機場(chǎng)凈空障礙物軟件設計與開(kāi)發(fā)論文
摘要：民航事業(yè)的快速發(fā)展對傳統機場(chǎng)凈空管理方式提出了新的要求，有必要引入軟件技術(shù)手段以提高管理效率與計算精度。本文以西南地區某機場(chǎng)為工程背景，建立依托Android移動(dòng)計算平臺的凈空障礙物識別軟件，實(shí)現現場(chǎng)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(shù)手段。通過(guò)與大學(xué)生創(chuàng )新課題研究結合，提升了學(xué)生的專(zhuān)業(yè)學(xué)習興趣，增強了就業(yè)競爭力。
關(guān)鍵詞：軟件設計論文
機場(chǎng)凈空管理工作是機場(chǎng)日常管理中的一項重要工作，需要對機場(chǎng)周邊凈空保護范圍內的新建和既有建筑物進(jìn)行限高驗算，以保障機場(chǎng)凈空環(huán)境安全[1]。隨著(zhù)我國機場(chǎng)建設規模的快速發(fā)展，雙跑道及多跑道機場(chǎng)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(chǎng)外業(yè)巡視人員的管理工作增加了難度。需要開(kāi)發(fā)一種基于移動(dòng)設備（Android手機等）的方便快捷凈空障礙物識別軟件，以滿(mǎn)足民航機場(chǎng)實(shí)時(shí)高效的凈空審核需求。
1.機場(chǎng)凈空障礙物限制面規定
根據民用機場(chǎng)飛行區技術(shù)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(jìn)近面、起飛爬升面、過(guò)渡面、錐形面和外水平面，其中：1）內水平面以跑道兩側端點(diǎn)為圓心繪制規定半徑圓弧，在與跑道中心線(xiàn)平行兩組直線(xiàn)相切構成的近似橢圓形，高程超出機場(chǎng)跑道計算標高45m；2）錐形面自?xún)人矫嫱鈧冗吘壠鹗家?:20的坡度向上向外延伸至外緣規定高度3）進(jìn)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(gè)傾斜平面或其他規定的面；5）過(guò)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(jìn)近面邊緣相接的一個(gè)復合面。由于跑道存在兩個(gè)起飛方向，特別是同時(shí)存在多條跑道時(shí)，上述限制面存在較復雜的相互重疊區域。此時(shí)，需結合該障礙物所處限制面范圍，逐一判定限制面高程，進(jìn)而篩選最小限高作為該點(diǎn)控制標準。
2.機場(chǎng)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(chǎng)跑道基準點(diǎn)，建立符合本場(chǎng)條件的AB坐標系統。具體的，以跑道中心線(xiàn)延長(cháng)線(xiàn)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(jìn)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(kāi)發(fā)
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(yǔ)言編制客戶(hù)端APP代碼，實(shí)現凈空數據的輸入、計算以及存儲輸出功能。通過(guò)機場(chǎng)一線(xiàn)實(shí)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(gè)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(guò)滑動(dòng)操作（SlideMove）進(jìn)行切換，單個(gè)頁(yè)面內通過(guò)手指的滑動(dòng)操作（ScrollMove）實(shí)現菜單欄的上下拉動(dòng)。
3.1項目信息頁(yè)面
點(diǎn)擊APP圖標后進(jìn)入軟件主界面，“項目信息”頁(yè)面主要提供項目名稱(chēng)和業(yè)主單位等工程基本信息輸入功能，通過(guò)下拉框（Spinner）選取當前工程坐標系，軟件后臺根據用戶(hù)選擇調用對應的坐標轉換方程及系數。通過(guò)文本框（EditText）輸入審核編號及審核人等信息，軟件后臺自動(dòng)調用當前手機系統時(shí)間作為審核日期，通過(guò)顯示框查看。
3.2凈空模型頁(yè)面
點(diǎn)擊屏幕底部“凈空模型”圖標或向左滑動(dòng)屏幕，進(jìn)入該頁(yè)面。依據機場(chǎng)當前運行條件，軟件內置相應的機場(chǎng)凈空限制面模型基本參數。根據上述參數計算各個(gè)限制面各個(gè)邊線(xiàn)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(chǎng)未來(lái)發(fā)展預留空域環(huán)境。
3.3審核計算頁(yè)面
通過(guò)點(diǎn)擊“審核計算”按鈕或向左滑動(dòng)屏幕進(jìn)入該頁(yè)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(diǎn)擊“限高審核”按鈕后在下方顯示框給出計算結果，包括：該點(diǎn)距跑道中心線(xiàn)垂直距離、該點(diǎn)距跑道較近端水平距離、該點(diǎn)所處限制面位置、該點(diǎn)場(chǎng)壓高等。作為補充，還可給出該點(diǎn)的磁方位信息，有助于工作人員對計算結果進(jìn)行人工判定和快速復核。
3.4結果輸出頁(yè)面
通過(guò)點(diǎn)擊“結果輸出”按鈕或向左滑動(dòng)屏幕進(jìn)入該頁(yè)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(shí)現障礙物識別結果生成自動(dòng)化操作，大大簡(jiǎn)化工作人員工作流程和文書(shū)工作強度。
4.總結
以Android平臺為依托，進(jìn)行凈空障礙物識別軟件的開(kāi)發(fā)和編程設計，實(shí)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(chǎng)巡視過(guò)程中能夠方便快捷的對疑似超高點(diǎn)進(jìn)行計算，初步判定審核點(diǎn)高程限制面高度，大大提高工作效率和管理水平。通過(guò)與大學(xué)生創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)研究課題結合，使得學(xué)生能夠較早的了了解一線(xiàn)工作管理流程，增強學(xué)習興趣，完善知識體系，增強就業(yè)競爭力。本文研究工作得到中國民航大學(xué)大學(xué)生創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)研究項目（IECAUC2015097）資金支持。
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