沙堤機(jī)場(chǎng)凈空評(píng)定GIS系統(tǒng)研究開(kāi)發(fā)

1、沙堤機(jī)場(chǎng)凈空評(píng)定GIS系統(tǒng)研究開(kāi)發(fā)摘要：本文通過(guò)對(duì)佛山沙堤機(jī)場(chǎng)凈空規(guī)格進(jìn)行分析，建立了佛山沙堤機(jī)場(chǎng)凈空區(qū)障礙物限制面的數(shù)學(xué)模型。在此數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上使用ArcGIS、AutoCAD、Multigen Creator軟件建立凈空限制面三角網(wǎng)高程模型，并進(jìn)行三維顯示以及開(kāi)發(fā)配套使用地理信息系統(tǒng)進(jìn)行凈空評(píng)定管理。關(guān)鍵詞：機(jī)場(chǎng)凈空；數(shù)學(xué)模型；三維可視化；地理信息系統(tǒng)1.引言 機(jī)場(chǎng)凈空評(píng)定是城市規(guī)劃建設(shè)的重要內(nèi)容。機(jī)場(chǎng)凈空評(píng)定是檢查機(jī)場(chǎng)周?chē)恼系K物高度是否能夠滿足機(jī)場(chǎng)凈空規(guī)定的要求，以確保飛行的安全。佛山沙堤機(jī)場(chǎng)位于佛山市南海區(qū)，其凈空區(qū)域跨佛山市禪城、南海、三水和順德四區(qū)。 以往為了確定機(jī)場(chǎng)周邊任意平

2、面位置的障礙物限制高度，機(jī)場(chǎng)管理人員和城市管理者往往采用手工作圖法進(jìn)行分析計(jì)算，由于計(jì)算復(fù)雜，比較容易出錯(cuò)且效率不高。為改善這種情況，需充分利用當(dāng)前先進(jìn)科技手段，建立完整覆蓋佛山沙堤機(jī)場(chǎng)凈空區(qū)域且現(xiàn)勢(shì)性強(qiáng)的佛山沙堤機(jī)場(chǎng)凈空評(píng)定地理信息系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)機(jī)場(chǎng)凈空限高的自動(dòng)、快速評(píng)定。 目前以地理空間數(shù)據(jù)及其相互關(guān)系為基礎(chǔ)，以空間數(shù)據(jù)模型構(gòu)建與空間數(shù)據(jù)分析為核心的GIS技術(shù)為該項(xiàng)目建設(shè)提供了新的方向。通過(guò)GIS能夠利用各種計(jì)算機(jī)新技術(shù)，使復(fù)雜的傳統(tǒng)空間建模、空間分析任務(wù)變得簡(jiǎn)單易行，能方便、高效的應(yīng)用幾何、邏輯、代數(shù)等運(yùn)算、數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析和其他數(shù)學(xué)物理方法，更科學(xué)、高效地分析和解釋地理特征分布及其相互關(guān)系

3、，并通過(guò)可視化手段將復(fù)雜、抽象的數(shù)據(jù)模型直觀地呈現(xiàn)在用戶面前，為管理和決策提供依據(jù)。 2.技術(shù)路線 按照廣東省人民政府和中國(guó)人民解放軍廣州軍區(qū)空軍文件關(guān)于加強(qiáng)軍用機(jī)場(chǎng)凈空管理工作的通知（粵府2號(hào)）、國(guó)務(wù)院中央軍委關(guān)于印發(fā)軍用機(jī)場(chǎng)凈空規(guī)定的通知（國(guó)發(fā)29號(hào)）中關(guān)于機(jī)場(chǎng)凈空的規(guī)定，首先對(duì)佛山沙堤機(jī)場(chǎng)凈空模型進(jìn)行初步構(gòu)建，然后再結(jié)合GIS空間數(shù)據(jù)建模技術(shù)，搭建既滿足數(shù)學(xué)規(guī)則又具有地理特性的機(jī)場(chǎng)凈空數(shù)據(jù)模型，最后將該模型與衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)、數(shù)字高程模型（DEM）數(shù)據(jù)、重要地物點(diǎn)等數(shù)據(jù)疊加，建立佛山沙堤機(jī)場(chǎng)凈空限高GIS管理系統(tǒng)，方便用戶對(duì)佛山沙堤機(jī)場(chǎng)凈空區(qū)域內(nèi)限制高度、地表高度等的實(shí)時(shí)查詢。 為滿足上述文

4、件要求及便于管理部門(mén)工作的需要，除建立GIS管理系統(tǒng)外，還制作佛山沙堤機(jī)場(chǎng)凈空區(qū)控高平面圖、凈空模型透視圖、凈空模型剖面圖及機(jī)場(chǎng)控高專(zhuān)題圖集。 3.機(jī)場(chǎng)凈空模型構(gòu)建 3.1模型初步構(gòu)建 機(jī)場(chǎng)三維凈空模型的正確構(gòu)建，是本項(xiàng)目順利開(kāi)展的關(guān)鍵。應(yīng)充分理解軍用機(jī)場(chǎng)凈空規(guī)定的通知（國(guó)發(fā)29號(hào)）中關(guān)于機(jī)場(chǎng)凈空區(qū)域的規(guī)定，在Multigen Creator商業(yè)建模軟件的強(qiáng)大功能基礎(chǔ)上，結(jié)合佛山沙堤機(jī)場(chǎng)實(shí)際情況，完成機(jī)場(chǎng)凈空模型的初步構(gòu)建。 凈空模型建立后，應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臋z查和校核（可采用比較機(jī)場(chǎng)凈空區(qū)域任意點(diǎn)的模型量測(cè)值與由傳統(tǒng)方法計(jì)算的限高值之間差異的方法），確保凈空模型構(gòu)建的正確性，以便于下一步工作的開(kāi)展

5、。 3.2模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換包括數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換。 數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換的基本要求就是數(shù)據(jù)在轉(zhuǎn)換后不存在信息量和精度的損失。鑒于Autocad軟件的普及性，DXF文件格式已成為眾多商業(yè)軟件（Arcgis也不例外）可讀取的數(shù)據(jù)格式，為避免在模型轉(zhuǎn)換過(guò)程中發(fā)生信息和精度的損失，應(yīng)在模型檢查合格后，將模型轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制的DXF格式文件。 數(shù)據(jù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型有很多種，在此選用最常用的四參數(shù)轉(zhuǎn)換模型，即根據(jù)已知2個(gè)以上的兩個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)的公共控制點(diǎn)計(jì)算出兩個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)之間的4個(gè)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)（X方向坐標(biāo)分量、Y方西坐標(biāo)分量、坐標(biāo)系尺度縮放系數(shù)及坐標(biāo)系間的旋轉(zhuǎn)角度）。由于佛山沙堤機(jī)場(chǎng)凈空區(qū)模型在空間形態(tài)、

6、大小上與真實(shí)的機(jī)場(chǎng)凈空區(qū)模型一致，可以選取機(jī)場(chǎng)跑道端點(diǎn)作為公共控制點(diǎn)，完成機(jī)場(chǎng)凈空模型的空間定位。 3.3模型重構(gòu) 采用Arcgis軟件平臺(tái)的TIN表面數(shù)據(jù)模型對(duì)機(jī)場(chǎng)凈空區(qū)進(jìn)行模擬。TIN數(shù)據(jù)模型通過(guò)彼此相鄰不重疊的三角形面構(gòu)成表面，其模擬表面的精度與特征點(diǎn)的采樣密度密切相關(guān)。 根據(jù)TIN數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，從初步模型中提取模型構(gòu)建必要的特征點(diǎn)、特征線等要素。特征點(diǎn)選取的原則一般是表面模型坡度或坡向發(fā)生變化的位置；特征線即斷裂線（Breakline）基于光滑度和連續(xù)性來(lái)定義和控制表面的形態(tài)變化。特征線選取原則通常是表面光滑的中斷處或需要在表面中保留的線型特征。如升降面與過(guò)渡面的交線、錐形面與外水平面

7、的交線等。 采用比較機(jī)場(chǎng)凈空區(qū)域任意點(diǎn)的模型量測(cè)值與由傳統(tǒng)方法計(jì)算的限高值之間差異的方法，校核模型的正確性。 4.專(zhuān)題圖制作 鑒于地形圖制圖的美觀向和地形圖判讀的習(xí)慣性，擬采用等高線生產(chǎn)方法，提取機(jī)場(chǎng)凈空模型數(shù)據(jù)的等值線作為一類(lèi)新要素在專(zhuān)題圖中出現(xiàn)。 4.1佛山沙堤機(jī)場(chǎng)凈空區(qū)控高平面圖 按50米高差間隔，對(duì)沙堤機(jī)場(chǎng)凈空區(qū)域模型進(jìn)行分級(jí)，形象表達(dá)佛山沙堤機(jī)場(chǎng)凈空區(qū)的控制范圍及整體形態(tài)。 4.2佛山沙堤機(jī)場(chǎng)凈空模型透視圖 疊加佛山沙堤機(jī)場(chǎng)凈空模型區(qū)域內(nèi)的數(shù)字高程模型（DEM）數(shù)據(jù)，直觀反映佛山沙堤機(jī)場(chǎng)凈空模型的真實(shí)空間形態(tài)。 4.3佛山沙堤機(jī)場(chǎng)凈空模型剖面圖 對(duì)佛山沙堤機(jī)場(chǎng)凈空模型進(jìn)行剖切（縱剖/

8、橫剖）并在剖面處疊加數(shù)字高程模型（DEM）的剖面數(shù)據(jù)，以反映剖面處兩者的關(guān)系，同時(shí)提供能夠反映剖面圖的剖切方位三維透視圖參考。 4.4佛山沙堤機(jī)場(chǎng)控高專(zhuān)題圖集 按20米高差間隔，對(duì)沙堤機(jī)場(chǎng)凈空模型區(qū)域進(jìn)行分級(jí)，直觀而詳細(xì)地反映佛山沙堤機(jī)場(chǎng)限高區(qū)內(nèi)建筑物高度控制要求。 5.GIS系統(tǒng)建設(shè) 本系統(tǒng)主要在ArcGIS Engine、ArcGIS Server基礎(chǔ)上利用Visual Studio.Net進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，系統(tǒng)為B/S與C/S結(jié)合的系統(tǒng)架構(gòu)，利用ArcSDE、ArcGIS Desktop進(jìn)行數(shù)據(jù)和系統(tǒng)的管理。為充分保證數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性、高效性和海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及快速訪問(wèn)能力，在服務(wù)器端

9、采用Oracle9i作為空間數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，操作系統(tǒng)為Windows2003操作系統(tǒng)。 本系統(tǒng)分為“二維電子地圖子系統(tǒng)” 和“三維電子地圖子系統(tǒng)” 兩個(gè)子系統(tǒng)模塊： 5.1二維電子地圖子系統(tǒng) 二維電子地圖子系統(tǒng)提供以二維方式展現(xiàn)的佛山市電子地圖，包括各級(jí)行政界線、道路、機(jī)場(chǎng)控高等高線、佛山市域數(shù)字高程模型（DEM）、佛山市域衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)的顯示查看，提供地圖的瀏覽及相關(guān)功能，該模塊為內(nèi)嵌網(wǎng)頁(yè)模式，地圖是通過(guò)B/S方式發(fā)布地圖，并將地圖進(jìn)行了緩存優(yōu)化，大大提高了系統(tǒng)的訪問(wèn)效率。 5.2三維電子地圖子系統(tǒng) 三維電子地圖子系統(tǒng)模塊以立體的模式，展現(xiàn)機(jī)場(chǎng)控制范圍內(nèi)的地表和上空立體模型，用戶可以通過(guò)系統(tǒng)工具欄提供的方法，在任意角度查看機(jī)場(chǎng)控高的立體模型，和相應(yīng)數(shù)據(jù)。 6.結(jié)語(yǔ) 佛山沙堤機(jī)場(chǎng)凈空評(píng)定地理信息系統(tǒng)已經(jīng)在佛山市規(guī)劃局投入實(shí)際運(yùn)用中，實(shí)踐證明效果良好。比起傳統(tǒng)的人手去測(cè)算報(bào)建的建筑物是否超高，現(xiàn)在由機(jī)場(chǎng)凈空評(píng)定地理信息系統(tǒng)直接判斷更為快捷準(zhǔn)確，大大提高了規(guī)劃局對(duì)可能超過(guò)的建筑物的報(bào)建審批速度，取得了良好的效益，達(dá)到了設(shè)計(jì)時(shí)的目標(biāo)。 參考文獻(xiàn): 【1】 蔡良才，邵斌，鄭汝海，種小雷機(jī)場(chǎng)凈空區(qū)范圍確定方法交通運(yùn)輸工程學(xué)報(bào)，2004，（4）：41 【2】 邵斌，蔡良才，王亦斌備用跑道凈空要求分析空軍工