基于时态GIS的飞行品质监控数据管理与时空分析

It is universally acknowledged by World Aviation Industry that Flight Operational Quality Assurance (FOQA) is one of the most important method to improve aviation safety. The value of FOQA Programs is the early identification of adverse safety trends by collecting and analyzing routine digital flight data (e.g., event exceedance analysis), aiming at providing data and information support for the development and implementation of improved safety measures. However, there is a serious lack of systematic, global and spatiotemporal perspectives in the management and analysis of flight data (i.e., monofactor, non- hierarchical structure, locality & stationariness).The project aims at correcting the imperfections and gaining deeper insights into systematic, global and generic patterns of FOQA data which might serve as prior knowledge of FOQA data management and analysis to improve the science and accuracy of flight safety management and analysis. To achieve the goal, we plan to apply spatiotemporal data management and analysis functions of temporal GIS technologies to modeling the flight network system which is comprised of aircraft, airport, route, flight and exceedance event, to analyze spatiotemporal distribution patterns of exceedance events and their random process using time series analysis methods, and to conduct research on safety risk global structure based on complex network theory. On the basis of the above method study, we plan to design and implement a FOQA management and analysis system based on temporal GIS to test these methods’ applicability. The research is hopefully expected to reform methods and tools of FOQA analysis.

飞行品质监控是国际上公认的保证飞行安全的重要手段之一，已得到世界民航业的普遍认可。其价值在于通过监测、分析飞行参数超限情况，尽早地识别出安全隐患，为改进措施的制定及实施提供数据和信息支持。但目前，在飞行品质分析中对于飞行数据的管理和分析严重缺乏系统性、整体性以及时空观，即因子单一，无层次结构，局部静态。本项目拟利用时态地理信息系统技术的时空数据管理分析功能，建立包含飞机、机场、航线、航班以及超限事件在内的航空网络系统模型，开展超限事件时空分布规律研究、随机过程的时间序列分析以及基于复杂网络理论的安全风险整体结构研究，获得系统整体性、一般性的规律和认识，作为飞行品质管理分析的系统知识和先验知识，可以极大地提高飞行安全管理与分析的科学性和准确性。在方法研究的基础上，构建基于时态GIS的飞行品质管理分析系统，达到实际应用效果。本研究的突破有望对FOQA产生方法和手段上的变革。

飞行品质监控是国际上公认的保证飞行安全的重要手段之一，已得到世界民航业的普遍认可。其价值在于通过监测、分析飞行参数超限情况，尽早地识别出安全隐患，为改进措施的制定及实施提供数据和信息支持。目前在飞行品质分析中对于飞行数据的管理和分析严重缺乏系统性、整体性以及时空观，即因子单一，无层次结构，局部静态。本课题借助时态GIS技术为飞行品质管理提供了一种新方法和新手段。主要研究内容和重要研究结果和应用前景表现在：（1）将时态GIS技术应用于飞行品质管理，研制了原型系统，并尝试在业务部门实际应用。结果表明，时态GIS技术的应用可以有效拓展飞行品质管理的广度和深度。（2）对飞行品质监控大数据进行超限事件的提取，在此基础上，研究分析了超限事件的时空分布特征，获得了丰富的超限事件特征数据，为民航系统全面掌握超限事件整体状况打下了良好的基础。（3）地理和气象环境是影响超限事件的重要因素之一，本项目融合飞行品质监控数据和地理气象数据，对地理和气象环境的影响进行了深入的定量分析，发现多数超限事件类型的发生频率与地理和气象环境存在显著的相关性，并表现出明显的区域地带性，揭示了环境因素对超限事件的影响规律，一定程度地弥补了对影响超限事件的环境因素实证研究的不足，未来可以为飞行品质风险评估提供依据。（4）飞行过程中超限事件的关联特征和序列特征的研究是实现超限事件预测的重要手段，本项目对此进行了初期研究，获得了部分认识，有望在后续研究中取得较大进展。