GIS三維可視化在機(jī)場選址中的應(yīng)用研究

李佳蔓

摘 要：我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展帶動(dòng)了我國民航事業(yè)的發(fā)展，對(duì)于機(jī)場選址與規(guī)劃人員而言，在數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)量化統(tǒng)計(jì)、查詢等方面較為不便，而GIS技術(shù)可將顯示世界中的對(duì)象空間位置和相關(guān)屬性有機(jī)的結(jié)合，能更好地滿足用戶對(duì)空間信息管理的要求。

關(guān)鍵詞：GIS三維可視化;機(jī)場選址;應(yīng)用研究

一、華池縣概況

華池縣地處甘肅省東端，東北與陜西省志丹、吳旗、定邊接壤，西南與甘肅省內(nèi)的慶城、環(huán)縣、合水為鄰。地處東經(jīng)107°29'-108°33'，北緯36°07'-36°51'之間。

初選場址過程中，以空域優(yōu)先為原則，先從空中分析適合選址的區(qū)域，再從可選區(qū)域中根據(jù)地形地貌、城市規(guī)劃、建設(shè)條件、區(qū)域位置及配套設(shè)施等因素篩選場址。

（一）按照新建機(jī)場鄰接區(qū)應(yīng)盡可能避免與現(xiàn)有機(jī)場使用空域重疊、且需與現(xiàn)有航路、航線保持足夠水平間隔和垂直間隔的要求，華池通用機(jī)場選擇場址，較為合適的為縣域東南片區(qū)，此區(qū)域范圍最大限度保障本場與現(xiàn)有保證本場飛行與現(xiàn)有航線、航路有足夠的水平間隔。

（二）從華池縣地形地貌來看，整個(gè)區(qū)域?qū)儆邳S土低山丘陵地貌，選擇縣城和南梁之間山梁場址，既靠近公路又保證良好的凈空條件。視野良好、氣象情況穩(wěn)定、排水條件好、對(duì)周邊區(qū)域噪音影響小，滿足機(jī)場使用要求。

（三）按照華池縣城城市發(fā)展規(guī)劃，今后將依托主要交通干線，引導(dǎo)人口和產(chǎn)業(yè)向發(fā)展軸集聚，形成點(diǎn)軸城鎮(zhèn)發(fā)展格局，華池縣東南區(qū)域處在規(guī)劃發(fā)展軸的兩軸之間，同時(shí)在老城區(qū)向新城區(qū)發(fā)展路徑上，在此發(fā)展軸線建設(shè)通用機(jī)場，可帶動(dòng)該區(qū)域相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)就業(yè)和增加稅收，符合華池縣城市發(fā)展規(guī)劃，也符合選址要求中的機(jī)場運(yùn)行和發(fā)展與城市規(guī)劃相協(xié)調(diào)的原則。

（四）按照華池縣縣域旅游發(fā)展規(guī)劃，旅游資源主要集中在：以南梁鎮(zhèn)所在地位為中心的紅色旅游區(qū)。南梁、抗大第七分校、雙塔森林公園等組成的五大精品旅游線路及重點(diǎn)紅色旅游基地基本圍繞南梁設(shè)置，旅游線路與城市規(guī)劃“多軸”布置一致，通用機(jī)場場址選在該區(qū)域，有利于旅游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和旅游產(chǎn)品的開發(fā)，符合華池縣“做大做強(qiáng)旅游產(chǎn)業(yè)”的發(fā)展規(guī)劃。

（五）從華池縣地震震中分布圖上看，華池西部地震活動(dòng)較為頻繁，東部地震活動(dòng)相對(duì)較弱，因此將預(yù)選選址確定在此區(qū)域是合適的。

根據(jù)華池縣的空域、地面條件、城市發(fā)展規(guī)劃和區(qū)域地址環(huán)境等因素，綜合分析后，重點(diǎn)選址區(qū)域宜確定在華池縣東南區(qū)域。

二、初選場址地理分析

根據(jù)前述選址原則，按照民航選址的有關(guān)要求，結(jié)合和華池縣區(qū)內(nèi)自然地形地貌、資源分布的實(shí)際情況，項(xiàng)目組經(jīng)過圖上作業(yè)后，選出了條件相對(duì)較好的01柳灣場址、02雷圪嶗場址、03南梁場址3個(gè)初選場址作為預(yù)選場址，如圖所示

三、場址凈空條件分析比較

所謂凈空是指機(jī)場附近沿起降航線一定范圍內(nèi)的空域，即在跑道兩端和兩側(cè)上空為飛機(jī)起飛爬升、降落下滑和目視盤旋需要所規(guī)定的空域。在這個(gè)區(qū)域內(nèi)，不能有地面的障礙物來妨礙導(dǎo)航和飛行（種小雷，2002）。

傳統(tǒng)的機(jī)場凈空障礙物獲取方法是調(diào)查和測定機(jī)場凈空限制面內(nèi)障礙物的位置和高度，繪制出機(jī)場凈空限制面及障礙物位置圖，然后根據(jù)三角關(guān)系計(jì)算物體高度是否超過限制高度。這種方式成圖速度慢、精度低、難以更新。而通過建立機(jī)場凈空模型，可以確定機(jī)場周圍任一平面位置的障礙物許可高度，用三維遙感與GIS技術(shù)獲取障礙物數(shù)據(jù)，具有分析過程效率高、結(jié)果數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、實(shí)現(xiàn)凈空障礙物三維可視化等優(yōu)點(diǎn)。

（一）機(jī)場凈空模型

從《民用機(jī)場飛行區(qū)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（MH50012000）中關(guān)于機(jī)場凈空的規(guī)定可以看出，機(jī)場對(duì)障礙物的限高要求具有縱橫對(duì)稱的特點(diǎn)，因此，本文采用一種通用的機(jī)場凈空限制面幾何模型，即所謂的縱橫對(duì)稱的凈空模型。

（二）機(jī)場凈空障礙物分析

研究中利用土石填挖計(jì)算的原理，將機(jī)場實(shí)地?cái)?shù)字高程模型數(shù)據(jù)和機(jī)場凈空限制面高程模型進(jìn)行填挖方分析獲得地形障礙數(shù)據(jù)，將機(jī)場實(shí)地?cái)?shù)字高程模型作為原始地形數(shù)據(jù)，機(jī)場凈空限制面高程模型作為填挖后地形數(shù)據(jù)，填挖方分析獲得的挖方區(qū)域即是地形超高區(qū)域。將建立機(jī)場實(shí)地?cái)?shù)字高程模型的等高線離散化數(shù)據(jù)，和帶有頂端高程值屬性的障礙物數(shù)據(jù)一起重新構(gòu)建TIN，其中煙囪、塔欠、天線等點(diǎn)狀地物被統(tǒng)一處理為直徑為l〇m的面，這樣點(diǎn)狀地物與樓房、樹林等面狀地物全部參與構(gòu)建TIN，TIN轉(zhuǎn)換為grid，獲得機(jī)場實(shí)地障礙物高程模型。機(jī)場實(shí)地障礙物高程模型與機(jī)場凈空限制面高程模型進(jìn)行填挖方分析，落在挖方區(qū)域內(nèi)的障礙物即是超高障礙物。對(duì)超高障礙物數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，獲得最終的機(jī)場超高障礙物成果。

對(duì)機(jī)場凈空區(qū)進(jìn)行三維建模及飛行模擬根據(jù)遙感圖像三維可視化模型（圖2），利用ERDASImagingVirtualWS軟件，在VirtualGIS軟件中，設(shè)置飛行路線、飛行視角、速度和飛行高度等飛行參數(shù)，進(jìn)行飛行模擬，重點(diǎn)突出表現(xiàn)了凈空障礙物對(duì)飛機(jī)飛行的影響，最終輸出機(jī)場凈空區(qū)虛擬現(xiàn)實(shí)模擬飛行錄像文件。