機場淨空障礙物軟體設計與開發論文
摘要：民航事業的快速發展對傳統機場淨空管理方式提出了新的要求，有必要引入軟體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，建立依託Android移動計算平臺的淨空障礙物識別軟體，實現現場資料採集與分析輸出功能，為淨空障礙物識別計算提供有效技術手段。透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：軟體設計論文
機場淨空管理工作是機場日常管理中的一項重要工作，需要對機場周邊淨空保護範圍內的新建和既有建築物進行限高驗算，以保障機場淨空環境安全[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湧現，淨空管理覆蓋面積增加，淨空限制麵條件更加複雜，這就給機場外業巡視人員的管理工作增加了難度。需要開發一種基於移動裝置（Android手機等）的方便快捷淨空障礙物識別軟體，以滿足民航機場實時高效的淨空稽核需求。
1.機場淨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]，淨空障礙物稽核主要考察的`限制麵包括內水平面、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製規定半徑圓弧，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複合面。由於跑道存在兩個起飛方向，特別是同時存在多條跑道時，上述限制面存在較複雜的相互重疊區域。此時，需結合該障礙物所處限制面範圍，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.機場淨空模型座標換算
建立淨空數字模型首先需要確定其所處的座標系統。目前，我國常用的座標系包括北京54座標系統，WGS84座標系統和2000國家大地座標系統，以及一些地方獨立座標系等。為了方便構建淨空模型和稽核計算，可參照機場跑道基準點，建立符合本場條件的AB座標系統。具體的，以跑道中心線延長線為x軸，y軸與x軸處於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座標系與整體座標系統的轉換方程。
3.障礙物識別軟體設計與開發
為使軟體使用便捷高效，採用安卓手機為硬體平臺，使用Java語言編制客戶端APP程式碼，實現淨空資料的輸入、計算以及儲存輸出功能。透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，將淨空軟體劃分為四個工作介面，依次為“專案資訊”、“淨空模型”、“稽核計算”和“結果輸出”。不同介面之間透過滑動操作（SlideMove）進行切換，單個頁面內透過手指的滑動操作（ScrollMove）實現選單欄的上下拉動。
3.1專案資訊頁面
點選APP圖示後進入軟體主介面，“專案資訊”頁面主要提供專案名稱和業主單位等工程基本資訊輸入功能，透過下拉框（Spinner）選取當前工程座標系，軟體後臺根據使用者選擇呼叫對應的座標轉換方程及係數。透過文字框（EditText）輸入稽核編號及稽核人等資訊，軟體後臺自動呼叫當前手機系統時間作為稽核日期，透過顯示框檢視。
3.2淨空模型頁面
點選螢幕底部“淨空模型”圖示或向左滑動螢幕，進入該頁面。依據機場當前執行條件，軟體內建相應的機場淨空限制面模型基本引數。根據上述引數計算各個限制面各個邊線方程及其在水平面內的投影，用於障礙物位置識別和限高計算。為了保障資料安全和避免人為誤操作，在介面中僅提供資料顯示功能，編輯功能需解鎖更高許可權後獲得。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稽核計算頁面
透過點選“稽核計算”按鈕或向左滑動螢幕進入該頁面。在文字框中輸入待稽核建築物當前座標系下X座標、Y座標、±0高程和建築物高度等基本資訊，供軟體計算呼叫。點選“限高稽核”按鈕後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資訊，有助於工作人員對計算結果進行人工判定和快速複核。
3.4結果輸出頁面
透過點選“結果輸出”按鈕或向左滑動螢幕進入該頁面。此處提供三種結果輸出方式：輸出稽核報告至Word文件、輸出稽核臺帳至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平臺為依託，進行淨空障礙物識別軟體的開發和程式設計設計，實現淨空資料高效管理和分析，使淨空稽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，初步判定稽核點高程限制面高度，大大提高工作效率和管理水平。透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專案（IECAUC2015097）資金支援。