機場凈空障礙物軟件設計與開發論文

　　摘要：民航事業的快速發展對傳統機場凈空管理方式提出了新的要求，有必要引入軟件技術手段以提高管理效率與計算精度。本文以西南地區某機場為工程背景，建立依托Android移動計算平臺的凈空障礙物識別軟件，實現現場數據采集與分析輸出功能，為凈空障礙物識別計算提供有效技術手段。通過與大學生創新課題研究結合，提升了學生的專業學習興趣，增強了就業競爭力。

　　關鍵詞：軟件設計論文

　　機場凈空管理工作是機場日常管理中的一項重要工作，需要對機場周邊凈空保護范圍內的新建和既有建筑物進行限高驗算，以保障機場凈空環境安全[1]。隨著我國機場建設規模的快速發展，雙跑道及多跑道機場不斷涌現，凈空管理覆蓋面積增加，凈空限制面條件更加復雜，這就給機場外業巡視人員的管理工作增加了難度。需要開發一種基于移動設備（Android手機等）的方便快捷凈空障礙物識別軟件，以滿足民航機場實時高效的凈空審核需求。

　　1.機場凈空障礙物限制面規定

　　根據民用機場飛行區技術標準(MH5001-2013)規定[2]，凈空障礙物審核主要考察的限制面包括內水平面、進近面、起飛爬升面、過渡面、錐形面和外水平面，其中：1）內水平面以跑道兩側端點為圓心繪制規定半徑圓弧，在與跑道中心線平行兩組直線相切構成的近似橢圓形，高程超出機場跑道計算標高45m；2）錐形面自內水平面外側邊緣起始以1:20的坡度向上向外延伸至外緣規定高度3）進近面由跑道入口一側的三端傾斜平面組成；4）起飛爬升面為跑道端外側的一個傾斜平面或其他規定的面；5）過渡面是由跑道升降帶邊緣向上向外傾斜至內水平高度，且與進近面邊緣相接的一個復合面。由于跑道存在兩個起飛方向，特別是同時存在多條跑道時，上述限制面存在較復雜的相互重疊區域。此時，需結合該障礙物所處限制面范圍，逐一判定限制面高程，進而篩選最小限高作為該點控制標準。

　　2.機場凈空模型坐標換算

　　建立凈空數字模型首先需要確定其所處的坐標系統。目前，我國常用的坐標系包括北京54坐標系統，WGS84坐標系統和2000國家大地坐標系統，以及一些地方獨立坐標系等。為了方便構建凈空模型和審核計算，可參照機場跑道基準點，建立符合本場條件的AB坐標系統。具體的，以跑道中心線延長線為x軸，y軸與x軸處于同一平面且相互垂直，跑道縱坡度忽略不計。進而，根據平面解析幾何知識建立AB坐標系與整體坐標系統的轉換方程。

　　3.障礙物識別軟件設計與開發

　　為使軟件使用便捷高效，采用安卓手機為硬件平臺，使用Java語言編制客戶端APP代碼，實現凈空數據的輸入、計算以及存儲輸出功能。通過機場一線實地調研，結合工作人員的.工作流程和操作方式，將凈空軟件劃分為四個工作界面，依次為“項目信息”、“凈空模型”、“審核計算”和“結果輸出”。不同界面之間通過滑動操作（SlideMove）進行切換，單個頁面內通過手指的滑動操作（ScrollMove）實現菜單欄的上下拉動。

　　3.1項目信息頁面

　　點擊APP圖標后進入軟件主界面，“項目信息”頁面主要提供項目名稱和業主單位等工程基本信息輸入功能，通過下拉框（Spinner）選取當前工程坐標系，軟件后臺根據用戶選擇調用對應的坐標轉換方程及系數。通過文本框（EditText）輸入審核編號及審核人等信息，軟件后臺自動調用當前手機系統時間作為審核日期，通過顯示框查看。

　　3.2凈空模型頁面

　　點擊屏幕底部“凈空模型”圖標或向左滑動屏幕，進入該頁面。依據機場當前運行條件，軟件內置相應的機場凈空限制面模型基本參數。根據上述參數計算各個限制面各個邊線方程及其在水平面內的投影，用于障礙物位置識別和限高計算。為了保障數據安全和避免人為誤操作，在界面中僅提供數據顯示功能，編輯功能需解鎖更高權限后獲得。在此基礎上，還可根據遠期規劃要求，將擬建規劃跑道作為障礙物判斷的補充條件，為機場未來發展預留空域環境。

　　3.3審核計算頁面

　　通過點擊“審核計算”按鈕或向左滑動屏幕進入該頁面。在文本框中輸入待審核建筑物當前坐標系下X坐標、Y坐標、±0高程和建筑物高度等基本信息，供軟件計算調用。點擊“限高審核”按鈕后在下方顯示框給出計算結果，包括：該點距跑道中心線垂直距離、該點距跑道較近端水平距離、該點所處限制面位置、該點場壓高等。作為補充，還可給出該點的磁方位信息，有助于工作人員對計算結果進行人工判定和快速復核。

　　3.4結果輸出頁面

　　通過點擊“結果輸出”按鈕或向左滑動屏幕進入該頁面。此處提供三種結果輸出方式：輸出審核報告至Word文檔、輸出審核臺帳至Excel表格以及生成障礙物圖形顯示等。實現障礙物識別結果生成自動化操作，大大簡化工作人員工作流程和文書工作強度。

　　4.總結

　　以Android平臺為依托，進行凈空障礙物識別軟件的開發和編程設計，實現凈空數據高效管理和分析，使凈空審核擺脫傳統人工驗算或電腦操作方式。工作人員在外場巡視過程中能夠方便快捷的對疑似超高點進行計算，初步判定審核點高程限制面高度，大大提高工作效率和管理水平。通過與大學生創新創業研究課題結合，使得學生能夠較早的了了解一線工作管理流程，增強學習興趣，完善知識體系，增強就業競爭力。本文研究工作得到中國民航大學大學生創新創業研究項目（IECAUC2015097）資金支持。

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