【word】 基于时态gis的飞机地面作业系统数据管理

基于时态GIS的飞机地面作业系统数据管理第3L卷增刊VOL31SUPPLEMENTARYLSSUE计算机工程COMPUTERENGINEERING2005年7月JULY2005民航信息系统研究与设计文章编号100O_34282005增刊O41O2文献标识码A中国分类号TP391基于时态GIS的飞机地面作业系统数据管理张树兵,庞勇23樊玮1中国民航学院计算机学院,天津3003002中国民航学院空管学院,天津3003003中国民用航空学院智能信号与图像处理天津市重点实验室,天津3003004中国民航学院软件技术研究中心,天津300300摘要时态GIS是能够跟踪和分析随时间变化的空间,非空间信息的地理信息系统本文在分析飞机地面作业系统的信息数据特点易变性,实时性和复杂性基础上,将新颖的时态GIS技术与IDDS智能决策系统技术结合,提出飞机地面作业系统各类时空数据表达和处理方法,以便更高效地实现建立实时数据库关健词机场管理时态GIS时空数据库面向对象DATAMANAGEMENTOFAIRCRAFTGROUNDOPERATIONMANAGEMENTSYSTEMBASEDONTEMPORALGISTECHNIQUEZHANGSHUBINGPANGYONG一FANWEI1COLLEGEOFCOMPUTERSCIENCE,CIVILAVIATIONUNIVERSITYOFCHINA,TIANJIN3003002COLLEGEOFAVIATIONCONTROL,CIVILAVIATIONUNIVERSITYOFCHINA,TIANJIN3003003TIANJINKEYLABFORADVANCEDSIGNALPROCESSING,CIVILAVIATIONUNIVERSITYOFCHINA,TIANJIN3003004SOFTWARETECHNOLOGYRESEARCHCENTER,CIVILAVIATIONUNIVERSITYOFCHINA,TIANJIN300300ABSTRACTTEMPORALGISISANEWGISSYSTEMWHICHISINTIMETRACEANDDISPOSALSPACEINFORMATIONTIMEINFORMATIONANDNONSPACEINFORMATIONTHEPAPERANALYZESTHECHARACTERISTICSOFAIRCRAFTGROUNDOPERATIONSINFORMATIONVARIABILITYANDREALTIMEPROCESSINGANDCOMPLEXITYONTHECOMBINATIONOFTHEADVANCEDTEMPORALGISTECHNIQUEANDINTELLIGENTDECISIONSUPPORTSYSTEMIDDSSOMEMETHODSFORPROCESSINGSPACETIMEDATAINADATABASEHASBEENBROUGHTUPTOEFFICIENTLYSETUPTHEREALTIMEDATABASEKEYWORDSAIRPORTMANAGEMENTTEMPORALGISSPACETIMEDATABASEOBJECTORIENTED飞机地面作业是指从飞机落地,滑行,到位,直到飞机再次推出,滑行,起飞过程中,对飞机,旅客,行李货物等所做的一系列地面保障工作,保证飞机能够正常执行下一次航班任务所需要的一切资源,具体包括这些服务的组织,准备,执行,调整以及信息传递飞机地面作业智能决策系统就运用先进的信息处理技术,建立用于辅助飞机地面作业计划的决策支持系统,实时地对人,设备,信息进行合理组合,建立一种高效,正常的飞机地面作业流程,保证实现航班正常,同时尽可能地减少因航班延误对原有航班计划的调整,降低损失,目的是提高飞机地面作业效率,缩短飞机过站时间本文针对在飞机地面作业系统中需处理的信息特点及要求,将时态GIS技术与智能决策系统相结合,提出了适合本系统的时空数据采集,组织管理方法,为科学高效的规划,管理飞机地面作业流程提供实时信息平台L飞机地面作业系统时空数据特点飞机地面作业系统是一个由多个子系统组成的复杂的动态的决策系统,涉及到多方面的人力资源,设备,信息的集成该系统主要由信息处理系统,指挥调度系统和决策辅助系统组成,其中信息处理系统是后二者的信息基础平台,及时提供飞机地面作业各道工序的实时信息该系统涉及的信息种类复杂,且时序性,空间性强,具体有以下特点1易变性由于地面作业系统是一个工序多且互相制约互相影响的复杂系统,当出现突发情况时,作业方案要及时调整,即意味着信息需及时更新2实时性现场调度指挥需实时得到航班动态信息,掌握航班时刻,机号及进出港停机位的变化,得到各工序进展信息,以便及时监控和为后续工序更新计划3复杂性信息来源,种类复杂,且有些数据与当时的运作条件相关联,在不同的时间和状态下,数据是静态或是动态的,并影响到其它工序数据库及GIS软件大多局限在对静态二维空间属性数据的表达上,未能对随时问,空间变化的数据提供有效的管理手段但当前G1S中一个新兴的研究领域时态GIS的出现为建立本系统的实时数据库提供了一个有效的手段时态GIS就是以寻求一种对空间实体合理的时空表达方法为目标,主要内容是对时空数据模型研究基金项目作者简介智能决策,博士收稿日期国家自然科学基金资助项目60472123张树兵197L一,男,工程师,硕士,主研方向GIS,信息融合庞勇,助教,硕士樊玮,副教授,412GIS在时空表达与分析方面的进展JI空间,时间和属性构成地理信息的3种基本成分时态GIS是能够跟踪和分析随时间变化的空间,非空间信息的地理信息系统怎样有效地运用时间信息,以及如何将时间,空间及属性数据有效地结合起来,是时态GIS研究的重点时态GIS的关键是时空数据模型,时空数据库是包括时间和空间要素在内的数据库系统,其建立依赖于时间的表示方法,目前的研究结果主要有全局状态标记快照法,元组时间标记法和同步数据项时间标记法等几种方法时态GIS的目标是利用时空分析的工具和技术来模拟动态过程,探究和挖掘隐含于时空数据中的信息和规律当前主要时态G模型包括空间时间立方体模型SPACETIMECUBE序列快照模型SEQUENTSNAPSHOTS基图修正模型BASESTATEWITHAMENDMENTS空间时间组合体模型SPACETIMECOMPOSITE其中序列快照模型只是一种概念上的模型,不具备实用的开发价值,而其他几种模型都具有自己的特点和适用范围,如基图修正模型比较适合于栅格模型的开发就目前的资料来看,时态GIS基本上尚处于理论研究阶段,但也有一些学者逐渐将其应用于地籍变迁管理,地貌变动,气候变化及智能交通系统等领域_4,取得了一定的成果在所查的资料中,虽然在时空数据模型中对时间的表示方法不尽相同,但这点是相同的根据时空数据的不同特点及实用要求,设计较合适的时空数据模型3飞机地面作业系统的时空数据处理31飞机地面作业时空数据分类根据调研,飞机地面作业系统所涉及时空数据类型可分以下几种,而且使用时不同类型信息对时间的敏感度也不同,具体如下1静态数据无时间概念的数据,如航班,飞机型号,人员信息,设备信息等2随时间变化缓慢的数据随时间变化缓慢且变化结果不影响调度计划的数据,如与其它工序相对独立的工序信息,比方商务人员接舱单,值机人员送舱单等数据3随时间变化迅速的数据随时间变化迅速且变化结果立即影响调度计划的数据,而且应根据变化结果的影响程度分级处理,如某航班实际到达时间一变动将影响与该航班相关所有地面作业计划的时间而某工序未按计划完成所超出时间就仅影响后面工序的安排,同样是时间数据对处理的要求有所不同4随空间变化迅速的数据飞机着陆的空间位置变化或各种服务车辆的位置变化5易突变的数据该类数据根据环境改变可以是静态数据,但某些条件下就变为动态数据,并易造成严重后果的数据,如气象数据,车辆在停机位之间的转移时间也许会受到飞机滑动的干扰,造成转移时间延长32不同类型数据的时空表达和处理3I2IA类数据处理数据分类按上节分类方法计,下同应用常规的关系数据库处理3I2I2B类数据处理因为此类数据对时间是”不敏感”的且后果基本无影响,可以按常规的数据来处理,但需要在与之相干的工序完成后一42一进行”数据更新”即可323C类数据处理此类数据是影响系统运行的关键数据,是研究重点此类数据仅在时间上具有不确定性,但在空间,非空间属性上没有不确定性,这个特点给处理这类数据带来较大便利但该类数据的时间影响因子是不同的,是分级别的,又给数据操作带来复杂化因该类数据的时间影响因子是不同的,是分级别的,可以一种依据关系型数据库管理下带有时间维数据结构的GIS模型来记录时间信息但是,带时间维的GIS实施困难之处在于数据的组织在实际工作中,表达一个时相的某个工序的数据量较大,如果将时间维数据加进来,而不加以周密的组织,容易造成数据量的膨胀,将不但在存储空间上出现困难,而且也给纵向时间序列分析带来困难这点可以采取记录级时间戳办法_JJ,时间戳作用于记录或元组级,而非整个关系,其实现过程是当发生事件时,将当前记录标记时间戳,然后建立一个具有变化后新属性值的记录加入表中新记录的加入是由两个关系表而不是一个关系来表示时态实体第一个关系表只存储当前状态,每当事件发生时便更新第二个关系表以链式保存所有历史记录这样在相关的记录间建立了简单的便利存取路径,提高了效率,且删除记录也非常容易,但若需要整个记录时并不方便一种改进的方法是分离时变属性与非时变属性,以节省内存开销,对历史数据存取快速,减少更新费用本系统的输入,存储,编辑和更新模块除能对常规GIS数据进行输入,存储,编辑和更新外,还应能处理时态数据,包括历史数据和预测数据查询和检索模块应具备属性查询,空间查询,时间查询以及联合查询功能J其中属性查询,空间查询以及联合查询在传统GIS中已相当成熟,需增加的是时间查询及与其它查询的联合查询,这需要增加时间查询操作符,应包括时间连接操作,时间拓扑关系操作,时间距离操作,时空拓扑关系操作等查询操作符如上所述,可以在传统GIS基础上,基于层次模型的数据结构进行与时间有关的查询和检索显示和输出模块应能实现动画显示,不同符号和颜色显示以及输出,如可在界面显示过站飞机地面作业进度图,不同符号和颜色直观显示工作进展情况,如出现异常情况,系统自动报警所见的版本控制系统CVS就是基于数据内容压缩的,但是其仅仅对文本型数据的压缩效果比较理想J324D类数据处理此类数据在时间,空间,非空间属性上均具有不确定性,给数据处理带来复杂化在面向对象模型中,提供了泛化,特例化,聚合和关联等机制,易于支持时态GIS中各种形式的时空数据,其中可以使用矢量数据或栅格数据,也可以是不同数据类型的集成数据结构和方法的封装便于数据对象不同表示时间的转换一种是INITH模型LJJ提供了唯一的对象标识,将对象完全封装起来,用灵活的相关语义说明内部对象的关联时态维的实现是通过在对象结构的适当层次上附加时间维的方式实现的或者采取OSAM/T模型J使用对象时间戳方法,记录对象,对象的历史和对象间关联的历史,使历史数据和当前数据在物理上,逻辑上分离,历史数据区可采用分布式存储或静态存储下转第45页ASMISDB中的数据类型主要包括1来自订座系统的订座信息,将构成ASMIS中的基础原始记录由本项目开发专用的接口应用子程序从订座系统接收,或强制航空公司发送订座信息,写入ASMISDB接口表2来自离港系统的本地离港信息,包含值机,登机,配载信息由离港控制系统项目需求提供,写入ASMISDB接口表本输入将是最主要的建立旅客基础原始记录的手段此信息可以考虑由CIIMS转发3来自SCIS的旅客安全检查过程信息,由SCIS系统向ASMISDB中的旅客原始记录中的相应字段插入4来自交运行李检查系统的针对特定行李的过程信息和最终结果信息由交运行李安全检查系统经由ASMISINTERFACE向ASMISDB中的旅客原始纪录中的相应字段进行写入,写入的信息将包括判定结果,处理建议和责任人5来自各个安全检查信息系统所存储的图像检索标识数据6来自ASMISWS的由各个联检单位针对特定旅客或特定行李所发出的控制信息,控制性信息主要分为1预先布控信息,如黑名单2检查结果信息,如判定结果3行动建议什么单位,在什么位置,采取什么行动由上述信息进行汇总而形成的共用安全检查信息汇总,用于向ASMISWS提供通用性查询的一张基表32_3ASMISAPPSVRASMIS服务器端的一个应用对象模型包,它将支持来自ASMISWS的服务请求并执行相关的服务器端处理,包括数据库操作等,然后以统一有效的方式向ASMISWS返回324ASMISWSASMIS的一个对象模型包,它将以客户端应用软件或F载的浏览器用户页面方式提供面向所有安全检查业务的一个基于访问安全及权限控制和操作加密的ASMIS系统用户GUII具有下述功能1ASMISDB支持的共用安全信息数据查询上接第42页325E类数据处理此类数据处理同D类数据处理方法一致,采取面向对象模型但有一点不同的是,每个对象类别给一个标记属性或“面”,类似于”阴影图”,其中加入不确定信息4结束语时间数据处理方法对飞机地面作业系统来讲其重要性是显而易见的,是该系统是否能满足实际生产需求,提高机位使用效率的一个最基本的,最关键的因素由于其它原因,本文仅尝试将新颖的时态GIS理论及方法用于本系统的开发,还有许多理论问题和实际难题要去探索和解决ASMIS支持的安全协防信息的发布及结果,如预先发布控制信息2ASMIS授权用户进行系统维护管理和基础数据维护3ASMIS配合各个专用安全检查系统检查结果共享交换信息,如判定结果4经由ASMIS转发的安全协防行动建议什么单位,在什么位置,采取什么行动以及行动处理结果325旅客报文信息接口APIAPI是ASMIS项目的一个内部子系统,它作为一个数据采集网关GATEWAY与中航信或是SITA提供的报文处理系统接口,接收来自各个航空公司提供的旅客进出港数据,然后写入ASMISINTERFACE326人身及手提行李安全检查信息系统SCISSCIS作为面向人身及手提行李安全ASMIS检查流程的专用信息系统,是ASMIS项目的一个内部子系统SCS的技