民用机场地形特征对飞行超限事件影响的分析方法与流程

技术特征：

1.一种民用机场地形特征对飞行超限事件影响的分析方法，通过建立机场净空管理模型，定量分析机场地形障碍对飞行超限事件的影响；再通过相关性分析，识别地形特征对飞行超限事件的影响；由此获得受地形特征影响大的超限事件；包括如下步骤：

第一步，超限事件频率的定义和计算，包括步骤11)～12)：

11)定义超限事件频率

将飞行阶段分为大起飞阶段、巡航阶段和大降落阶段；超限事件主要发生在大起飞阶段和大降落阶段，定义超限事件频率作为表征超限事件发生强度的评价指标；

设定统计时间段为T，在T时间段内起飞航段数为Nt，降落航段数为Nl，对于某个事件类型e，当在T时间段内发生的数量为C时，称fe为事件类型e在T时间段内的频率，通过式1计算得到：

式1中，fe为事件频率；超限事件的fe值即为超限事件频率；

12)超限事件频率计算；

获得飞行品质监控数据，包括超限事件数据和飞行航段数据；再通过式1计算获得各机场对应不同阶段的超限事件的频率；

第二步，机场区域DEM数据获取与处理，包括步骤21)～23)：

21)获取和计算得到DEM数据；

22)确定机场区域范围，获得机场的坐标，得到机场附近DEM数据文件；

23)对机场附近DEM数据进行处理，得到以机场为中心的机场区域DEM数据；

第三步，选取地形因子，通过计算获得地形因子的值，包括步骤31)～32)：

31)选取对航空飞行造成影响的多个地形因子，包括坡度变率、等高线密度、分形维、地理信息熵中的斯特拉勒积分因子和机场海拔因子；

32)计算得到所述各个地形因子的值；

第四步，地形因子与超限事件相关性分析，包括步骤41)～42)：

41)计算得到地形因子与超限事件的相关系数|r|；

42)设置相关系数阈值，得出与地形因子强相关的超限事件；

第五步，计算得到机场区域地形障碍，包括步骤51)～52)：

51)建立机场区域净空模型，所述机场区域净空模型由机场区域地形与机场障碍物限制面/障碍面构成，机场障碍物限制面由机场各跑道的障碍面构成；所述各跑道的障碍面包括跑道参数和跑道障碍面参数构成；所述跑道障碍面包括进近面、过渡面、内水平面、锥形面、内进近面、内过渡面和起飞爬升面；对于有多条跑道的机场，取各跑道的障碍面的并集；

52)地形障碍为位于机场障碍物限制面以上的机场区域地形部分，计算跑道各障碍面的地形障碍，得到机场区域地形障碍比例；

第六步，分析机场区域地形障碍与超限事件的相关性，包括步骤61)～63)：

61)数据筛选阶段，以提高相关性分析的有效性；

62)通过计算得到各超限事件频率与机场内水平面地形障碍比例的相关系数；

63)设置相关系数阈值，得出与机场区域地形障碍强相关的超限事件；

第七步，由第四步和第六步结果，得出受地形特征影响大的超限事件。

2.如权利要求1所述分析方法，其特征是，步骤11)所述大起飞阶段包括滑出、起飞和爬升阶段；所述大降落阶段包括降落、进近、着陆和滑入阶段；所述起飞航段数取航班数。

3.如权利要求1所述分析方法，其特征是，步骤21)获取的DEM数据为美国地质勘探局网站提供的ASTER GDEM V2版本的数据，按照经纬度分割为1度*1度的单个Geotiff格式文件。

4.如权利要求1所述分析方法，其特征是，步骤22)所述机场区域范围为40km*40km；所述机场的坐标通过Google Earth进行人工判读获取；步骤23)具体利用Arcgis提供的Python脚本库编程对机场附近DEM数据进行裁剪、拼接、投影处理，得到以机场为中心的机场区域DEM数据。

5.如权利要求1所述分析方法，其特征是，第三步所述分形维选取盒形维；具体设定F为Rⁿ上任意非空的有界子集，Nδ(F)表示直径最大为δ的闭球，且可以覆盖F的集的δ的最少个数，采用式2表示F的计盒维数：

设定机场区域DEM为M×M的数据矩阵，为R³上的有界子集；通过使用一系列ri×ri×hi的立方格子Vi来覆盖DEM，对于不同的Vi得到不同的覆盖所需的立方格子数Ni；将这一系列数据对(-logVi,logNi)利用最小二乘法进行线形拟合，得到式3的直线方程：

logNi＝a(-logVi)+b (式3)

斜率a为计盒维数。

6.如权利要求1所述分析方法，其特征是，第三步所述斯特拉勒积分中的斯特拉勒曲线采用机场区域内等高线和等高线之上流域面积的曲线进行积分得到斯特拉勒积分。

7.如权利要求1所述分析方法，其特征是，所述相关系数计算方法采用pearson、kendall或spearman方法中的一种。

8.如权利要求1所述分析方法，其特征是，相关系数阈值包括第一相关系数阈值和第二相关系数阈值；当相关系数绝对值大于第一相关系数阈值时，与超限事件间的关系为强相关关系；当相关系数绝对值介于第一相关系数阈值和第二相关系数阈值时，与超限事件间的关系为中等强度相关关系；当相关系数绝对值小于第二相关系数阈值时，与超限事件间的关系为弱相关关系。

9.如权利要求8所述分析方法，其特征是，设置第一相关系数阈值为0.6，第二相关系数阈值为0.4。