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  • 数字化的通用航空信息服务模式探讨

    孟爱民 编 辑:金杰妮 2021-11-03 16:45:00

    摘要:数字化的通用航空信息服务模式就是要通过创新数据的科学采集与信息集成,搭建信息服务平台,让数据贯穿于通用航空产业链相关环节,全面提升飞行服务保障能力、监管能力、从业人员资质能力并激发通用航空市场活力,推动通用航空安全、高质、高效发展。 

      

    一、 通用航空产业链相关环节及信息服务基本需求 

    通用航空产业链是指围绕通用航空运行而形成的生产链条,包括处于产业链上游的民航管理机构、军方、通用航空制造企业、通用航空业务供方;处于产业链中游的通用航空服务保障机构、通用机场、通用航空飞行人员;以及处于产业链下游的飞行培训机构、通用航空企业、通用航空消费者(大众)等。在实际运行环境中,为了履行管理职能、实现盈利目标或其他目的,产业链各环节对信息服务的需求既相互独立又彼此关联,概述如下: 

    通用航空器制造企业需要掌握通用航空企业、飞行培训机构、飞行爱好者的需求; 

    通用航空业务供方需要根据通用航空企业过往业绩作为决策依据,来选择确定满足其业务需求的通用航空企业; 

    通用机场需要掌握通用航空企业需求以便为其提供满意的服务; 

    通用航空企业需要掌握通用航空业务供方需求、可起降的通用机场保障能力、飞行培训机构能力、通用航空器市场情况等,为企业发展、日常运行提供决策依据; 

    通用航空飞行人员需要飞行前、飞行中和飞行后的全过程服务保障,确保飞行安全; 

    飞行培训机构需要掌握通用航空企业需求、潜在的飞行爱好者需求等信息,为制定发展目标和培养计划提供依据; 

    通用航空消费者(大众)需要了解通用航空空中游览、医疗救援等服务信息; 

    通用航空服务保障机构需要掌握其他各环节的需求,采集相关数据和信息,为各环节提供信息服务; 

    民航管理机构需要准确掌握通用航空运行情况和突发事件,为政策制定、精准监管、应急保障提供决策依据; 

    军方需要准确掌握空中运行情况、通用航空作业任务需求,为任务审批和军民协调提供依据。 

      

    1-1 通用航空服务保障机构信息服务范围 

    综上可以看出,通用航空产业链上的每个环节在开展工作、进行决策时,均需掌握其他相关环节的信息(见图1-1,如何通过科学途径,打破目前通用航空信息孤岛的现状,实现在需要的时间和地点,获得所需信息(源自国际民航组织SWIM手册)的目标,是本文试图论证的主题。 

    二、 数据采集、信息集成及服务平台搭建是提供信息服务的基础 

    信息是对数据进行整合、分析、格式化及文件化而得出的结果,信息服务就是根据用户需要,及时将所需信息发送到指定地点(包括地面或空中)。因此,提供信息服务的基本工作流程是:采集数据、加工处理数据并形成信息、通过一定的技术手段将信息传递给用户。 

    (一)科学有序的数据采集

    通用航空数据采集的内容取决于通用航空产业链各环节的业务需求以及通用航空运行安全、效率和顺畅需要。为此,采集的通用航空数据可分为两类,一类与通用航空运行安全、效率和顺畅直接相关,另一类则有利于改进通用航空运行安全和效率。通用航空服务保障部门在采集通用航空数据时,应充分利用网络和卫星技术,通过行政、技术、购买和大众参与等多种方式有序开展。 

    1. 通过行政方式采集通用航空飞行所需航空数据

    通用航空飞行所需航空数据与运行安全直接相关,通用航空服务保障部门在采集数据前,必须制定数据采集标准、明确数据的合法提供单位及数据收集单位,确保被采集数据的质量。 

    需要采集的数据包括:通用机场数据、通用机场航图、人工障碍物数据、目视飞行航线数据、空域和特殊空域数据、仪表航路航线数据、公共航空运输机场数据、通信导航数据、通用航空飞行计划数据、低空气象数据、通用航空监视数据、应急救援数据、无人机可飞区和禁飞区数据等。 

    2. 通过采购方式采集通用航空飞行所需地理信息数据

    通用航空目视飞行(VFR)需要详细的地面参考信息,因此,需要采集地理信息数据,由于此类数据与运行安全直接相关,通用航空服务保障部门在采集数据时应基于两个原则,一是以我国国家基础地理信息数据为基准,二是满足通用航空目视飞行需要且可公开使用。为此,应充分考虑我国基础地理信息数据与通用航空目视飞行需求的差异,依据民航行业标准,定制民航专题地理信息数据。 

    3. 通过技术方式采集通用航空飞行过程数据

    正如百度地图和高德地图,通过技术手段采集地面车辆状态信息,提供地面交通信息服务一样,通用航空服务保障部门也应通过技术方式,采集通用航空飞行任务执行过程中的数据,包括起飞机场、经停机场、作业区域、作业时间或飞行时间、实时飞行轨迹、飞行员选取的地标点等数据。这类数据与运行安全直接相关,是实现地-空实时服务的关键。 

    4. 通过大众参与,采集通用航空相关信息

    大众是指通用航空产业链各环节所涵盖的所有个体,大众提供的信息有利于改进通用航空运行安全。通用航空服务保障部门在采集信息前,应为大众提供便捷渠道。大众参与的信息采集包括用户反馈信息、通用航空知识、通用航空重要信息、通用航空交易信息等。 

    采集的用户反馈信息包括飞行人员对航空数据和地理信息数据问题的反馈;飞行人员对航空情报服务、气象服务、通用航空机场服务、飞行服务站及管制单位等服务能力的评价;通用航空业务供方对通用航空企业服务品质的评价;大众对通用航空发展政策的建议等。 

    采集的通用航空知识包括通用航空政策法规解读、通用航空器知识、通用航空机场知识、通用航空信息服务相关知识,主要由通用航空从业人员、爱好者提供,通过署名权保护激发全体智慧。 

    采集的通用航空重要信息包括通用航空新政策和法规发布信息、通用航空大型活动、飞行培训招生等,由相关单位提供。 

    采集的通用航空交易信息包括航材、航油、航空器及通航作业招商信息,由相关业务单位提供等。 

    (二)信息分类集成

    信息集成就是由通用航空服务保障机构依据标准和规范,对采集的数据进行加工处理,形成信息产品的过程。 

    1. 对通用航空飞行所需数据的集成

    对通用航空飞行所需数据的集成将形成航空情报、低空气象、飞行计划和监视四类数字化信息产品。数字化目视航图(见图2-1)是最重要的航空情报产品,即可单独使用,也可根据需要与其他三类产品叠加,形成数字化的全国通用航空运行实景图 

      

    2-1 美国芝加哥终端区目视航图 

    数字化目视航图是由航空数据与地理信息数据整合而成,以丰富的颜色表现地理信息数据和航空数据,同时突出目视飞行相关信息。数字化目视航图能够分图层展示被集成的数据,例如地理信息数据图层(公路和铁路图层、河流图层、地貌图层、居民地图层、地名点图层等)以及叠加在地理信息图层上的航空数据图层(通用机场图层、公共航空运输机场图层、目视飞行航线图层、仪表航路航线和导航设施图层、空域和特殊空域图层、人工障碍物图层、救援信息图层、无人机可飞区和禁飞区数据图层等)。用户可以根据需要组合显示相关数据图层,也可以检索航空数据或地理信息数据。 

    将目视航图与飞行计划、气象数据叠加,可以查看飞行路线沿途天气、安全飞行高度等信息;再叠加监视信息,可以查看航空器的具体地理位置和飞行态势。 

    2. 对通用航空飞行过程数据的集成

    对通用航空飞行过程数据的集成,可以实时统计通用航空运行情况,如通用航空机场起降情况、通用航空企业作业情况、通用航空飞行人员日志、全国通用航空各类作业情况等。此外,对通用航空飞行过程数据的积累和分析,还可提炼出常规飞行路径、目视检查点等信息服务产品。 

    3. 对大众参与信息的集成

    对大众提供的信息进行集成,可以形成按主题分类的用户意见统计跟踪表、通用航空知识索引、通用航空重要信息索引以及通用航空交易信息索引等查询入口。 

    (三)地、空通用航空信息服务平台

    通用航空信息服务平台是实现数字化通用航空信息服务的工具,信息服务平台应以通用航空一线运行单位和人员为主要服务对象,满足其地面和空中的信息服务需求;应间接吸引通用航空产业链其他相关环节的单位或个人,满足其信息共享需求。为此,必须以信息集成成果为数字化信息服务内容,搭建基于互联网的通用航空信息共享平台,提供地面信息服务;研发类似百度、高德的空中导航助手,提供空中信息服务。 

    三、 数字化的通用航空信息服务模式 

    数字化的通用航空信息服务将以地、空通用航空信息服务平台为依托,开创全新的地面和空中信息服务模式。 

    (一) 数字化的通用航空地面服务模式与服务场景

      

    2-2 数字化 一站式通用航空地面信息服务模式构想 

    1. 基于互联网技术打造通用航空地面信息服务模式

    基于互联网的通用航空信息共享平台(以下简称信息共享平台,见图2-2)将开创全新的数字化一站式通用航空地面服务模式。信息共享平台是数据采集平台,是信息产品发布平台,也是信息服务平台,将全面呈现中国通用航空的运行场景。用户可通过电脑或移动端注册、登录并获取所需服务(自助式服务)。 

    首先,信息共享平台是数据采集平台(见图2-2)。通过信息共享平台采集数据,可以确保采集工作的标准化、数字化以及效率。 

      

    2-3 信息共享平台产品与运行板块详解 

    其次,信息共享平台是信息产品发布平台。例如,作为平台核心的产品与运行板块,应发布六个信息产品(见图2-22-3),包括数字化目视航图、通用机场信息和航图、航行通告(即3个航空情报产品)、全国低空气象信息、飞行计划信息、监视信息。产品与运行板块还应提供应用功能,如飞行任务申请、飞行前准备等。这些产品和功能主要用于满足通用航空一线运行单位和个人(即通用机场、通用航空企业、通用航空飞行人员、飞行培训机构、通用航空服务保障机构)的运行需要,起到支持数字化服务、保障通用航空飞行安全的作用。 

    再次,信息共享平台是信息服务平台(见图2-2)。平台提供的服务至少包含六个板块,分别与信息集成后的成果对应,包括产品与运行板块、通用航空数据统计板块、通用航空知识板块、用户反馈板块、通用航空重要信息板块以及通用航空交易板块。 

    通过信息共享平台的服务板块,通用航空服务机构能够为通用航空运行单位提供一站式许可服务和自助式飞行前准备服务,为政府部门提供监管服务、应急救援服务,为通用航空市场提供交易平台服务,为大众提供学习培训等服务。 

    2. 数据驱动的可视化飞行任务审批与飞行前准备服务场景

    数据驱动的可视化飞行任务审批与飞行前准备服务能够确保通用机场、通用航空企业、军方、飞行服务站以及管制单位建立基于数字化目视航图的共同情景意识,实现业务数据自动传递、工作进度自动监控的一站式许可服务(见图2-4)。服务场景设想如下: 

    通用航空企业登录信息共享平台,打开产品与运行板块中的飞行任务申请模块,系统将自动打开数字化目视航图,由用户选择起飞机场、经停点、着陆机场,在避开特殊空域的情况下,绘制出飞行路线和作业区域,生成飞行任务图,然后提交军方审批。平台自动将待审批的飞行任务图保留在共同工作区并向预订的军方审批机构发布提示信息。 

    军方收到待审批信息后,在共同工作区打开飞行任务图,根据军方活动安排,对其进行修正并生成飞行任务批复图并发送出去。平台自动将飞行任务批复图保留在共同工作区并向通用航空企业发布提示信息。 

      

    2-4 “一站式通用航空飞行任务审批流程构想 

    通用航空企业收到已批复信息后,提取共同工作区中的飞行任务批复图并提交飞行服务站。平台自动向飞行服务站发布提示信息。 

    飞行服务站收到新批复的任务信息后,在共同工作区提取飞行任务批复图,编制新的飞行计划。平台自动将新的飞行计划备份到共同工作区并向通用航空企业、相关管制单位、军方发布提示信息。通用航空企业、相关管制单位收到新的飞行计划信息后,将其纳入正式工作计划。至此,由数字化目视航图驱动的飞行任务审批流程结束。 

    通用航空企业在飞行前准备时,再次登陆平台,打开飞行前准备模块,找到其飞行计划并自动加载到数字化目视航图上,提取与此飞行任务有关的通用机场信息、气象信息和航行通告,完成基于飞行任务的自助式飞行前准备,全过程由数据驱动实现。 

    3. 数据驱动的政策制定和精准监管服务场景

    信息共享平台能够呈现全国通用航空每时每刻的运行场景及市场基本动态,结合平台的统计板块、用户反馈板块,为民航管理机构制定或调整通用航空政策、实施科学监管提供决策依据。 

    4. 数据驱动的应急救援服务场景

    当发生自然灾害或飞行事故等紧急情况时,可登录信息共享平台,打开数字化目视航图,查找与事发地点最近的应急救援单位并取得联系;应急救援单位打开数字化目视航图上的监视信息图层,查看航空器位置信息并联系离事发地点最近的航空器,迅速组织救援行动。 

    5. 数据驱动的通用航空市场供求信息服务场景

    由于信息共享平台凝聚了通用航空产业链下游的用户群(通用航空企业、通用机场),最适合搭建交易平台。通过信息共享平台上的通用航空交易板块,能够为通用航空器制造企业、航材公司、航油公司、通用航空业务供方提供增值服务。 

    6. 数据驱动的大众信息服务场景

    大众登录信息共享平台后,打开数字化目视航图,可以检索无人机禁飞区域或可飞区域,为娱乐无人机的放飞提供信息服务;也可以检索医疗起降点信息,为空中医疗救援提供信息服务;还可以检索空中旅游观光点信息,为制定旅游计划提供信息服务。 

    通过信息共享平台的通用航空知识板块,通用航空从业人员和通用航空爱好者可以完成自主培训和能力提升。 

    (二) 数字化的通用航空空中信息服务模式与服务场景

    1. 基于卫星技术打造通用航空空中信息服务模式

    空中导航助手是将信息共享平台产品与运行板块中的信息产品(情报、气象和飞行计划)与卫星通信、定位技术融合,形成的具有导航功能的信息服务工具。空中导航助手用于辅助目视飞行,指引飞行人员按照预定路线和高度飞行,避免迷航,当偏离预定航迹或低于设定高度时,能够自动提供告警,从而提高通用航空安全水平。 

    与信息共享平台具有数据采集功能一样,空中导航助手能够自动记录飞行过程数据(见二(一)3)并下传至信息共享平台,从而实现空中飞行数据的实时采集。 

    空中导航助手与信息共享平台结合将开创全新的通用航空空中信息服务模式。 

    2. 数据驱动的空中信息服务场景

    飞行员使用空中导航助手,管制员使用信息共享平台,由于空中导航助手与信息共享平台的信息产品完全相同,能够确保空-地运行场景的一致性。利用定位和监视技术,管制单位能够看到执行通用航空飞行的航空器在数字化目视航图上的位置,判断其是否与仪表飞行存在冲突,或者是否正在进入限制性空域;在目视航图上叠加天气信息,还可判定其是否正在进入危险天气,在必要时,提供告警服务。 

    四、 数字化的通用航空信息服务的保障措施 

    数字化的地面及空中通用航空信息服务模式,有助于推动安全、高效、协同的智慧型通用航空的形成与发展,这种新的服务模式,以管理和技术两方面的突破和创新为前提。 

    1. 军民深度融合方面的突破

    飞行任务申请、审批、飞行计划发布工作涉及通用航空企业、军方、飞行服务站以及管制单位,制定完整的工作流程是实现一站式许可的关键,这项工作需要军民双方多部门的深度合作,共同完成。 

    2. 信息整合方面的突破

     公共航空运输信息服务工作以航空情报部门、气象部门、运行管理部门为主体,分别采集情报、气象和飞行计划数据,信息整合后,分别发布航空情报产品、气象产品和飞行计划数据。 

    为了确保数字化的通用航空信息服务顺畅、高效,必须突破现有的以专业划分的纵向信息服务模式,形成先纵向、后横向的综合信息服务模式,为此,需要航空情报部门、气象部门和运行管理部门的深度合作,在通用航空信息服务领域先行先试,探索全系统信息管理(SWIM)解决方案。 

    3. 多信息集成技术方面的创新

    无论是信息共享平台还是空中导航助手,都需要将航空情报数据、气象数据、航空器实时位置数据与地理信息数据整合,这其中包含了GIS技术、北斗定位和短报文通信技术在民航信息服务领域的首次应用,也包含了航空情报数据、气象数据和飞行计划数据集成(SWIM的核心内容)的首次尝试。 

    五、 结束语 

    基于互联网的通用航空信息共享平台以及基于卫星技术的空中导航助手是打破通用航空信息孤岛、开创数字化通用航空信息服务模式的技术解决途径,而深层次的标准、规范和业务流程是技术方案能否实现的基础。因此,技术是难点、管理是关键,二者都要抓、二者都要硬。(孟爱民 民航局空管局航行情报服务中心

    孟爱民,中国人民大学企业管理硕士学位,高级工程师。现任民航局空管局航行情报服务中心总工程师。国际民航组织信息管理专家组(IMP)成员,九三学社中央科技委委员。主持航空情报质量安全管理体系建设、通用航空情报保障体系建设。主笔《中国民航航空情报管理(AIM)实施指南》、《民用航空目视航空图(1∶500 000)及目视终端区图(1∶250 000)编绘规范》等标准、规范。