基于MyEclipse開發(fā)環(huán)境的低空目視航圖系統(tǒng)構(gòu)建

王吉，陳博，史俊辰，符芳嬋

(海南金林通航研究院 飛行服務(wù)站，海口 570203)

0 引 言

美國目視航圖的制作距今已有80多年的歷史，不但為美國通航產(chǎn)業(yè)的發(fā)展發(fā)揮了極大的促進作用，更發(fā)展出了獨立的航圖制作市場。而我國至今還沒有官方出版的目視航圖。

美國國家航圖辦公室(NACO)是FAA航空系統(tǒng)標準化機構(gòu)(AVN)的一個部門。主要為軍隊、航空公司及通用航空飛行員提供美國和世界其他地區(qū)的航圖以及電子化產(chǎn)品。其目視航圖產(chǎn)品包括區(qū)域圖SAC、終端區(qū)圖TAC、大峽谷目視航圖、世界航圖、直升機航路圖等。其中，區(qū)域圖詳細描繪了地形信息以及用于目視規(guī)則飛行(VFR)的目視檢查點。檢查點包括居民地、水渠、公路、鐵路以及其他明顯地標。以上航圖一年修訂一次，并由NACO重新發(fā)布。NACO數(shù)據(jù)庫主要由空域數(shù)據(jù)庫、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、障礙數(shù)據(jù)庫三個數(shù)據(jù)庫構(gòu)成。NACO與地理信息部門簽訂合約，每4～5周獲取一次基礎(chǔ)信息變更通知，并安排專職飛行員進行實地飛行校核[1]。

而我國目前唯一目視航圖制作機構(gòu)，為隸屬于空軍的西安航圖大隊[2]。其障礙物數(shù)據(jù)庫僅采集了機場50 km內(nèi)高于地表65 m的障礙物數(shù)據(jù)，且僅計劃3～5年更新一次[3]。

2016年6月，國務(wù)院、中央軍委空中交通管制委員會辦公室決定在海南省開展空域精細化管理改革試點工作，由國有企業(yè)海南省金林投資集團建設(shè)低空空域空管服務(wù)保障示范區(qū)?？紤]到實際通航飛行的需要，海南低空目視航圖系統(tǒng)建設(shè)被列為示范區(qū)項目的重要建設(shè)內(nèi)容之一。海南通用航空研究院結(jié)合其飛行服務(wù)站運行管理經(jīng)驗，開發(fā)了一套基于MyEclipse開發(fā)環(huán)境的低空目視航圖系統(tǒng)。該系統(tǒng)可對地理數(shù)據(jù)進行采集/利用、處理/加工，主要構(gòu)成為：①海南地區(qū)基礎(chǔ)地理/空管信息數(shù)據(jù)、低空飛行地理/空管信息數(shù)據(jù)管理及數(shù)據(jù)庫軟件；②低空飛行目視航圖數(shù)據(jù)采集及處理軟件、低空飛行目視航圖綜合處理軟件SQL Server數(shù)據(jù)庫和服務(wù)器硬件等。其中，基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)包括地形地貌數(shù)據(jù)：采用30 m高程數(shù)據(jù)、0.6 m影像數(shù)據(jù)、城市模型數(shù)據(jù)構(gòu)建基礎(chǔ)地理環(huán)境。支持導(dǎo)入來自互聯(lián)網(wǎng)的影像數(shù)據(jù)。采用1∶50 000導(dǎo)航圖作為基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)。

本文首先介紹海南低空目視航圖系統(tǒng)方案，然后介紹其功能，以期為我國通用航空航圖繪制提供借鑒。

1 海南低空目視航圖系統(tǒng)方案

海南低空目視航圖系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)中心采集其他數(shù)據(jù)來源定期更新數(shù)據(jù)，保證地理信息數(shù)據(jù)的準確性；能夠自定義篩選有用信息并且過濾掉敏感信息[4]。形成滿足低空空域目視飛行要求的低空空域目視航圖系統(tǒng)。為海南低空空域飛行用戶提供飛行計劃航線規(guī)劃和目視飛行航圖服務(wù)，并導(dǎo)出相關(guān)的飛行信息文檔和航路截圖，以便飛行用戶隨身攜帶和查看[5]。

系統(tǒng)采用1∶250 000比例尺，所含信息包括計劃航線及里程、導(dǎo)航設(shè)施、地面障礙物、空域等級、主要機場之間大圓航線距離表、進出機場間的里程、機場目錄、機場設(shè)施和服務(wù)、建議飛行路徑以及建議高度等信息[6]。地圖上標明有地面參考可提供目視飛行定位。同時可在基礎(chǔ)地圖上疊加禁飛區(qū)、電力線、居民地等專題數(shù)據(jù)，并可實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)對比[7]。

1.1 海南低空目視航圖系統(tǒng)構(gòu)建模式

低空空域目視航圖可實現(xiàn)航線規(guī)劃、專題展示、空間量算、地圖標繪、展示航線、飛行導(dǎo)航和空間數(shù)據(jù)可視化等功能[8]。系統(tǒng)為飛行用戶提供多元化的航線編輯模式，用戶可根據(jù)自己掌握的信息自行選擇更科學、更便捷的航線規(guī)劃方式。

(1) 航線規(guī)劃：系統(tǒng)支持航線規(guī)劃，為用戶智能規(guī)避航路上的禁飛區(qū)和障礙物等。

(2) 專題展示：能夠加載禁飛區(qū)、高壓線、居民地、障礙物和其他助航專題數(shù)據(jù)。

(3) 空間量算：實現(xiàn)基本距離測量和面積測量等功能，方便用戶在規(guī)劃航線時參考。

(4) 地圖標繪：用戶能夠通過點、線、面三種方式在地圖上自定義臨時的專題信息。

(5) 展示航線：能夠顯示用戶編輯過的航線及航線導(dǎo)出功能。

(6) 飛行導(dǎo)航：能夠為空中飛行用戶提供實時導(dǎo)航定位信息和周邊飛行環(huán)境，讓空中飛行用戶實時了解周邊飛行環(huán)境。

(7) 空間數(shù)據(jù)可視化：基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)支持顯示河流、湖泊、居民地、公路、鐵路等具有明顯特征的基礎(chǔ)地理環(huán)境數(shù)據(jù)；支持以影像圖的形式顯示地貌數(shù)據(jù)；支持顯示航路、航線、機場、起降點、助航設(shè)施等空域相關(guān)數(shù)據(jù)，并支持圖層控制、風格設(shè)置、對象選擇操作[9]；支持以符號的形式顯示人工建筑物或構(gòu)筑物，以及線、面的形式顯示連續(xù)的障礙物。

1.2 框架設(shè)計

低空空域目視航圖系統(tǒng)由空管基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理工具、空管基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集終端、航圖綜合工具、輔助工具組成，功能模塊組成如圖1～圖2所示。

圖1 低空空域目視航圖系統(tǒng)服務(wù)器拓撲結(jié)構(gòu)圖

圖2 低空空域目視航圖系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)邏輯層級圖

1.3 開發(fā)環(huán)境及安全

海南低空目視航圖系統(tǒng)采用MyEclipse作為開發(fā)環(huán)境[10]，開發(fā)語言為JAVA。GIS平臺軟件選擇 OpenLayer開源軟件進行二次開發(fā)來實現(xiàn)[11]。開發(fā)技術(shù)架構(gòu)如圖3所示。

圖3 開發(fā)技術(shù)架構(gòu)圖

本系統(tǒng)所采用地理信息數(shù)據(jù)在進行脫密再加密處理，以保證數(shù)據(jù)的安全性。所使用的開發(fā)語言JAVA關(guān)閉對指針的直接操作，系統(tǒng)的安全性高。

2 海南低空目視航圖系統(tǒng)功能介紹

2.1 用戶主界面

系統(tǒng)用戶界面包含四大功能區(qū)，如圖4所示。

圖4 飛行用戶主界面圖

(1) 系統(tǒng)功能區(qū)：主要功能包括飛行導(dǎo)航、申請航線、常備航線、航線列表、專題圖層列表、地圖標會和打印航線。

(2) 用戶信息及天氣預(yù)報：能夠顯示當前登錄用戶名、修改密碼、顯示當前區(qū)域天氣情況、退出系統(tǒng)。

(3) 地圖工具：包括漫游、測距、測面積、清除地圖上的其他標記和顯示圖例。

(4) 地圖功能區(qū)：能夠顯示基礎(chǔ)地圖、專題地圖、航線，以及航線的繪制、編輯等都在地圖顯示區(qū)域完成，如圖5所示。

(a) 地勢圖

(b) 影像圖

(c) 電子地圖

系統(tǒng)支持地圖多種模式顯示，用戶可根據(jù)需要自行切換顯示地勢圖、影像圖或者電子地圖。

2.2 航線申請

針對普通飛行用戶，系統(tǒng)提供了三種申請航線的方式，分別為經(jīng)緯度輸入、地址定位輸入及地圖取點輸入。

(1) 經(jīng)緯輸入法

用戶可以在航線申請的界面上直接輸入起點、終點和多個途徑點的經(jīng)緯度，最后系統(tǒng)會根據(jù)輸入的順序自動生成臨時航線，航線支持手動調(diào)整。

(2) 地址定位法

當用戶無法提供準確的經(jīng)緯度坐標時，系統(tǒng)支持用戶使用地址定位的方式來生成航線。當用戶輸入地址時，系統(tǒng)會匹配相似度最高的地址供用戶選擇，用戶選擇對應(yīng)的地址作為起點、終點或途徑點后，系統(tǒng)會智能生成相應(yīng)的臨時航線。航線支持手動調(diào)整。

(3) 地圖取點輸入法

用戶在地圖上點擊右鍵并選擇要添加點的屬性(起點、終點或途經(jīng)點)，最后會自動生成臨時航線。航線支持手動調(diào)整。

用戶通過以上方式輸入起點、途經(jīng)點、終點、飛行日期和飛行時間段后，系統(tǒng)能夠自動為用戶推薦一條合適的飛行航線，該航線智能地避讓禁飛區(qū)、高山、變電站、高壓線等危險區(qū)域。同時，系統(tǒng)支持繪制航線功能。用戶可通過手工繪制航線，也可參考專題數(shù)據(jù)信息來自定義航線。若用戶制作航線過程中想要修改航線，可通過調(diào)整航線功能來手動調(diào)整航線。

2.3 飛行導(dǎo)航

飛行導(dǎo)航能夠為機組提供實時導(dǎo)航信息，包括飛機當前經(jīng)緯度信息、飛行高度、地面高程、禁飛區(qū)，飛行方向前方7 km范圍內(nèi)的礙航信息等，如圖6所示。

2.4 航圖導(dǎo)出

制作的航圖輸出成圖像格式文件，可通過外設(shè)把制作完成的航圖打印成紙質(zhì)文件，方便用戶隨身攜帶查看。

圖6 飛行導(dǎo)航效果圖

2.5 常備航線

常備航線是經(jīng)過多次飛行和測試，安全系數(shù)最高的低空飛行航線，用戶可直接申請使用常備航線或在制作航線時參考常備航線來規(guī)劃飛行路線。

2.6 專題圖層

專題數(shù)據(jù)主要包括飛機臨時起降點數(shù)據(jù)、導(dǎo)航基站、變電站、電力線、機場、服務(wù)區(qū)、氣象數(shù)據(jù)、油庫等數(shù)據(jù)。用戶可以根據(jù)需要加載不同的專題數(shù)據(jù)，從而獲取導(dǎo)信息，如圖7所示。

圖7 加載電力線效果圖

2.7 地圖標繪模塊

地圖標繪模塊為用戶提供了點線面三種標繪方式。用戶可根據(jù)自己的需求在地圖上繪制需要的信息。當臨時標注信息失效時，用戶可刪除標注。

3 結(jié)束語

海南是全國首個在空域精細化管理改革試點中實施低空空域管理改革的地區(qū)。低空飛行目視航圖系統(tǒng)現(xiàn)已覆蓋了海南省全境。該系統(tǒng)不但為海南低空安全飛行提供了有力保障，成為了海南通用航空飛行安全保障體系中不可或缺的一部分，更為我國摸索出了便捷高效、交互程度高的通用航空目視航圖系統(tǒng)構(gòu)建方法。相信該系統(tǒng)的構(gòu)建將會成為我國通用航空航圖繪制的一次成功探索，引導(dǎo)我國航圖繪制事業(yè)走上高速發(fā)展的軌道。