升机往往需要在复杂的地形上空飞行，山谷间的乱流、局地的强降雨等气象因素，都可能给救援行动带来极大风险。“曾经有一次山地救援，救援直升机因为遭遇突发的强对流天气，被迫中途返航，延误了最佳救援时机。”一位参与救援工作的负责人向团队坦言，“如果能有一款精准的气象实况产品，实时告知救援路径上的气象条件，我们就能更科学地制定救援方案，提高救援效率，也能更好地保障救援人员的安全。”

大量的调研数据和实际案例，让谷军霞团队对研发方向有了更清晰的认知。起初，基于传统气象产品的研发经验，团队初步预计将这款低空经济气象实况产品的水平分辨率做到50米。在当时的气象服务领域，50米分辨率的实况产品已经算得上是“高精度”了。然而，随着调研的不断深入，团队发现，这个在他们看来已经足够精细的目标，与低空飞行的实际需求之间仍有不小的差距。

“在与无人机研发企业的技术交流中，我们了解到，小型无人机的机身稳定性相对较弱，对风速、风向的变化极为敏感。即使是10米范围内的风速差异，都可能影响飞行器的飞行安全。”谷军霞说，“50米的分辨率，意味着在一个50米×50米的网格内，气象数据是均匀分布的，但实际上，在城市楼宇之间，50米范围内可能存在多种不同的气象条件。比如，一栋高楼的迎风面和背风面，风速可能相差好几米每秒，50米分辨率的产品根本无法捕捉到这种细微的差异，对于低空飞行来说，这样的产品还是太‘粗糙’了。”

研发目标的调整，意味着整个研发思路需要重新梳理。谷军霞带领团队召开了多次专题研讨会，围绕“如何进一步提升产品分辨率”“如何实现气象数据的实时更新”“如何整合多源观测数据”等关键问题展开深入探讨。“当时团队内部也有过争议，有成员认为，提升分辨率会大幅增加数据处理的难度和成本，而且现有的观测设备可能无法支撑更高精度的数据获取。但我始终认为，既然要做，就要做到极致，要真正解决低空飞行的气象保障难题。”谷军霞的坚持，最终统一了团队的思想。

要实现更高精度的气象实况产品研发，首先要解决的是数据来源问题。传统的气象观测站点主要分布在开阔地带，密度较低，无法满足低空领域精细化观测的需求。谷军霞团队创新性地提出了“多源数据融合”的思路，将地面气象观测站、高空探测设备、卫星遥感数据、雷达观测数据，以及无人机搭载的微型观测设备、城市交通监控摄像头附带的气象感知功能等多渠道数据进行整合，构建起一套全方位、立体化的低空气象观测数据网络。

“这些多源数据各有优势，也各有不足。比如，卫星遥感数据覆盖范围广，但分辨率相对较低；雷达观测数据能够捕捉到强对流等天气系统的细节，但在城市建筑物的遮挡下，观测精度会受到影响；无人机搭载的微型观测设备能够获取近距离的精准气象数据，但观测范围有限。我们的工作，就是通过先进的算法模型，将这些数据进行融合处理，扬长避短，生成高精度的气象实况数据。”李磊介绍道。

数据融合的过程，充满了挑战。不同来源的数据格式不统一、观测时间不同步、数据精度差异大等问题，都需要团队逐一攻克。为了提高数据融合的效率和精度，团队成员日夜奋战，对现有的数据融合算法进行优化升级，还自主研发了一套针对低空气象数据的预处理程序。“那段时间，大家几乎都住在单位，每天除了吃饭睡觉，就是泡在实验室里处理数据、调试算法。有好几次，为了解决一个数据融合过程中的技术难题，我们连续熬了好几个通宵。”王敏回忆道。

除了数据融合，产品的实时更新也是研发的重点之一。低空气象条件变化迅速，一款优秀的气象实况产品，不仅要精度高，还要更新速度快。谷军霞团队通过优化数据传输链路、提升数据处理效率，将产品的更新频次从传统的小时级提升到分钟级。“我们研发的产品，能够实现每5分钟更新一次数据，基本可以跟上低空气象条件的实时变化。”谷军霞介绍，“对于一些特殊场景，比如重大活动低空保障、应急救援等，我们还可以将更新频次提升到每2分钟一次，为用户提供更及时的气象服务。”

在研发过程中，团队还特别注重产品的实用性和易用性。他们根据不同用户的需求，对气象实况产品进行了个性化定制。针对无人机物流企业，重点提供飞行路径上的风速、风向、能见度等关键气象要素数据；针对低空观光运营公司，增加了景点周边的天气状况、云量、降水概率等信息；针对应急救援机构，则强化了灾害现场的气象预警信息推送功能。同时，团队还开发了简洁直观的可视化界面，用户可以通过电脑、手机等终端，轻松查询到所需的气象数据，还可以根据实际需求生成个性化的气象服务报告。

经过近一年的艰苦攻关，谷军霞团队研发的低空经济气象服务保障实况产品终于初具雏形。这款产品的水平分辨率达到了10米，更新频次最低可至2分钟，能够精准捕捉到低空领域的小尺度气象现象，为低空飞行提供了全方位、高精度、实时化的气象保障服务。为了验证产品的实用性和可靠性，团队选取了深圳、杭州等低空经济发展较为活跃的城市，开展了为期三个月的试点应用。

在深圳的无人机物流试点中，该产品的表现得到了企业的高度认可。“以前我们只能根据天气预报来安排飞行任务，准确率不高，经常出现因为突发气象条件而取消作业的情况。使用这款产品后，我们可以实时掌握飞行路径上的气象条件，精准规划飞行路线和飞行时间，作业效率提高了30%以上，飞行安全也得到了更好的保障。”试点企业的负责人表示。在杭州的低空观光试点中，产品成功预警了多次局部性的短时降雨和强阵风，帮助运营公司及时调整了飞行计划，避免了安全事故的发生。

试点应用的成功，让谷军霞团队备受鼓舞。但他们并没有停下脚步，而是根据试点过程中收集到的用户反馈，对产品进行进一步的优化完善。“比如，有用户反映，希望产品能够增加气象预警功能，提前预判未来一段时间内的气象条件变化。我们正在针对这一需求，研发基于人工智能的气象预测模型，力争实现对低空气象条件的短临预报。”谷军霞说。

低空经济的发展，离不开完善的基础设施保障，而气象服务正是其中不可或缺的重要组成部分。谷军霞团队研发的低空经济气象服务保障实况产品，不仅填补了国内低空领域精细化气象服务的空白，更为低空经济的安全、健康发展提供了有力支撑。随着这款产品的逐步推广应用，相信会有更多的低空飞行器能够在精准气象服务的护航下，安全穿梭于城市上空、山河之间，为人们的生活带来更多便利，为经济社会发展注入更多活力。

“低空领域的气象服务是一个全新的赛道，还有很多问题等待我们去探索、去解决。”谷军霞表示，未来，团队将继续秉持“观测即服务”的理念，不断提升气象服务的精准度和智能化水平，研发更多适配低空经济发展的气象产品，为推动低空经济高质量发展贡献气象力量。在这片充满希望的低空之下，谷军霞团队的“精准守护”，正让每一次飞行都更有底气、更具安全。