基于RTK+GIS的機場跑道道面裂縫數字化調查研究

摘" 要：近年來隨著航空業務量的迅速增長，停航窗口期縮短，急需一種數字化調查與管理信息的方法加快數據記錄、查詢、提取和更新的速度。該文使用全球導航衛星系統實時運動定位技術（GNSS RTK）與地理信息科學（GIS）軟件，以廣漢機場跑道道面裂縫數字化調查為例，梳理電子地圖的制作與發布流程，實現道面裂縫分布可視化、道面破損準確定位、空間矢量數據的處理與分析等功能，為準確定位機場跑道道面危害、裂縫分布區域提供新的技術手段與解決思路。

關鍵詞：RTK;道面裂縫;SuperMap;電子地圖;數字化

中圖分類號：P228" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2025）02-0118-04

Abstract： In recent years， with the rapid growth of aviation business， the suspension window period has been shortened， and there is an urgent need for a digital survey and information management method to accelerate the speed of data recording， querying， extraction， and updating. This article uses Global Navigation Satellite System Real time Kinematic and Geographic Information Science software， taking the digital investigation of runway cracks at Guanghan Airport as an example， to streamline the production and release process of electronic maps， achieve visualization of pavement crack distribution， accurate positioning of pavement damage， and processing and analysis of spatial vector data. This provides new technological means and solutions for accurately locating the hazards and crack distribution areas on airport runway surfaces.

Keywords： RTK; road surface cracks; SuperMap; electronic map; digitization

機場跑道道面承擔飛機起飛前等待準備、起飛、降落、著陸后滑行以及停放等保障工作，其運行狀態關乎飛機在地面的安全狀況?！哆\輸機場運行安全管理規定》要求每年至少進行一次跑道狀況分析，每5年對跑道進行一次綜合評價[1]。尤其像廣漢機場等建設年限較長的老舊機場，仍然停留在原始紙質資料管理、人工記錄與巡檢道面的階段。運行期間內跑道道面經歷過多次修補與維護，紙質文件體量大，查閱繁瑣，工作效率低，無法對跑道數據進行實時調取與系統性記錄。并且近年來隨著訓練時長的增加，飛機起降次數大幅度上升，廣漢機場瀝青跑道道面出現了不同程度的損傷。傳統的管理辦法不僅使檢測人員在實際測量中的安全性得不到保障，而且不利于對機場道面的監控與及時地監測評估，極易造成道面養護的拖延與浪費。

本文針對目前廣漢機場跑道道面管理效率低與病害記錄信息化不足等問題，利用GPS RTK獲取道面病害基礎數據，基于SuperMap iDesktop平臺制作電子地圖，通過空間數據管理、空間數據查詢、顯示和空間分析等服務，實現統一的地理信息服務和統一的空間信息資源共享服務[2]。為跑道道面病害定位提供新思路，提高道面破損修補效率，保障飛機安全高效運行。

1" 機場概況

廣漢機場是中國民航飛行學院廣漢分院的訓練機場，機場跑道長2 200 m，寬45 m，飛行區等級4C級，機場基準點坐標（N30°57′16″，E104°19′13″），為A1類通用機場，可起降塞斯納、新舟60等訓練類機型[3]。廣漢機場跑道為“白加黑”道面，2011年在原有水泥道面上加鋪瀝青面層。

本文主要對整個機場跑道道面破損研究調查與建立信息化數據庫進行了梳理，采集跑道道面裂縫端點的矢量信息、判斷裂縫損壞類型與損壞程度，使用SuperMap平臺建立數字化道面管理模式，實現機場跑道道面破損可視化、跑道裂縫定位查詢與實時更新，有助于提高機場跑道維護和管理的效率和準確性，確保機場的安全運行。

2" 技術路線與方法

2.1" 基本原理

GIS地理信息系統是一種與地理、地圖學、遙感和計算機技術互相交織的綜合學科，已經被廣大人民群眾應用于各個行業的地理數據查詢中[4]。本文利用RTK+GIS技術完成數字化跑道道面裂縫模型的建設，主要原理是通過GIS軟件對RTK實時采集到的定位坐標進行高效的空間資料檢索和定址，解析和整合復雜的空間資源，并將地圖上的顯示效果、地理分析功能與常規的數據庫功能彼此融合，完成廣漢機場跑道道面損壞的排查與管理。

2.2" 技術路線

廣漢機場跑道道面裂縫數字化調查主要包括跑道歷史建設資料調研、確立跑道道面病害調查方案、實地調查跑道道面損壞類型與狀況、建立數據源、地圖配準、導入數據集、投影轉換和最終構建數據庫，形成電子地圖，完成道面裂縫的可視化表達，如圖1所示。

2.2.1" RTK獲取數據

RTK技術是全球衛星導航定位技術與數據通信技術相結合的載波相位實時動態差分定位技術，它能夠實時地提供測站點在指定坐標系中的三維定位結果[5]。中海達RTK由GNSS移動手簿與接收機2部分組成。目前，主要有單基站RTK測量和網路RTK測量，單基站RTK又分電臺模塊和全球移動通信系統模塊，網路RTK分為多基準站RTK與城市連續運行參考站系統。本文基礎數據獲取采用RTK手簿差分測量模式，誤差均在千分之一范圍內。

根據前期對廣漢機場歷史建設概況與道面結構的了解，以及對跑道道面裂縫類型與嚴重程度的大概摸排，發現道面病害主要為沿原水泥道面接縫的開裂和隆起，在聯絡道出口飛機轉彎處有少量推擠，并開始發生松散。參考MH/T 5024—2019《民用機場道面評價管理技術規范》中機場瀝青道面破壞的4類16種主要損壞類型（表1），將廣漢機場跑道道面的損壞的嚴重程度劃分為1輕微（發生裂紋）、2中等（裂紋張開形成裂縫）、3嚴重（隆起、發生松散脫落，三米直尺測量離地間隙超過1.5 cm）反射裂縫三大類。

現場調查作業是根據航班運行計劃、停航時間以及天氣情況針對道面破損進行數據搜集統計。將長2.2 km、寬45 m的跑道，劃分為220個單元。瀝青道面面積約為99 000 m2，跑道中心線兩側各每10 m作為一個單元。瀝青跑道單元劃分如圖2所示。從跑道端手持GPS RTK沿著調查方向依次定位跑道破損處的2個端點，即時留存道面裂縫圖像并采用目視判斷的方式辨別道面裂縫的嚴重程度，調查方案選取與跑道中線平行的縱向裂縫，以及與跑道中線垂直的橫向裂縫分別測量的方式進行。

外業完成后將道面裂縫定位點坐標從手簿中提取出每個點的經度、緯度與高程，并且將實時記錄的裂縫嚴重程度歸納在數據集中，見表2、表3。本次采集共獲取194個縱縫端點坐標與1 386個橫縫端點坐標。

2.2.2" GIS構建數據庫

GIS是一種采集、處理、傳輸、存儲、管理、查詢檢索、分析、表達和應用地理信息的計算機系統，是分析、處理和挖掘海量地理數據的通用技術。其中，SuperMap GIS是北京超圖軟件股份有限公司開發的具有完全自主知識產權的大型地理信息系統平臺，具有廣泛的功能適用性以及高度的可定制性、開放性和可拓展性，使用戶可以根據自身需求進行定制開發，實現更加精準和高效的應用[6]。

本文基于SuperMap iDesktop 11i系列產品在超圖平臺中構建數字化場景，建立空間數據庫，在工作空間中導入影像數據與坐標數據，同時進行地圖配準與投影轉換，在自動形成的屬性表中完成數據運算，最終形成可應用于實際工作的電子地圖。

1）新建工作空間。SuperMap iDesktop 11i的用戶界面，包括菜單欄、工具欄、工作區和狀態欄，為使用者提供一個集中的、組織化的環境，以管理他們在特定工作流程或項目中所需的各種數據和資源。在用戶界面內工作空間管理器中新建文件型工作空間“廣漢機場跑道道面病害調查”，并新建文件型數據源“裂縫調查”。

2）導入數據集。在裂縫調查數據源下導入廣漢機場高清地圖.JPG文件，編碼類型為PNG，創建影像型數據集。將外業RTK在現場記錄的破損點定位整理線數據集，導入.dbf.sbn.sbx.shp.shx等格式的矢量數據文件。

3）地圖配準。配準的本質是對地圖或圖像進行校正，以確保地圖中的地理信息和位置坐標與現實世界中的實際位置相吻合，從而提高地圖的準確性和可用性。配準廣漢機場影像圖采用至少4個控制點的線性配準方法。首先，在Google Earth高清衛星地圖中選取4個坐標清晰、容易識別、位置明確的控制點，從13號跑道方向右上角開始按照順時針方向依次選取A、B、C、D四點。其次，在工作區地圖窗口中打開廣漢機場影像數據集。配準時按照順時針的取點方向一一對應在參考圖層中與配準圖層中依次刺點，將參考點在Google Earth提取的經緯度坐標轉換為平面坐標錄入目標點XY中，并計算每個點的校準誤差均在千分之一，如圖3所示。最后使用GPS RTK現場記錄的經緯度坐標作為刺點坐標，對廣漢機場裂縫進行配準，如圖4所示。

4）投影轉換。GIS軟件通常支持多種坐標系，包括地理坐標系和投影坐標系。地理坐標系直接以經緯度表示地球表面位置，而投影坐標系則是將地球表面投影到二維平面上，以方便進行空間量測和分析。由于SuperMap中新導入的影像地圖窗口狀態欄中默認顯示的數據參考坐標為平面坐標，與地理位置沒有直接對應關系，且不包含投影參數，因此不具有地理意義，無法直接確定數據點在地球上的真實位置。為了確保不同來源的數據能夠在同一個地理框架下進行整合、分析和展示，從而提高數據的可用性和分析準確性，則需要對新導入的影像數據集與線數據集進行投影坐標轉換。在SuperMap iDesktop 11i中，分別將配準后的廣漢機場平面圖影像與跑道道面裂縫矢量數據集的目標坐標系重新設定為與實際測量參考橢球體相一致的GCS_China_2000坐標系。

2.2.3" 地圖發布與應用

1）地圖發布。地圖不僅提升了信息的可視化和傳播效率， 而且支持決策分析與規劃，促進了空間信息的共享與應用， 增強了用戶交互與參與，提高了數據提取速度。色彩在電子地圖的設計中占有非常重要的地位，因此色彩設計應與電子地圖的性質、用途一致，與電子地圖的內容相適應，充分利用色彩的感覺與象征性，使圖面和諧美觀并形成特色[7]。利用SuperMap iDesktop 11i進行顏色配置時，運用圖層管理器中圖層的顯示控制、影像或矢量參數等方面對數據集的透明度、亮度、對比度進行優化，并對裂縫矢量線數據集的風格進行線型、線寬度、線顏色3方面的調整。設置完成后將不同類型的數據集圖層按點、線、面順序疊加在同一頁面中，方便在日常使用時整體調整比例、及時調取地圖、查找與定位。

2）地圖應用。為了使地圖在實際工作中提高實用性，根據實際情況需要對矢量數據集調整與更改，進行對象操作和風格設置，可以直接在地圖顯示窗口進行圖形的繪制或刪除;也可以在數據集屬性表中，根據現場調查情況對原有數據進行優化與完善。

由于GIS軟件具有強大的空間數據處理、空間查詢、空間幾何量算和空間分析等功能，可以直接對廣漢機場跑道道面調查數據進行輕微、中等、嚴重3方面損害程度的篩選，分別統計裂縫長度與調查面積，方便場務人員根據道面裂縫分布位置和損害類型制定相應的維護措施。

3" 結束語

本文以廣漢機場跑道道面調查為例，對機場管理目標及應用對象的使用需求進行分析，根據實際要求并結合安全、效率、服務和可持續性等多個方面的特征，提升老舊機場道面巡檢效率和數據查詢速度。使用RTK+GIS進行機場跑道道面裂縫的數字化調查研究，提高了道面調查定位的工作效率，改進了傳統文件資料管理模式，加快了提取信息的速度，同時也發揮了超圖平臺提供強大的空間數據處理、分析、可視化表達能力，并實現數據實時更新、道面破損精確定位、查看裂縫分布和裂縫矢量化計算等功能，為機場飛行區管理的現代化、數字化、智能化提供了有力的支持。為機場道面調查制定科學高效的調查策略、優化管理流程、提升運行效率和提高道面服務質量，為機場數字化調查管理提供新思路。

參考文獻：

[1] 交通運輸部.運輸機場運行安全管理規定[S].2018.

[2] 黃華.GIS技術在機場飛行區管理領域的應用[J].四川建材，2019，45（2）：259-260.

[3] 尹向東.機場跑道水泥道面加鋪瀝青混凝土防反射裂縫方法概論[J].四川建筑科學研究，2014，40（5）：238-240.

[4] 任雪松.支線機場飛行區場地管理系統研究[D].廣漢：中國民用航空飛行學院，2022.

[5] 洪文，張永福，吳曉剛.GNSS RTK在數字化測圖中的應用[C]//云南省測繪地理信息局，云南省測繪地理信息學會.云南省測繪地理信息學會2016年學術年會論文集.昆明子午環測繪咨詢服務有限責任公司，2016.

[6] 劉偉，曾令沙，林森.基于SuperMap的位置服務地圖處理方法[J].測繪通報，2019（S1）：41-43，47.

[7] 地理信息公共服務平臺電子地圖數據規范：CH/Z 9011—2011[S].2011.

第一作者簡介：杜越（2000-），女，碩士研究生。研究方向為航空交通運輸。