В современном мире огромное значение имеет своевременность получения информации. Полнота и наглядность необходимых сведений коренным образом влияют на быстроту и точность принятия решений в той или иной ситуации.
Практически все передовые системы автоматизации управления
имеют в своей основе базы данных. Целью таких систем является сбор,
накопление и выдача необходимой информации. Человеку, принимающему решения,
эта информация может предоставляться в виде таблиц, диаграмм, графиков
и т.д. Данные об объектах, имеющих территориальную привязку, как нельзя
лучше могут быть представлены на топографической карте. Такими объектами
могут быть, например, буровые вышки, линии электропередачи, автомагистрали
и железные дороги, сведения о чрезвычайных ситуациях или военных действиях
и так далее.
Карта - наиболее распространенный способ осмысления пространственной
информации. База данных - самый оптимальный способ накопления необходимых
сведений. В случае работы с геоинформационными системами (ГИС) мы имеем
дело с электронной картой, которая также является в некотором роде базой
данных. Также как и любая база данных, электронная карта является источником
информации. Кроме того, такая карта позволяет выполнять различные измерительные
и расчетные функции. Интеграция геоинформационных систем и систем управления
базами данных в современных условиях многопоточной информации и постоянного
ее изменения неизбежна.
В любой сфере деятельности, связанной с изготовлением
специализированных карт, формируется определенная культура картоиздания,
которая включает в себя систему стойких традиций, которые проявляются
в стиле оформления, наборе шаблонов, специальных символах и тому подобное.
Подготовка полета и непосредственное его выполнение связаны с работой
по карте. Перед полетом выбирается и прокладывается наивыгоднейший маршрут,
измеряются длины его этапов, путевые углы и необходимые азимутальные
поправки, намечается система ориентиров для осуществления контроля полета,
снимаются точные координаты поворотных пунктов маршрута, производится
разметка маршрута. В ходе выполнения полета карта используется для ведения
визуальной ориентировки, навигационной определений с помощью различных
навигационных, радиотехнических, астрономических и других систем и устройств,
а также для решения таких задач, как определение координат объектов,
управление воздушными судами, находящимися в воздухе, и некоторых других
работ. Формирование аэронавигационной картографической культуры было
обусловлено спецификой аэронавигационной деятельности, а именно, требованиями
к информации, которая отображается (высокая оперативность и точность),
и условиями использования карт (ограниченная в размерах и освещенности
кабина пилота).
Карты и схемы в аэронавигации эксплуатируются командой воздушного судна
или диспетчерами в режиме ограниченного времени и должны способствовать
принятию единственного правильного решения в экстремальных условиях.
То есть, карты не должны включать в себе никакой лишней информации,
а стиль оформления должен жестко выдерживаться, чтобы штурманы и диспетчеры,
которые привыкли к определенному стандарту, без потери лишнего времени
и смятения смогли снять необходимую информацию.
Для обеспечения безопасности полетов необходимо иметь общедоступный, полный и достоверный источник навигационных данных: эффективным средством для получения такой информации в удобной, сжатой и скоординированной форме являются аэронавигационные карты. Эти графические документы включают в себя сводные данные о местности, структуре воздушного пространства, местонахождении аэродромов, географических координат его радионавигационных средств, и многих других данных, необходимых для воздушной навигации и безопасного осуществления полетов и перелётов. Такими картами для целей управления воздушным движением, планирования и навигации пользуются все подразделения авиационного сообщества. Очень важно, чтобы отвечающие современным требованиям и точные карты без промедления поступали в распоряжение этих пользователей.
Раньше при подготовке к изданию таких документов было много "ручного" труда, времени на разработку, внесение оперативных изменений тратилось очень много. К настоящему времени существенно возросли требования к точности решения навигационных задач, что, естественно, привело к разработке новой методики расчетов на поверхности земной сферы и к появлению новых картографических произведений. С появлением современных компьютерных технологий появилась возможность "автоматизации" процесса разработки и выпуска необходимых документов, повысить их качество, точность, уменьшить время и материальные расходы, необходимые для их выпуска.
Одной из ключевых задач при создании документов аэронавигационной информации для Центра аэронавигационного обеспечения авиации Вооруженных Сил Украины была разработка структуры и создание Базы аэронавигационных данных воздушного пространства Украины, аэродромной сети Украины и другой необходимой информации. Структура базы разрабатывалась в соответствии со стандартом расширенной модели аэронавигационной информации Европейской организации по безопасности полетов "Евроконтроль" - Aeronautical Information eXtended Model (AIXM 5.0). Платформой для реализации базы данных послужила СУБД FireBird (Interbase). Даная система при ее малом размере полностью реализует работу нескольких пользователей по вводу информации, выборке данных по определенным категориям, проведению вычислений, на основе технологии "клиент-сервер". На данное время ведутся работы по переносу ядра на СУБД MS SQL Server.
Рис. 1. Разработка структура базы данных аэронавигационной информации
Клиентская часть системы - автоматизированные рабочие места (АРМ) операторов - реализованы в среде Delphi6 с использованием библиотеки визуальных компонентов GisToolKit (Рис. 2).
Рис. 2. Автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора для ввода информации в базу данных
Автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора позволяет, при наличии привилегий, проводить изменения в структуре воздушного пространства Украины, как оперативно - в соответствии с поступающими NOTAM, извещениями, телеграммами, так и при долгосрочном планировании - на основании циклов AIRAC (система заблаговременного уведомления об изменениях аэронавигационных данных по единой таблице дат вступления их в силу). Внесенные изменения могут быть автоматически отображены на картах (схемах) для последующего анализа, коррекции, подготовки к печати и так далее. Также есть возможность импорта/экспорта данных из файлов формата ARINC 424-17.
Исходя из возможности разработки разнообразных программных ГИС-приложений, необходимых для решения специальных заданий, самостоятельного расширения функциональности базового программного продукта, дружеского интерфейса, наличия полного комплекта документации, по своим функциональным возможностям, быстродействию, для разработки и выпуска документов аэронавигационной информации в качестве базовой геоинформационной системы была выбрана ГИС "Карта 2005" компании "КБ Панорама". Возможности ГИС "Карта-2005" по работе с электронными картами и базами данных могут быть расширены путем включения прикладных задач, разработанных самими пользователями. На основе программного интерфейса - MAPAPI, был разработан специальный программный модуль к базовому комплекту ГИС.
На подготовленную средствами ГИС картографическую основу (создан район работ - проведена сводка, сшивка номенклатурных листов на выбранную территорию; выбран масштаб; проведено трансформирование в необходимую картографическую проекцию, проведена генерализация объектов на карте, подготовлены классификаторы (библиотеки условных знаков) для аэронавигационной нагрузки и др.) из базы данных аэронавигационной информации наносится необходимая информация в виде картографических объектов. Широкая функциональность ГИС "Карта 2005" позволяет качественно и в сжатые сроки провести все необходимые вышеперечисленные подготовительные работы. При необходимости в качестве топографической основы могут использоваться растровые карты (отсканированные листы топографических карт, космические снимки и т.д.), подключаться матрицы высот для создания электронных карт высот. Существуют конверторы из многих других геоинформационных систем - обменные форматы данных DXF, MID/MIF, DGN, SHP.
Рис. 3. Работа специального программного модуля по нанесению аэронавигационной информации из базы данных на картографическую основу
Оператор может формировать как отдельные слои аэронавигационной информации (пользовательские карты) в целом, например - карты зон организации (управления) воздушного движения, зон ограничения полетов, сети маршрутов воздушного движения или радиотехнических средств и пунктов доклада (поворотных точек), так и наносить отдельные объекты - аэродром, участок воздушного маршрута, новый пункт доклада (поворотный пункт), зону ограничения полетов и т.д. Вместе с объектом на карту могут наноситься и его атрибутивные характеристики (семантики) в виде, как простых подписей, так и сложных комбинированных графических объектов с подписями. Для этих целей были разработаны Классификаторы условных знаков аэронавигационной информации и специальные алгоритмы по автоматической расстановке подписей по (вдоль) объектам карты, врезки их и другие операции по подготовки карт.
Рис. 4. Работа специального программного модуля по нанесению аэронавигационной информации из базы данных на картографическую основу
После отработки этой задачи оператору необходимо лишь отредактировать электронную карту - провести расстановку объектов и значимых подписей семантики к ним (для устранения перекрытий созданных объектов на карте), что возможно быстро и удобно провести средствами "Редактора карты" самой ГИС "Карта 2005".
На сегодняшний день было выпущено 10 редакций Радионавигационной карты нижнего и верхнего воздушного пространства Украины масштаба 1:1500000 - один двухсторонний лист (750 х 1100 мм), и 3 редакции Радионавигационной карты воздушного пространства Украины класса G (1500 метров и ниже) масштаба 1:500000 - комплект из 8 листов (640 х 1100 мм). Карты печатаются типографским способом на Киевской военной картографической фабрике. Данными графическими документами аэронавигационной информации обеспечиваются на 100% потребности всей государственной авиации Украины. Также пользователями являются многие авиакомпании гражданской авиации, как в Украине, так и за рубежом (Рис. 5,6).
Рис. 5. Электронные версии радионавигационных карт нижнего воздушного пространства Украины (ниже FL275) масштаба 1:1000000.
Рис. 6. Электронные версии радионавигационных карт класса G (1500 метров и ниже) масштаба 1:500000
ГИС-решения могут быть применены не только при аэронавигационном картографировании, но и к таким разнородным заданиям, как, моделирование воздушных коридоров разного уровня, пространственный анализ зон ограничения полетов, автоматизированная генерация разнообразных полетных заданий, схем и документов. Эти решения возможно интегрировать в единой ГИС-среде и, таким образом, создать единую технологическую цепь, которая будет функционировать как на отдельном рабочем месте, так и в локальной сети.
Для дальнейшего использования созданных электронных карт, на следующем этапе было разработано на основе Delphi6 с использованием библиотеки визуальных компонентов Gis ToolKit отдельное навигационное программное ГИС-приложение (Рис. 7), в котором интегрированы облегченный вариант базы аэронавигационных данных и электронные варианты Радионавигационных карт. Особенностью данного приложения ("Навигатор", версия 1) является возможность подключения электронных приборов определения местоположения в реальном времени (типа GPS). Это дает возможность определять местоположение воздушного судна, отображать его в реальном времени на фоне электронных версий Радионавигационных карт (для оперативного корректирования курса полета), информировать экипаж о приближение к запретным зонам, рубежам передачи управления, поворотным пунктам и т.д., сохранять маршрут полета в файл с координатами пути или в виде объекта на карте (для последующего контроля маршрута полета), и другие дополнительные возможности.
Рис. 7. Программное обеспечение "Навигатор"
В приложении так же организованна поисковая система, что позволяет оператору в сжатые сроки получить необходимую информацию по любому объекту, как из базы данных, так и его графической визуализации на карте. Есть возможность проложить курс полета (нанести на карту в виде объекта в принятых условных знаках), провести необходимые штурманские расчеты, перевести данные из разных систем координат (СК42, ПЗ90, WGS-84).
Также специалистами Центра разработана прикладная
задача для пересчета координат в различные системы координат. Созданный
конвертор поддерживает 42 эллипсоида и 124 проекции.
Центр аэронавигационного обеспечения авиации Вооруженных Сил Украины накопил богатый опыт по разработке программных приложений и картографических документов специального назначения в области аэронавигации с применением современных ГИС-технологий. Разработан и выпущен "Сборник аэронавигационных данных аэродромов Украины", "Каталог вертолетных (посадочных) площадок", выпускаются различные специальные (тематические) карты (Рис. 8).
Рис.8. Пример разрабатываемых документов аэронавигационной информации
В настоящее время ведутся разработки по созданию специализированного картографического сайта на основе GIS WebServer компании "КБ Панорама" и размещения его в сети Internet.
На сайте планируется выложить графические документы аэронавигационной информации издания Центра, доступ к которым будет возможен посредством обычного Web браузера. Все документы (карты, базы данных) будут обновляться с помощью программы "Мониторинга базы данных и обновления карты" как оперативно - в соответствии с поступающими NOTAM, извещениями, телеграммами (активация зон ограничения полетов, закрытие аэродромов, участков маршрутов ОВД и др.), так и при долгосрочном планировании - на основании изменений в АIР, по циклам AIRAC.
