焦守波 袁春娟
摘 要：机场净空区周围的净空状况对飞行安全十分重要，因此需要在机场附近规划出一片安全区域，这片区域的建筑物高度不得超过限定标准。净空区设置能够有效保障航空器安全起飞，对航空器进近至关重要，净空区的管理是机场飞行区管理和运行安全管理的重要内容。随着计算机技术的不断发展，在加上我国在地理信息系统上的研究有所突破，提高了我国机场净空计算能力。净空模型构建和分析有利于减少工程修建的误差，还有利于提高计算效率，减少人工计算中产生的误差。
关键词：净空区管理 模型构建 计算效率
中图分类号：V351 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）05（c）-0048-02
随着经济的不断发展，各地城区建设迅速加快，各种高大建筑物拔地而起，很多机场所在区域均不例外，对机场周围净空环境造成了极大威胁。为了维护某机场净空领域的安全，隔离电磁环境，降低危险障碍物对飞行安全的影响，对机场净空区评定管理提出了更高的要求。
1 障碍物评价模型参数表示
评价障碍物的目的是通过净空评定来判断障碍物是否穿透障碍物限制面，这是实施净空保护的基本方法。通过障碍物评价，来限制净空区内障碍物的高度，以及为净空区域内影响飞行安全的物体或者建筑设置障碍物标志。
为方便机场净空模型的建立，首先要对各个障碍物限制面的点进行计算，求解出各个障碍物限制面在几何空间中的位置。因此，就需要设计一个合理的坐标系，以方便几何空间的计算。
另外，由于障碍物限制面的计算主要是计算各个限制面的顶点坐标以及障碍物限制面之间的交点坐标，即为模型的建立提供关键点。因此，在后续模型计算的过程中采用分开计算的方法，以简化模型结构。而且通过对新颁布的军用机场净空规定的分析，机场对障碍物限制面的高度要求是纵横对称的，因此后续模型计算式只需计算其中的1/4空间模型（见图1）。掌握了以上方法，然后根据障碍物限制面的定义，设跑道中线中点坐标为（0，0，0），根据跑道各项已知参数可详细计算出各个限制面的顶点坐标以及障碍物限制面之间的交点坐标，即关键点坐标，从而完成该机场障碍物评价模型的计算。
2 障碍物限制面的计算
如图1所示，要计算端净空模型，即要计算在端净空4段结束处分别与过渡面的交点，即B、E、H、I点的坐标;要计算侧净空过渡面模型，即要计算过渡面与内水平面、锥形面、外水平面以及升降带端线延长线的交点，即C、D、F、G、J五点;内水平面模型主要计算K点坐标;锥形面模型主要计算L点坐标;外水平面模型主要计算M点坐标。
综上所述，根据已知条件即可逐步求解出各点坐标公式，然后根据跑道参数和关键点坐标公式可确定关键点位置，由此便可以相应地确定另外3/4净空模型的关键点位置，为模拟三维净空模型和障碍物分析做好准备工作。
3 机场净空模型的建立
根据障碍物限制面的定义，设跑道中线中点坐标为（0，0，0），然后根据跑道各项已知参数可详细计算出各个限制面的顶点坐标以及障碍物限制面之间的交点坐标，即关键点坐标，根据已知的关键点坐标，利用Auto CAD专业的制图软件即可绘制机场净空三维区域图。
软件优点：一是图形的精度高，二是可以解决手工制图过程中在部分复杂净空区域绘制难度。在采用三维绘图软件进行图形建模时，只需要将该过渡面的计算变量输入，软件会根据计算变量自动交汇形成相应的净空模型。净空模型绘制需要按照以下比例绘制，军用四、三级机场端、侧净空区障碍物限制面这两个区域的面积按照1∶1的比例进行三维模型的建立。
4 机场安全评定系统的实现
在确定障碍物在净空区域中的定位方法中，技术人员提出了基于GPS的VOR校飞方法的理论，即采用方位角和距离的方法对净空区中的障碍物进行准确定位，然后建立障碍物定位计算理论。此种方法的净空评定只需在一个坐标系中完成，降低测量、转换等误差，提高净空评定的精度和效率。并且该方法完全基于目前的净空测量设备与人员技术能力范畴而设计，工作人员可以快速掌握并投入使用。
某机场净空评定方法主要技术思路为，根据某机场现有实力及技术条件建立一套适合该机场的净空管理软件，结合障碍物定位计算理论，该软件可以快速定位新增障碍物所在限制面，根据净空规程确定扩散率，计算出该障碍物是否超限，判别之后给出预警信息并将障碍物信息直观显示在净空区域图中。
为了达到以上目的，该软件实现的主要功能按以下步骤实现。
（1）参数初始化。
确定升降带中点经纬度坐标、海拔高度，将升降带中心点经纬度坐标转换为屏幕坐标;按比例绘制净空区域图，确定净空区域图中各个拐点的屏幕坐标。
（2）录入障碍物信息。
录入障碍物信息，包括经纬度坐标、高度、障碍物名称等信息。将障碍物经纬度坐标转换为屏幕坐标。
（3）系统判别。
①根据障碍物坐标信息，判断系统是否存在该记录，如果记录存在，则判断障碍物是否在净空区域内;如果记录不存在，保存记录并判断障碍物是否会影响到飞机飞行，是否在净空区域范围内。
②如果障碍物恰好处于净空区域，需要判断障碍物究竟在哪个限制面中，依据净空规格，确定该限制面扩散率;依据限制面扩散率计算该点最高限制海拔高度，再和障碍物海拔高度进行对比给出判别结果。如果高度超限，给出预警信息，并将障碍物直观显示在净空区域图中。
③如果不在净空区域内，直接给出判别结果：该障碍物不在净空区域。
（4）重复（2）（3）步，直到所有障碍物信息判别完毕，生成净空通报。
5 结语
该文在研究过程中还发现，机场净空模型的计算方法虽然准确可靠，但还有待进一步优化研究建立更简便可靠的三维净空专用软件。将地理位置信息与净空区域图有效结合，通过输入障礙物地理坐标即可准确快捷的得出障碍物的限高。希望在不久的将来，能在动态实时的三维场景中对机场净空进行管理和评价，提高机场净空管理的水平。
参考文献
[1] 王维.机场净空管理规定[M].北京：中国民航出版社，2008：93.
[2] 蔡良才，邓学均.机场净空评定软件[J].航空计算技术，1995，25（1）：14.
[3] 种小雷，蔡良才，杨锐.基于GIS的机场净空评定方法[J].测绘通报，2002（11）：26.
