WEB-GIS技术在航班模拟系统中的应用
（618307 中国民用航空飞行学院 四川 广汉）引言
随着经济社会的进一步发展，我国的科学技术也达到了极大发展，在航班信息系统中，不仅使用了先进的=智能化设备，而且还应用了各项比较先进的技术，比如Web-Gis技术。在新的发展时期，探索Web-Gis技术在航班信息系统中的具体应用，对于提升航班信息的准确性具有重要意义。
一、Web-Gis技术内容概述
在Internet技术的不断发展中，为了让其与GIS技术结合起来，应用在GIS领域，拓展其应用范围，Web-Gis技术应运而生。将Web-Gis技术应用在GIS中，能够充分利用互联网的功能来扩展GIS的性能，并将GIS发展成为一种大众使用的工具。在Web-Gis技术中，用户无论在互联网的哪一个节点，都可以浏览相关站点的空间数据，制作需要的专题图，并对相关数据和图像进行空间检索和分析，进而将GIS推向千家万户。
一般而言，Web-Gis技术具有三大特点。
一是Web-Gis技术能够应用在客户或者是服务器上，只要是Internet中的用户，无论其处在互联网的哪一个节点，其都能够访问到Web-Gis服务器中的内容，获取需要的GIS服务信息。使用这些信息。并且用户还能够在全球的任何角落，利用Web-Gis来更新GIS数据信息。
二是Web-Gis技术是真正的大众化GIS，近些年来，Internet的发展速度加快，应用领域拓展，呈现出爆炸式发展趋势，使得Web进入了人类的日常生活中，Web-Gis技术给更多的用户提供了使用GIS的平台和机会。
三是Web-Gis技术具备较好的扩展性，其能够很简单的与Web中的数据服务形成没有缝隙的衔接。并将自身的信息与其他的信息服务集成起来给予GIS以灵活性和多变性，进而为人们提供更多方便的服务，让人们更好的使用Web-Gis技术。
二、地图瓦片技术及其标准分析
在航班信息系统中，Web-Gis技术本身存在一定缺陷，但Web-Gis系统的包容性强，其能够接受其他的技术，比如地图瓦片技术，让其他技术来弥补Web-Gis技术的不足，提升Web-Gis系统的整体性能，以便更好的为人们服务。
地图瓦片技术，实质上是一种地图预缓存技术，在使用此项技术之前，需要先配置具有特定坐标范围的地图。然后按照不同的比例尺和指定的图片尺寸，将地图切割成由行列组成的正方形图片，最后按照规定的格式将这些正方形图片保存在文件系统或者是数据库系统中，进而形成静态的地图缓存。这些缓存的地图都是呈金字塔模型的，由于这些缓存的地图是一片一片的，因此，又将其称之为瓦片。地图瓦片技术的分辨率较高，并且层次性特征明显，不同层级的瓦片的分辨率不同，从顶层到底层的分辨率变化趋势是由低到高。
也就是说，底层的瓦片分辨率最高，顶层的瓦片分辨率最低。但总来说，其表示的地图范围并没有发生任何变化。
在地图瓦片技术中，其常用的瓦片地图服务是 tile mapservice和web map tile service，分别简称为TMS、WMTS。
一般而言，不同的瓦片地图服务具有不同的标准，相比较WMTS而言，TMS的算法更加简单。
三、Web-Gis在航班信息系统中的应用分析
（一）航班信息分析
一般而言，每一架飞机的起飞与降落信息都是保存在特定的数据库中的，数据库会专门记录飞机从哪个机场起飞，飞行时间的长短，预计什么时候降落，降落机场的位置以及其他信息。之前使用的航班信息系统是利用的网页版，将航班的所有信息记录在一个网页版上，此网页版就是航班信息系统。
传统的航班信息系统只能够实施检索功能并将检索的结果显示在页面上，为人们提供航班信息服务。但是，随着社会的不断向前发展，人们发现仅仅利用文字信息来展示航班信息是不够的，还应该利用图片来展示航班的动态信息。又因为图片所包含的信息比文字更加丰富，所以人们便将Web-Gis融入在了航班信息系统中，用图片的形式为人们展示航班的起飞时间，途径路线以及到达位置，为人们提供航班的动态变化信息。
在Web-Gis系统的应用过程中，我们需要先对飞机的架次进行定义，假定每一架次的飞机是一个类Flight，然后将飞机的所有参数属性都记录在Flight类中。在航班信息系统中，每架次的飞机参数属性有航班号、隶属于的航空公司、飞机的起飞和降落时间等。
当将Flight类建立好之后，然后需要对飞机的参数属性进行检索，并将检索结果进行入库操作。在统计当天航班的高峰时刻时，需要用到卷积算法来计算分析相关数据，以便将每一个状态下的飞机信息都保存在航班信息系统中，进一步完善航班信息系统，并提升整个系统的响应速度。在航班信息系统中应用Web-Gis系统及其相关技术，能够有效提升航班信息的完整性、实时性和准确性，增强航班信息系统的响应功能。
（二）系统实现分析
在航班信息系统中应用Web-Gis技术，需要先建立一个应用平台，明确其前端显示和后端数据，并将航班数据与地图数据连接起来。在新建立的航班信息系统中，其表现层使用的是open layer，系统的具体显示效果如图1所示。
航班数据
地图数据
O penLayers
页 面 显 示
图1 系统显示原理图
在此系统中，为了有效发挥两者的作用，增强航班信息系统的功能，需要对地图数据进行特殊的索引算法。在这之中，用变量option 定义最大显示范围的，比如，级别、分辨率等。在加载航班数据信息时，需要将所有的航班数据都存放在Flight，让其生成vector。并将所有的没有起飞的飞机信息保存在新的vector中，然后将其加在vector layers中并将其加载到地图内。
四、系统实现相关关键技术
（一）航迹数据的获取与处理
航迹数据的获取和处理，包括三部分。第一部分是飞机身份信息和分类信息的识别。获取的是飞机的航班号或ICAO注册号，以及飞机类型。第二部分是飞机的位置信息和速度信息的获取。飞机的位置信息获取自ADS-B的“AirbornePosition Message”报文，包括了经纬度和高度信息。飞机的速度信息来自ADS-B的“Airborne Velocity Message”报文。
飞机的航迹数据分别从不同的ADS-B报文中获取，描述了跟航迹相关的各个方面，需要将这些数据融合到一起，成为具有唯一标识的飞机对象的各种属性。数据的融合首先定义目标数据的格式，然后再实现从源数据到目标数据的过滤、解码和转换。
航迹数据通过不断变化来反映真实的飞行的状态，因此需要对航迹数据加上特定的时间标签，关注其在时间维度上的变化。飞机的飞行状态包括：爬升、下降、左转、右转、加速、减速、巡航和偏离航线。根据高度、速度、位置和航线等信息，可以计算出上面的各类飞行状态。
（二）飞机身份的识别
飞机的身份信息可以从A D S-B报文“A i r c r a f tIdentification Category Message”中获取，“AircraftIdentification Category Message”的长度是56位，按位划分成不同的字段。
其中9-56位是飞机的身份信息，通常是飞机的航班号。如果是非运营民航飞机，没有航班号，则使用飞机在国际民用航空组织（International Civil AviationOrganization，ICAO)的注册号。
飞机的身份信息共48位，分为8个6位的字符。这8个字符组成的身份信息不能有任何前导或插入空白字符，只能身份信息不足8个字符时，补充空白字符。
（三）飞机位置信息的获取
飞机的位置信息可以获取自A D S-B的“A i r b o r n ePosition Message”报文。“Airborne Position Message”
的长度是56位，按位划分成不同的字段。其中9-20位是高度信息。
可以是大气压高度，或GNSS高度。高度信息字段中的值是经过编码后的值，而且采用两种编码方式，需要对其进行解码。23-39位是CPR（ Compact Position Reporting，压缩位置报文）编码纬度。使用CPR对纬度信息进行编码的结果。40-56位是CPR编码经度。使用CPR对经度信息进行编码的结果。
四、飞机速度信息的获取
速度是一个相对概念，不同参照物会得到不同的结果。
衡量飞机飞行速度的参照物主要有两个：地面和空气。因此，飞机也就有了两个飞行速度指标：地面速度和空气速度。
地面速度是飞机相对于地面静止物的速度。空气速度是飞机相对于空气流动的速度。这两种速度都可以通过ADS-B的“Airborne Velocity Message”报文获得。具体获得的是哪种类型的速度，是由机载设备所决定的。在报文中，可以通过子类型字段进行区分。
（五）航迹数据的融合
飞机在飞行时，会定期广播各种不同ADS-B报文，这些报文描述了飞机的各个方面。在实际应用时，需要根据所关注的主题不同，从中抽取所关心的数据，并将这些数据整合到一起。
飞机的航迹数据分别从不同的ADS-B报文中获取，描述了跟航迹相关的各个方面，需要将这些数据融合到一起，成为具有唯一标识的飞机对象的各种属性。 数据的融合需要首先定义目标数据的格式，然后再实现从源数据到目标数据的过滤、解码和转换。
结语
在航班信息系统中应用Web-Gis技术，首先需要详细了解Web-Gis技术本身的优缺点，然后根据Web-Gis系统的填补性在其中增加新的技术，以增强其功能。之后再建立与航班信息相关的新的系统，进而深化Web-Gis技术在航班信息系统中的应用。
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基金项目：
校级项目资助（J2014-48）
