机场跑道的净空评定方法

技术领域

本申请涉及机场建设领域，更具体地说，涉及一种机场跑道的净空评定方法。

背景技术

机场能否安全有效地运行，与场址内外的地形和人工构筑物密切相关。需要对机场附近沿起降航线一定范围内的空域(例如，在跑道两端和两侧上空为飞机起飞爬升、降落下滑和目视盘旋需要所规定的空域)提出要求，也就是净空要求，保证在飞机的起飞和降落的低高度飞行时不能有地面的障碍物来妨碍导航和飞行。因此在机场跑道的建设过程中，对净空进行评定十分重要。

传统上，机场跑道的净空分析步骤通常包括：标注障碍物，量取障碍物的相对位置，判断障碍物所在的净空限制面，然后计算障碍物所在位置的限制高度，再生成分析结果。传统方式大都由人工来处理，这样不仅效率低，而且极容易混乱出错，尤其是障碍物数量很多时，工作人员的工作量巨大，这样繁琐重复的工作需要耗费极大的人力成本。

因此，如何提供一种高效低成本的用于机场跑道的净空评定方案成为本领域需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本申请提出了一种机场跑道的净空评定方法，以提供一种高效低成本的用于机场跑道的净空评定方案。

根据本申请，提出了一种机场跑道的净空评定方法，该评定方法包括：根据机场所在区域的地形数据建立地形模型；根据跑道参数在所述地形模型中建立跑道模型，并根据该跑道模型建立净空限制面模型；根据人工障碍物参数在所述地形模型中建立人工障碍物模型；判断所述净空限制面模型与所述地形模型和人工障碍物模型之间的干涉关系，以生成净空分析结果。

优选地，所述地形数据包括机场所在区域的地形等高线，所述地形模型为利用所述地形数据而建立的曲面三维模型。

优选地，所述跑道参数包括：飞行区等级、跑道长度、跑道中心点标高、跑道坐标、跑道方向；根据所述跑道参数在所述地形模型中生成所述跑道模型。

优选地，所述净空评定方法包括识别所述地形模型和人工障碍物模型中超高的部分并对该部分进行标识。

优选地，在建立人工障碍物模型之后筛选障碍物，该筛选障碍物包括：人工或自动选取障碍物；如果选取的障碍物不位于当前的净空限制面的投影区域内，则重新选取其他障碍物；如果选取的障碍物位于当前的净空限制面的投影区域内，则识别该障碍物是否具有超高的部分，如果具有超高的部分则对该超高的部分进行标识，如果选取的障碍物不超高，则选取其他障碍物。

优选地，所述对该超高的部分进行标识包括：获取该超高部分的障碍物的位置，获取该位置的所述净空限制面的限制高度，获取所述障碍物的高度高出所述限制高度的值。

优选地，该净空评定方法还包括：根据所述净空分析结果调整所述跑道参数，进而建立新的跑道模型和新的净空限制面模型，再次判断所述净空限制面模型与所述地形模型和人工障碍物模型之间的干涉关系，以生成新的净空分析结果。

优选地，调整所述跑道参数包括调整跑道长度、跑道中心点标高、跑道坐标、跑道方向中的至少一个参数。

优选地，所述跑道方向每次调整的角度为0.1-1度，优选为0.5度。

优选地，该净空评定方法还包括：在获得理想的净空分析结果后，确定对应的跑道参数。

优选地，所述理想的净空分析结果包括：被识别到的超高的所述地形模型和人工障碍物模型数量和超高程度在允许范围内，和/或所述地形模型和人工障碍物中不与净空限制面模型存在干涉。

优选地，在机场使用期间，按照预定的间隔时间实时判断所述净空限制面模型与所述地形模型和人工障碍物模型之间的干涉关系，以生成实时的净空分析结果。

根据本申请的技术方案，通过建立地形模型、跑道模型、净空限制面模型、人工障碍物模型，从而能够快速且高效地判断所述净空限制面模型与所述地形模型和人工障碍物模型之间的干涉关系，进而提供了一种高效低成本的用于机场跑道的净空评定方案。

本申请的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施方式及其说明用于解释本申请。在附图中：

图1为根据本申请优选实施方式的机场跑道的净空评定方法的流程图；

图2为跑道模型设计流程图；

图3为障碍物净空限制高度分析流程图；

图4为优化跑道模型设计流程图；

图5为导出生成Excel文件设计流程图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本申请的技术方案。

传统上的净空分析方法通常需要消耗大量人力成本对障碍物进行逐一测绘并判断与净空限制面的关系，分析完成后还需要消耗进一步的经济成本执行障碍物的拆除工作，这种传统上的人工净空分析方法不仅效率较低，且成本难以把控。

基于上述问题，本申请提供了一种高效低成本的用于机场跑道的净空评定方案，以缩短非仪表跑道净空分析工作平均耗时，提高工作效率。如图1所示，本申请的机场跑道的净空评定方法包括：首先，将地形数据导入建模软件环境中，根据机场所在区域的地形数据建立地形模型；根据预先设定的跑道参数在地形模型中建立跑道模型，并根据该跑道模型建立净空限制面模型；根据人工障碍物参数在地形模型中建立人工障碍物模型；判断净空限制面模型与地形模型和人工障碍物模型之间的干涉关系(包括障碍物限制高度分析)，以生成净空分析结果。如AutoCAD、地理信息系统(GIS)等。

在上述过程中，所述地形数据可以为从国土部门或网络等公开信息渠道获取机场选址所在地区的地形数据，该地形数据可以为通过机场选址所在地区有限的地形高程数据实现对地面地形的数字化模拟的数字高程模型DEM。优选情况下，该地形数据包括机场所在区域的地形等高线，上述地形模型为利用地形数据而在如AutoCAD的建模软件中建立的曲面三维模型。

在上述净空评定方法中，所述跑道参数可以为跑道预设的长度、宽度、位置、方向、坡度等基本参数，通过这些基本参数直接在地形模型中建立跑道模型。或者优选如图2所示，该跑道参数包括：飞行区等级、跑道长度、跑道中心点标高、跑道坐标、跑道方向，根据跑道参数在地形模型中生成跑道模型。为进一步提高效率，可以提前将上述跑道模型的算法预设成为插件，从而能够通过在插件中直接输入飞行区等级、跑道长度、跑道中心点标高、跑道坐标、跑道方向等参数自动在建模软件中生成跑道模型。在跑道模型生成后，根据该跑道模型建立净空限制面模型，基于跑道的飞行区等级、跑道长度、跑道中心点标高、跑道坐标、跑道方向等参数建立净空限制面模型，该建立过程也可以集成到上述预设的算法插件中，以提高建模效率。

人工障碍物的参数可以包括障碍物的高度，障碍物的位置(如地理坐标)，以及障碍物的名称或序号等。根据机场或跑道的规模，所述人工障碍物仅包括机场所在区域内一定范围内的人工障碍物。这里所说的人工障碍物可以是如楼房、高塔等建筑，也可以是如信号塔、高压线等设施。所述人工障碍物为高度在40-50m以上的建筑物或设施，优选情况下，在净空评定过程中仅考虑高度超过45m的人工障碍物。通过上述人工障碍物的参数在地形模型中建立人工障碍物模型，从而在建模软件中完成用于机场跑道的净空评定的三维模型。

在所述建模软件中建立上述地形模型、跑道模型、净空限制面模型、人工障碍物模型之后，能够直观且快速地找到对净空限制面产生影响甚至干涉的地形模型和人工障碍物模型，也可以通过软件自检从而自动识别判断净空限制面模型与地形模型和人工障碍物模型之间的干涉关系，进而能够实现高效的净空评定工作。优选地，在上述机场跑道的净空评定方法中，判断净空限制面模型与地形模型和人工障碍物模型之间的干涉关系的过程中包括识别地形模型和人工障碍物模型中超高的部分并对该部分进行标识，该标识的方式可以包括序号、颜色等，以方便操作人员直观地在建模软件中查看。

优选情况下，在建立人工障碍物模型之后需要筛选障碍物，以减小净空评定的工作量，这里所说的障碍物包括上述地形模型中与净空限制面产生干涉的障碍物，和人工障碍物中与净空限制面产生干涉的障碍物。如图3所示，该筛选障碍物包括：人工或自动选取障碍物；如果选取的障碍物不位于当前的净空限制面的投影区域内，则重新选取其他障碍物；如果选取的障碍物位于当前的净空限制面的投影区域内，则识别该障碍物是否具有超高的部分，如果具有超高的部分则对该超高的部分进行标识，如果选取的障碍物不超高，则选取其他障碍物。对该超高的部分进行标识包括：获取该超高部分的障碍物的位置，获取该位置的所述净空限制面(净空限制面中的水平面、进近面、锥形面或过渡面)的限制高度，获取所述障碍物的高度高出所述限制高度的值，从而得到障碍物净空限制分析结果，进而通过重复选取新的障碍物并识别，以得出当前跑道参数所对应的净空分析结果。上述障碍物的识别过程可通过软件中预设的算法自动完成，也可由人工操作完成。所谓净空限制面的投影区域是指在地形模型中，三维的净空限制面在竖直方向上投影到地面的区域。

基于上述方法进行机场跑道的净空评定后，还可以通过多次调整跑道参数，并重新进行评定，以能够确定所需成本较小的非仪表跑道设计方案。具体地，所述净空评定方法还包括：根据净空分析结果调整跑道参数，进而建立新的跑道模型和新的净空限制面模型，再次判断净空限制面模型与地形模型和人工障碍物模型之间的干涉关系，以生成新的净空分析结果。通过将新的净空分析结果与调整跑道参数之前的净空分析结果进行对比，即可方便地选择非仪表跑道优化的设计方案。其中，被调整的跑道参数可以包括调整跑道长度、跑道中心点标高、跑道坐标、跑道方向中的至少一个参数。优选情况下，调整跑道参数的过程中，被调整的跑道参数包括调整跑道方向。如图4所示，在调整跑道方向后，如被识别到的超高的地形模型和人工障碍物模型减少，则生成净空分析结果；或者被识别到的超高的地形模型和人工障碍物模型未减少，则继续重新调整跑道方向，从而每一次调整跑道方向后生成的净空分析结果均比前一次的净空分析结果中的障碍物数量少。得到障碍物数量较少的净空分析结果后，由操作人员判断是否满足施工要求，如不满足可继续调整跑道方向，在多次重复后，即可选定最优的跑道方向参数。跑道方向每次调整的角度可以为0.1-1度，优选为0.5度。为使该步骤进一步高效化，可以通过设定每次调整跑道方向0.1-1度，并生成对应跑道方向的净空分析结果，连续调整360度后停止，从中选取障碍物最少的或最符合施工要求的一项。

优选情况下，净空评定方法还包括：在经过如上所述的跑道参数优化获得理想的净空分析结果后，确定对应的跑道参数，从而依据该跑道参数能够实现较低成本的机场跑道设计方案。其中，理想的净空分析结果是在保证满足机场运行需求的情况下，净空条件较好的净空分析结果。该理想的净空分析结果包括：被识别到的超高的所述地形模型和人工障碍物模型数量和超高程度在允许范围内，和/或所述地形模型和人工障碍物中不与净空限制面模型存在干涉。

在前文所述的机场跑道的净空评定方法，在生成净空分析结果后，为方便工作人员的观察统计，优选将净空分析结果生成为基于如Excel的表格文件。如图5所示，首先调用Excel接口，创建Excel对象，通过读取数据库中障碍物限高分析结果写入Excel对象中，从而导出生成关于净空分析结果的Excel文件。另外，在净空评定过程中，既可以如上所述利用excel实现数据输入和输出，利用数据表格方式来进行；也可以如在GIS系统中利用可视化的数据表现方式来处理。在后者处理方式中，无论是数据的输入、调整和是否存在干涉等信息都能够得到形象且直观的表现。

根据本申请优选实施方式的净空评定方法，首先在建模软件(如AutoCAD)中导入地形数据，生成地形的曲面三维模型；再通过在预设算法的插件中输入跑道参数建立跑道模型，并生成基于该跑道模型的净空限制面模型；根据人工障碍物的参数在上述模型中建立人工障碍物模型；通过对地形模型和人工障碍物模型与净空限制面模型之间的障碍物限制高度分析，能够生成当前的净空分析结果；通过优化跑道模型并重复上述步骤，以得到基于优化后的跑道模型的净空分析结果。从而实现了一种高效低成本的用于机场跑道的净空评定方案。

根据本申请中的净空评定方法，该方法不仅能够应用于跑道建设之前的设计阶段，还可以用于机场的定期检查。优选情况下，在机场使用期间，按照预定的间隔时间根据实际的环境变化，更新地形模型和人工障碍物模型，从而实时判断净空限制面模型与地形模型和人工障碍物模型之间的干涉关系，以生成实时的净空分析结果。通过这种定期检查的方式，能够高效且及时地判断是否由于环境变化产生新的威胁机场净空条件的因素，提高安全性。

以上详细描述了本申请的优选实施方式，但是，本申请并不限于上述实施方式中的具体细节，在本申请的技术构思范围内，可以对本申请的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本申请的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本申请对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本申请的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本申请的思想，其同样应当视为本申请所公开的内容。