Case Finavia
Transcription
Case Finavia
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.