軍民合用機(jī)場凈空區(qū)評價方法研究

宋曉旭 蘇曉雯 吳曉萍

摘 要：在機(jī)場凈空限高的計(jì)算中，往往由于對實(shí)際測量的障礙物地理位置與機(jī)場凈空區(qū)障礙物限制面具體區(qū)域之間的位置關(guān)系把握不準(zhǔn)確，一旦疏漏容易導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果的偏差。本文采用凈空模型分析計(jì)算方法對機(jī)場凈空區(qū)進(jìn)行分析，可以準(zhǔn)確快速計(jì)算障礙物限高，有效的避免由于對凈空地圖分析與實(shí)際測量中帶來的誤差，提高計(jì)算準(zhǔn)確率與效率。

關(guān)鍵詞：凈空區(qū)分析 圖形建模 計(jì)算方法 研究

中圖分類號：V351 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）11（a）-0244-01

1 研究背景

機(jī)場凈空區(qū)是為了保證飛機(jī)起飛、著陸和復(fù)飛的安全，在機(jī)場周圍劃定的限制物體高度的空間區(qū)域，凈空標(biāo)準(zhǔn)直接影響飛機(jī)的起飛和著陸安全，甚至?xí)苯佑绊懙綑C(jī)場的飛行等級。在機(jī)場的日常維護(hù)管理中，需要對機(jī)場的凈空條件進(jìn)行評定，以確定機(jī)場周圍的超高建筑物不會影響飛機(jī)的起降安全。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，機(jī)場凈空的計(jì)算與研究可以采用計(jì)算機(jī)凈空模型的構(gòu)建以及凈空模型的空間分析等方法來盡量減少由于實(shí)際測量過程中產(chǎn)生的累計(jì)誤差，提高人工評價的效率以及精確度。

2 機(jī)場凈空模型的建立

2.1 建立模型幾何坐標(biāo)系

為方便機(jī)場凈空模型的建立，設(shè)計(jì)一個合理的坐標(biāo)系，以方便幾何空間的計(jì)算。參考跑道的位置，構(gòu)建的一個自定義的笛卡爾坐標(biāo)系（見圖1），然后再將在這個笛卡爾坐標(biāo)系下進(jìn)行可視化建模。

幾何坐標(biāo)系的定義和規(guī)定如下。

（1）坐標(biāo)系原點(diǎn)O為跑道中心線與升降帶進(jìn)近面一側(cè)的側(cè)邊線的交點(diǎn)，X軸方向?yàn)榕艿乐行木€向進(jìn)近面一側(cè)延伸的方向，Y軸方向在升降帶的側(cè)邊線上，Z軸方向?yàn)樵c(diǎn)O所在位置的水平面法線方向。

（2）假設(shè)跑道面和升降帶處于同一個平面上，跑道與升降帶所在高程為0，坐標(biāo)單位為m。

2.2 模型中的參數(shù)標(biāo)示

機(jī)場凈空區(qū)范圍的大小和障礙物限制面的高度都是由機(jī)場的飛行等級來確定的，本文構(gòu)建機(jī)場凈空模型的計(jì)算過程中，按照《軍用機(jī)場凈空規(guī)定》（國發(fā)[2001]29號）中所規(guī)定的四級機(jī)場進(jìn)行建立模型。

2.3 凈空模型的繪制

Auto CAD制圖軟件具有精確的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力和高效的圖形處理能力，可以高效率的完成機(jī)場凈空區(qū)域劃分的二維、三維計(jì)算機(jī)圖形繪制，該文凈空模型按照四級機(jī)場1∶1的比例進(jìn)行三維模型圖的建立（見圖2、3）。

2.4 障礙物限制面的計(jì)算

計(jì)算方法是在凈空模型圖中確定升降帶端線中點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)A，其經(jīng)緯度坐標(biāo)值經(jīng)過GPS測量可以確定為（X1，Y1），需要測量的障礙物B的地理坐標(biāo)為（X2，Y2），同時也可以通過GPS測量AB之間的直線距離為H。為了提高GPS的測量的精確度，可以將每個點(diǎn)的經(jīng)緯度測量值以及直線距離值取多次測量的平均值。A、B兩點(diǎn)連線的方位角運(yùn)用WGS-84坐標(biāo)系中兩點(diǎn)間的方位角計(jì)算方法計(jì)算可得出角度β。由于機(jī)場升降帶中心線的方位角α已知（或根據(jù)此方法計(jì)算），那么AB連線與升降帶之間的夾角θ=α-β。

根據(jù)基準(zhǔn)點(diǎn)A的位置、夾角θ以及AB兩點(diǎn)距離H可以確定障礙物B在機(jī)場凈空區(qū)域的具體位置，再根據(jù)各個凈空區(qū)障礙物限制面的計(jì)算方法即可以計(jì)算得出障礙物的限制標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)語

機(jī)場凈空評價是機(jī)場建設(shè)和管理的重要組成部分。隨計(jì)算機(jī)三維可視化技術(shù)的發(fā)展，構(gòu)建機(jī)場三維凈空模型已經(jīng)成為行之有效的手段。這種凈空區(qū)評價方法快捷方便，只需針對本機(jī)場的等級進(jìn)行計(jì)算機(jī)軟件建模即可應(yīng)用計(jì)算，無需任何軟件開發(fā)經(jīng)濟(jì)成本，對于無力開發(fā)高成本的凈空專用軟件的中小型機(jī)場尤其適用。

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