焦守波 袁春娟

摘 ?要：機(jī)場(chǎng)凈空區(qū)周圍的凈空狀況對(duì)飛行安全十分重要，因此需要在機(jī)場(chǎng)附近規(guī)劃出一片安全區(qū)域，這片區(qū)域的建筑物高度不得超過(guò)限定標(biāo)準(zhǔn)。凈空區(qū)設(shè)置能夠有效保障航空器安全起飛，對(duì)航空器進(jìn)近至關(guān)重要，凈空區(qū)的管理是機(jī)場(chǎng)飛行區(qū)管理和運(yùn)行安全管理的重要內(nèi)容。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，在加上我國(guó)在地理信息系統(tǒng)上的研究有所突破，提高了我國(guó)機(jī)場(chǎng)凈空計(jì)算能力。凈空模型構(gòu)建和分析有利于減少工程修建的誤差，還有利于提高計(jì)算效率，減少人工計(jì)算中產(chǎn)生的誤差。

關(guān)鍵詞：凈空區(qū)管理 ?模型構(gòu)建 ?計(jì)算效率

中圖分類號(hào)：V351 ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1672-3791（2019）05（c）-0048-02

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，各地城區(qū)建設(shè)迅速加快，各種高大建筑物拔地而起，很多機(jī)場(chǎng)所在區(qū)域均不例外，對(duì)機(jī)場(chǎng)周圍凈空環(huán)境造成了極大威脅。為了維護(hù)某機(jī)場(chǎng)凈空領(lǐng)域的安全，隔離電磁環(huán)境，降低危險(xiǎn)障礙物對(duì)飛行安全的影響，對(duì)機(jī)場(chǎng)凈空區(qū)評(píng)定管理提出了更高的要求。

1 ?障礙物評(píng)價(jià)模型參數(shù)表示

評(píng)價(jià)障礙物的目的是通過(guò)凈空評(píng)定來(lái)判斷障礙物是否穿透障礙物限制面，這是實(shí)施凈空保護(hù)的基本方法。通過(guò)障礙物評(píng)價(jià)，來(lái)限制凈空區(qū)內(nèi)障礙物的高度，以及為凈空區(qū)域內(nèi)影響飛行安全的物體或者建筑設(shè)置障礙物標(biāo)志。

為方便機(jī)場(chǎng)凈空模型的建立，首先要對(duì)各個(gè)障礙物限制面的點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，求解出各個(gè)障礙物限制面在幾何空間中的位置。因此，就需要設(shè)計(jì)一個(gè)合理的坐標(biāo)系，以方便幾何空間的計(jì)算。

另外，由于障礙物限制面的計(jì)算主要是計(jì)算各個(gè)限制面的頂點(diǎn)坐標(biāo)以及障礙物限制面之間的交點(diǎn)坐標(biāo)，即為模型的建立提供關(guān)鍵點(diǎn)。因此，在后續(xù)模型計(jì)算的過(guò)程中采用分開(kāi)計(jì)算的方法，以簡(jiǎn)化模型結(jié)構(gòu)。而且通過(guò)對(duì)新頒布的軍用機(jī)場(chǎng)凈空規(guī)定的分析，機(jī)場(chǎng)對(duì)障礙物限制面的高度要求是縱橫對(duì)稱的，因此后續(xù)模型計(jì)算式只需計(jì)算其中的1/4空間模型（見(jiàn)圖1）。掌握了以上方法，然后根據(jù)障礙物限制面的定義，設(shè)跑道中線中點(diǎn)坐標(biāo)為（0，0，0），根據(jù)跑道各項(xiàng)已知參數(shù)可詳細(xì)計(jì)算出各個(gè)限制面的頂點(diǎn)坐標(biāo)以及障礙物限制面之間的交點(diǎn)坐標(biāo)，即關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)，從而完成該機(jī)場(chǎng)障礙物評(píng)價(jià)模型的計(jì)算。

2 ?障礙物限制面的計(jì)算

如圖1所示，要計(jì)算端凈空模型，即要計(jì)算在端凈空4段結(jié)束處分別與過(guò)渡面的交點(diǎn)，即B、E、H、I點(diǎn)的坐標(biāo);要計(jì)算側(cè)凈空過(guò)渡面模型，即要計(jì)算過(guò)渡面與內(nèi)水平面、錐形面、外水平面以及升降帶端線延長(zhǎng)線的交點(diǎn)，即C、D、F、G、J五點(diǎn);內(nèi)水平面模型主要計(jì)算K點(diǎn)坐標(biāo);錐形面模型主要計(jì)算L點(diǎn)坐標(biāo);外水平面模型主要計(jì)算M點(diǎn)坐標(biāo)。

綜上所述，根據(jù)已知條件即可逐步求解出各點(diǎn)坐標(biāo)公式，然后根據(jù)跑道參數(shù)和關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)公式可確定關(guān)鍵點(diǎn)位置，由此便可以相應(yīng)地確定另外3/4凈空模型的關(guān)鍵點(diǎn)位置，為模擬三維凈空模型和障礙物分析做好準(zhǔn)備工作。

3 ?機(jī)場(chǎng)凈空模型的建立

根據(jù)障礙物限制面的定義，設(shè)跑道中線中點(diǎn)坐標(biāo)為（0，0，0），然后根據(jù)跑道各項(xiàng)已知參數(shù)可詳細(xì)計(jì)算出各個(gè)限制面的頂點(diǎn)坐標(biāo)以及障礙物限制面之間的交點(diǎn)坐標(biāo)，即關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)，根據(jù)已知的關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)，利用Auto CAD專業(yè)的制圖軟件即可繪制機(jī)場(chǎng)凈空三維區(qū)域圖。

軟件優(yōu)點(diǎn)：一是圖形的精度高，二是可以解決手工制圖過(guò)程中在部分復(fù)雜凈空區(qū)域繪制難度。在采用三維繪圖軟件進(jìn)行圖形建模時(shí)，只需要將該過(guò)渡面的計(jì)算變量輸入，軟件會(huì)根據(jù)計(jì)算變量自動(dòng)交匯形成相應(yīng)的凈空模型。凈空模型繪制需要按照以下比例繪制，軍用四、三級(jí)機(jī)場(chǎng)端、側(cè)凈空區(qū)障礙物限制面這兩個(gè)區(qū)域的面積按照1∶1的比例進(jìn)行三維模型的建立。

4 ?機(jī)場(chǎng)安全評(píng)定系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

在確定障礙物在凈空區(qū)域中的定位方法中，技術(shù)人員提出了基于GPS的VOR校飛方法的理論，即采用方位角和距離的方法對(duì)凈空區(qū)中的障礙物進(jìn)行準(zhǔn)確定位，然后建立障礙物定位計(jì)算理論。此種方法的凈空評(píng)定只需在一個(gè)坐標(biāo)系中完成，降低測(cè)量、轉(zhuǎn)換等誤差，提高凈空評(píng)定的精度和效率。并且該方法完全基于目前的凈空測(cè)量設(shè)備與人員技術(shù)能力范疇而設(shè)計(jì)，工作人員可以快速掌握并投入使用。

某機(jī)場(chǎng)凈空評(píng)定方法主要技術(shù)思路為，根據(jù)某機(jī)場(chǎng)現(xiàn)有實(shí)力及技術(shù)條件建立一套適合該機(jī)場(chǎng)的凈空管理軟件，結(jié)合障礙物定位計(jì)算理論，該軟件可以快速定位新增障礙物所在限制面，根據(jù)凈空規(guī)程確定擴(kuò)散率，計(jì)算出該障礙物是否超限，判別之后給出預(yù)警信息并將障礙物信息直觀顯示在凈空區(qū)域圖中。

為了達(dá)到以上目的，該軟件實(shí)現(xiàn)的主要功能按以下步驟實(shí)現(xiàn)。

（1）參數(shù)初始化。

確定升降帶中點(diǎn)經(jīng)緯度坐標(biāo)、海拔高度，將升降帶中心點(diǎn)經(jīng)緯度坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為屏幕坐標(biāo);按比例繪制凈空區(qū)域圖，確定凈空區(qū)域圖中各個(gè)拐點(diǎn)的屏幕坐標(biāo)。

（2）錄入障礙物信息。

錄入障礙物信息，包括經(jīng)緯度坐標(biāo)、高度、障礙物名稱等信息。將障礙物經(jīng)緯度坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為屏幕坐標(biāo)。

（3）系統(tǒng)判別。

①根據(jù)障礙物坐標(biāo)信息，判斷系統(tǒng)是否存在該記錄，如果記錄存在，則判斷障礙物是否在凈空區(qū)域內(nèi);如果記錄不存在，保存記錄并判斷障礙物是否會(huì)影響到飛機(jī)飛行，是否在凈空區(qū)域范圍內(nèi)。

②如果障礙物恰好處于凈空區(qū)域，需要判斷障礙物究竟在哪個(gè)限制面中，依據(jù)凈空規(guī)格，確定該限制面擴(kuò)散率;依據(jù)限制面擴(kuò)散率計(jì)算該點(diǎn)最高限制海拔高度，再和障礙物海拔高度進(jìn)行對(duì)比給出判別結(jié)果。如果高度超限，給出預(yù)警信息，并將障礙物直觀顯示在凈空區(qū)域圖中。

③如果不在凈空區(qū)域內(nèi)，直接給出判別結(jié)果：該障礙物不在凈空區(qū)域。

（4）重復(fù)（2）（3）步，直到所有障礙物信息判別完畢，生成凈空通報(bào)。

5 ?結(jié)語(yǔ)

該文在研究過(guò)程中還發(fā)現(xiàn)，機(jī)場(chǎng)凈空模型的計(jì)算方法雖然準(zhǔn)確可靠，但還有待進(jìn)一步優(yōu)化研究建立更簡(jiǎn)便可靠的三維凈空專用軟件。將地理位置信息與凈空區(qū)域圖有效結(jié)合，通過(guò)輸入障礙物地理坐標(biāo)即可準(zhǔn)確快捷的得出障礙物的限高。希望在不久的將來(lái)，能在動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)的三維場(chǎng)景中對(duì)機(jī)場(chǎng)凈空進(jìn)行管理和評(píng)價(jià)，提高機(jī)場(chǎng)凈空管理的水平。

參考文獻(xiàn)

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