成都双流机场历年主导能见度数据的统计分析及R实现

摘要：介绍了成都双流机场历年主导能见度数据的来源和对主导能见度数据的整理，对主导能见度数据的分布情况和变化规律做了分析，对主导能见度均值时间序列的正态分布、季节性和平稳性做了研究，并描述了R语言实现过程。

关键词：主导能见度；R语言；统计分析；时间序列

中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)27-6428-06

Preliminary Analysis of Chengdu Shuangliu Airport’s Prevailing Visibility Data over the Years and the Realization of R CHEN Fu, YU Peng, LI Li

(South West Air Traffic Management Bureau.CAAC,Chengdu 610202,China)

Abstract: This paper presents the source and the sorting of prevailing visibility data of Chengdu Shuangliu Airport over the years, analyzes the distribution and the varying pattern of prevailing visibility data, studies the normal distribution, the seasonality and the stability of the mean time series of prevailing visibility, and describes the realization process of R language.

Key words: prevailing visibility; R; statistic analysis; time series

能见度通常用目标能见的最大距离来表示[1]。能见度反映飞行员的视程大小，决定着飞机能否正常起飞和着陆，它是保障飞行安全的主要气象要素之一[1]。主导能见度是观测点四周一半以上的视野范围内都能达到的最大水平距离。成都双流机场的主导能见度数据来源于民航气象观测月总簿，主要有以下一些特点：

①具有连续性，持续时间长。主导能见度数据从1986年1月1日1点起至今，每小时采集一次。

②数据在实际工作环境中采集，采集过程符合相关规定。

③可靠性高。由于主导能见度数据的采集是民航气象观测工作的主要内容之一，有一系列的措施提高观测数据的准确率，数据错误少。

④存在人为因素。由于大气透明度、参照物亮度和观测员自身原因等因素都对观测员采集主导能见度有影响，而云、雾、霾等视程障碍现象多变，参照物亮度可能产生变化，观测员在采集数据时也存在一定的主观因素。因此，存在人为因素，主导能见度的取值不一定存在白天大于夜晚的规律。

⑤按照有关规范，数据集合中一天的开始采集时次为1点，结束时次为24点。

主导能见度是影响民航飞行的重要因素之一，是研究成都双流机场气象的宝贵资料。对这些数据进行统计分析，将为下一步深入挖掘数据打下基础，为建立有效的气象模型指明方向。

1 R语言简介

R语言始于20世纪90年代初，它由计算机语言S发展而来。从1997年起，该语言由R开发核心小组负责。借助R语言，使用者可以编写函数、计算、应用很多统计技术以及生成各种图形。[2]

R语言开源，有很大的用户群支持R语言，用户可以自己编写的函数，现在几乎所有统计相关的计算都被编写成函数并被大家检验通过。同时，R语言为.net等其它计算机编程语言提供了接口，使用者可以将R语言嵌入到自己的程序中运行。[2]

因此，选用R语言既有可以编程的灵活性，又有很多可供调用的统计分析函数。

2数据准备

对主导能见度每天均值时间序列的结构拆析可以分离出该序列的季节性和趋势。图6A实现对主导能见度每天均值时间序列结构拆析，R命令为：

>plot(stl(ts1,"per"),main="A主导能见度每天均值时间序列拆析")

图6B实现对主导能见度均值对数序列结构拆析，R命令为：

>plot(stl(diffe,"per"),main="B主导能见度均值对数序列拆析")

图6A和图6B中，由上到下第一幅图表示待拆析的序列；第二幅为拆析出的季节循环；第三幅为拆析出的趋势性；第四幅为序列在消除季节和趋势后剩下的随机误差。

通过对成都双流机场历年主导能见度数据的初步统计分析，掌握了出现频次最高的主导能见度数据主要集中在0到10000区间；发现了主导能见度具有按天为周期的季节性；对主导能见度每天的均值进行了正态分布和自相关性的分析，并对主导能见度每天均值时间序列进行了结构拆析，初步发现了主导能见度每天均值在年度和月份的时间尺度上存在季节性。

[1]周建华.航空气象业务[M].北京:气象出版社,2011:19-21.

[2]阿兰·F·祖尔.R语言初学者指南[M].周丙常,译.西安:西安交通大学出版社,2011:1-25.

[3]菲尔·斯佩克特.R语言数据操作[M].朱钰,译.西安:西安交通大学出版社，2011：10-11.

[4]肖枝洪.统计模拟及其R实现[M].武昌:武汉大学出版社,2010：33-35.

[5]邓敏.时空序列数据分析和建模[M].北京:科技出版社，2012:16-19.

[6] Jonathan D Cryer.时间序列分析及应用[M].2版.潘红宇,译.北京:机械工业出版社,2011：11-15.