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摘 要：通过3D建模，可以将飞行程序概念实景化的展示出来，帮助设计人员及从业人员消除彼此理解上的差异，从而实现飞行程序设计理念的有效传递。
关键词：飞行程序；Sketchup；Google Earth
飞行程序保护区的概念和计算方法非常的复杂，同时飞行程序设计又是一个非常"小众"的专业，从业人员少，业务量大，专业标准严谨。由于对外宣传上缺少投入，很多的概念和要求往往不容易被专业外的人士理解。加之传统的教学培训中使用的图例主要为国际民航组织DOC8168中的例图，形式单一，且多为平面图形，对于传递飞行程序设计理念而言非常的困难。如果能够运用3D技术将飞行程序的相关内容立体的展现出来，相信以上的难题都将迎刃而解。
相比传统的主流CAD软件复杂的功能和操作，谷歌公司推出的SketchUp软件，简单易学，是3D设计软件入门学习的最佳工具。SketchUp为飞行程序保护区模型的绘制提供了快速实现的途径，熟练运用该软件，可以为飞行程序概念的传递带来较多的便利。
一、SketchUp简介
SketchUp软件是由谷歌公司大力推广的一款3D草图制作软件，在建筑设计、室内装饰等领域有着较广泛的应用。SketchUp具有简单易用的特点，再加上谷歌公司采取的免费策略，使得这款产品大受好评，迅速的在各类3D设计领域推广开来。
SketchUp最基本的功能有画线（Line）、画矩形（Rectangle）、画圆（Circle）和画弧线（Arc），对应的英文单词首字母即是该功能的快捷键，比较容易记忆。画线在SketchUp中具有非常灵活的用途，线条既可以是图形的边框，也可以用来分割平面，线条的起止点可以是图形的中点、等分点或是指定距离的点，使用起来非常方便。
SketchUp最核心的功能是推拉和移动。当线条形成封闭的平面之后就可以通过推拉功能将之拉升成立体形状。图1中显示的就是一个正在"拉厚"的矩形。
图1 拉厚的矩形
移动功能有两种用途，第一种是整体移动一个目标，另一种是对目标体的局部进行移动。图2中显示的是在长方体顶部画一条中线后，对线条进行移动，从而改变长方体形状的效果。
图 2 移动的屋顶
图3中通过将矩形的边线垂直移动，从而形成一个带斜面的几何体。在实际的制图中，可以通过输入数字的方式指定操作对象的大小，或是调整的多少。
图 3 收缩的边框
当需要处理的面越来越多的时候，会发现相连接的面之间的"粘性"会导致几个面一起被改变，处理时会比较麻烦。解决的办法就是鼠标双击需要单独调整的面，使之连同边线一起被激活，通过鼠标右键菜单中的"创建组"功能，将需要调整的内容进行封闭。之后通过"编辑组"功能在独立的空间中进行调整，从而避免影响到周边的形状。
二、飞行程序保护区绘制步骤
相对于建筑行业的草图绘制而言，飞行程序保护区设计强调的是精确和规范，需要根据大量精确计算的数据来绘制相关的形状，因此，在绘图过程中，通常需要将相关的数据提前整理出来，然后在SketchUp中分步完成绘制工作。下面以精密进近障碍物评价面（OAS面）为例，来分析保护区绘制的步骤及每一步中的主要内容。
1、数据整理
OAS参数的获取需要用到ICAO的计算软件，图4是OAS面软件的截图，其中的数据代表了航向台距跑道入口3200米，D类机型特定的几何尺寸下OAS面的相关计算数据，以及构成OAS面的关键点C、D、E点在入口高度及入口之上300米高度时的直角坐标。
图 4 OAS面数据
2、绘制关键点并连线
利用OAS软件中提供的直角坐标，在SketchUp软件中沿轴线方向绘制平面图形。绘制的方法是从坐标轴原点画线，沿x轴放置线条后，用键盘输入x坐标，即线条的长度，输入完成后敲回车键，并用鼠标左键点击确定，得到指定长度的连线，再沿y轴画指定长度的线条，得到对应的位置点。将这些点进行连线，得到图5的形状。
图 5 OAS面坐标点位置
3、绘制OAS面边界线并整理图形。
根据OAS面中W、X、Y、Z四个面的位置关系，在平面图中添加相应面的边界线，并删除多余的线条，就可以得到如图6所示的标准的OAS面平面图。
图 6 OAS面平面图
在将OAS面挤压成立体图之前应将各个面进行封闭，也就是将四个面分别创建成四个组，这样处理之后，四个面内的调整不会互相影响。创建的方法是用鼠标双击需要的面（按shift键可以添加更多的面到同一个组里），点击鼠标右键选择"创建组"命令。
4、将OAS面拉升并压缩成斜面
以Z面为例，双击进入到Z面的元件组中，利用挤压工具，将Z面向上拉升，移动方向正确后，用键盘输入300，按回车键，并用鼠标左键确定，得到提升到300米的Z面，如图7所示。
图 7 提升Z面
换一个视角，用移动工具找到Z面内沿的中点，向下移动，使之与底面边线的中点重合，从而实现斜面的制作。
图 8 压缩Z面
其余几个面的绘制与此类似，制作完成后的效果如图9所示。
图9三维OAS面
5、标注、渲染和抓图
3D模型绘制完成后，可以根据需要添加标注或是改变颜色，软件中提供了丰富的配色方案可供选择。3D模型文件可以直接在装有SketchUp软件的电脑中打开，进行任意角度的观察。为了更简便的展示，可以摆放好角度后利用屏幕截图工具进行抓图。
图10上色并添加标注后的OAS面
SketchUp提供有剖面视角功能，指定好观察角度后，可以由远及近的查看每个位置的剖面结构，这一点是传统二维绘图所无法比拟的，并且不需要更多复杂的操作。
图11OAS面横向剖面图
6、模型的发布与应用
生成好的模型可以发布到Google Earth中去，叠加到3D的实景数据之上，使用户可以在真实的影像中查看模型的效果，具体的步骤如下：
首先，利用SketchUp的导出功能，将模型导出为dae格式，之后在GoogleEarth中选中位置点，利用鼠标右键菜单添加模型。添加完成的模型可以通过设置属性的方式，指定模型所在的精确位置坐标，并且调整模型的方向，使之与实际位置高度相符合。
通过这种方式，可以清晰的将飞行程序保护区的范围、高度要求精确的显示在实景环境中，方便人们观察了解。下图是OAS面模型叠加到实际的机场卫星影像之后的效果。
图12叠加至Google Earth的OAS面
在Google Earth中利用机场周边障碍物的高度数据和坐标数据，将障碍物添加到地图中，与OAS面进行比较，即可实现简单评估的效果。对于普通用户而言，这样的操作相对简单和直观。
三、结语
通过以上对SketchUp软件的介绍，以及飞行程序障碍物评价面绘制步骤的分析，可以发现，该软件具有简单易用的特点，同时可以与Google Earth进行紧密的对接，使得它在飞行程序概念演示领域有着较为广阔的应用前景。
做为未来主用的导航标准--PBN概念框架中，已经指出未来的导航技术将向着3D与4D导航的方向发展，未来的飞行程序设计也将随之而改变，3D甚至4D的设计方法将会普及，做为进入3D设计时代的前期技术储备，从3D建模开始，了解3D设计软件的操作思路与流程将是一个非常不错的选择。
作者简介： 赵航（1969.11-），女，浙江东阳人 ，中国民用航空西北地区空中交通管理局，副主任，工程師，本科学历，研究方向：程序设计。
关键词：飞行程序；Sketchup；Google Earth
飞行程序保护区的概念和计算方法非常的复杂，同时飞行程序设计又是一个非常"小众"的专业，从业人员少，业务量大，专业标准严谨。由于对外宣传上缺少投入，很多的概念和要求往往不容易被专业外的人士理解。加之传统的教学培训中使用的图例主要为国际民航组织DOC8168中的例图，形式单一，且多为平面图形，对于传递飞行程序设计理念而言非常的困难。如果能够运用3D技术将飞行程序的相关内容立体的展现出来，相信以上的难题都将迎刃而解。
相比传统的主流CAD软件复杂的功能和操作，谷歌公司推出的SketchUp软件，简单易学，是3D设计软件入门学习的最佳工具。SketchUp为飞行程序保护区模型的绘制提供了快速实现的途径，熟练运用该软件，可以为飞行程序概念的传递带来较多的便利。
一、SketchUp简介
SketchUp软件是由谷歌公司大力推广的一款3D草图制作软件，在建筑设计、室内装饰等领域有着较广泛的应用。SketchUp具有简单易用的特点，再加上谷歌公司采取的免费策略，使得这款产品大受好评，迅速的在各类3D设计领域推广开来。
SketchUp最基本的功能有画线（Line）、画矩形（Rectangle）、画圆（Circle）和画弧线（Arc），对应的英文单词首字母即是该功能的快捷键，比较容易记忆。画线在SketchUp中具有非常灵活的用途，线条既可以是图形的边框，也可以用来分割平面，线条的起止点可以是图形的中点、等分点或是指定距离的点，使用起来非常方便。
SketchUp最核心的功能是推拉和移动。当线条形成封闭的平面之后就可以通过推拉功能将之拉升成立体形状。图1中显示的就是一个正在"拉厚"的矩形。
图1 拉厚的矩形
移动功能有两种用途，第一种是整体移动一个目标，另一种是对目标体的局部进行移动。图2中显示的是在长方体顶部画一条中线后，对线条进行移动，从而改变长方体形状的效果。
图 2 移动的屋顶
图3中通过将矩形的边线垂直移动，从而形成一个带斜面的几何体。在实际的制图中，可以通过输入数字的方式指定操作对象的大小，或是调整的多少。
图 3 收缩的边框
当需要处理的面越来越多的时候，会发现相连接的面之间的"粘性"会导致几个面一起被改变，处理时会比较麻烦。解决的办法就是鼠标双击需要单独调整的面，使之连同边线一起被激活，通过鼠标右键菜单中的"创建组"功能，将需要调整的内容进行封闭。之后通过"编辑组"功能在独立的空间中进行调整，从而避免影响到周边的形状。
二、飞行程序保护区绘制步骤
相对于建筑行业的草图绘制而言，飞行程序保护区设计强调的是精确和规范，需要根据大量精确计算的数据来绘制相关的形状，因此，在绘图过程中，通常需要将相关的数据提前整理出来，然后在SketchUp中分步完成绘制工作。下面以精密进近障碍物评价面（OAS面）为例，来分析保护区绘制的步骤及每一步中的主要内容。
1、数据整理
OAS参数的获取需要用到ICAO的计算软件，图4是OAS面软件的截图，其中的数据代表了航向台距跑道入口3200米，D类机型特定的几何尺寸下OAS面的相关计算数据，以及构成OAS面的关键点C、D、E点在入口高度及入口之上300米高度时的直角坐标。
图 4 OAS面数据
2、绘制关键点并连线
利用OAS软件中提供的直角坐标，在SketchUp软件中沿轴线方向绘制平面图形。绘制的方法是从坐标轴原点画线，沿x轴放置线条后，用键盘输入x坐标，即线条的长度，输入完成后敲回车键，并用鼠标左键点击确定，得到指定长度的连线，再沿y轴画指定长度的线条，得到对应的位置点。将这些点进行连线，得到图5的形状。
图 5 OAS面坐标点位置
3、绘制OAS面边界线并整理图形。
根据OAS面中W、X、Y、Z四个面的位置关系，在平面图中添加相应面的边界线，并删除多余的线条，就可以得到如图6所示的标准的OAS面平面图。
图 6 OAS面平面图
在将OAS面挤压成立体图之前应将各个面进行封闭，也就是将四个面分别创建成四个组，这样处理之后，四个面内的调整不会互相影响。创建的方法是用鼠标双击需要的面（按shift键可以添加更多的面到同一个组里），点击鼠标右键选择"创建组"命令。
4、将OAS面拉升并压缩成斜面
以Z面为例，双击进入到Z面的元件组中，利用挤压工具，将Z面向上拉升，移动方向正确后，用键盘输入300，按回车键，并用鼠标左键确定，得到提升到300米的Z面，如图7所示。
图 7 提升Z面
换一个视角，用移动工具找到Z面内沿的中点，向下移动，使之与底面边线的中点重合，从而实现斜面的制作。
图 8 压缩Z面
其余几个面的绘制与此类似，制作完成后的效果如图9所示。
图9三维OAS面
5、标注、渲染和抓图
3D模型绘制完成后，可以根据需要添加标注或是改变颜色，软件中提供了丰富的配色方案可供选择。3D模型文件可以直接在装有SketchUp软件的电脑中打开，进行任意角度的观察。为了更简便的展示，可以摆放好角度后利用屏幕截图工具进行抓图。
图10上色并添加标注后的OAS面
SketchUp提供有剖面视角功能，指定好观察角度后，可以由远及近的查看每个位置的剖面结构，这一点是传统二维绘图所无法比拟的，并且不需要更多复杂的操作。
图11OAS面横向剖面图
6、模型的发布与应用
生成好的模型可以发布到Google Earth中去，叠加到3D的实景数据之上，使用户可以在真实的影像中查看模型的效果，具体的步骤如下：
首先，利用SketchUp的导出功能，将模型导出为dae格式，之后在GoogleEarth中选中位置点，利用鼠标右键菜单添加模型。添加完成的模型可以通过设置属性的方式，指定模型所在的精确位置坐标，并且调整模型的方向，使之与实际位置高度相符合。
通过这种方式，可以清晰的将飞行程序保护区的范围、高度要求精确的显示在实景环境中，方便人们观察了解。下图是OAS面模型叠加到实际的机场卫星影像之后的效果。
图12叠加至Google Earth的OAS面
在Google Earth中利用机场周边障碍物的高度数据和坐标数据，将障碍物添加到地图中，与OAS面进行比较，即可实现简单评估的效果。对于普通用户而言，这样的操作相对简单和直观。
三、结语
通过以上对SketchUp软件的介绍，以及飞行程序障碍物评价面绘制步骤的分析，可以发现，该软件具有简单易用的特点，同时可以与Google Earth进行紧密的对接，使得它在飞行程序概念演示领域有着较为广阔的应用前景。
做为未来主用的导航标准--PBN概念框架中，已经指出未来的导航技术将向着3D与4D导航的方向发展，未来的飞行程序设计也将随之而改变，3D甚至4D的设计方法将会普及，做为进入3D设计时代的前期技术储备，从3D建模开始，了解3D设计软件的操作思路与流程将是一个非常不错的选择。
作者简介： 赵航（1969.11-），女，浙江东阳人 ，中国民用航空西北地区空中交通管理局，副主任，工程師，本科学历，研究方向：程序设计。