CN113421030A - 一种基于gis系统的机场净空障碍物标准化评估方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于GIS系统的机场净空障碍物标准化评估方法，涉及机场净空管理技术领域，利用GIS模块实现障碍物与机场跑道位置关系的准确计算，解决了机场、障碍物数据的存贮，以及障碍物的自动化评估与展示问题，本发明快速定位障碍物位置，计算障碍物与跑道的位置关系，对机场相关净空限制面进行自动化评估，减少人为计算环节，提高评估的效率和可靠性，为机场净空保护和控制提供标准化的评估方法。

Description

一种基于GIS系统的机场净空障碍物标准化评估方法
技术领域
本发明涉及机场净空管理技术领域，特别涉及一种基于GIS系统的机场净空障碍物标准化评估方法。
背景技术
一直以来，机场净空评估存在两方面的需求。一方面是机场运行单位需要了解机场净空的限制要求，从而快速决策，确保机场的安全运行。另一方面，机场周边的城市规划部分，需要准确掌握机场净空的限制高度，从而在城市规划时，最大限度的利用好机场周边的地块。二者在净空需求上的矛盾，导致净空评估结论成为非常敏感的信息，而且经常出现人为因素偏多的情况。
针对现有技术存在的问题，本申请提供了一种基于GIS系统的机场净空障碍物标准化评估方法，提出了机场净空限制面的标准化参数，实现了净空评估的自动化计算，制定了机场、障碍物数据的存贮格式，解决了数据存贮、管理及显示的问题，可以快速实现障碍物的评估计算，为机场净空管理和城市规划提供评估参考。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于GIS系统的机场净空障碍物标准化评估方法，提出了机场净空限制面的标准化参数，实现了净空评估的自动化计算，制定了机场、障碍物数据的存贮格式，解决了数据存贮、管理及显示的问题，可以快速实现障碍物的评估计算，为机场净空管理和城市规划提供评估参考。
本发明提供了一种基于GIS系统的机场净空障碍物标准化评估方法，包括以下步骤：
建立机场及障碍物数据库；
设定净空限制面的公式及参数，建立统一的数据格式；
从机场及障碍物数据库中提取机场跑道数据，利用GIS模块进行坐标系的转换，转换为以跑道入口为基准的直角坐标系，选择净空限制面，导入障碍物数据，根据直角坐标系的位置和障碍物的位置，评估障碍物是否在净空限制面范围内，以及是否超高，给出超高的高度；
导出评估结果，在三维软件平台中进行展示。
进一步地，所述机场及障碍物数据库中存储机场基础数据、机场跑道数据和障碍物数据，并设置相应的机场基础数据格式、机场跑道数据格式和障碍物数据格式。
进一步地，所述机场跑道数据包括各个跑道的入口坐标、高度和OAS面参数，所述机场跑道数据按照所属地区、机场名称、磁差、机场标高等信息进行分类。
进一步地，所述净空限制面参数包括：锥形面数据、内水平面数据、内进近面数据、进近面数据、过渡面数据、内过渡面数据、复飞面数据及起飞爬升面数据。
进一步地，障碍物评价面(OAS)用X、Y、Z、W进行三维数据标定，各评价面使用的空间平面公式为Ax+By+C＝z，其中，A、B、C是平面公式的系数，x、y、z对应的是空间点的坐标参数。
进一步地，平行跑道障碍物评价面(PAOAS)中除障碍物评价面(OAS)之外，均使用P1、P2面对平等跑道限制进行评估；P1面公式：(tanθ)x+0.091y+5＝z，P2面公式：0.091y+15＝z，其中，x、y、z对应的是空间点的坐标参数，θ为航空器的进近角度。
进一步地，跑道入口为基准的直角坐标系，以跑道入口中心点为坐标系原点，跑道中心线为X轴，跑道入口外为正方向，跑道入口内为负方向；
在水平面上，与X轴的方向垂直为Y轴，沿进近方向，左侧为Y轴负值方向，右侧为Y轴正值方向，空间垂直方向为Z轴，Z轴高度的零点为跑道入口的标高。
与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：
(一)本发明提出的一种基于GIS系统的机场净空障碍物标准化评估方法，利用GIS模块实现障碍物与机场跑道位置关系的准确计算，解决了机场、障碍物数据的存贮，以及障碍物的自动化评估与展示问题，本发明快速定位障碍物位置，计算障碍物与跑道的位置关系，对机场相关净空限制面进行自动化评估，减少人为计算环节，提高评估的效率和可靠性，为机场净空保护和控制提供标准化的评估方法。
(二)本发明提出的一种基于GIS系统的机场净空障碍物标准化评估方法，对于机场周边的城市建设规划可起到辅助评估的作用，避免由于不适当的规划高度对机场净空构成影响。对于机场净空限制面给出了精确的计算公式，便于统一评估标准，杜绝人为因素在净空评估中的影响。
附图说明
图1为本发明实施例提供的评估流程图。
具体实施方式
下面结合本发明中的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
参照图1，本发明提供了一种基于GIS系统的机场净空障碍物标准化评估方法，包括以下步骤：
建立机场及障碍物数据库，建立统一的数据格式，实现数据交换；
设定净空限制面的公式及参数，建立统一的数据格式；
从机场及障碍物数据库中提取机场跑道数据，利用GIS模块进行坐标系的转换，将经纬度转换为以跑道入口为基准的直角坐标系，选择净空限制面，导入障碍物数据，根据直角坐标系的位置和障碍物的位置，评估障碍物是否在净空限制面范围内，以及是否超高，给出超高的高度，当多个限制面被穿透时，按照限制最严格的限制面进行高度控制；
导出评估结果，在三维软件平台中进行展示。
其中，所述机场及障碍物数据库中存储机场基础数据、机场跑道数据和障碍物数据，并设置相应的机场基础数据格式、机场跑道数据格式和障碍物数据格式。
所述机场跑道数据包括各个跑道的入口坐标、高度和OAS面参数，所述机场跑道数据按照所属地区、机场名称、磁差、机场标高等信息进行分类。
所述障碍物数据包括障碍物编号、障碍物名称、障碍物经度、障碍物纬度和障碍物海拔高度。
所述净空限制面参数包括：锥形面数据、内水平面数据、内进近面数据、进近面数据、过渡面数据、内过渡面数据、复飞面数据及起飞爬升面数据。
净空限制面经过数据化处理可以得到相应的计算公式，如下表所列：
Figure BDA0003173683620000041
Figure BDA0003173683620000051
Figure BDA0003173683620000061
机场基本ILS面的计算公式如下表所示:
限制名称 参数A 参数B 参数C
进近1面 0.02 0 -1.2
进近2面 0.025 0 -16.5
水平面 0 0 0
复飞面 -0.025 0 -22.5
过渡1面 -0.00145 0.143 -21.36
过渡2面 0.00355 0.143 -36.66
过渡3面 0 0.143 -21.45
过渡4面 0.01075 0.143 7.58
障碍物评价面(OAS)用X、Y、Z、W进行三维数据标定，各评价面使用的空间平面公式为Ax+By+C＝z，其中，A、B、C是平面公式的系数，x、y、z对应的是空间点的坐标参数，θ为航空器的进近角度。
平行跑道障碍物评价面(PAOAS)中除障碍物评价面(OAS)之外，均使用P1、P2面对平等跑道限制进行评估。
平行跑道障碍物评估面(PAOAS)计算公式：
P1面公式：(tanθ)x+0.091y+5＝z；
P2面公式：0.091y+15＝z。
跑道入口为基准的直角坐标系，以跑道入口中心点为坐标系原点，跑道中心线为X轴，跑道入口外为正方向，跑道入口内为负方向；
在水平面上，与X轴的方向垂直为Y轴，沿进近方向，左侧为Y轴负值方向，右侧为Y轴正值方向，空间垂直方向为Z轴，Z轴高度的零点为跑道入口的标高。
根据GIS系统，换算得到的障碍物XY坐标，代入限制面公式中，得到限制面高度Z值，用Z值与障碍物高度进行对比，即可得到障碍物是否穿透相关限制面。当多个限制面被穿透时，按照限制最严格的限制面进行高度控制。
实施例1
(1)机场数据文件格式：
跑道入口点坐标，按照名称、经度、纬度、高度填写。
(2)软件中所用坐标还可以按下列格式进行设置。
//传统经纬度格式：M1机场铁塔,109°35′50.20″,38°21′50.59″,1223.89
//无高度格式：ARP,108.5,36.5
//有高度格式：ARP,108.5,36.5,1200
//度分秒分拆格式：arp,108,32,30,34,28,20,1200
(3)实现的净空评估面包含：附件十四面、基本ILS面、OAS面、PAOAS面、VSS面、目视盘旋保护区等。
实例2
已知某机场跑道入口数据及障碍物数据，按照系统要求的数据格式录入信息后，自动评估障碍物与跑道的位置关系，并分别的障碍物限制面、基本ILS面、OAS面、PAOAS面进行自动评估和分析，给出评估结论。相关限制面及障碍物信息均可输出为三维数据格式，用于三维平台展示。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于GIS系统的机场净空障碍物标准化评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
建立机场及障碍物数据库；
设定净空限制面的公式及参数，建立统一的数据格式；
从机场及障碍物数据库中提取机场跑道数据，利用GIS模块进行坐标系的转换，转换为以跑道入口为基准的直角坐标系，选择净空限制面，导入障碍物数据，根据直角坐标系的位置和障碍物的位置，评估障碍物是否在净空限制面范围内，以及是否超高，给出超高的高度；
导出评估结果，在三维软件平台中进行展示。
2.如权利要求1所述的一种基于GIS系统的机场净空障碍物标准化评估方法，其特征在于，所述机场及障碍物数据库中存储机场基础数据、机场跑道数据和障碍物数据，并设置相应的机场基础数据格式、机场跑道数据格式和障碍物数据格式。
3.如权利要求2所述的一种基于GIS系统的机场净空障碍物标准化评估方法，其特征在于，所述机场跑道数据包括各个跑道的入口坐标、高度和OAS面参数，所述机场跑道数据按照所属地区、机场名称、磁差、机场标高等信息进行分类。
4.如权利要求1所述的一种基于GIS系统的机场净空障碍物标准化评估方法，其特征在于，所述净空限制面参数包括：锥形面数据、内水平面数据、内进近面数据、进近面数据、过渡面数据、内过渡面数据、复飞面数据及起飞爬升面数据。
5.如权利要求1所述的一种基于GIS系统的机场净空障碍物标准化评估方法，其特征在于，障碍物评价面(OAS)用X、Y、Z、W进行三维数据标定，各评价面使用的空间平面公式为Ax+By+C＝z，其中，A、B、C是平面公式的系数，x、y、z对应的是空间点的坐标参数。
6.如权利要求5所述的一种基于GIS系统的机场净空障碍物标准化评估方法，其特征在于，平行跑道障碍物评价面(PAOAS)中除障碍物评价面(OAS)之外，均使用P1、P2面对平等跑道限制进行评估；P1面公式：(tanθ)x+0.091y+5＝z，P2面公式：0.091y+15＝z，其中，x、y、z对应的是空间点的坐标参数，θ为航空器的进近角度。
7.如权利要求1或6所述的一种基于GIS系统的机场净空障碍物标准化评估方法，其特征在于，跑道入口为基准的直角坐标系，以跑道入口中心点为坐标系原点，跑道中心线为X轴，跑道入口外为正方向，跑道入口内为负方向；
在水平面上，与X轴的方向垂直为Y轴，沿进近方向，左侧为Y轴负值方向，右侧为Y轴正值方向，空间垂直方向为Z轴，Z轴高度的零点为跑道入口的标高。
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