CHƯƠNG I GIỚI THIỆU I.1) GIỚI THIỆU CHUNG Khí tượng nói chung phục vụ rất nhiều đối tượng khác nhau như: hàng không, nông nghiệp, giao thông, xây dựng, quân sự, nhu cầu của người dân… Mỗi lĩnh vực có những yêu cầu khác nhau đối với khí tượng. Nhưng một trong những lĩnh vực đòi hỏi nhiều nhất, khắt khe nhất đối với khí tượng đó là lĩnh vực hàng không. Trong đề tài chú trọng đến những yêu cầu của lĩnh vực hàng không, bởi nếu phục vụ tốt được trong lĩnh vực hàng không, thì có thể đáp ứng được mọi yêu cầu của các lĩnh vực khác. Trong hoạt động hàng không, điều kiện khí tượng là một trong những yếu tố rất quan trọng.
Theo thống kê của tổ chức hàng không thế giới, trong số các chuyến bay bị tai nạn, có rất nhiều chuyến có nguyên nhân trực tiếp hoặc gián tiếp là do các hiện tượng thời tiết. Các thông tin khí tượng cung cấp để phục vụ cho các chuyến bay thì đa dạng. Việc cập nhật các thông tin mới cho các chuyến bay là rất cần thiết, đặc biệt là trong trường hợp có các hiện tượng thời tiết đột biến, gây ảnh hưởng trực tiếp tới hoạt động bay như : mưa, giông, bão, lốc, gió mạnh, tầm nhìn giảm, trần mây thấp…. Tuy nhiên việc cung cấp các thông tin khí tượng phục vụ hoạt động bay ở Việt nam và một số nước khác hiện nay còn rất đơn giản.
Các thông tin khí tượng được các nhân viên khí tượng cung cấp trực tiếp cho tổ lái hoặc thông qua các hãng hàng không, điện thoại, fasimile (FAX), Aeronautical fixed telecommunication network (AFTN).Bởi vậy việc cung cấp thông tin còn gặp nhiều khó khăn như không kịp thời, thiếu chính xác. Cho tới hiện nay lĩnh vực dự báo khí tượng đã có những bước tiến đáng kể. Việc dự báo những hiện tượng thời tiết, đặc biệt là những hiện tượng thời tiết nguy hiểm như giông, mưa đá, lốc, bão…,đã có độ chính xác tương đối cao. Có được những thành quả như vậy, là nhờ vào sự hỗ trợ rất nhiều của các ngành khoa học khác và các trang thiết bị hiện đại như vệ tinh, radar, máy tính…Vì vậy để dự báo chính xác các hiện tượng thời tiết, các dự báo viên phải được cung cấp đầy đủ các thông tin như ảnh vệ tinh, ảnh radar, các bản đồ dự báo trường nhiệt, độ ẩm, trường gió…Nhưng không phải cơ quan khí tượng nào cũng có thể có được các thông tin này.
Chính vì vậy việc chia sẻ các thông này cho các cơ quan khí tượng khác, hay các dự báo viên làm việc ở những nơi không có đủ thông tin là một điều rất cần thiết. Thông tin khí tượng không chỉ cung cấp cho các dự báo viên, mà còn phải cung cấp cho tổ lái, các hãng hàng không, nhà chức trách hàng không…,để chủ động điều hành các chuyến bay, đặc biệt là trong tình hình thời tiết phức tạp. Các kiểm soát viên không lưu, và chỉ huy hạ cất cánh cũng liên tục cần các thông tin khí tượng… Trang : 1 Luaän vaên Toát nghieäp Cao hoïc – CNTT Một công việc hết sức quan trọng trong công tác phục vụ bay là phải dự báo được chính xác thời gian bắt đầu, thời gian kết thúc, cường độ, và ảnh hưởng của các hiện tượng thời tiết đối với hoạt động bay tại các sân bay khởi hành, sân bay dự bị, sân bay đến và trên đường bay. Muốn làm được điều này, người dự báo viên khí tượng hàng không ngoài khả năng chuyên môn, kinh nghiệm của bản thân còn cần phải có sự trợ giúp của các số liệu khí tượng như : các ảnh vệ tinh, ảnh radar, các trường dự báo như trường nhiệt độ, trường độ ẩm, trường khí áp…và các phương pháp suy diễn khoa học.
Hơn nữa như chúng ta thấy thời tiết ở mỗi vùng trên thế giới tuy có một số nét tương đồng, nhưng về cơ bản là rất khác nhau, đặc biệt khi các vùng đó nằm trên các vĩ độ cách nhau tương đối xa. Nguyên nhân chính là do các vùng khác nhau về vị trí địa lý, và cấu trúc bề mặt của trái đất. Chính vì lý do trên, công tác dự báo thời tiết cũng phụ thuộc rất nhiều vào tính địa phương của từng vùng. Nên việc các cơ quan khí tượng tự xây dựng các chương trình ứng dụng, phục vụ công việc dự báo thời tiết cho vùng mình, sẽ có thể tăng độ chính xác của bản tin dự báo hơn.2) MỤC TIÊU CỦA LUẬN VĂN Chính vì những lý do trên, nên việc xây dựng một hệ hỗ trợ quyết định (Decision Support System - DSS) như hình 1.1, phục vụ việc lưu trữ, truy xuất các thông tin khí tượng và dự báo thời tiết là một công việc rất có ý nghĩa.
DSS sẽ giúp giải quyết những vấn đề sau : - Thay đổi toàn bộ quy trình lưu trữ dữ liệu thủ công bằng quy trình tự động, và tất cả các thông tin khí tượng cần thiết sẽ được xử lý, lưu trữ phù hợp cho việc truy xuất ngay cũng như phục vụ cho việc nghiên cứu. - Giúp cho dự báo viên làm việc tại các vị trí khác nhau ( kể cả ở các sân bay khác như : sân bay Nội Bài, Gia Lâm, Đà Nẵng, Đà Lạt, Ban Mê Thuột, Phú Quốc, Rạch Giá, Cà Mau…), có thể dễ dàng truy xuất thông tin cần thiết, phục vụ cho việc dự báo thời tiết, từ cơ sở dữ liệu của hệ thống. Việc truy xuất thông tin có thể trực tiếp thông qua mạng WAN của cụm cảng hàng không miền nam, hay nhờ vào đường dây điện thoại và modem. - Giúp việc truy xuất thông tin khí tượng của các đối tượng như : tổ lái, kiểm soát viên không lưu, các hãng hàng không, các nhà chức trách, các dự báo viên và các đối tượng khác trở nên dễ dàng, mọi lúc, mọi nơi, kịp thời, chính xác nhờ việc cập nhật các thông tin mới hoàn toàn tự động và liên tục.
- Ứng dụng ANN vào giải quyết bài toán phức tạp nhất của lĩnh vực khí tượng. Đó là việc hỗ trợ dự báo các hiện tượng thời tiết, đặc biệt là dự báo các hiện tượng thời tiết nguy hiểm như mưa, dông với cường độ lớn và các hiện tượng mưa, mù gây giảm tầm nhìn. Trang : 2 Luaän vaên Toát nghieäp Cao hoïc – CNTT - Xây dựng hệ thống giao diện phục vụ người dùng đảm bảo những yêu cầu sau : dễ dàng, thuận tiện, linh hoạt và nhận được nhiều sự trợ giúp của các hệ điều hành. - Toàn bộ hệ thống có thể dễ dàng cài đặt cho các trung tâm khí tượng khác.
Để thực hiện mục tiêu của đề tài, cần thực hiện những công việc sau: - Xây dựng một hệ thống thông tin thực thi đảm bảo yêu cầu sau: - Cơ sở dữ liệu (CSDL) lưu trữ tất cả các thông tin có liên quan tới lĩnh vực khí tượng hàng không và được cập nhật tự động. - Trang WEB phục vụ việc truy xuất các thông tin khí tượng thân thiện. - Xây dựng một phần mềm dựa vào mô hình Ann để dự báo thời tiết. Áp dụng thử nghiệm thực tế cho cơ quan khí tượng hàng không sân bay Tân sơn Nhất.1 : Mô hình DSS hỗ trợ dự báo viên khí tượng hàng không.
Trang : 3 Luaän vaên Toát nghieäp Cao hoïc – CNTT I.3) PHƯƠNG PHÁP ÁP DỤNG Để thực hiện những công việc trên, cần tiến hành theo các bước sau đây: I.1) Xây dựng hệ thống tự động cập nhật các dữ liệu khí tượng vào CSDL Để phục vụ việc truy xuất các thông tin khí tượng kịp thời, chính xác và là nguồn dữ liệu cung cấp cho mô hình hỗ trợ dự báo các hiện tượng thời tiết. Các dữ liệu khí tượng khi thu nhận về từ các nơi hay chuyển đi phải được xử lý và cập nhật tự động vào CSDL. Các dữ liệu đó gồm ảnh vệ tinh, ảnh radar, Meteorological Aerodrom Report (METAR), Terminal Aerodrom Forecast (TAF), Special report (SPECI), WARNING, Significant Meteorological report (SIGMET), số liệu Grid Binary (GRIB) và các dạng bản đồ… Hình 1.2 là sơ đồ mạng cục bộ của cơ quan khí tượng hàng không. Các dữ liệu tại các máy tính được lưu trữ ngay tại đó, và một số dữ liệu chỉ được lưu trữ trong một khoảng thời gian ngắn.
Việc cung cấp các thông tin cho người khai thác hoàn toàn thủ công. Các dữ liệu được chuyển tới người yêu cầu bằng điện thoại, mạng AFTN, FAX, hoặc in ra giấy… Hình 1.3 là sơ đồ mạng cục bộ của cơ quan khí tượng, các dữ liệu tại các máy tính sẽ được xử lý cho phù hợp, tự động cập nhật vào cơ sở dữ liệu và được lưu trữ lâu dài phục vụ cho các yêu cầu khai thác. Dựa trên mạng cục bộ của cơ quan khí tượng, việc xử lý và cập nhật các dữ liệu khí tượng vào CSDL, sẽ được thực hiện bởi các chương trình ứng dụng. Các chương trình ứng dụng này được viết bằng ngôn ngữ C và PHP.2 : Mạng cục bộ của cơ quan khí tượng Trang : 4 Luaän vaên Toát nghieäp Cao hoïc – CNTT Hình 1.3 : Mạng cục bộ tự động cập nhật dữ liệu của cơ quan khí tượng I.2) Xây dựng trang WEB phục vụ việc truy xuất thông tin khí tượng Hình 1.4 là mô hình cung cấp các thông tin khí tượng cho người sử dụng (các dự báo viên khí tượng và các đối tượng khác).
Mạng cục bộ của cơ quan khí tượng được kết nối với mạng WAN của cụm cảng hàng không miền nam thông qua SWITCH. Sau khi các dữ liệu được xử lý và tự động cập nhật vào CSDL, Việc truy xuất thông tin sẽ được hỗ trợ bởi một WEB_SERVER. Trên WEB_SERVER sẽ xây dựng một trang WEB phục vụ việc truy xuất các thông tin khí tượng. Trang WEB sẽ được xây dựng bằng ngôn ngữ HTML, C, PHP, với sự hỗ trợ của Apache HTTP Server.
Nhờ vào trang WEB này tất cả các máy trong mạng cục bộ khí tượng và mạng WAN của cụm cảng miền nam có thể truy xuất các thông tin khí tượng một cách dễ dàng. Dự báo viên ở các sân bay khác truy xuất thông tin nhờ vào đường dây điện thoại và modem. Ngoài ra các dữ liệu trong CSDL cũng sẽ được xử lý cho phù hợp và trở thành dữ liệu nhập cho mô hình dự báo số trị.3) Ứng dụng ANN xây dựng phần mềm dự báo thời tiết Việc dự báo thời tiết phục vụ các hoạt động của con người đã bắt đầu từ rất lâu. Tuy nhiên đó cũng chỉ là những kinh nghiệm rút ra từ quan sát từ thực tế, hoàn toàn chưa có cơ sở khoa học.
