基于MyEclipse開發(fā)環(huán)境的低空目視航圖系統(tǒng)構(gòu)建

王吉，陳博，史俊辰，符芳嬋

(海南金林通航研究院 飛行服務(wù)站，?？?570203)

0 引 言

美國目視航圖的制作距今已有80多年的歷史，不但為美國通航產(chǎn)業(yè)的發(fā)展發(fā)揮了極大的促進(jìn)作用，更發(fā)展出了獨立的航圖制作市場。而我國至今還沒有官方出版的目視航圖。

美國國家航圖辦公室(NACO)是FAA航空系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化機構(gòu)(AVN)的一個部門。主要為軍隊、航空公司及通用航空飛行員提供美國和世界其他地區(qū)的航圖以及電子化產(chǎn)品。其目視航圖產(chǎn)品包括區(qū)域圖SAC、終端區(qū)圖TAC、大峽谷目視航圖、世界航圖、直升機航路圖等。其中，區(qū)域圖詳細(xì)描繪了地形信息以及用于目視規(guī)則飛行(VFR)的目視檢查點。檢查點包括居民地、水渠、公路、鐵路以及其他明顯地標(biāo)。以上航圖一年修訂一次，并由NACO重新發(fā)布。NACO數(shù)據(jù)庫主要由空域數(shù)據(jù)庫、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、障礙數(shù)據(jù)庫三個數(shù)據(jù)庫構(gòu)成。NACO與地理信息部門簽訂合約，每4～5周獲取一次基礎(chǔ)信息變更通知，并安排專職飛行員進(jìn)行實地飛行校核[1]。

而我國目前唯一目視航圖制作機構(gòu)，為隸屬于空軍的西安航圖大隊[2]。其障礙物數(shù)據(jù)庫僅采集了機場50 km內(nèi)高于地表65 m的障礙物數(shù)據(jù)，且僅計劃3～5年更新一次[3]。

2016年6月，國務(wù)院、中央軍委空中交通管制委員會辦公室決定在海南省開展空域精細(xì)化管理改革試點工作，由國有企業(yè)海南省金林投資集團(tuán)建設(shè)低空空域空管服務(wù)保障示范區(qū)?？紤]到實際通航飛行的需要，海南低空目視航圖系統(tǒng)建設(shè)被列為示范區(qū)項目的重要建設(shè)內(nèi)容之一。海南通用航空研究院結(jié)合其飛行服務(wù)站運行管理經(jīng)驗，開發(fā)了一套基于MyEclipse開發(fā)環(huán)境的低空目視航圖系統(tǒng)。該系統(tǒng)可對地理數(shù)據(jù)進(jìn)行采集/利用、處理/加工，主要構(gòu)成為：①海南地區(qū)基礎(chǔ)地理/空管信息數(shù)據(jù)、低空飛行地理/空管信息數(shù)據(jù)管理及數(shù)據(jù)庫軟件；②低空飛行目視航圖數(shù)據(jù)采集及處理軟件、低空飛行目視航圖綜合處理軟件SQL Server數(shù)據(jù)庫和服務(wù)器硬件等。其中，基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)包括地形地貌數(shù)據(jù)：采用30 m高程數(shù)據(jù)、0.6 m影像數(shù)據(jù)、城市模型數(shù)據(jù)構(gòu)建基礎(chǔ)地理環(huán)境。支持導(dǎo)入來自互聯(lián)網(wǎng)的影像數(shù)據(jù)。采用1∶50 000導(dǎo)航圖作為基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)。

本文首先介紹海南低空目視航圖系統(tǒng)方案，然后介紹其功能，以期為我國通用航空航圖繪制提供借鑒。

1 海南低空目視航圖系統(tǒng)方案

海南低空目視航圖系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)中心采集其他數(shù)據(jù)來源定期更新數(shù)據(jù)，保證地理信息數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；能夠自定義篩選有用信息并且過濾掉敏感信息[4]。形成滿足低空空域目視飛行要求的低空空域目視航圖系統(tǒng)。為海南低空空域飛行用戶提供飛行計劃航線規(guī)劃和目視飛行航圖服務(wù)，并導(dǎo)出相關(guān)的飛行信息文檔和航路截圖，以便飛行用戶隨身攜帶和查看[5]。

系統(tǒng)采用1∶250 000比例尺，所含信息包括計劃航線及里程、導(dǎo)航設(shè)施、地面障礙物、空域等級、主要機場之間大圓航線距離表、進(jìn)出機場間的里程、機場目錄、機場設(shè)施和服務(wù)、建議飛行路徑以及建議高度等信息[6]。地圖上標(biāo)明有地面參考可提供目視飛行定位。同時可在基礎(chǔ)地圖上疊加禁飛區(qū)、電力線、居民地等專題數(shù)據(jù)，并可實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)對比[7]。

1.1 海南低空目視航圖系統(tǒng)構(gòu)建模式

低空空域目視航圖可實現(xiàn)航線規(guī)劃、專題展示、空間量算、地圖標(biāo)繪、展示航線、飛行導(dǎo)航和空間數(shù)據(jù)可視化等功能[8]。系統(tǒng)為飛行用戶提供多元化的航線編輯模式，用戶可根據(jù)自己掌握的信息自行選擇更科學(xué)、更便捷的航線規(guī)劃方式。

(1) 航線規(guī)劃：系統(tǒng)支持航線規(guī)劃，為用戶智能規(guī)避航路上的禁飛區(qū)和障礙物等。

(2) 專題展示：能夠加載禁飛區(qū)、高壓線、居民地、障礙物和其他助航專題數(shù)據(jù)。

(3) 空間量算：實現(xiàn)基本距離測量和面積測量等功能，方便用戶在規(guī)劃航線時參考。

(4) 地圖標(biāo)繪：用戶能夠通過點、線、面三種方式在地圖上自定義臨時的專題信息。

(5) 展示航線：能夠顯示用戶編輯過的航線及航線導(dǎo)出功能。

(6) 飛行導(dǎo)航：能夠為空中飛行用戶提供實時導(dǎo)航定位信息和周邊飛行環(huán)境，讓空中飛行用戶實時了解周邊飛行環(huán)境。

(7) 空間數(shù)據(jù)可視化：基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)支持顯示河流、湖泊、居民地、公路、鐵路等具有明顯特征的基礎(chǔ)地理環(huán)境數(shù)據(jù)；支持以影像圖的形式顯示地貌數(shù)據(jù)；支持顯示航路、航線、機場、起降點、助航設(shè)施等空域相關(guān)數(shù)據(jù)，并支持圖層控制、風(fēng)格設(shè)置、對象選擇操作[9]；支持以符號的形式顯示人工建筑物或構(gòu)筑物，以及線、面的形式顯示連續(xù)的障礙物。

1.2 框架設(shè)計

低空空域目視航圖系統(tǒng)由空管基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理工具、空管基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集終端、航圖綜合工具、輔助工具組成，功能模塊組成如圖1～圖2所示。

圖1 低空空域目視航圖系統(tǒng)服務(wù)器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

圖2 低空空域目視航圖系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)邏輯層級圖

1.3 開發(fā)環(huán)境及安全

海南低空目視航圖系統(tǒng)采用MyEclipse作為開發(fā)環(huán)境[10]，開發(fā)語言為JAVA。GIS平臺軟件選擇 OpenLayer開源軟件進(jìn)行二次開發(fā)來實現(xiàn)[11]。開發(fā)技術(shù)架構(gòu)如圖3所示。

圖3 開發(fā)技術(shù)架構(gòu)圖

本系統(tǒng)所采用地理信息數(shù)據(jù)在進(jìn)行脫密再加密處理，以保證數(shù)據(jù)的安全性。所使用的開發(fā)語言JAVA關(guān)閉對指針的直接操作，系統(tǒng)的安全性高。

2 海南低空目視航圖系統(tǒng)功能介紹

2.1 用戶主界面

系統(tǒng)用戶界面包含四大功能區(qū)，如圖4所示。

圖4 飛行用戶主界面圖

(1) 系統(tǒng)功能區(qū)：主要功能包括飛行導(dǎo)航、申請航線、常備航線、航線列表、專題圖層列表、地圖標(biāo)會和打印航線。

(2) 用戶信息及天氣預(yù)報：能夠顯示當(dāng)前登錄用戶名、修改密碼、顯示當(dāng)前區(qū)域天氣情況、退出系統(tǒng)。

(3) 地圖工具：包括漫游、測距、測面積、清除地圖上的其他標(biāo)記和顯示圖例。

(4) 地圖功能區(qū)：能夠顯示基礎(chǔ)地圖、專題地圖、航線，以及航線的繪制、編輯等都在地圖顯示區(qū)域完成，如圖5所示。

(a) 地勢圖

(b) 影像圖

(c) 電子地圖

系統(tǒng)支持地圖多種模式顯示，用戶可根據(jù)需要自行切換顯示地勢圖、影像圖或者電子地圖。

2.2 航線申請

針對普通飛行用戶，系統(tǒng)提供了三種申請航線的方式，分別為經(jīng)緯度輸入、地址定位輸入及地圖取點輸入。

(1) 經(jīng)緯輸入法

用戶可以在航線申請的界面上直接輸入起點、終點和多個途徑點的經(jīng)緯度，最后系統(tǒng)會根據(jù)輸入的順序自動生成臨時航線，航線支持手動調(diào)整。

(2) 地址定位法

當(dāng)用戶無法提供準(zhǔn)確的經(jīng)緯度坐標(biāo)時，系統(tǒng)支持用戶使用地址定位的方式來生成航線。當(dāng)用戶輸入地址時，系統(tǒng)會匹配相似度最高的地址供用戶選擇，用戶選擇對應(yīng)的地址作為起點、終點或途徑點后，系統(tǒng)會智能生成相應(yīng)的臨時航線。航線支持手動調(diào)整。

(3) 地圖取點輸入法

用戶在地圖上點擊右鍵并選擇要添加點的屬性(起點、終點或途經(jīng)點)，最后會自動生成臨時航線。航線支持手動調(diào)整。

用戶通過以上方式輸入起點、途經(jīng)點、終點、飛行日期和飛行時間段后，系統(tǒng)能夠自動為用戶推薦一條合適的飛行航線，該航線智能地避讓禁飛區(qū)、高山、變電站、高壓線等危險區(qū)域。同時，系統(tǒng)支持繪制航線功能。用戶可通過手工繪制航線，也可參考專題數(shù)據(jù)信息來自定義航線。若用戶制作航線過程中想要修改航線，可通過調(diào)整航線功能來手動調(diào)整航線。

2.3 飛行導(dǎo)航

飛行導(dǎo)航能夠為機組提供實時導(dǎo)航信息，包括飛機當(dāng)前經(jīng)緯度信息、飛行高度、地面高程、禁飛區(qū)，飛行方向前方7 km范圍內(nèi)的礙航信息等，如圖6所示。

2.4 航圖導(dǎo)出

制作的航圖輸出成圖像格式文件，可通過外設(shè)把制作完成的航圖打印成紙質(zhì)文件，方便用戶隨身攜帶查看。

圖6 飛行導(dǎo)航效果圖

2.5 常備航線

常備航線是經(jīng)過多次飛行和測試，安全系數(shù)最高的低空飛行航線，用戶可直接申請使用常備航線或在制作航線時參考常備航線來規(guī)劃飛行路線。

2.6 專題圖層

專題數(shù)據(jù)主要包括飛機臨時起降點數(shù)據(jù)、導(dǎo)航基站、變電站、電力線、機場、服務(wù)區(qū)、氣象數(shù)據(jù)、油庫等數(shù)據(jù)。用戶可以根據(jù)需要加載不同的專題數(shù)據(jù)，從而獲取導(dǎo)信息，如圖7所示。

圖7 加載電力線效果圖

2.7 地圖標(biāo)繪模塊

地圖標(biāo)繪模塊為用戶提供了點線面三種標(biāo)繪方式。用戶可根據(jù)自己的需求在地圖上繪制需要的信息。當(dāng)臨時標(biāo)注信息失效時，用戶可刪除標(biāo)注。

3 結(jié)束語

海南是全國首個在空域精細(xì)化管理改革試點中實施低空空域管理改革的地區(qū)。低空飛行目視航圖系統(tǒng)現(xiàn)已覆蓋了海南省全境。該系統(tǒng)不但為海南低空安全飛行提供了有力保障，成為了海南通用航空飛行安全保障體系中不可或缺的一部分，更為我國摸索出了便捷高效、交互程度高的通用航空目視航圖系統(tǒng)構(gòu)建方法。相信該系統(tǒng)的構(gòu)建將會成為我國通用航空航圖繪制的一次成功探索，引導(dǎo)我國航圖繪制事業(yè)走上高速發(fā)展的軌道。