黃基峻

摘要：本文通過(guò)對(duì)機(jī)場(chǎng)凈空保護(hù)區(qū)的分析，采用現(xiàn)有三維實(shí)景建模技術(shù)，闡述了如何將機(jī)場(chǎng)凈空保護(hù)區(qū)進(jìn)行三維可視化處理，對(duì)凈空保護(hù)區(qū)各限制面進(jìn)行立體展示，同時(shí)結(jié)合空間數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)凈空保護(hù)區(qū)障礙物的精細(xì)化管理。

關(guān)鍵詞：三維實(shí)景建模;機(jī)場(chǎng)凈空;三維可視化處理

中圖分類號(hào)：A 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0.引言

為保障飛機(jī)在起飛降落時(shí)的安全，根據(jù)《民用機(jī)場(chǎng)飛行區(qū)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》劃定機(jī)場(chǎng)凈空保護(hù)區(qū)。隨著城市化建設(shè)的迅速發(fā)展，產(chǎn)生了城市建設(shè)與機(jī)場(chǎng)凈空保護(hù)的矛盾，不斷拓展城市中心城區(qū)，不斷建設(shè)以機(jī)場(chǎng)為依托的航空港經(jīng)濟(jì)區(qū)，機(jī)場(chǎng)由遠(yuǎn)離城郊變?yōu)榱顺鞘羞吘壔蛘吖I(yè)區(qū)，城市擴(kuò)張與機(jī)場(chǎng)管理協(xié)調(diào)難度很大，如何推進(jìn)對(duì)機(jī)場(chǎng)凈空的有效管理工作，成為了一個(gè)航空事業(yè)面臨的巨大挑戰(zhàn)。近年來(lái)隨著三維實(shí)景建模技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)字中國(guó)、數(shù)字孿生等大規(guī)模實(shí)景三維模型應(yīng)用逐漸進(jìn)入人們的視野，能否利用現(xiàn)有的三維建模技術(shù)將機(jī)場(chǎng)凈空進(jìn)行立體展示、管理成為了一個(gè)值得探討的問(wèn)題，本文就利用三維實(shí)景建模技術(shù)將機(jī)場(chǎng)凈空區(qū)域做可視化處理進(jìn)行了研究，并對(duì)已有障礙物的三維管理進(jìn)行探討。

1.凈空保護(hù)區(qū)及凈空保護(hù)區(qū)障礙物

機(jī)場(chǎng)凈空內(nèi)在機(jī)場(chǎng)起降航線所在的一定區(qū)域內(nèi)規(guī)定了若干障礙物限制面，而這些限制面相交、重疊，構(gòu)成一個(gè)范圍較大的抽象區(qū)域，該抽象區(qū)域之上稱為機(jī)場(chǎng)凈空。根據(jù)《民用機(jī)場(chǎng)飛行區(qū)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》，在以機(jī)場(chǎng)跑道為中軸線的約800平方千米內(nèi)劃定為機(jī)場(chǎng)凈空，機(jī)場(chǎng)凈空內(nèi)的障礙物限制面主要包括升降帶、進(jìn)近面、過(guò)渡面、內(nèi)水平面、錐形面、起飛爬升面、外水平面等，各限制面以不同的起算基準(zhǔn)按照特定的散開(kāi)率、坡度向外延伸。通常情況下，以凈空?qǐng)D對(duì)凈空保護(hù)區(qū)各限制面的情況進(jìn)行反映，包括俯視圖和剖面圖：俯視圖主要反映凈空保護(hù)區(qū)內(nèi)各限制面范圍，所在區(qū)域以及已有障礙物分布情況;剖面圖從高程上對(duì)凈空保護(hù)區(qū)內(nèi)限高情況進(jìn)行反映。凈空?qǐng)D多以CAD的形式進(jìn)行繪制，雖能準(zhǔn)確表示障礙物的位置，但是對(duì)于障礙物高程信息和障礙物限制面的反映都不夠直觀，同時(shí)無(wú)法準(zhǔn)確標(biāo)注呈面狀分布的超高障礙物，如建筑群、山脈等。

通過(guò)對(duì)凈空保護(hù)區(qū)的分析，我們對(duì)凈空保護(hù)區(qū)總結(jié)出以下特點(diǎn)：一是保護(hù)范圍大;二是限制面疊加高度復(fù)雜但具備一定的規(guī)律性;三是各限制面通常以矢量的形式進(jìn)行可視化表達(dá)。

機(jī)場(chǎng)凈空保護(hù)區(qū)內(nèi)的障礙物，按障礙物類型主要可分為人工障礙物、自然障礙物，自然障礙物主要為山頭，以地形高度作為障礙物高度，人工障礙物以最高點(diǎn)高程作為障礙物高程。在凈空管理中主要關(guān)注障礙物的所處位置信息、高度信息以及障礙物屬性：障礙物位置信息包括坐標(biāo)、距機(jī)場(chǎng)基準(zhǔn)點(diǎn)距離、磁方位角等;高度信息主要包括障礙物高程，同時(shí)結(jié)合障礙物位置計(jì)算障礙物所在限制面限制高度及超高情況;障礙物屬性主要包括障礙物類型，歸屬等，同時(shí)，受機(jī)場(chǎng)電磁環(huán)境保護(hù)區(qū)影響，機(jī)場(chǎng)凈空保護(hù)區(qū)內(nèi)110Kv的電塔需進(jìn)行信息采集，包括電塔所屬電力線、編號(hào)等信息，并完成電塔連線。

2.機(jī)場(chǎng)凈空保護(hù)區(qū)三維可視化處理

機(jī)場(chǎng)凈空保護(hù)區(qū)的三維可視化處理主要包括三個(gè)內(nèi)容：三維實(shí)景模型底圖的制作;三維凈空保護(hù)區(qū)限制面的制作;障礙物展繪。

2.1三維實(shí)景模型底圖制作

機(jī)場(chǎng)凈空保護(hù)區(qū)域內(nèi)的三維實(shí)景模型重點(diǎn)以反映地形情況為主，同時(shí)由于涉及面積較大，為方便數(shù)據(jù)的使用可采用數(shù)據(jù)量較小的DEM疊加DOM構(gòu)建的三維實(shí)景模型作為機(jī)場(chǎng)凈空保護(hù)區(qū)的三維底圖，在滿足使用的基礎(chǔ)上最大程度地節(jié)省成本，提高數(shù)據(jù)處理效率，同時(shí)減小數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的壓力。

為滿足使用要求凈空保護(hù)區(qū)三維實(shí)景模型需完整覆蓋整個(gè)機(jī)場(chǎng)凈空保護(hù)區(qū)，同時(shí)機(jī)場(chǎng)區(qū)域作為禁飛區(qū)，很難采用無(wú)人機(jī)獲取高分辨率影像數(shù)據(jù)，因此，可采用高分辨率衛(wèi)星影像提供三維實(shí)景模型底圖的紋理信息。對(duì)于DEM的選擇，目前市面上使用較多的有SRTM15，SRTM3，GMTED，ALOS等不同數(shù)據(jù)源，不同精度的DEM數(shù)據(jù)，DEM精度越高，數(shù)據(jù)量越大，地形模型的構(gòu)建越難，因此，選擇合適的精度，滿足使用即可，根據(jù)測(cè)試，使用ALOS分辨率12米的DEM，所構(gòu)建的地形模型滿足使用要求，同時(shí)數(shù)據(jù)量及成本相對(duì)較低。

2.2三維凈空保護(hù)區(qū)限制面制作

根據(jù)《民用機(jī)場(chǎng)飛行區(qū)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中相關(guān)規(guī)定，不同跑道類型的機(jī)場(chǎng)各凈空限制面爬升高度不同，但總體來(lái)說(shuō)均以基準(zhǔn)高程按特定的爬升率或散開(kāi)率進(jìn)行控制，在對(duì)凈空保護(hù)區(qū)各限制面進(jìn)行三維矢量化之前，需分析各限制面高度及范圍控制情況，以飛行區(qū)指標(biāo)I為4等的精密進(jìn)近跑道為例，分別對(duì)機(jī)場(chǎng)凈空保護(hù)區(qū)三維可視化處理中會(huì)涉及到部分限制面進(jìn)行分析。

2.3障礙物展繪

對(duì)于機(jī)場(chǎng)凈空保護(hù)區(qū)內(nèi)的各種障礙物，障礙物位置、高程為主要表達(dá)的內(nèi)容，因此，可采用三維矢量點(diǎn)數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行表達(dá)，高壓電塔可以采用矢量線進(jìn)行連接，密集連片建筑區(qū)可采用矢量面進(jìn)行范圍框定，與此同時(shí)，由于采用了三維實(shí)景模型作為基礎(chǔ)，因此，超高山頭通過(guò)地形模型可直接清晰的表達(dá)出來(lái)，僅需標(biāo)注最高點(diǎn)位置即可。利用障礙物三維坐標(biāo)確定障礙物的空間位置的同時(shí)，掛接障礙物相關(guān)屬性構(gòu)建障礙物空間信息數(shù)據(jù)庫(kù)。

3.結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)構(gòu)建三維場(chǎng)景，疊加三維矢量限制面，將平面的凈空?qǐng)D轉(zhuǎn)換成為了三維凈空保護(hù)區(qū)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)場(chǎng)凈空保護(hù)區(qū)的三維可視化處理，更直觀地反映了凈空保護(hù)區(qū)內(nèi)地形情況。同時(shí)構(gòu)建的機(jī)場(chǎng)凈空保護(hù)區(qū)障礙物空間信息數(shù)據(jù)庫(kù)，從三維的角度直觀、清晰地展示了凈空保護(hù)區(qū)內(nèi)障礙物的情況?？梢哉f(shuō)，機(jī)場(chǎng)凈空保護(hù)區(qū)的三維可視化管理不僅將機(jī)場(chǎng)凈空保護(hù)區(qū)進(jìn)行了立體展示，將抽象的范圍線落到了實(shí)地，同時(shí)為后續(xù)機(jī)場(chǎng)凈空保護(hù)區(qū)的精細(xì)化管理提供了幫助。

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