[发明专利]一种基于倾斜摄影技术的城市区域垂直起降场选址方法

说明书

本发明公开了一种基于倾斜摄影技术的城市区域垂直起降场选址方法，具体包括：步骤1：城市区域倾斜摄影建模；步骤2：构建无障碍物空间模型；步骤3：提取面积大小满足要求的不透水面；步骤4：无障碍物空间所含障碍物体积的计算；步骤5：城市空域体密度分析；步骤6：垂直起降场选址平面位置信息和高度信息的确定。本发明从垂直起降场选址过程中对净空区域范围大小的角度出发，提出一种体密度分析方法，从而完成对城市空域的定量评价，并基于此实现垂直起降场的快速、高效选址；一方面以参数化的方式构建无障碍物空间模型，适用于任何性能电动垂直起降飞行器对净空安全范围的要求，另一方面对城市空域定量评价的结果可以直接进行三维可视化。

技术领域

本发明涉及城市区域垂直起降场选址技术领域，具体是一种基于倾斜摄影技术的城市区域垂直起降场选址方法。

背景技术

随着城市化进程不断演进，城市化率逐步提高，地面交通拥堵、污染、事故等问题已日趋严重。全球到2030年85亿人口中有超过68％居住在城市区域，需要通过全新的交通方式提高出行效率，促使城市空中交通(Urban Air Mobility，UAM)发展的外因主要是城市地面交通承载能力已接近极限，亟需将城市出行拓展至3D网络空间，探索高效、通畅、绿色、低噪的出行模式。而内因主要是近年来电机、电调、电池三电技术、分布式电推进(Distributed Electric Propulsion，DEP)技术、飞行控制系统自主化以及飞行管理系统信息化的发展，使得城市低空飞行成为可能，并据有关机构估计，到2030年全球UAM市场规模将达到90-120亿美元。

为了满足UAM发展的需求，首要解决的问题是为eVTOL提供地面基础设施，即垂直起降场。由于UAM的用户群体为城市高消费人群，所以其垂直起降场多位于人口密集区，该区域净空条件复杂，导致垂直起降场的选址较为困难。目前国内外有关垂直起降场的选址大多和运输机场或通用机场选址类似，即首先把垂直起降场作为一个点状要素，通过排序法(如多准则决策分析法-MCDA、层次分析法-AHP、加权最小二乘法-WLSM、优劣解距离法-TOPSIS等因子评估法)和优化法(如重力场、熵等数学方法)两类方法选择多个点状区域作为垂直起降场的预选选址，然后再考虑净空条件是否满足净空安全要求进行进一步的比选，最终确定垂直起降场最优选址区域。其中排序法是在已知、有限数量的备选方案中选择一个最优的方案，而优化法是在无备选方案情况下，通过构建并求解目标函数得到一个最优解或多个较优解(亦称“Pareto解”)，而排序法往往过于主观性而忽视客观性，优化法则与其相反。目前用于垂直起降场选址方法的主要瓶颈在于，城市低空空域的建筑物高度参差不齐导致空域评价较为困难或复杂，因此很难在选址初期就将净空条件作为一种定量因素考虑进去，所以只能分步骤进行垂直起降场最优选址的确定。

综上可知，为了满足城市低空空域垂直起降场的快速选址，关键点在于如何对城市空域进行定量评价。与此同时，目前的空域评价方法大多分为高空航线和地表障碍物两类，其中高空航线通过分析航线的密度即可实现空域的评价，而涉及地表障碍物的空域评价往往通过地理信息技术或人工勘察手段完整净空评价，即目前的空域评价方法和垂直起降场选址方法很难实现对城市低空空域的定量评价以及高空与低空空域评价的一体化，更无法实现满足净空安全要求垂直起降场的快速、精确选址。

可见，现有与垂直起降场选址的城市空域评价相关的技术及方案主要存在以下几点不足：

1、由于很难实现对城市低空空域的定量评价，导致垂直起降场的选址需要分多步骤才能得到最优选址区域，即定量评价困难；

2、由于UAM市场需求规模较大，目前与城市空域评价相关的技术及方案无法满足实现垂直起降场的快速选址，即效率较低；

3、目前的城市空域评价方法的结果多为二维可视化，无法直观的了解城市低空空域的情况，即可视化不足。

发明内容