基于網(wǎng)絡(luò)覆蓋模型的通用航空飛行服務(wù)站布局方法研究

董偉

摘 要：通用航空飛行服務(wù)站是專為通用航空飛行提供空中交通服務(wù)的保障機(jī)構(gòu)，可為通用飛行提供飛行計(jì)劃服務(wù)、氣象服務(wù)等高效的空中交通服務(wù)。通航飛行服務(wù)站的合理布局在提高通用航空產(chǎn)業(yè)服務(wù)質(zhì)量、促進(jìn)我國(guó)通用航空發(fā)展方面起到至關(guān)重要的作用。文章分析通航飛行服務(wù)站建設(shè)的影響因素，建立通航飛行服務(wù)站網(wǎng)絡(luò)覆蓋模型，使用層次分析法對(duì)該模型下的布局進(jìn)行總體評(píng)價(jià)，提出合理的飛行服務(wù)站布局方法。

關(guān)鍵詞：通用航空；飛行服務(wù)站；網(wǎng)絡(luò)覆蓋模型；層次分析法

中圖分類號(hào)：F562 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：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(guó)低空空域的主要使用者，通用航空飛行服務(wù)站（Flight Service Station）是在通用航空飛行活動(dòng)中承擔(dān)重要作用的飛行服務(wù)保障基本結(jié)構(gòu)單元。隨著我國(guó)低空空域的逐漸開放，各種通航“利好”政策的發(fā)布，使得我國(guó)通用航空處于快迅發(fā)展階段。截止2017年6月，在冊(cè)通用航空器數(shù)量為2776架，獲得民航局經(jīng)營(yíng)許可證的通用航空企業(yè)有345家。根據(jù)民航局“十三五”規(guī)劃，2020年將規(guī)劃建成500個(gè)以上通用機(jī)場(chǎng)以及一批起降點(diǎn)，預(yù)計(jì)到2030年通用機(jī)場(chǎng)將建成2000個(gè)以上。飛行服務(wù)站是通用航空發(fā)展的基礎(chǔ)，通用航空飛行服務(wù)站的布局，包括數(shù)量、位置、服務(wù)范圍的設(shè)計(jì)，布局是否合理，都對(duì)我國(guó)通用航空產(chǎn)業(yè)的發(fā)展、能否實(shí)現(xiàn)低空空域的監(jiān)視和空中交通服務(wù)無縫對(duì)接起著至關(guān)重要的作用。

1 飛行服務(wù)站布局的影響因素分析

我國(guó)的飛行服務(wù)站是隨著我國(guó)通用航空的發(fā)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(dòng)提供飛行計(jì)劃服務(wù)、航空氣象服務(wù)、航空情報(bào)服務(wù)、飛行情報(bào)服務(wù)、告警服務(wù)和其他相關(guān)服務(wù)的基礎(chǔ)性公共服務(wù)設(shè)施，能為通航飛行提供高質(zhì)量的飛行服務(wù)，同時(shí)也是現(xiàn)行空管保障體系的有效補(bǔ)充。我國(guó)通用航空活動(dòng)規(guī)模小，F(xiàn)SS建設(shè)相對(duì)滯后。對(duì)比通用航空發(fā)達(dá)的美國(guó)，有180個(gè)FSS和58個(gè)自動(dòng)FSS，而截止目前我國(guó)已有海南東方、深圳南投、沈陽法庫、珠海4個(gè)FSS試點(diǎn)，全國(guó)范圍內(nèi)已建及在建的FSS僅有10個(gè)，加速我國(guó)FSS的建設(shè)才能滿足我國(guó)日益增長(zhǎng)的通用航空活動(dòng)的需要。飛行服務(wù)站的布局是系統(tǒng)性工作，來自地方政府政策、自然地理?xiàng)l件、區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、民航行業(yè)特點(diǎn)等方面的因素都會(huì)影響飛行服務(wù)站布局的合理性。應(yīng)依據(jù)現(xiàn)有的通用機(jī)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)及未來通用機(jī)場(chǎng)建設(shè)規(guī)劃，結(jié)合區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需求和民航區(qū)域管理體制，通過新增飛行服務(wù)站、既有機(jī)場(chǎng)、地面固定基地運(yùn)營(yíng)商等多方面的利用，合理布局飛行服務(wù)站，在地區(qū)以及全國(guó)范圍內(nèi)形成通用航空飛行服務(wù)站網(wǎng)絡(luò)。飛行服務(wù)站的布局通?？紤]以下三類因素：（1）全國(guó)通用航空飛行服務(wù)站系統(tǒng)規(guī)劃：建立飛行服務(wù)總部-地區(qū)飛行服務(wù)中心-飛行服務(wù)站三級(jí)服務(wù)體系；全國(guó)范圍內(nèi)37個(gè)飛行管制區(qū)，根據(jù)飛行服務(wù)站的服務(wù)范圍至少各建一個(gè)飛行服務(wù)站。（2）本地區(qū)通用航空活動(dòng)特點(diǎn)：包括現(xiàn)有通用航空機(jī)場(chǎng)數(shù)量、分布，未來通用航空機(jī)場(chǎng)建設(shè)規(guī)劃；通用航空作業(yè)種類；通用航空作業(yè)空域范圍；空域管制情況等。（3）現(xiàn)有空中交通服務(wù)單位及設(shè)施情況：管制中心、地區(qū)情報(bào)中心、地區(qū)氣象中心、通用航空運(yùn)營(yíng)基地。

2 飛行服務(wù)站布局模型的建立

2.1 飛行服務(wù)站網(wǎng)絡(luò)覆蓋模型

飛行服務(wù)站的布局問題具體可能涉及到，飛行服務(wù)站點(diǎn)的數(shù)目、潛在飛行服務(wù)站的空間布局、服務(wù)站是否有容量限制、服務(wù)站之間是否存在等級(jí)關(guān)系等等問題。飛行服務(wù)站的布局又可以叫選址的規(guī)劃問題，可以用覆蓋模型來描述其數(shù)學(xué)模型：（1）某一區(qū)域內(nèi)通用機(jī)場(chǎng)、起降點(diǎn)的位置和業(yè)務(wù)種類已確定或可預(yù)知，飛行服務(wù)站的服務(wù)能力能滿足通用機(jī)場(chǎng)的需求量。（2）忽略地租等因素的影響，認(rèn)為建立飛行服務(wù)站的成本一致，模型中要求用最少的服務(wù)站服務(wù)最多的通用機(jī)場(chǎng)。（3）飛行服務(wù)站提供空中交通服務(wù)的服務(wù)半徑相同。（4）一個(gè)位置對(duì)應(yīng)一個(gè)飛行服務(wù)站。

飛行服務(wù)站的布局可轉(zhuǎn)化為在M個(gè)需求點(diǎn)中選擇N個(gè)建立飛行服務(wù)站，使其以最少的飛行服務(wù)站保證每個(gè)通用機(jī)場(chǎng)都得到完全的滿足?？山w行服務(wù)站網(wǎng)絡(luò)覆蓋模型：

M為該區(qū)域通用機(jī)場(chǎng)需求點(diǎn)集合，M={1，2，3，...，m}；N為該區(qū)域內(nèi)候選飛行服務(wù)站點(diǎn)集合，N={1，2，3，...，n}；Ci為該區(qū)域第j個(gè)候選飛行服務(wù)站點(diǎn)的服務(wù)能力；ci該區(qū)域第i個(gè)通用機(jī)場(chǎng)的服務(wù)需求量；A（j）為候選飛行服務(wù)站j所能覆蓋的通用機(jī)場(chǎng)i的集合；B（i）為能覆蓋的通用機(jī)場(chǎng)i的候選飛行服務(wù)站j的集合；yij為飛行服務(wù)站j為i通用機(jī)場(chǎng)提供空中交通服務(wù)的業(yè)務(wù)量百分比。

式（1）表示飛行服務(wù)站數(shù)量最少；式（2）表示每個(gè)通用機(jī)場(chǎng)的服務(wù)需求都能得到滿足；式（3）表示對(duì)飛行服務(wù)站服務(wù)能力的限制；式（4）表示業(yè)務(wù)量總量平衡；式（5）表示業(yè)務(wù)量百分比的范圍限制；式（6）表示在候選地點(diǎn)最多建設(shè)一個(gè)飛行服務(wù)站。

2.2 啟發(fā)式算法對(duì)模型求解

對(duì)于此模型可采用啟發(fā)式算法求解：

2.3 對(duì)飛行服務(wù)站布局方案的評(píng)價(jià)

我國(guó)通用機(jī)場(chǎng)的建設(shè)仍在發(fā)展之中，飛行服務(wù)站的布局不僅受現(xiàn)有通用機(jī)場(chǎng)的約束，同時(shí)也會(huì)影響計(jì)劃建設(shè)中的通用機(jī)場(chǎng)。因此需要對(duì)該區(qū)域的飛行服務(wù)站布局方案的合理性進(jìn)行總體評(píng)價(jià)?？筛鶕?jù)區(qū)域內(nèi)通航飛行活動(dòng)的整體需求，對(duì)飛行服務(wù)站進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整?？衫脤哟畏治龇ㄟM(jìn)行總體評(píng)價(jià)。

2.3.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)的確定

評(píng)價(jià)指標(biāo)主要來源于飛行服務(wù)站布局的影響因素，建立如下評(píng)價(jià)指標(biāo)體系：

2.3.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的確定

本文使用熵權(quán)法，對(duì)各評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行修正得出客觀的權(quán)重。

公式如下：

n表示方案?jìng)€(gè)數(shù)，m表示指標(biāo)，fij表示第i個(gè)指標(biāo)在第j個(gè)方案中所占的比重；ki表示第i個(gè)指標(biāo)的熵值；bi表示第i個(gè)指標(biāo)的熵權(quán)。

2.3.3 確定權(quán)重

層次分析法和熵權(quán)法可以分別得到主觀權(quán)重和客觀權(quán)重，兩者可確定綜合權(quán)重：

其中Wj為要求的綜合權(quán)重，Bj為計(jì)算的客觀權(quán)重，Cj為計(jì)算的主觀權(quán)重。對(duì)飛行服務(wù)站進(jìn)行評(píng)價(jià)后，應(yīng)對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果較差的站點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。

3 結(jié)束語

通航飛行服務(wù)站的科學(xué)布局，對(duì)區(qū)域甚至全國(guó)通航飛行服務(wù)區(qū)域化、網(wǎng)絡(luò)化，促進(jìn)通用航空產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有著重要的意義。本文使用網(wǎng)絡(luò)覆蓋模型及啟發(fā)式算法，對(duì)通航飛行服務(wù)站布局問題進(jìn)行建模及求解，提出飛行服務(wù)站布局方案。使用層次分析法對(duì)該模型下的布局進(jìn)行總體評(píng)價(jià)，對(duì)原方案進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，使飛行服務(wù)站的布局能最大化的滿足區(qū)域內(nèi)通用航空活動(dòng)的需求。如需更進(jìn)一步科學(xué)準(zhǔn)確地研究飛行服務(wù)站的布局問題，還需在此模型上考慮政治、成本地理等因素。

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