摘 要：隨著航空業(yè)的發(fā)展，飛行安全越來越成為人們關(guān)注的一個主要問題。該文將開發(fā)GMAP.NET在線地圖系統(tǒng)，用它來模擬飛行軌跡、繪制飛行進近剖面圖、實現(xiàn)軌跡和進近圖的重疊，通過這些功能技術(shù)的實現(xiàn)來輔助飛行分析和事件調(diào)查，從而提高飛行的安全裕度。

關(guān)鍵詞：GMAP.NET 飛行軌跡模擬 地圖貼圖 飛行進近圖

中圖分類號：G64 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）05（b）-0222-02

1 GMap.NET介紹

GMap.NET是一個強大、免費、跨平臺、開源的.NET控件，它在Windows Forms和WPF環(huán)境中能夠通過Google， Yahoo！，Bing，OpenStreetMap等實現(xiàn)尋找路徑、地理編碼以及地圖展示功能，并支持緩存和運行在Mobile環(huán)境中。

GMap.NET中幾個常用的類：GMapOverlay：GMap圖層，通過GMap.Overlays.Add方法添加到地圖中，多個圖層可疊加，可存放地標(biāo)、路徑等對象，可單獨對某一圖層顯示或隱藏；PointLatLng：經(jīng)緯度點，該類有兩個屬性，Lat表示緯度，double型，Lon表示經(jīng)度，double型；GMarkerGoogle：地標(biāo)，存放在圖層中，新建時需要一個PointLatLng表示其位置信息和一個Bitmap表示其在地圖上顯示的圖片；MapProvider：地圖提供商，控件內(nèi)置了幾十種不同的地圖供選擇，如GoogleChinaMap、Openstreet、Yahoo等地圖；GMapRoute：路徑，可畫出兩點之間的線路、直線；Position：地圖的中心點，為一個PointLatLng值，設(shè)置Position的值，可移動地圖中心。

2 系統(tǒng)功能設(shè)計

系統(tǒng)功能：首先將CSV格式的飛行數(shù)據(jù)導(dǎo)入系統(tǒng)，再根據(jù)導(dǎo)入的飛行數(shù)據(jù)繪制飛行軌跡，利用地圖貼圖和進近剖面圖完善模擬飛行動態(tài)。

3 飛行軌跡及動態(tài)模擬的實現(xiàn)

3.1 航路與航向介紹

航路，由國家統(tǒng)一劃定的具有一定寬度的空中通道。具有較完善的通信、導(dǎo)航設(shè)備，寬度通常為20 km。劃定航路的目的是維護空中交通秩序，提高空間利用率，保證飛行安全。航向，就是飛機航行的方向，利用飛機上裝載的航向陀螺儀的陀螺特性測量得到飛機的航向。

3.2 實現(xiàn)方案及步驟

飛行軌跡模擬主要是利用飛機各個時間點的經(jīng)緯度和航向，在平面地圖上繪制出一條能夠真實還原當(dāng)時飛機航跡的軌跡線。利用該航跡線，可以輔助飛行事件分析，判斷事件的原因是否由地形因素等導(dǎo)致。步驟如下：

（1）讀取外部導(dǎo)入的飛行數(shù)據(jù)，獲取每秒飛機的經(jīng)緯度和航向值。

（2）利用GMapRoute類，按照每秒經(jīng)緯度在地圖上繪制軌跡線。

（3）獲取第一秒和最后一秒的經(jīng)緯度，繪制初始和終點GMarkerGoogle地標(biāo)。

（4）繪制第一秒的飛機圖標(biāo)，該圖標(biāo)繼承自GMarkerGoogle，更換了自定義的飛機圖片，增加了旋轉(zhuǎn)角度屬性，可以根據(jù)航向值對飛機圖標(biāo)進行旋轉(zhuǎn)。

（5）加入時間軸，將時間軸與飛行數(shù)據(jù)綁定，拖動時間軸，飛機可沿著軌跡線移動。

（6）加入計時器，當(dāng)點擊播放按鈕時，計時器累加，飛機沿著軌跡線移動，模擬飛行過程。

4 地圖貼圖的實現(xiàn)

為了解決飛行分析中常見的問題，引入地圖貼圖。

4.1 設(shè)計思想

將標(biāo)準(zhǔn)航路圖貼在地圖上，與實際軌跡重疊，可以分析飛機是否按照航路飛行，有無偏航的情況；將飛機進近圖貼在地圖上，可以從飛行軌跡上看出進近的路線是否偏離，是否會遭遇高山等地形。

4.2 實現(xiàn)方案及步驟

要實現(xiàn)地圖貼圖，我們利用GMapMar ker來實現(xiàn)。GMapMarker可以指定要繪制的Image對象，在繪制圖像時，指定區(qū)域，給定區(qū)域的左上頂點和右下頂點的經(jīng)緯度，即可以在這兩個點組成的區(qū)域內(nèi)填充指定圖片。步驟如下：

（1）獲取需要貼圖的圖片，如果圖片的經(jīng)緯度線不端正，首先對圖片需要進行一定旋轉(zhuǎn)。

（2）在圖片上找兩個基準(zhǔn)點，盡量是對角線，相隔遠的，錄入兩個基準(zhǔn)點的經(jīng)緯度，系統(tǒng)自動計算左上和右下頂點的經(jīng)緯度。

（3）利用Markers.Add（Image），加載圖片。

（4）使用GMap.SetZoomToFitRect （RectLatLng），讓圖片填充指定區(qū)域，并將地圖縮放調(diào)整到合適的等級。

5 進近剖面圖的繪制

5.1 相關(guān)概念介紹

（1）飛行進近，指的是飛機飛行最后階段，從飛機建立進近準(zhǔn)備到安全落在跑道上這一整個過程。根據(jù)飛機所使用的導(dǎo)航設(shè)備及精密儀表的不同，進近可分為兩類：一類是所使用的設(shè)備能提供方位信息又能提供下滑道信息的稱為精密進近程序。精密進近程序的精度較高，如：儀表著陸系統(tǒng)僅僅（ILS），精密進近雷達進近（PAR）；另一類是所使用的設(shè)備只提供方位信息，不提供下滑道信息的稱為非精密進近程序。非精密進近程序，精度較低，如NDB進近，VOR進近等。

（2）航向臺（Localizer，LOC/LLZ），位于跑道進近方向的遠端，波束為角度很小的扇形，提供飛機相對與跑道的航向道（水平位置）指引；下滑臺（Glide Slope，GS或Glide Path，GP），位于跑道入口端一側(cè)，通過仰角為3 °左右的波束，提供飛機相對跑道入口的下滑道（垂直位置）指引。

5.2 實現(xiàn)方案及步驟

每個機場投入運行前，都會公布一些標(biāo)準(zhǔn)的飛機進場程序，包括進近標(biāo)準(zhǔn)剖面線。根據(jù)機場提供的一些資料和數(shù)據(jù)，來研究進近實際軌跡剖面圖。

（1）首先確定坐標(biāo)軸，縱軸自然是用高度作為標(biāo)尺，橫軸呢？如果以時間作為標(biāo)尺，則由于飛機單位時間內(nèi)的速度不同，會導(dǎo)致跑道入口端的下滑臺發(fā)射的下滑道波束不再是一條直線。所以只能以距跑道入口端的距離來作為橫坐標(biāo)。

（2）從地圖中獲取跑道入口端的經(jīng)緯度值。

（3）從飛行數(shù)據(jù)中獲取飛機著陸穩(wěn)定后的機場氣壓高度。

（4）從機場公布的數(shù)據(jù)中，獲取下滑臺離跑道端口的距離，獲取下滑道波束與水平面的夾角，也就是進近角。

（5）從飛行數(shù)據(jù)分析本次進近屬于精密儀表進近還是非精密進近，找到機場公布的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)進近圖，獲取進近曲線上各越障點的信息。

（6）確定需要繪制剖面的數(shù)據(jù)范圍。

把以上的資料輸入系統(tǒng)，開始繪制剖面圖，如上圖所示：其中坐標(biāo)原點為跑道端頭，黃色柱形為越障點，灰色直線從跑道端頭附近引出，為下滑臺發(fā)射的下滑道波束，綠色曲線代表飛機的實際軌跡剖面線，綠色豎直線與軌跡剖面線交叉的點為當(dāng)前飛機位置，文字顯示距跑道端頭的距離及高度等數(shù)值。

6 工程及相關(guān)文件介紹

本系統(tǒng)引入了工程的概念，能夠保存您當(dāng)前制作的所有對象和輸入的所有數(shù)據(jù)，并能在下次打開系統(tǒng)時，重新載入。并可對所有的工程文件進行備份和遷移，使您不需要進行重復(fù)的工作，也有利于數(shù)據(jù)的存檔。

工程項目文件夾主要有三個文件：

（1）data.csv主要用于存儲從外部導(dǎo)入的飛行數(shù)據(jù)。

（2）map.config，XML文檔格式，存儲工程的地圖樣式，貼圖檔案的名字，貼圖的偏移量，軌跡的偏移量等。

（3）profile.config，XML文檔格式，主要存儲用戶制作進近剖面圖時錄入的數(shù)據(jù)，如進近方式、進近角、跑道端口經(jīng)緯度、越障點等等信息。

7 結(jié)語

本系統(tǒng)引入了在線衛(wèi)星地圖，實現(xiàn)了飛行軌跡的繪制和軌跡的動態(tài)播放，實現(xiàn)了地圖的貼圖功能，完成了對飛機進近剖面圖的繪制，這在國內(nèi)外的飛行分析系統(tǒng)中還沒有類似的功能，是獨創(chuàng)性的，對于飛行數(shù)據(jù)分析有極大的幫助，還原事件真相，吸取經(jīng)驗，使安全關(guān)口前移。