民航大数据资源主要是围绕飞行数据的应用。飞行数据包括FDR、QAR或DAR记录的飞行数据以及CVR记录的舱音数据，FDR和CVR数据一般用于事故或征候调查，即所谓的黑匣子数据；QAR或DAR主要用于日常的数据分析。QAR数据记录飞行员操作、飞机各系统运行以及运行环境数据，目前主力机型大约记录1000至2000个左右飞行参数，记录频率通常为每秒采集一次，重要参数为每秒采集2-4次，最高达每秒采集8次。以飞行数据为核心开展数据融合，与民航运控数据、云执照数据，以及地理数据、气象数据、导航信息、安全信息等数据进行关联，构成包含人、机、环完整的数据系统，形成了民航大数据的宝贵资源。2018年，民航局完成了中国民航飞行品质监控平台的建设，成为世界唯一一家国家级飞行数据分析中心，每天监控全行业的4000多架飞机，日监控航班量达到16,000班，每日收到原始数据量达到150G，工程值数据达4T，实现了对中国民航整个的运输机队的飞行运行数据的全覆盖、对全航段实施监控和运行风险分析。

在对航班监控的基础上，中国民航科学技术研究院基于民航大数据资源，完成了《基于大数据的民航安全分析关键技术研究》，开展了民航安全大数据融合技术研究，实现了民航多源数据的有效融合；开展了基于大数据的民航安全分析理论方法、评价体系、模型算法以及预警技术研究，形成完整的基于大数据的民航运行风险分析解决方案；完成了民航安全分析系统建设。研究成果在行业得到了广泛应用，为民航局掌握安全态势，查找系统性、隐蔽性风险隐患，开展精准安全监管，以及促进行业安全信息共享提供了有效工具和数据支持。

一、研究构架

项目研究构架如图1所示，按照数据可融可用、风险可量可防、数据赋能安全的研究路线，开展了大数据融合方法、民航安全分析理论方法、风险评价体系及模型算法、预警技术、系统建设等研究，开展了行业应用实践。

图1 研究架构图

二、主要技术创新

1、首次创建了基于知识图谱的民航运行风险分析大数据融合技术：基于知识图谱等技术，提出了针对民航安全领域数据特点的要素信息抽取算法、多源异构数据融合算法和自适应航班智能匹配算法，形成民航安全领域本体知识库；在世界范围内首次实现国家级飞行数据资源与运控数据、机组信息、地理信息、气象数据、航行数据、航空安全信息、手册报告等共计7类信息资源的集成融合，搭建了民航运行风险分析大数据池；突破了以航班信息为核心的融合匹配自适应调节难点，航班匹配准确度超过99.5%；解决了民航安全领域多源数据之间的异构和孤岛问题，满足民航运行风险多维度综合分析需求。

图2 民航大数据融合图

2、开创性提出基于大数据民航运行风险分析的完整解决方案

（1）开创性构建了基于大数据的飞行品质规律、民航运行风险度量方法、民航安全绩效方法、民航运行风险预警方法以及地理加权回归分析、空间异质定量分析等民航安全分析理论方法。

（2）首次建立了以核心风险为主，融合专题风险和数值分析的民航运行风险评价体系，探索了实时事件与历时数据挖掘结合，从微观到宏观、从局部到全局的基于大数据融合民航运行风险分析方法，首次建立了基于时空观的民航运行风险分析评价体系。

图3 民航运行风险评价体系

（3）设计了17种民航运行风险模型算法，主要包括可控飞行撞地风险量化模型、不稳定进近风险时空分析量化模型、TCAS RA风险量化模型、空间异质性颠簸分析模型、着陆品质量化模型等；

（4）建立了基于控制图的民航运行风险预警方法，包括控制链风险预警、偏离控制风险预警、倾向控制风险预警、周期控制风险预警以及“3σ”风险预警等5种预警方法，设计了基于机队、机场、公司、航线等维度的民航运行风险预警机制，创建了核心风险“轻-中-重”三级预警模式。

以上方案构建了基于大数据民航运行风险分析的完整理论方法和技术体系，解决了传统民航安全分析方法覆盖面不足、数据驱动不足、方法维度单一、指标设立不完整等问题，提高了民航安全分析方法的客观性、完整性、时效性和精准度，满足了大数据驱动下我国民航运行风险监控预警重大需求。

3、自主研发了民航安全数据分析系统，该系统为世界范围内仅有的国家级安全分析平台，具有首创性和独创性。系统实现了以飞行数据为核心的大数据资源有效融合，解决了数据量大、数据接口复杂、数据需求各异等问题，实现了航班监控、核心风险分析、专题风险分析、数值分析、航迹分析以及运行风险预警等功能，满足民航运行风险分析、监控和预警需求，为行业提供了民航运行风险分析的有效工具，提高了民航安全管理效率，显著提升了行业安全信息共享水平。

图4 民航安全分析系统

三、社会经济效益

项目成果被民航局、管理局和航空公司采纳，在提升民航局精准监管能力、发现行业系统性和多发性运行风险、提升航空公司和机场自身风险防控能力、帮助商飞、空客等制造商改进飞机设计、促进行业安全信息共享、提升中国民航国际话语权以及为航空领域科学研究提供数据支持等方面发挥了重要作用，促进了中国民航安全管理方式的转变，提升了我国民航安全管理水平，产生了显著的社会经济效益。