Lentokoneiden laskut
ja nousut turvallisiksi
Case study: Finavia
Suomen lentoasemia ylläpitävä Finavia hoitaa lentoesteaineistojen
geoprosessoinnin ArcGIS-ympäristössä Python-skriptauskielellä
ArcEditoriin koodaamillaan työvälineillä. Lentoesteaineistoja
tarvitaan koneiden turvallisen nousun ja laskun varmistamiseksi.
Finavia Oyj omistaa ja ylläpitää Suomessa 25
lentoasemaa, joiden kautta se luo yhteydet
maailmalle vuosittain yli 17,5 miljoonalle
matkustajalle. Lentoasemapalveluiden lisäksi
sen vastuulla ovat koko Suomen lentoreittiverkosto, sotilasilmailun harjoitusalueverkosto sekä Finavian lentoasemien ja aluelennonjohdon lennonvarmistuspalvelut.
Lennonvarmistukseen liittyvät kartat ja
muut aineistot tuottaa Finavian Ilmailutiedotusyksikkö. Sen päätuote on ilmailukäsikirja
Tavoite
Finavia Oyj tarvitsi tehokkaat ratkaisut, joilla se pystyy tuottamaan
lentoesteaineistot lentoasemien
lähestymismenetelmien suunnittelua sekä lentokoneissa käytettävän
ilmailukäsikirjan lentoestekarttoja
varten. Ilmaisualan perinteisillä CADvälineillä työ oli erittäin
työlästä.
Ratkaisu
Lentoesteaineistot tuotetaan
Finaviassa Esrin ArcGIS-ympäristössä
Python-skriptauskielellä ArcEditorin
päälle koodatuilla työvälineillä,
joilla työ sujuu CAD-välineisiin
verrattuna helposti.
Hyödyt
ArcGISin mukana tulevalla Pythonilla koodatuilla työkaluilla voidaan
tehdä erittäin monimutkaistakin
geoprosessointia. Kaikki lennonvarmistukseen liittyvät analyysit ovat
jäljitettävissä, koska Pythonilla
saadaan tuotettua tarkkaa lokitietoa
ja metadataa kaikista toimenpiteistä.
Käytettävissä ovat kaikki Pythonmaailman moduulit. ArcToolbox
tarjoaa käyttöliittymän Pythonskriptille, joten mitään omaa kehitys
ympäristöä sille ei tarvita.
(AIP), joka sisältää kaiken tiedon, mitä lentämiseen Suomessa tarvitaan: tullisäännöistä
ilmailukarttoihin, lentoasemien lähestymismenetelmiin ja lintujen muuttoreitteihin asti.
Paikkatietojärjestelmää Ilmailutiedotusyksikkö käyttää pääasiassa lentoesteaineistojen
tekemiseen. Sillä on pohjatietona laserkeilaus- ja maastomittausaineistoa sekä oman
lentoesterekisterinsä aineistoa, jossa on yli 17
000 kohdetta: mastoja, tuulivoimaloita, korkeita rakennuksia, savupiippuja, vesitorneja
ja muita määrämitat ylittäviä kohteita.
Tällaisia aineistoja Ilmailutiedotusyksikkö
yhdistää ja tuo ArcGIS-ympäristöön, jossa
niitä analysoidaan eri tarpeisiin ja tuotetaan
niistä johdettuja aineistoja.
Törmäyslaskentaan
valmiit aineistot
Paikkatietoratkaisua käytetään lennonvarmistukseen liittyen muun muassa törmäystodennäköisyyslaskennassa (CRM), jota tehdään
lentoasemille lentojen lähestymismenetelmien suunnittelua varten.
Varsinainen CRM-laskenta tehdään kansainvälisen siviili-ilmailujärjestön ICAOn
rakentamalla sovelluksella. Siihen ei kuitenkaan voi syöttää kaikkea lähtödataa, vaan
suuresta massasta on poimittava laskennan
kannalta kiinnostavat potentiaalista törmäysvaaraa aiheuttavat lentoesteet.
Esteiden poiminta tehdään ArcGISissä Python-skriptillä toteutetulla työkalulla, ja tulokset muunnetaan muotoon, jota CRM-sovellus
voi käyttää. CRM-laskennassa kiinnostavia
ovat lentoesteet, jotka läpäisevät lentoaseman kiitoteiden ympärille tietyin kriteerein
muodostetut laskennalliset kaltevat pinnat.
Jokaisella kiitotiellä on esimerkiksi lähestymissuunnassa tietyn kaltevuuden omaava
lähestymispinta, jonka läpi nousevat esteet
tarvitaan mukaan CRM-laskentaan. Vastaavasti eri kaltevuuskulmassa nousevia pintoja
on myös kiitotien sivuilla.
Kun CRM-laskenta on tehty, lentomenetelmäsuunnittelussa voidaan muuttaa lähestymismenetelmän parametreja joko niin, että
Lentokoneiden turvallisen nousun ja laskun
varmistamiseksi kiitoteiden ympäristöstä
on Finavian paikkatietoasiantuntijan Matti
Olkinuoran mukaan oltava aineistot, jotka
paljastavat potentiaaliset lentoesteet.
lähestyminen tehdään jyrkemmässä kulmassa
tai niin, että lähestymisminimejä nostetaan.
Tällöin siis muutetaan lentokoneiden nousutai laskukulmia niin, että vältetään riski törmätä johonkin lentoesteeseen. Lisäksi lähestymiskulman muuttaminen vaikuttaa myös lentokentän maalaitteiden säätöihin, joten kyse ei
ole kovin yksinkertaisesta yhtälöstä.
Työkalut myös
varjostuslaskentaan
Finavia tuottaa ArcGISillä myös esteaineistot ilmailukäsikirjan lentoestekarttoja (AOC)
varten. Niillä esitetään nousevien koneiden
kannalta keskeiset esteet, joiden perusteella
Utin lentoaseman
kiitoteiden
analyysituloksessa
näkyvät keltaisina
pisteinä noususektorin
kaltevuuspinnan
läpäisevät esteet ja
punaisina varjostavat
esteet, jotka esitetään
lentoestekartalla.
Taustalla on
laserkeilausaineistosta
tuotettu maastomalli ja
Esri Onlinen tieaineisto.
Utin lentoaseman toisen kiitotien pään analyysituloksessa näkyvät
sinisinä noususektorin kaltevuuspinnan läpäisevät esteet ja punaisina
varjostavat esteet, jotka esitetään lentoestekartalla. Taustalla on laserkeilausaineistosta tuotettu maastomalli.
”Esimerkiksi
varjostuslaskenta on
ilmailualan perinteisillä
CAD-välineillä erittäin
työlästä, mutta sujuu
ArcGISissä helposti
Pythonilla tehdyllä
työkalulla.”
Finavian paikkatietoasiantuntija
Matti Olkinuora
esimerkiksi määräytyy, kuinka paljon hyötykuormaa kone voi ottaa pystyäkseen yhä
nousemaan turvallisesti esteiden yli.
Yleensä datamassasta löytyy liikaa esteitä
kartalla näytettäväksi. Tämän Finavia on ratkaissut yleistämällä aineistoa varjostuslaskennalla, jolla karsitaan ne esteet, jotka jäävät
tiettyjen yleistyssääntöjen perusteella muiden
esteiden varjoon.
Varjostuslaskentaa varten Finaviassa on
tehty ArcGISiin oma työkalunsa Python-skrip-
Esri Finland Oy
Sinikalliontie 3 B, FI-02630 Espoo
Puhelin: 0207 435 435
Faksi: 0207 435 430
Sähköposti: etunimi.sukunimi(at)esri.fi
Internet: esri.fi
tillä. Lisäksi Pythonilla on tehty työkalu, jolla
tuotetaan esteaineistot Baro-VNAV -lentomenetelmää varten. Sitä käytetään, kun lentokone määrittelee kiitotietä lähestyessään
liukupolun painekorkeusmittarilla eikä maalaitteen lähettämän signaalin avulla, kuten
yleensä tehdään.
Kaikki ArcGISissä tuotetut lentoesteaineistot tallennetaan analyysien jälkeen Oracletietokantaan, jossa ne ovat käytettävissä
CRM-laskentaa ja lentoestekarttojen tuotantoa varten.
Alun perin Finaviassa aiottiin tutkia kaltevia
pintoja rasterianalyysillä. Esri Finlandilta tilatun konsultointiavun ja ratkaisukuvauksen
pohjalta päädyttiin kuitenkin pääosin vektorianalyysiin ja ArcGISin 3D Analyst -laajennuksen käyttöön.
Finavia on tehnyt myös työkalun, jolla
Oracle-tietokannassa oleva lentoesteaineisto
saadaan ArcGIS-ympäristöön kartalla katseltavaksi. Jollain aikavälillä koko aineisto on
tarkoitus muuttaa paikkatietoaineistoksi. Pikku hiljaa Finavia on ottamassa käyttöön myös
Esrin Aeronautical Solutionia, jolla tulevaisuudessa ehkä hoidetaan koko ilmailukarttatuotanto nykyisten CAD-välineiden sijasta.
Miksi Python?
Finavialla on monia syitä Python-skriptin käyttöön ArcEditorin päälle rakennettujen työkalujen teossa, vaikka ArcGISin Model Builderillakin saadaan toki paljon aikaan.
Kaikkien lennonvarmistukseen liittyvien
analyysien on oltava täysin jäljitettävissä, ja
Pythonilla saadaan tuotettua tarkkaa lokitietoa ja metadataa kaikista toimenpiteistä. Sillä
voidaan myös tehdä erityisen monimutkaista
geoprosessointia.
ArcGIS scripting -moduulien lisäksi käytettävissä ovat Python-maailman kaikki moduulit. Sieltä löytyivät esimerkiksi moduulit CRCkoodille, jonka avulla Finaviassa varmistetaan
tiedon eheys ja nähdään heti, jos joku on
muuttanut lentoesteiden koordinaatteja tai
korkeutta tietokannassa.
Python tulee ArcGISin mukana, ja ArcToolbox tarjoaa käyttöliittymän Python-skriptille,
joten mitään omaa kehittämisympäristöä sille
ei tarvita. Python-skripti on helppokäyttöistä,
sillä on helppo tehdä muutoksia ja sitä on
helppo ylläpitää. Toisen henkilön on helppo
jatkaa jonkun muun työtä tarvittaessa, koska
skriptistä heti näkee, mitä on tehty. ■
Esri Finland Oy edustaa Suomessa Esriteknologiaa ja toimittaa siihen perustuvia
paikkatietoratkaisuja, jotka tukevat ja
tehostavat asiakkaan liiketoimintaa.
Paikkatieto-ohjelmistojen lisäksi Esri Finland
tarjoaa kattavat projekti-, tuki-, ylläpito-,
koulutus- ja asiantuntijapalvelut.