基于GIS的机场道面管理系统研究

基于GIS的机场道面管理系统研究

摘要：本文总结了机场道面管理系统（APMS）的概念及国内外研究现状，简要

概述了地理信息系统（GIS）在机场道面管理中的应用，提出了基于GIS的机场道

面管理系统的功能框架，为机场道面管理系统的开发提供了思路。随着GIS的益

处逐渐被机场意识到，一些基于GIS的附加应用逐渐被添加到APMS系统内。而

在机场道面管理系统内增加GIS模块能够更直观地显示道面的各类信息，便于决

策者进行状况分析和养护决策，显著提高养护工作的效率和准确性。

关键词：机场道面管理系统；地理信息系统；机场道面

引言

过去我们对道面的管理是粗放型的，每隔几年进行一次承载力的测试，人工

检查一下道面的表面破坏情况，这种管理方式己经远远落后于国外机场的管理水平，目前也已经不能适应我国航空事业的快速发展需要。解决这一矛盾的惟一办

法就是在道面管理上实现科学化、规范化、计算机化。从机场道面养护管理现有

的不足之处出发，结合当前数字化、信息化的时代大背景，以更加科学、经济、

有效地进行机场道面管理及决策为目标，研发机场道面管理系统（APMS）有着非常积极的意义。

1 机场道面管理系统概论

关于机场道面管理系统（Airport Pavement Management System，APMS）的定义，目前国际上并没有一致的解释。2002年，上海机场和同济大学联合研发了国内第一个APMS——上海机场道面管理系统（SHAPMS），他们对机场道面管理系

统的定义是：一种基于计算机技术，对道面进行科学化管理的系统，它是由许多

子系统组成，采用系统化的分析方法，对所有与道面有关的信息进行收集、储存

与分析，得到道面性能现状与未来发展趋势，结合道面历史信息进行决策，提供

最优化的道面管理方案。

美国联邦航空管理局（FAA）认为APMS是为数据存储、道面评价、提出养护措施、养护措施优化和排序、资源分配以及道面养护和维修的费用提供一个一致、客观、系统的分析程序，它可以在量化道面信息、提供明确的养护方案建议的同

时使养护维修的费用最小化。APMS不仅可以评价当前道面的状况，还可以通过

对道面状况历史数据以及各种道面状况参数的分析来预测道面的未来状况。简言之，机场道面管理系统就是一种基于计算机技术，对机场道面进行科学化，规范

化管理的系统。

2 国内外机场道面管理系统研究现状

2.1国外机场道面管理系统研究现状

美国空军委托美国陆军的建筑工程研究所（USACERL）从1974 年开始机场道

面评价体系的研究。1981 年，USACERL 完成了《美国空军机场道面维护管理系统

研究报告》，提出道面状况指数PCI（Pavement Condition Index）和一整套有关

的调查、计算、分析和评价的方法，并在此基础上开发了世界上第一套机场道面

管理系统，取名 PAVER（现升级为 Micro PAVER）。

国外机场道面管理系统的发展基本上是以对PAVER的完善为主线的。在美国

陆海空三军、联邦航空局FAA、联邦公路局FHWA等多家机构的支持和资助下，PAVER历经多次升级。1988年9月，美国联邦航空局以题为“机场道面管理系统”

的咨询通告（AC 150 /5380-7）对 Micro PAVER进行认可和推介。此后，美国和其

它一些国家的机场大都采用Micro PAVER作为机场道面管理系统的支持软件，如

美国的O’Hare机场、Midway机场、Albany机场和香港等

除此Micro PAVER外，比较著名的机场道面管理系统还有Arcus Gibb（Pty）Ltd 咨询公司的综合机场道面管理系统（IAPMS）、Dynatest 公司的机场道面信息

及修复对策优化系统（AIRPORTS）。IAPMS的主要特点是将道面结构剩余寿命分

析引入机场道面管理系统，并将道面结构剩余寿命分析与PCI一起作为未来道面

状况预测的基础以及维修对策选择的依据。IAPMS 已成功地应用于美国的肯尼迪

机场、迈阿密机场、英国希思罗机场和巴西里约热内卢机场。Dynatest 公司的AIRPORTS系统，使用PCI调查数据、落锤式弯沉仪FWD结构测试数据、道面抗

滑性状数据以及道面平整度数据来综合评价机场道面状况。通过AIRPORTS的性

状-经济评价系统（PERS）进行各种决策预算优化。AIRPORTS系统已成功应用于

香港国际机场。

2.2国内机场道面管理系统研究现状

在国内首先进行机场道面管理系统研究的是同济大学。自 1995 年起，同济大

学以上海机场为依托开展了机场道面评价、管理方面的理论研究。2002 年以后，

同济大学结合上海机场道面调查评价与管理的实践，在借鉴发达国家机场道面评

价体系以及机场道面管理系统的基础上，开发建立了“上海机场道面管理系统”（SHAPMS）。该系统使用 PCI、FWD 测试数据、道面抗滑性状数据、平整度数据

和纵坡数据综合评价道面状况。SHAPMS的研究，在我国民航迈出了可贵的第一步，并取得了一些重要成果，如在道面的评价中引入了道面排水性能指标，并首

次将GIS技术运用于管理系统，打破了传统管理系统中单纯的数据库加表格资料

的文本模式，使得管理系统展现出图文并茂的新景象，极大提高了上海机场的道

面管理决策水平。

3 基于GIS的机场道面管理系统研究

GIS是地理信息系统（Geographic Information System，GIS）的简称，是指在

计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有

关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。GIS能够实现管理对象的图形信息和属性信息的一体化，作为获取、处理、管理

和分析地理空间数据的重要工具，目前已被广泛地应用到测量控制点管理、铁路

通信系统管理等方面。基于GIS的铁路通信管理系统能够迅速定位故障位置，并

根据数据积累进行故障分析，提高了通讯系统管理的效率；利用GIS进行测量控

制点管理，能够实现控制点位置和信息的一体化存储和管理，解决了控制点分布

散乱、不均匀的问题；此外，将GIS应用于机场净空管理，替代传统的人工计算、人工制图，实现了管理现代化和决策科学化。

在过去的十几年里，GIS在机场道面管理系统中的研究逐渐发展起来，结合卫星导航定位技术，可以完成检测终端的位置定位、数字化地形图的测绘及道面信

息的可视化管理。根据调査，截止到1999年，美国就有超过60％的机场利用GIS 和GPS来进行空间位置定位和数据采集；在中国，GIS在机场道面管理系统的应

用正处于研究阶段，只有少数大型繁忙机场研发了APMS。

基于GIS的道面信息管理与决策支持系统可以实现以下功能：①可以在GIS

地图上通过地图查询、文本查询、专题地图等形式迅速获得道面的基础资料、各

项性状的评价结果，准确、直观地把握道面性状。②通过GIS地图掌握诸如病害

空间分布、道面空间位置等常规管理系统难以定量表述却又很重要的信息，在此

基础上制定道面维修养护计划。

4 结论