无人机应急气象保障指南（试行）

无人机应急气象保障指南（试行）1总则1.1编制目的为规范无人机在突发公共事件应急处置中的气象保障作业流程，明确技术标准、安全管控和保障要求，提升应急气象观测数据的时效性、准确性，为应急决策、救援行动提供可靠气象支撑，制定本指南。本指南为试行版本，适用于各级应急管理部门、气象部门、专业救援队伍开展无人机应急气象保障作业。1.2适用范围本指南适用于以下应急场景的无人机气象保障作业：（1）水旱灾害：流域洪水、城市内涝、山洪灾害中的水位监测、暴雨云团观测、积涝区温湿度观测；（2）气象灾害：台风、强对流（雷暴、冰雹、短时强降水）、暴雪、低温冰冻灾害的近地面气象要素观测、灾害影响范围监测；（3）地质灾害：山体滑坡、泥石流、地震灾害后的灾区气象要素实时观测、危险区周边气象条件监测；（4）森林草原火灾：火场近地面风场、温度、湿度观测，火区周边云系监测，为灭火行动提供气象预警；（5）其他突发公共事件：危化品泄漏、海上搜救等需要现场气象支撑的应急场景。1.3核心性能指标要求无人机应急气象保障平台需满足以下核心指标：性能类别指标要求最大起飞海拔高度≥5000m（满足高原灾区作业需求）抗风等级作业抗风≥6级（10.8~13.8m/s），最大抗风≥8级（17.2~20.7m/s）续航时间搭载气象载荷作业续航≥2.5h通信距离地面控制半径≥50km，支持卫星通信备份防雨等级最小满足中雨（10~25mm/24h）环境作业，倾盆大雨环境不低于IP43防护定位精度差分RTK定位，平面误差≤1cm+1ppm，高程误差≤2cm+1ppm所有搭载的气象传感器需经法定计量机构检定合格，精度满足以下要求：气象要素测量范围允许误差气温-40℃~+60℃±0.2℃相对湿度0~100%RH±3%RH（10%~90%RH范围）风速0~60m/s±0.3m/s（≤5m/s）；±5%（>5m/s）风向0°~360°±5°气压300~1100hPa±0.5hPa降水量0~4mm/min±4%（0~10mm）红外地表温度-20℃~+150℃±1℃2.1应急响应等级划分根据突发公共事件的响应级别，对应划分无人机气象保障响应等级：1.四级响应（一般应急）：一般突发公共事件，影响范围限于县级行政区，需局部现场气象观测。要求队伍1小时内完成集结出发，6小时内开展作业。2.三级响应（较大应急）：较大突发公共事件，影响范围跨县级行政区，需要连续气象观测。要求队伍30分钟内集结出发，4小时内开展作业。3.二级响应（重大应急）：重大突发公共事件，影响范围跨地级行政区，需要多机组连续作业。要求队伍15分钟内集结出发，2小时内开展作业。4.一级响应（特别重大应急）：特别重大突发公共事件，需要多梯队多区域连续气象观测，要求队伍10分钟内集结出发，1小时内开展作业。2.2作业前准备2.2.1装备检查（1）无人机平台：检查电池剩余电量，要求单组电池剩余电量≥90%；检查机臂、螺旋桨、起落架结构无裂纹、变形，连接固件无松动；检查动力系统输出正常，电机转速稳定无异常抖动；检查GPS、RTK信号搜星数量，要求静止状态搜星数≥18颗，信号强度≥40dB。（2）气象载荷：检查传感器接线牢固，无松脱、短路；通电预热10分钟后，开展零点校准，对比标准气象站数据，偏差在允许误差范围内方可作业；检查数据传输模块，确保观测数据每秒更新1次，传输延迟≤2秒。（3）地面站与通信：检查地面控制站软件运行正常，地图缓存已提前下载作业区离线地图；检查公网通信信号强度，信号强度≥-75dBm，卫星通信设备开机测试正常；存储设备剩余空间≥100GB，满足全作业周期数据存储需求。（4）安全装备：检查救生衣、安全帽、防雷防静电装备、应急通讯对讲机、作业区隔离警示带配备齐全；无人机系统操作人员与气象观测员个人防护装备到位。2.2.2作业区预分析作业前1小时内完成作业区风险预分析：（1）气象条件预评估：获取作业区实况气象数据，若预测作业期间瞬时风速超过无人机最大抗风等级、能见度低于1km、出现强雷电活动，严禁开展升空作业；（2）空域申请：根据《通用航空飞行管制条例》提前向空中交通管理部门申请作业空域，明确作业时间、作业范围、作业高度；应急场景下可先报备后补全手续，作业全程保持与空管部门的通信联络；（3）风险排查：排查作业区内的障碍物，包括高压输电线路、通信铁塔、高大建筑物、人口密集区，标注禁飞区与风险点，规划安全起降场与备用起降场；起降场要求满足：面积≥10m×10m，场地坡度≤5°，上方无遮挡，距离人口密集区、重要设施≥500m，避开低洼易涝、雷击多发区域。3典型场景作业流程与技术规范3.1台风灾害应急气象保障台风灾害核心保障需求为近海岸风场观测、台风外围云系监测、登陆后灾区风温压湿要素连续观测，作业遵循以下规范：1.作业阶段划分：分为登陆前观测、登陆后应急观测两个阶段：登陆前：台风中心距离海岸线200~500km时，组织多架无人机在沿海10~100km范围内开展梯度风观测，观测高度设置为距海面10m、50m、100m、300m、500m共5个梯度，每个高度停留观测3分钟，获取垂直风廓线数据，为台风路径预报和强度预报提供校正数据；登陆后：灾区地面气象站受损中断观测时，无人机在灾区按网格点开展巡回观测，网格密度为10km×10km，每个网格点观测1分钟获取平均要素数据，覆盖灾区所有乡镇。2.安全管控要求：作业距离台风中心最低距离不小于50km，作业高度不得超过3000m，随时监控风速变化，当瞬时风速超过无人机作业抗风等级时，立即返航降落；起降场设置在距离海岸线≥20km的内陆高地，避免风暴潮淹没起降场。3.**数据传输要求：每15分钟向应急指挥中心传输一次风场实况数据，异常数据（风速≥25m/s，气压骤降≥5hPa/小时）立即传输。3.2森林草原火灾应急气象保障森林草原火灾核心需求为火场近地面风场观测、温度湿度观测、火头移动气象条件预判，作业遵循以下规范：1.作业布局：无人机起降场设置在火场上风方向距离火场边缘2~3km的安全区域，严禁在下风方向设置起降场，避免烟气干扰无人机传感器与视线。2.观测规范：风场观测：在火场周边1km、2km、5km处设置观测点，每个观测点分别在距地面10m、50m、100m高度开展风场观测，每10分钟更新一次数据，重点监测风向风速突变，预判火头蔓延方向；根据中国消防救援队伍实操数据，林区近地面100m高度风场比地面观测站风速大30%~50%，无人机观测数据可修正地面站误差，提升蔓延预判准确率；温湿度观测：连续监测火场周边空气温度、相对湿度，当空气温度超过30℃、相对湿度低于30%时，发布火险等级升级预警，提示灭火人员规避轰燃风险；红外监测：搭载红外热成像载荷同步监测火线范围、高温点分布，结合气象数据预判火区发展趋势。3.**安全管控：作业高度保持在火场上方100~200m，不得进入对流发展旺盛的烟柱中心区域，避免积温过高损坏无人机设备；当观测到风向突变、风速突然增大超过12m/s时，立即返航撤离。3.3暴雨洪水与城市内涝应急气象保障暴雨洪水核心需求为积涝区降水观测、云团移动监测、近地面气象要素观测，为排涝调度、人员转移提供支撑，作业规范如下：1.降水观测：在城市内涝点、流域山洪易发区设置移动观测点，搭载翻斗式雨量计开展实时降水观测，弥补地面观测站不足；当前我国中小流域平均地面气象站密度为1个/500km²，无人机移动观测可将降水观测密度提升至1个/10km²，显著提升短临降水预报准确率。2.**观测频次：当小时降水量超过20mm时，每5分钟传输一次降水量数据，当小时降水量超过50mm时，启动连续观测实时传输；3.**积涝区观测：作业高度保持在100~150m，既避免积涝区水面气流乱流影响飞行，又可同步获取积涝范围、水深辅助观测数据，结合气象要素判断降水趋势，为排涝指挥提供支撑；4.**安全要求：雨天作业严格检查无人机防水性能，作业后及时对机体、电池进行干燥处理，避免短路故障；远离高压输电线与变电站，避免雨天放电风险。3.4地震与地质灾害应急气象保障地震、滑坡泥石流灾害发生后，灾区原有地面气象站多数受损停运，且灾区多为山区，地形复杂，气象条件复杂多变，无人机可快速搭建移动观测网络，作业规范如下：1.**作业布局：在灾区滑坡隐患点、泥石流沟上游周边1~2km范围设置观测网格，网格大小为2km×2km，每日开展2次巡回观测，强降水时段开展连续观测；2.**观测重点：重点监测降水、风向风速与土壤湿度，当12小时降水量超过50mm、土壤体积含水量超过40%时，发布地质灾害气象风险预警，提示转移危险区群众；3.**山区飞行要求：山区作业保持飞行高度高出障碍物最高点≥50m，利用地形跟随功能保持飞行安全，提前规划备降场，遇信号干扰或恶劣天气立即飞往备降场降落。3.5危化品泄漏应急气象保障危化品泄漏扩散范围受气象条件尤其是风场影响极大，无人机气象保障核心需求是获取泄漏区近地面风温压湿数据，为扩散范围预判提供支撑，作业规范如下：1.**观测布局：在泄漏源的下风方向沿扩散轴线设置观测点，分别距离泄漏源500m、1000m、2000m、5000m设置梯度观测点，每个点观测10m、50m、100m三个高度的气象要素，每5分钟更新一次数据；2.**数据应用：将风场、温度、大气稳定度数据实时输入扩散模型，校正扩散模拟结果，为疏散范围划定、洗消作业安排提供准确支撑；实测数据可将扩散范围模拟误差从30%降低至10%以内，显著提升应急处置精度；3.**安全防护：作业人员设置在上风方向安全区域，无人机飞行路径避开高浓度泄漏区中心，避免有毒气体腐蚀传感器与机体，若无人机进入污染区，返回后必须按规范进行洗消处理，人员严禁直接接触。4数据处理与质量控制4.1数据采集要求无人机应急气象观测数据采集需满足：采样频率不低于1Hz，原始数据同步存储在机载存储设备与地面站存储设备，数据命名规则为「日期时间-无人机编号-观测要素-作业场景」，方便后续调取应用。采集数据同时同步记录作业时间、作业经纬度、作业高度、飞行状态，作为后续质量控制的依据。4.2质量控制流程按照「三级质控」流程开展数据处理：1.**一级质控（实时质控）：作业过程中地面站软件自动开展格式检查、范围检查，气温超出-40℃~+60℃、风速超出0~60m/s范围的为无效数据，气压与对应高度偏差超过20hPa的为异常数据，自动标记并剔除；2.**二级质控（人工复核）：作业结束后1小时内，由气象观测人员人工复核数据，对比周边地面气象站数据，偏差超过2倍允许误差的标记为可疑数据，结合飞行状态判断是否为机动飞行干扰导致，若是则予以剔除；3.**三级质控（事后审核）：作业结束后24小时内，由单位技术负责人对全量数据进行审核，整编后存入应急气象数据库，标注数据质量等级，一级数据（质量合格）可用于预报与决策，二级数据（质量可疑）仅供参考，三级数据（无效数据）予以剔除。4.3数据传输与共享无人机应急气象观测数据按照以下要求传输共享：1.实时观测数据：重大以上应急响应场景，核心观测数据（风速、风向、降水量）每10分钟向本级应急指挥部与上级气象部门传输一次，异常数据立即传输；一般应急场景每30分钟传输一次；2.传输格式：采用国家气象信息中心规定的BUFR格式或JSON格式传输，确保不同系统可直接读取应用；3.共享要求：应急期间观测数据无条件向应急管理、气象、水利、自然资源、消防救援等部门开放共享，支撑跨部门联合处置。5安全管控与应急处置5.1日常安全管理1.无人机系统操作人员需持有民用无人机驾驶员执照，气象观测人员需经专业培训合格，方可开展应急作业；2.每次作业前开展安全技术交底，明确作业任务、风险点、应急处置方案，所有作业人员签字确认；3.无人机与气象载荷每飞行50小时开展一次例行维护保养，每100飞行小时开展一次全面检修，气象传感器每6个月送法定计量机构检定一次，不合格的及时更换；4.建立作业安全台账，记录每次作业的时间、地点、任务、飞行状态、安全情况，留存归档。5.2飞行异常处置无人机作业过程中出现以下异常情况，按照对应方案处置：1.**信号丢失：无人机与地面站失去通信链接时，启动自动返航程序，若自动返航失效，操作手启用应急链路迫降在预先划定的安全区域，严禁迫降在人口密集区、水域、重要设施区域；2.**低电量告警：剩余电量不足支撑返航时，立即调整飞行路径，飞往最近的备降场降落，严禁强行继续作业；3.**发动机（电机）故障：单个电机故障时，立即启动返航程序，多旋翼无人机可依靠剩余电机保持动力返航，固定翼无人机就近寻找开阔场地迫降；4.**强风突变：作业过程中瞬时风速突然超过无人机最大抗风等级时，立即降低高度，调整机头对上风方向，缓慢返航，避免大角度机动，防止失速坠落。5.3人员安全防护1.雷电天气严禁开展升空作业，作业人员严禁在开阔高地、大树下、电线杆旁避雨，防止雷击；2.森林草原火灾、危化品泄漏作业时，所有作业人员必须佩戴对应防护装备，随时监测有毒有害气体浓度，浓度超标立即撤离；3.灾区作业时，所有人员必须佩戴安全帽，穿救生衣（洪涝灾区）或防刺防滑鞋（地质灾害灾区），避免进入次生灾害危险区；4.夜间作业必须配备足够照明设备，设置明显标识，作业人员全程保持通讯联络，每15分钟报一次平安。6保障措施6.1队伍保障县级以上气象部门、应急管理部门、专业救援队伍应当建立固定的无人机应急气象保障队伍，每个队伍配备不少于2名无人机驾驶员、1名气象观测员、1名数据处理人员，每年开展不少于