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1、摘 要 I 机场净空分析的三维可视化及其算法研究机场净空分析的三维可视化及其算法研究 作者简介：刘应朝，男，1982 年 6 月出生，2006 年 9 月师从于成都理工大学唐斌副教授，于 2009 年 6 月获硕士学位。 摘摘 要要 飞机在当今社会已经成为人类不可或缺的交通运输工具。 航空运输的发达程度在一定程度上已经成为国家和地区经济实力的象征。 而机场的建设规划和管理水平则体现了航空运输业发展水平。在机场建设规划和日常管理中，都需要对机场的净空条件做出评价。以确保待建场址和已建机场的飞行等级和安全系数。机场净空区是为了保障飞机起飞和着陆安全在机场跑道周围及上空划定的区域， 用以限制跑道周边
2、超高障碍物的高度。机场净空区由升降带和障碍物限制面组成。机场净空区的大小和范围由机场的飞行指标参数决定；同时，机场的净空条件也决定着机场的飞行等级。 本文在研究民用机场飞行区技术标准（MH，50001- 2006）对进近面、过渡面、内水平面、锥形面、内进近面、内过渡面、复飞面和起飞爬升面组成的障碍物限制面定义的基础上，给出民用机场净空区障碍物限制面的详细计算方法， 在自定义几何坐标系中使用参数化的方法对障碍物限制面的顶点进行公式化计算，从而构建出一个参数化的通用民用机场净空数学模型。并在此基础上，通过并给出从自定义的几何坐标系到 Globe 中地理坐标系的详细转换公式， 设计出民用民用机场净空
3、三维分析模型。其次，分析了 ArcGIS Globe 中的三维可视化技术，对 ArcGlobe 中地形建模技术，实体建模技术和通过调用 OpenGL 组件来提高 ArcGlobe 场景中的三维显示效果的技术。最后，使用 ArcGIS Engine 进行组件式二次开发的方式，对 ArcGlobe 环境下的民用机场三维净空分析模型进行可视化和空间分析的测试。 使民用机场净空三维分析模型用于机场建设规划和机场净空管理中。 关键词： 机场净空 障碍物限制面 ArcGlobe 三维建模 空间分析 成都理工大学硕士学位论文 II Research of arithmetic and 3D visualiz
4、ation of aerodrome clearance analysis Introduction of Author: Liu Yingchao, male, born in June of 1982, was granted the master from Chengdu University of Technology whose tutor was professor Tang Bin. Abstract In current society, the air plane has evolved to be the indispensable transportation imple
5、ment and the development of aviation which depend on the planning and management of the aerodrome suggests the economical levels of different countries and districts in a large extent. Therefore, the assessment of aerodrome obstacle free spaces condition is essential to the airports planning constru
6、ction and maintaining management in order to insure the aviations classification and safety factor for the future or current airports. Aerodrome obstacle free space(Air Clear Zones, ACZ) is the area which is designed around the airstrip and surroundings to constrain the height of the obstacles for t
7、he sake of the security of taking- off and landing. The area of Aerodrome obstacle free space concludes the runway strip and obstacle free zones, and the size and range of ACZ are according to the parameter of aviation index while the status of Aerodrome obstacle free space settle the aviations clas
8、sification. This thesis provides the detailed calculation method for the areas of civil aerodrome obstacle free space that based on the definition of obstacles restriction area which is composed of approach, transition, inside horizon, taper, inside approach, inside transition, retake- off and takin
9、g off- ascending components after researching on “Skills and criterions of Aviation District in Civil airport” (MH, 50001- 2006). This calculation method achieves the formula for calculating the vertex of obstacle free zones after combining user- defined geometry coordinating system and builds the i
10、ndex mathematic model for civil aerodrome. Besides, this article presents the detailed formula for converting from the user- defined geometric coordinating system to the geographic coordinating system in ArcGlobe before designing the three- dimensional analyzing model for civil air clearance. In add
11、ition, the article analyzes the visual three- dimensional skills in ArcGIS Globe and improves it through the technology of landform building- model in ArcGlobe and substantiality building- model together with the transferring OpenGL components. Last but not least, the article researches the Abstract
12、 III testing on visualization and spatial analysis on ArcGlobe and civil aerodrome three- dimensional air clearance analysis model by double evolution on ArcGIS Engine. The article provides the approach for applying air clearance three- dimensional analysis model into the planning construction and m
13、aintaining management of the airports. Keywords: Aerodrome obstacle free space obstacle limited surface ArcGlobe 3D modeling geospatial analysis 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果， 也不包含为获得 成都理工大学 或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了
14、明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 成都理工大学 有关保留、 使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘， 允许论文被查阅和借阅。本人授权 成都理工大学 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 （保密的学位论文在解密后适用本授权书） 学位论文作者签名： 学位论文作者导师签名： 年 月 日 第 1 章 引言 1 第第 1 章章 引言引言 1.1 研究背景及意义研究背景及意义 在二十世纪中期，飞机已经成为世界上主要的长程运输方式。而
15、现在，几乎每个大城市都会至少有一座飞机场。 机场和航空公司成为航空运输业的两大组成部分。机场的建设经营已经成为关系到国家利益和社会稳定的基础行业。机场行业的发达程度也标志着一个区域或国家的经济发展水平。 经过几十年的建设和发展，中国机场总量初具规模，机场密度逐渐加大，机场服务能力逐步提高，现代化程度不断增强，初步形成了以北京、上海、广州等枢纽机场为中心，以成都、昆明、重庆、西安、乌鲁木齐、深圳、杭州、武汉、沈阳、 大连等省会或重点城市机场为骨干以及其他城市支线机场相配合的基本格局， 中国民用运输机场体系初步建立。 中国航空市场增长惊人， 三大枢纽机场 （北京、上海浦东、广州）加上际机场在内 2
16、007 年共处理超过 1 亿 6000 万旅客人次和 800 万吨货物1。 因应市场增长需要，中国主要国际枢纽机场正进行庞大投资计划。北京首都机场近年先行完成兴建第三跑道和第三航站大楼，其处理客运和货运已大幅上升。同时，首都机场正探索兴建第四跑道和第二北京机场的可能性。另一方面，上海浦东机场在近年已完成兴建第二航站大楼和第三跑道， 并大力拓展航空货运服务。在国务院扩大内需政策的拉动下，国内机场建设无论是从资金还是政策上都将获得大力的支持，在 4 万亿元拉动内需政策下，民航总局获得了 40 亿元政府拨款，可以预见 2009 年中国机场建设将掀新高潮，这对缓解中国民航基础设施建设滞后与航空运输快速发展不相适应的状况会起到关键作用。 机场是航空事业中的一个重要组成部分，是飞机起降、停驻、维护的场所。机场的演变过程反映着民航事业的发展过程。 场道使用面积和各种飞行保障设施决定使用飞机的大小、运载重量和飞行速度
