GIS技术在机场建设和运营中的设计应用

宋海瑞

(中国民航局第二研究所）

GIS技术在机场建设和运营中的设计应用

宋海瑞

(中国民航局第二研究所）

把GIS技术应用到数字机场建设和运营过程中，建立机场地理信息平台，并在平台上结合机场的业务需求建立工程文档管理系统、三维数字机场系统、综合管网管理系统、机场道面管理系统和机坪车辆跟踪调度系统，实现机场建设图档管理的规范化和运营服务的可视化。

地理信息系统；数字机场；工程文档；综合管网；机场道面；车辆跟踪调度

1 引言

地理信息系统（geographic information system，简称GIS）是一种采集、处理、传输、存储、管理、查询检索、分析、表达和应用地理信息的计算机系统，是分析、处理和挖掘海量地理数据的通用技术。

机场建设是一项复杂的系统工程，工程管理和工艺控制都非常有必要利用信息化手段，特别是以地理信息系统技术为核心的图文等多媒体的整合与管理技术，对工程全过程生成的大量的工程文档进行科学管理，使之能够进行归档储存，数据检索，应用开发，工程技术性利用，运行维护，从而实现工程文档的全面数字化管理。

机场建成后，建设工程产生的大量图文资料是投入运营的重要管理维护资料。特别是图形资料，不仅是机场建设和管理维护的基础，它承载的大量机场基础环境、机场设施、网管、驻场单位等综合信息也是机场运营管理的重要基础信息资源。如何充分整合并利用这些信息资源，并在此基础上进行增值应用开发，是机场地理信息系统的核心内容。

因此，在机场建设初期就筹划搭建机场工程地理信息共享平台，既可实现对建设全过程的文档资料的规范管理，又可为应用系统开发打下坚实的基础。

2 地理信息平台设计

2.1 总体框架

在机场各个项目建设过程中产生的大量工程原始数据资料，将以原始数据文件和属性数据库对象方式保存在工程原始数据库中。基于机场工程文档数据库，抽取其核心图形图层，并与其他综合信息进行关联建库，形成机场综合地理信息数据库，以此建成一个集先进性和实用性为一体的机场地理信息管理与服务平台；基于该平台，建设工程文档管理系统、三维数字机场系统、综合管网管理系统、机场道面管理系统。其总体框架见图1。

2.2 工程文档库

从机场建设过程中各个规划、设计及工程实施单位，采集扩建工程所有的工程原始数据，并对其进行基础管理，包括：归档管理：存储、版本控制。定义原始数据范围（目录清单）、类型、格式、来源，采集及录入操作流程。

工程原始数据范围涵盖整个机场建设工程区域内（包括航站区、飞行区、航站楼、综合管线、外场道路、配套建设工程，以及配套建设的机械、电子、信息等各个工程项目）的规划、勘测、设计、施工、竣工验收等各个阶段的管理控制及工程技术类信息资料。

2.3 地理信息数据库

对工程原始数据进行整理转换，包括定义转换数据类型、格式、操作处理规范、方法、工具及处理过程等；建立地理信息数据库，进行空间数据的存储，定义存储策略、技术解决方案、核心产品及工具、存储数据体系结构。

2.4 工程地理信息共享平台

建立空间地理信息WEB应用门户，对空间地理信息的用户、权限、日志等进行管理。通过空间地理信息共享交换，实现对地理信息图层共享，对业务应用引擎、地理信息服务进行管理，为各业务单位和各应用系统提供统一的二维电子地图和三维模型。

平台通过与机场生产数据库、视频数据库、旅客服务信息库、车辆定位系统、飞行器定位系统的实时信息集成，实现信息的共享与交互。

3 应用系统设计

3.1 工程文档管理系统

工程文档管理系统收集和管理机场建设工程原始数据，包括项目规划、审批、合同、设计文档、施工管理文档、竣工验收资料等一系列工程文档数据。数据来源包括业主提供、第三方提供等，以满足机场建设工程资料过程管理、交付验收、档案交接、后续运行维护的要求。同时工程图档资料也是地理信息系统的数据来源。其主要功能如下。

图1 总体框架

1）工程原始数据的存储管理：对物理上分散的工程原始数据进行集中管理，通过安全身份认证，能够方便地访问、查询相关的项目文档，而不必关心信息的实际物理位置。利用文档管理提供的平台，可以与机场建设工程相关的部门基于一个相同的数据源，访问、操作、交换工程文档资料。

2）工程原始数据的分类管理：文档的基本属性分类（如：文件类型，文档名、创建日期、文件版本控制属性，文档描述等）。

3）自定义属性分类：为文档所添加的满足特定项目需求的附加属性，允许用户在文件中附加扩充的属性数据。

4）工程原始数据的历史记录：提供工程原始数据文档历史记录功能，可以在文档的生命周期内为每个文档建立历史记录项列表。

5）工程原始数据文档的版本管理：版本控制功能为存储和管理同一工程原始数据文档的多个版本提供了手段。

6）工程原始数据的安全管理：提供文件夹读、写、下载、增加目录、删除目录、永久锁定等多种权限分配。

3.2 三维数字机场系统

三维数字机场系统建设内容包括整个机场的三维模型、航站楼内部建筑结构及主要设施图、航站楼内管网电子图、航站楼强弱电桥架电子图等；功能上能通过场景浏览、信息查询、GIS分析、场景制作、数据输出等手段为维修维护部门、机场运行管理部门、领导决策部门提供各种应用支持。其主要功能如下。

1）三维场景漫游：提供放大、缩小、导航、行走、飞行、全景、漫游等功能。用于对三维场景进行浏览漫游。

2）信息检索展示：通过给定特定条件，根据属性查询三维实体，提供点击查询三维实体功能；查询结果在三维模型中高亮定位，同时显示三维实体的属性信息。

3）GIS分析：可以进行三维飞行、缓冲区分析等多种GIS分析。

4）数据输出：可以将三维场景进行各种表现形式的输出。如输出为图片、PDF等，可运用于汇报材料等。

3.3 综合管网管理系统

综合管网管理系统利用地理信息系统(GIS)技术、数据库技术、图像处理技术和可视化技术，构建管理服务中心，以快速提供真实准确的综合管线信息，实现快速查询统计、定位、辅助分析决策等功能，为机场管网综合设计建设及建成后的日常管理、管网维护、分析统计、规划决策提供可靠依据，形成全面集中管理和分布式应用的管线信息系统。其主要功能如下。

1）地图管理：包括基础地形图显示与定位，管网电子地图分类管理和查看。地图定位，可以根据特征定位到空间对象所在的位置，并加以显示；查询检索，可以进行图形与属性的双向查询；量算与动态标注，可方便地测算任意两点间的距离和任意多边形的面积。

2）管网综合查询：按分类对管网进行查询，包括简单条件属性查询、复杂条件属性查询、模糊查询、点/线/面空间查询、按管径查询管线、按附属物查询管点等专题查询。查询结果在地图上高亮显示，单个要素可闪烁定位，属性信息以表格显示。

3）管网信息统计：提供对管线长度和管点数量的统计，包括全库管线长度统计、全库管点数量统计、区域内管线长度统计、区域内管点数量统计、按管线材质统计、按管线管径统计、按管点附属物统计等功能。统计结果以表格、图表等多种形式展示，可导出。

4）管网分析：包括横纵断面分析，水平净距分析，垂直净距分析，爆管分析，三维管线展示，火灾抢险分析，覆土深度分析。

3.4 机场道面管理系统

机场道面管理系统实现机场道面管理，通过机场道面信息的交互、共享、更新、存储、统计和分析，提高机场道面管理的信息化、精细化、智能化水平，进而形成有力的机场道面决策支持系统。

1）基础数据处理和维护：基于EGIS空间数据库结合道面管理系统需求，对飞行区道面分块电子地图数据进行处理和编码维护。

2）飞行区道面信息管理：对飞行区道面板块属性信息进行记录和维护，包括道面的分块编码、道面结构信息、道面表面破损信息、道面承载力信息、跑道剩余结构使用寿命信息、道面大中修等历史维修信息等。

3）道面巡检管理：巡检人员利用高精度GPS手持终端对道面板块进行巡检，发现破损后，手持终端自动进行高精度定位获取破损位置的XY坐标，同时手持终端可以现场进行拍照，通过GPS手持终端可将将破损信息（如破损类型、破损长度、破损宽度等）录入并保存。巡检完成后将破损信息附带照片导入系统中。

4）道面维修管理：系统管理员根据道面破损类型、破损区域等信息，生成维修工单派发给维修人员，维修人员通过手持终端可查看维修工单，并进行现场维修，维修后通过手持终端录入道面维修信息。维修工作完成后，将维修完成情况导入系统中。

3.5 机坪车辆跟踪调度系统

机坪车辆跟踪调度系统是一个建立在GIS平台之上的应用系统，它将高精度卫星定位技术和GIS技术、GSM通信技术、互联网技术和计算机信息系统有机地结合在一起，为用户提供全新、透明、可视、实时、互动、形象化的车辆管理服务。

车载终端通过GPS获取相关路点信息；通过集群通信平台，将信息上传至基于GIS平台的机坪车辆跟踪与调度系统，这些信息将是车辆监控调度中心的数据来源。车辆监控调度中心完成机坪车辆信息记录管理、对车辆状态的跟踪与管理、对机坪车辆的分配调度管理、对机坪车辆的维修与保养管理等功能。

4 系统建设面临的问题

GIS作为工程建设和运营管理的重要手段在很多领域进行了成熟应用；但GIS系统建设是一项庞杂的系统工程，既涉及大量数据的采集与处理，又涉及异构平台的数据交互。因此，GIS系统在建设过程中需做好以下几项工作。

1）建立标准化流程：如数据标准化处理流程、档案资料管理流程、土地、建筑物信息管理流程、综合管网信息管理流程、数据接口流程等。

2）制定统一的接口规范：在系统实施的前期，制定统一的数据交换和数据通讯接口标准，规范数据库的选型、数据存储格式、空间属性数据的组织方式和体系结构。

3）重视基础数据建设：基础数据是GIS系统建设的关键与基础，没有足够有效的基础数据，GIS只能作为一个演示系统，起不到为机场建设和运营服务的作用。基础数据的建设, 不但需要大量资金的投入, 还应该理顺各方面的关系,使之建立在良性的数据共享体制上, 以保证数据的一致性、现时性、标准化，做到可持续发展。

5 结束语

目前，机场建设过程中运用了各种先进的IT技术、通信技术和信息化手段，实现机场建设、运营管理、维护和服务的全面数字化，而地理信息系统技术应用是实现机场建设和运行的精确化、立体化、动态化、智能化主要工具。GIS技术的发展为机场建设及运行提供了可视化、空间化的技术手段，为辅助决策、运行管理和旅客服务提供了多层次、多维度的展示方式。在机场建设初期就筹划地理信息平台的建设，可在工程建设过程中实现工程图档资料的规范化管理；各种数据、资料前期处理将为各种应用系统建设提供完善的基础资源。此外，地理信息平台将作为一项基础服务，可以为旅客服务、设施设备管理、能源管理等提供地图引擎和空间数据，实现机场管理的自动化和服务的可视化。

【1】李涛.地理信息系统在机场领域的应用研究[J].软件，2014，（3）：35.

【2】刘晓琳，刘胜飞，魏江龙，石旭东.机场特种车辆指挥调度系统设计[J].自动化与仪表，2010，（3）：10.

【3】李郁.基于组件式GIS 的机场道面管理系统研究与应用[J].中外公路，2007，（4）：28.

【4】徐晓明.数字机场 智慧民航[J].中国民用航空，2013，（7）：145.

【5】尹朝晖. 基于GPS/GPRS/GIS动态车辆调度研究[D].内蒙：内蒙古科技大学学报，2013.

【6】徐军库，孙施曼.数字机场建设与民航可持续发展之路[J].中国信息化，2014，（9）：18-22.

Design and Application of GIS on the Construction and Operation of the Airport

SONG Hai-rui
(The Second Research Institute of CAAC）

The application of GIS technology to the digital airport construction and operation process, to establish the airport geographic information platform, and on the platform combining with the business needs of airport engineering document management system, threedimensional digital airport system, the integrated network management system, pavement management system and transaction vehicle scheduling and tracking system, to realize the standardization of the airport building image file management and operation service of visualization.

geographic information system;digital airport; engineering documents; comprehensive network; airport pavement; vehicle tracking scheduling

10.13655/j.cnki.ibci.2015.07.015