基于網絡覆蓋模型的通用航空飛行服務站布局方法研究

董偉

摘 要：通用航空飛行服務站是專為通用航空飛行提供空中交通服務的保障機構，可為通用飛行提供飛行計劃服務、氣象服務等高效的空中交通服務。通航飛行服務站的合理布局在提高通用航空產業服務質量、促進我國通用航空發展方面起到至關重要的作用。文章分析通航飛行服務站建設的影響因素，建立通航飛行服務站網絡覆蓋模型，使用層次分析法對該模型下的布局進行總體評價，提出合理的飛行服務站布局方法。

關鍵詞：通用航空；飛行服務站；網絡覆蓋模型；層次分析法

中圖分類號：F562 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）11-0115-03

Abstract： The General Aviation Flying Service Station is a kind of air traffic service for general aviation flight， which can provide efficient air traffic services such as flight planning service， meteorological service and so on. The reasonable layout of navigation flying service station plays an important role in improving the service quality of general aviation industry and promoting the development of general aviation in China. This paper analyzes the influence factors of the construction of navigable Flying Service Station， establishes the network coverage model of the Navigation Flying Service Station， evaluates the layout under the model by using the Analytic hierarchy process， and puts forward a reasonable layout method of the Flying Service Station.

Keywords： general aviation； Flying Service Station； Network Coverage Model； hierarchical analysis process

通用航空是我國低空空域的主要使用者，通用航空飛行服務站（Flight Service Station）是在通用航空飛行活動中承擔重要作用的飛行服務保障基本結構單元。隨著我國低空空域的逐漸開放，各種通航“利好”政策的發布，使得我國通用航空處于快迅發展階段。截止2017年6月，在冊通用航空器數量為2776架，獲得民航局經營許可證的通用航空企業有345家。根據民航局“十三五”規劃，2020年將規劃建成500個以上通用機場以及一批起降點，預計到2030年通用機場將建成2000個以上。飛行服務站是通用航空發展的基礎，通用航空飛行服務站的布局，包括數量、位置、服務范圍的設計，布局是否合理，都對我國通用航空產業的發展、能否實現低空空域的監視和空中交通服務無縫對接起著至關重要的作用。

1 飛行服務站布局的影響因素分析

我國的飛行服務站是隨著我國通用航空的發展和低空空域管理改革的深入而提出的，主要為通用航空活動提供飛行計劃服務、航空氣象服務、航空情報服務、飛行情報服務、告警服務和其他相關服務的基礎性公共服務設施，能為通航飛行提供高質量的飛行服務，同時也是現行空管保障體系的有效補充。我國通用航空活動規模小，FSS建設相對滯后。對比通用航空發達的美國，有180個FSS和58個自動FSS，而截止目前我國已有海南東方、深圳南投、沈陽法庫、珠海4個FSS試點，全國范圍內已建及在建的FSS僅有10個，加速我國FSS的建設才能滿足我國日益增長的通用航空活動的需要。飛行服務站的布局是系統性工作，來自地方政府政策、自然地理條件、區域經濟發展水平、民航行業特點等方面的因素都會影響飛行服務站布局的合理性。應依據現有的通用機場網絡及未來通用機場建設規劃，結合區域經濟社會發展需求和民航區域管理體制，通過新增飛行服務站、既有機場、地面固定基地運營商等多方面的利用，合理布局飛行服務站，在地區以及全國范圍內形成通用航空飛行服務站網絡。飛行服務站的布局通常考慮以下三類因素：（1）全國通用航空飛行服務站系統規劃：建立飛行服務總部-地區飛行服務中心-飛行服務站三級服務體系；全國范圍內37個飛行管制區，根據飛行服務站的服務范圍至少各建一個飛行服務站。（2）本地區通用航空活動特點：包括現有通用航空機場數量、分布，未來通用航空機場建設規劃；通用航空作業種類；通用航空作業空域范圍；空域管制情況等。（3）現有空中交通服務單位及設施情況：管制中心、地區情報中心、地區氣象中心、通用航空運營基地。

2 飛行服務站布局模型的建立

2.1 飛行服務站網絡覆蓋模型

飛行服務站的布局問題具體可能涉及到，飛行服務站點的數目、潛在飛行服務站的空間布局、服務站是否有容量限制、服務站之間是否存在等級關系等等問題。飛行服務站的布局又可以叫選址的規劃問題，可以用覆蓋模型來描述其數學模型：（1）某一區域內通用機場、起降點的位置和業務種類已確定或可預知，飛行服務站的服務能力能滿足通用機場的需求量。（2）忽略地租等因素的影響，認為建立飛行服務站的成本一致，模型中要求用最少的服務站服務最多的通用機場。（3）飛行服務站提供空中交通服務的服務半徑相同。（4）一個位置對應一個飛行服務站。

飛行服務站的布局可轉化為在M個需求點中選擇N個建立飛行服務站，使其以最少的飛行服務站保證每個通用機場都得到完全的滿足。可建立飛行服務站網絡覆蓋模型：

M為該區域通用機場需求點集合，M={1，2，3，...，m}；N為該區域內候選飛行服務站點集合，N={1，2，3，...，n}；Ci為該區域第j個候選飛行服務站點的服務能力；ci該區域第i個通用機場的服務需求量；A（j）為候選飛行服務站j所能覆蓋的通用機場i的集合；B（i）為能覆蓋的通用機場i的候選飛行服務站j的集合；yij為飛行服務站j為i通用機場提供空中交通服務的業務量百分比。

式（1）表示飛行服務站數量最少；式（2）表示每個通用機場的服務需求都能得到滿足；式（3）表示對飛行服務站服務能力的限制；式（4）表示業務量總量平衡；式（5）表示業務量百分比的范圍限制；式（6）表示在候選地點最多建設一個飛行服務站。

2.2 啟發式算法對模型求解

對于此模型可采用啟發式算法求解：

2.3 對飛行服務站布局方案的評價

我國通用機場的建設仍在發展之中，飛行服務站的布局不僅受現有通用機場的約束，同時也會影響計劃建設中的通用機場。因此需要對該區域的飛行服務站布局方案的合理性進行總體評價。可根據區域內通航飛行活動的整體需求，對飛行服務站進行相應的調整。可利用層次分析法進行總體評價。

2.3.1 評價指標的確定

評價指標主要來源于飛行服務站布局的影響因素，建立如下評價指標體系：

2.3.2 評價指標權重的確定

本文使用熵權法，對各評價指標進行修正得出客觀的權重。

公式如下：

n表示方案個數，m表示指標，fij表示第i個指標在第j個方案中所占的比重；ki表示第i個指標的熵值；bi表示第i個指標的熵權。

2.3.3 確定權重

層次分析法和熵權法可以分別得到主觀權重和客觀權重，兩者可確定綜合權重：

其中Wj為要求的綜合權重，Bj為計算的客觀權重，Cj為計算的主觀權重。對飛行服務站進行評價后，應對評價結果較差的站點進行相應的調整。

3 結束語

通航飛行服務站的科學布局，對區域甚至全國通航飛行服務區域化、網絡化，促進通用航空產業的發展有著重要的意義。本文使用網絡覆蓋模型及啟發式算法，對通航飛行服務站布局問題進行建模及求解，提出飛行服務站布局方案。使用層次分析法對該模型下的布局進行總體評價，對原方案進行優化調整，使飛行服務站的布局能最大化的滿足區域內通用航空活動的需求。如需更進一步科學準確地研究飛行服務站的布局問題，還需在此模型上考慮政治、成本地理等因素。

參考文獻：

[1]康楠.美國飛行服務站簡介[J].空中交通管理，2006，03：39-40+43.

[2]陸靖.中國飛行服務站的現狀與發展預測[J].科技創業家，2013，15：134.

[3]陳昕，李接.通用航空服務站功能與組成研究[J].航空電子技術，2013，44（2）：10-14.

[4]王虹.美國通用航空發展現狀[J].中國民用空，2003，32（8）：45-47.