航空信息交换模型（AIXM） - 第2页 - 空管资料 ATC Document - 航空论坛_航空翻译_民航英语翻译_飞行翻译

民航发表于 2010-4-1 17:00:31

3. 文件结构和参考文献....................................................................................7 3.1 文件描述.............................................................................................7 3.2 定义和缩写词......................................................................................7 3.3 参考文献.............................................................................................9 4. AIM 信息流的现在和未来............................................................................ 11 4.1 AIS 数据流的现状..............................................................................12 4.1.1 静态数据流...............................................................................12 4.1.2 动态AIS 数据流.......................................................................12 4.1.3 目前的自动化情况....................................................................13 4.2 未来AIS 数据流................................................................................13 4.2.1 AIS 的数据输入.........................................................................13 4.2.2 AIS 数据表示.............................................................................13 4.2.3 未来AIS 数据产品....................................................................14 4.3 数据标准的含义.................................................................................16 5. AIXM5 建模要求及方法..............................................................................17 5.1 AIXM5 建模要求.................................................................................17 5.2 AICM 与AIXM....................................................................................17 5.3 建模方法...........................................................................................18 5.3.1 建模原则..................................................................................18 5.3.2 符合ISO 地理空间标准............................................................20

民航发表于 2010-4-1 17:00:59

5.3.3 方法论......................................................................................20 5.3.4 建模协定..................................................................................20 6. 数据模型的结构.........................................................................................22 6.1 SO19100 系列标准结构图..................................................................23 6.2 AICM/AIXM 框架结构图.....................................................................24 6.3 实施方法视图....................................................................................25 6.4 航空领域视图....................................................................................26 6.5 数据模型解析视图.............................................................................27 7. 需求分析和设计建议..................................................................................28 7.1 航空领域所涉及的范围......................................................................28 7.1.1 对现行AIXM 数据模型的历次改进回顾....................................29 7.1.2 设计建议..................................................................................29 7.2 要素识别和关系.................................................................................31 7.2.1 AIXM 4.X 中通过自然键识别要素..............................................31 7.2.2 自然键产生的问题....................................................................32 7.2.3 要素识别标志的几种选择.........................................................34 7.3 几何图形...........................................................................................39 7.3.1 AIXM 4.X 采用的设计方法.........................................................40 7.3.2 AIXM4.X 要素的空间属性..........................................................41 7.3.3 设计建议..................................................................................44 7.4 时间性（Temproality）......................................................................48 7.4.1 AIXM 3.X 和4.X 时间性模型的评估..........................................48 7.4.2 概念模型..................................................................................50 7.4.3 航空信息系统的内涵................................................................52 7.4.4 设计建议..................................................................................53 7.5 可扩展要素........................................................................................60 7.5.1 创建扩展的指导原则................................................................61 7.5.2 扩展需求的分析.......................................................................62 7.5.3 设计建议..................................................................................62 7.6 可扩展的交换消息框架......................................................................66 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 III 7.6.1 消息结构..................................................................................66 7.6.2 设计建议..................................................................................67 8. AICM 和AIXM 5 实施...............................................................................69 8.1 AICM UML 模型................................................................................69 8.1.1 AICM 组件图............................................................................69 8.1.2 AbstractAIXM 包.......................................................................70 8.1.3 实例：指定点（Designated Point）.........................................72 8.2 AIXM XML 结构（schema） ..............................................................74 8.2.1 为AIXM 开发一个GML 概述（Profile） .................................74 9. AIXM 5 概述(Profiling)................................................................................76 10. 航空信息交换用例...................................................................................77 11. AIXM 名称空间约定.................................................................................78 12. GML 介绍................................................................................................79 12.1 GML 概述( Profile)定义....................................................................80 12.2 将GML 集成到AIXM 的好处.........................................................81 12.2.1 符合已有的国际标准..............................................................81 12.2.2 在信息系统开发中的成本节约................................................82 12.2.3 加强现有AIXM 系统的能力....................................................82 12.3 GML 中的时间性..............................................................................82 12.3.1 动态要素(6)（Dynamic Feature）..........................................83 12.3.2 Shapshot 和TimeSlice 的合并模型.........................................86 12.3.3 观测模型................................................................................86 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 1 1. 综述 航空信息交换模型（AIXM）的使命是在全球范围内提供一个实际可行的航 空数据和交换格式模型，使用该模型不仅可以改进本国航空信息服务（AIS）系 统，同时可以实现本国AIS 系统与它国AIS 系统的信息交换。由于世界航空越 来越依赖于实时的、彼此兼容的、高质量的航空信息，所以采用AIXM 标准是必 要的。 信息交换标准是航空信息系统现代化的核心，该标准提供： 􀁺 描述航空信息的通用语言，用于人机判读； 􀁺 通过软件和数据模型的重复使用节约成本； 􀁺 通过改进数据完整性和及时性提高航空安全； 􀁺 通过数据质量检查和一体化降低成本。 此外，一个通用的航空信息标准孕育着提高航空效率、能力和安全的新产品。 这样的产品有： 􀁺 实时地空航行情景意识（situational awareness）显示，包括最新信 息更新； 􀁺 自动化的数据库驱动制图； 􀁺 电子飞行包和飞行员信息讲解； 􀁺 协同飞行计划和自动化空中交通管理系统。 AIS 部门有必要从以产品为中心的运行方式转变为以数据为中心的运行方 式。采用以产品为中心的运行方式时，每个航空产品都是单独维护的，所以，如 果一个航空信息发生了变化，就需要手工修改涉及此变化的每个产品。采用以数 据为中心的运行方式时，所有航空产品都是由唯一的数据源生产的，所以航空数 据的变化会自动波及所有产品。将来为了实现上述运行方式的转变，就需要AIXM 来支持航空信息从收集、分发到产品生产的整个数据链。 1999 年EUROCONTROL 开始开发数据交换规范--AIXM，用于建立一个的 有质量保证的航空信息中央基准数据库，并提供航行情报服务，这就是欧洲AIS 数据库（简称EAD）。EAD 的成功事例也激励了其他航空成员，考虑将AIXM 作 为航空信息交换的国际标准加以采用。 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 2 AIXM 是一个数据交换标准，它描述了国际航行所必须的航空数据。这一模 型涵盖了： 􀁺 ICAO 标准和建议措施（特别是附件4 和附件15） 􀁺 ARINC424 和EUROCAE ED-99/RTCA DO-272 这样的工业标准 􀁺 民拥和军用航空数据 AIXM 标准主要由两部分组成。一部分叫做航空信息概念模型（AICM），用 来将航空信息领域的各种概念描述成要素、属性和关系的集合。AICM 可以作为 设计AIS 数据库的基础。另一部分派生于AICM，描述如何以一定格式为航空数 据编码，从而实现计算机系统之间电子化数据传递，这一部分将XML（扩展标 记语言）作为系统间数据交换语言，因此这部分也叫做AIXM 的XML 结构。 在国际同仁的支持下，美国联邦航空局（FAA）和EUROCONTROL 正在编 写可在全球范围采用的AIXM。对AIXM 第3 版和第4 版的分析表明，AIXM 已 充分涵盖了航空领域的活动范围，但其交换标准过于关注单一应用，即中央数据 库的数据收集和数据分发。此外，AIXM 第4 版没有包括新的国际地理空间数据 标准和模型（因其公布时间晚于AIXM 4）。如果AIXM 采用这些国际标准，无疑 将使航空界受益。 基于上述的评估结果，需要重新定义AIXM，以便满足更广泛的应用领域和 航空需求。AIXM 第5 版将通过下述方法，满足这些航空信息交换的新需求： 􀁺 兼容ISO19100 系列地理空间信息标准，包括使用地理标记语言 （GML）； 􀁺 增加一个时间性（temporality）模型，包括支持NOTAM 临时性信 息发布和短期信息发布； 􀁺 满足关于航行数据的最新行业要求和ICAO 要求，包括障碍物数据 库、终端区飞行程序和机场地图数据库； 􀁺 以模块化和可扩展性满足现在和未来航空信息交换的需要。 AIXM 5 以国际标准的形式提供了建立航空数据模型和实现数据交换的方 法。AIXM 5 的定位是：满足现在和未来数据模型和数据交换的需要。请点击 <A href="http://www.aixm.aero">www.aixm.aero</A>. 可以获得有关AIXM 5 的其他信息。 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 3 2. AIXM 5 介绍 2.1 使命 AIXM 5 的目标是提供一个可扩展的、模块化的航空信息交换标准，用来满 足现在和未来航空信息应用中对信息交换的需要。这些应用包括： 􀁺 航行情报资料汇编（AIPs）的自动化生产； 􀁺 自动化的航图生成和发布系统； 􀁺 完整的具有空-地信息的NOTAMs（如：xNOTAM）； 􀁺 机场地图数据库（AMDBs）和相关应用； 􀁺 电子飞行包数据要求； 􀁺 驾驶舱环境显示和飞行管理系统数据要求。 2.2 范围 AIXM 涵盖了航空领域信息发布的所有需求。它首先符合ICAO 附件15 中 对航空数据定义的精神，即：支持国际航行的必须数据〔1〕。从较高层次看，它 包括： 􀁺 机场/直升机机场数据； 􀁺 导航设施； 􀁺 终端区飞行程序； 􀁺 航路结构； 􀁺 空域边界； 􀁺 空中交通管制和NOTAM 服务； 􀁺 交通限制； 􀁺 其它与上述主要概念有关的数据。 AIXM 完全支持ICAO 附件中对数据出版的要求。此外，AIXM 还支持大量 由业界颁布的所谓“用户需求”文件。典型的例子有：RTCA/EUORCAE 发布 的“机场地图要求”。 AIXM 也涵盖了军方的航行信息，主要是军方AIPs 中公布的数据。只要军 方的特定要素、属性和值列表（list of values）仍只占模型内容的很小比例（在 AIXM 4 中小于5%），就没有必要考虑将其与模型的其他部分隔离。 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 4 2.3 AIXM 是众多航空标准之一 还有许多相关领域是AIXM 上下文的一部分，却不在AIXM 定义范围之内： 􀁺 各飞行（FLT objects）相关； 􀁺 天气和气象； 􀁺 空中交通管理； 􀁺 地形； 􀁺 机场运行； 􀁺 环境信息。 我们认为AIXM5 所使用的建模方法和一整套国际标准（如ISO 19100, 时 间性（temporality）模型、GML）也同样适用于上述相关领域，对于提高协同工 作能力或数据的互用性具有积极作用。 2.4 背景 AIXM 表示航空信息交换模型。最初由EUROCONTROL 于1999 年开发。 AIXM 标准由两部分构成。一部分用来将航空领域的概念描述成各种要素、 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 5 属性和关系的集合。所以这部分称为航空信息概念模型（AICM）。AICM 可以用 作AIS 数据库设计的基础。另一部分是由AICM 中衍生的，描述如何以一定格式 为航行数据编码，以便实现计算机系统之间的电子数据传递。这一部分使用XML （可扩展标记语言）作为系统间数据交换的语言。所以这一部分也称作AIXM 的 XML 结构。如果想了解有关AICM 和AIXM 的详细介绍，请查阅参考资料第13 项列明的资料。 AIXM 有6 个高层次的概念范围（conceptual areas）: 􀁺 空域； 􀁺 组织和服务； 􀁺 导航设施和指定点； 􀁺 航路，包括使用限制； 􀁺 终端区飞行程序，SIDs 和STARs； 􀁺 机场和直升机机场。 几年来在EUROCONTROL 内部一直使用AIXM 3.3 版为欧洲导航数据库 （EAD）收集和发布航空数据。目前EAD 正在进行AIXM4.5 版的升级，2006 年底开始投入正式运行。这些AIXM 的早期版本主要目的是为ICAO 附件15 指 定的数据进行编码并实现交换，支持AIP 和航图的生产。 自2002 年开始，美国、日本等国家与ERUOCONTROL 共同努力，试图使 AIXM 成为航空信息交换的全球标准。 2.5 AIXM 5 模型的目标 AIXM5 的目标是利用现有信息工程标准、开发一个可被全球采用的航空 信息交换标准，满足现在和未来航空信息系统的需要。 根据AIXM 5 的规划方案，需要对AIXM 4.5 重新定义，使之支持下列领 域航空数据交换的最新需求： 􀁺 扩展的终端区飞行程序模型—包含最新PANS-OPS 和TERPS 数据 发布要求； 􀁺 扩展的障碍物模型—符合ICAO 和工业界最新要求； 􀁺 支持静态和动态航空数据（如xNOTAM）； 􀁺 根据工业界的要求，支持机场地图功能。 AIXM5 也有意成为开发各航空情报服务系统间标准化接口的框架,不仅 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 6 支持传统的AIS 运行，诸如航空数据收集和发布等，同时还包括： 􀁺 支持“电子飞行包”这样的航空电子系统更新； 􀁺 航行通告（NOTAM）； 􀁺 程序设计； 􀁺 空域系统分析和设计优化。 最后，AIXM5 还将整合下列最新信息工程标准和建模技术： 􀁺 采纳（alignment with）了ISO19100 系列地空标准，包括ISO 19107 空间数据结构（schema）和19108 临时数据结构（schema）； 􀁺 AICM5 概念结构（schema）采用UML（统一建模语言）。 由于AIXM 与最新标准整合，使用者可以利用最新COTS 技术和工具尽 快从AIXM 回收投资。AIXM 5 可以使用的技术包括： 􀁺 UML 建模工具，可以创建XML 文件，关系数据库和软件类 （classes）; 􀁺 COTS GIS; 􀁺 网络要素服务WFS(web feature services) 2.6 向下兼容 AIXM5 是在AIXM3.X 和4.X 基础上开发的。事实上，用于建立AICM5 的 概念结构（schema）中，大约85%是基于最新的AICM4.5 数据模型。AIXM5 设计的重要功能是向下兼容并提供了系统升级的途径，从而保护了过去对AIXM 的投资。 2.7 研发组 AIXM5 是由FAA 和EUROCONTROL 领导的国际编制小组共同开发的， 同时得到了许多国家和组织的支持。欧洲的法国、挪威、瑞典和乌克兰都通过参 与“AIXM5 焦点小组”来支持EUROCONTROL。美国FAA 也与美国国家地理 空间信息局（NGA）密切合作。 国际小组欢迎任何持有共同目的和目标的国家和组织献计献策。对于任何研 究成果，如果小组认为已经足够成熟、可以提供给广大的航空干系人 （stakeholders）讨论时，将在<A href="http://www.aixm.aero">www.aixm.aero</A> 网站公布，公众可以登陆浏览。 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 7 3. 文件结构和参考文献 3.1 文件描述 本文件分为如下章节： 􀁺 第四章：目前和未来AIM 信息流 本章是对航空信息管理数据流的综述，阐述了开发全球航空信息交换标准 的动因。 􀁺 第五章：AIXM 5 的需求和方法 本章确定了航空信息交换模型的主要需求并讨论了建模假设和方法 􀁺 第六章：结构 概述主要结构的设计思想 􀁺 第七章：需求分析和设计建议 本章分析了信息交换需求。首先回顾AIXM 早期版本是如何实现这些需求 的，提供了一个满足每个需求的概念模型和设计。 􀁺 第八章：AICM/AIXM5 的实施 描述AICM 和AIXM 的实施。 􀁺 第九章： AIXM 5 建模 （待定）。本章将从如何为一个应用结构选择要素、关系和属性的核心角度 出发，讨论模块化概念。 􀁺 第十章：AIXM 名称空间协定 （待定）。本章的目的是再现这样的情景，即通过利用AIXM 作为系 统间数据交换标准，来阐明AIXM5 框架如何支持一系列航空系统间数据交换的 需要。 􀁺 第十一章：AIXM 名称空间协定 本章概述支持要素识别和要素关系的AIXM 名称空间协定。 􀁺 第十二章：GML 介绍 本章介绍GML 和其益处。 3.2 定义和缩写词 下述定义和缩写词适用于AIXM5 全部设计文档： AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 8 AICM 航空信息概念模型。是AIXM 数据标准的组成部分之一，为 航空数据提供一个概念化数据模型。AICM 数据模型是XML 结构的基础。 AIM 航空信息管理。研究航空系统从信息源头开始至用户结束的 整个过程中航空信息管理战略。与传统的以产品（AIP，航 图）为中心的AIS 相比，AIM 是以数据（收集、存储和传递） 为中心的。 AIP 航行资料汇编。是根据国际民航组织的规定出版的包含了静 态航空信息的出版物。AIP 的内容在ICAO 附件15 中有详细 规定。 AIRAC 是Aeronautical Information Regulation and Control 的缩 写。AIRAC 所代表的事前通知系统基于一套共同生效日期。 这些生效日期用来公布设定时间内实际运行的重大变化情 况。 AIS 航行情报系统。该系统提供航行所必需的航空数据服务。 AIXM 航空信息交换模型。是根据ICAO、国家和业界要求开发的 航空数据标准。AIXM 包括UML 格式的航空应用结构，即 AICM，还包括用于编码和数据交换的XML 结构。 AMXM 机场地图交换模型。 AMXS 机场地图交换模块。 ARINC 航空通信公司。是航空电子设备公共传输规范的作者。例如， 向FMS（飞行管理系统）数据供应商传递航空数据的 ARINC424 格式。<A href="http://www.arinc.com/aviation.html">http://www.arinc.com/aviation.html</A>。 EDA 欧洲AIS（航行情报系统）数据库。用来集中收集、存储以 及分发ECAC（欧洲民用航空商会）成员国AIS 数据。 EUROCAE 欧洲民用航空设备组织。是有关政府、工业界和航空公司讨 论技术问题并颁发各种规范的论坛性组织。 EUROCONTROL 欧洲空中航行安全组织。<A href="http://www.eurocontrol.int">http://www.eurocontrol.int</A>。 FAA 美国联邦航空局 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 9 ICAO 国际民用航空组织 NAVAID 导航设施 NOTAM 航行通告。对引起航空系统运行条件改变的临时性事件的通 知。 FANS-OPS ICAO DOC 8168—空中航行服务程序—航空器运行。 RTCA 一个美国组织，对国家空域系统有关问题（如通信、导航和 空中交通管理）提出建议，扮演联邦咨询委员会的角色。 <A href="http://www.rtca.org">http://www.rtca.org</A>。 SARPS ICAO 标准和建议措施。 SID 标准仪表离场。一个规定的飞行程序，用来引导航空器从起 飞开始至终端区边界加入航路为止。 STAR 标准仪表进场。一个规定的飞行程序，用来引导航路飞行航 空器从脱离航路到着陆为止的终端区程序。 TERPS FAA 等国家遵循的终端区飞行程序规则，用于评估终端区飞 行程序的可行性。综合考虑障碍物、地形、航空器特性和程 序设计等因素情况下，判定程序的安全性。 UML 统一的建模语言 3.3 参考文献 1、国际航空公约附件15-航行情报服务（2004 年7 月第12 版）。 2、 AICM/AIXM — 新版更改建议。AIS 技术小组提交的 ACCB-05/WP1/20-21/04/2005 工作文件第10 款。 3、 AIXM 4.0 — 建议的修改。AIS 技术小组提交的 ACCB-04/WP1/8-9/09/2004 工作文件第6 款。 4、 AIXM 4.5 草案初稿第2 版。ERUOCONTROL 2005 年11 月28 日EATMP-XXXXXX-XX。 5、机场地图交换模块1.1 修订初稿1.3 版。2005 年9 月由 EUROCONTROL 发布。 6、《动态要素》（作者Tim Wilson 和David Burggraf）。2005 年9 月29 日。根据合同，由Galdos 系统公司交付给FAA。 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 10 7、 GML：地理标记语言（作者Ron Lake, David S.Bruggraf, Milan Trninic 和Laurie Rea）。2004 年Wiley 出版。 8、地理标记语言（GML）。选自2004 年2 月发布的ISO/TC211/WG 4/PT 19136 OGC GML RWG。 9、地形、障碍物、机场地图数据交换标准。选自RTCA DO-291/EUROCAE ED-119。 10、 EUROCONTROL对AIS/AIM 领域的工作改进（作者Ken Reid）。 2005 年8 月23-25 日日本成田AIS 全球研讨会。 11、机场地图信息用户需求。RTCA DO272A/EUROCAE ED-99A。 12、 xNOTAM 项目。2005 年10 月ERUOCONTROL 的RTCA SC206 会议。 13、 AIXM 概念综述（作者Brett K.Brunk 和 Eduard Porosnicu）。 2004 年7 月的2004 年ESRI 用户会。 14、 XML 结构名称空间管理。2003 年5 月美国国防部空域运行。 <A href="http://diides.ncr.disa.mil/xmlreg/user/Documents/AOPNamespace">http://diides.ncr.disa.mil/xmlreg/user/Documents/AOPNamespace</A> Convention.2003.05.29.pdf。 15、《实体识别》（作者Tim Wilson）2005 年8 月26 日。根据合同， 由Galdos 系统公司交付给FAA。 16、《19107 地理信息—空间结构》。ISO 项目信息FACT SHEET 19107。2003 年三月23 日。<A href="http://www.isotc211.org">www.isotc211.org</A>。 17、 AIXM — 修订和可扩展性。AIS 技术小组 ACCB-04/WP2/8-9/09/2004 工作文件第8 项。 18、 “有关地理标记语言（GML）AIXM 概要的提案”。AIS 技术小 组ACCB-05/WP2/20-21/04/2005 工作文件第11 项。 19、 OpenGIS 协会。<A href="http://www.opengis.org">www.opengis.org</A>。 20、 “最终演示—xNOTAM/AMDB 研究”。EUROCONTROL 资助 的达姆施塔特工业大学。2006 年三月。 如果需要FAA 的签约成果以及AIM 会议参考资料的副本，请联系 <A href="mailto:Brett.Brunk@faa.gov">Brett.Brunk@faa.gov</A> 。ERUOCONTROL 的有关文件在 <A href="https://extranet.eurocontrol.int">https://extranet.eurocontrol.int</A> 上。 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 11 4. AIM 信息流的现在和未来 现在和未来的AIM（航空信息管理）数据流是产生航空数据交换需求的关键 动因。本章总结了航空信息流的现状及其未来的发展（见图1）。 图 1 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 12 4.1 AIS 数据流的现状 目前，航空信息数据流以产品为中心，其特征是：按照AIRAC 周期更新的 静态数据和通过NOTAM 发布的临时性变化的动态数据之间没有任何关联性。尤 其是当NOTAM 和静态数据（如AIP）的生产部门不同时，更容易导致产品的分 离。为了获得整个空域系统的完整信息，最终用户（航行信息的消费者）必须订 购多种航行数据产品。也就是说，航行数据消费者要负责收集、集成静态数据和 临时性航空数据，使之合二为一，才能获得空域运行系统的完整（但不幸的是， 有时数据会存在矛盾）信息。 4.1.1 静态数据流 总体而言，目前对AIS 系统的静态航空数据的更新和发布是依据AIRAC 周 期进行的。航空数据的变化通常源自运行系统预先或事后的变化，而这些变化导 致对某些要素的更新、取消或设立。例如，飞行程序设计人员要为某个机场设计 新的终端区飞行程序，该程序就要成为AIS 静态数据包的一部分，并在下一个 AIRAC 周期予以公布和实施。 需要强调的是，目前许多AIS 数据提供者的静态数据工作流总体上还是以文 件形式为主，自动化的程度各有不同。通过对AIS 静态数据的自动化和人工处理， 生产大家熟知的AIP、航图、AIP 补充资料。最后，这些资料被提供给AIS 消费 者用于航空运行。 4.1.2 动态AIS 数据流 目前，AIS 动态变更由NOTAM、AIRAC 修订以及永久性NOTAM 发布。针 对设备失效、天气问题和其他干扰航空运行的事件，需要发布一个或多个变更通 知，以便描述事件的发生对航空系统的影响。虽然有时会出现无法确定某一变化 的起止时间的情况，但总体而言，这些变化是被定义了起止时间的临时性变化 （如,NOTAM）。 发布NOTAM 时通常需要分析航空静态数据并对该事件的影响进行评估，从 而确定哪些航空资源受到影响。例如，某个导航设施失效可能也会影响一个机场 的着陆程序。这些影响会体现在NOTAM 中，但目前尚无将NOTAM 中的变化情 况与AIS 数据库中的数据进行整合的尝试。 受NOTAM 分发系统带宽限制，NOTAMs 只能依据特定格式发布高度简缩 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 13 的信息。NOTAM 的格式中包含了有限的几个数据字段，比如“标准选择码 （NSC）”，就是用来对发布NOTAM 的目的进行编码。总之，NOTAM 的内容是 非结构化的且其目前的格式不适合计算机解释和分析。 订购了NOTAM资料的航空信息消费者必须将NOTAM信息与AIS 静态资料 结合在一起使用，才能保证在空域系统中安全、有效的运行。在某些情况下， NOTAM 数据流和静态数据流分别由两个联系松散的独立部门提供。 4.1.3 目前的自动化情况 目前，AIS 数据流的自动化程度是有限的、不连续的。AIXM 数据交换标准 已经成功地应用在EAD（欧洲AIS 数据库）这样的地区性系统中，实现了各成 员国以电子形式自动向中央基准数据库（EAD）传递航空信息的上行数据传递， 以及向各数据源头和用户的下行数据传递。此外，几种静态和动态AIS 产品也是 数字化可用的，如： 􀁺 NOTAM 可以从互联网上获得（如<A href="http://tfr.faa.gov">http://tfr.faa.gov</A>）或者通过专用 的分发渠道获得（custom distribution channels） 􀁺 许多航图和出版物也以HTML 或PDF 格式发布 但上述这些数字化产品不是完整的统一体，而且采用人类直观的可 读格式表现产品的内容，所以很难将其融入计算机下行数据流的处理过 程中。 4.2 未来AIS 数据流 将来，AIM 系统有望更多地以数据方式将静态和临时变化融合在一起。 4.2.1 AIS 的数据输入 在未来的概念中，航空数据的输入应来自于静态的变化和空域系统的动态事 件。设定的活动（运行前以及运行后）将导致航空要素的改变、撤销和设立。诸 如天气、设备维修和其他运行限制等运行系统事件将被系统当作“事件”捕捉。 事件可能影响一个或多个航空要素。这些航空系统事件将与航空静态数据集成。 4.2.2 AIS 数据表示 未来AIM 系统的运行将采用三个航空领域的时间性视图： 􀁺 基线数据（baseline data）—表示在两次永久性修订之间，即AIRAC AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 14 更新周期之间，一个要素及其所有属性的状态。 􀁺 临时数据（temporary data）—表示因系统事件所导致的航空数据 的变化。 􀁺 当前数据（current data）—表示某一要素在指定时刻的当前状态。 当前状态是将基线数据与任何被激活的临时数据融合后的结果。 通过自动化的产品转化工具，可以生产传统的AIS 产品如AIPs 和 NOTAM。另外还可以通过电子数据交换，丰富这些传统的航空产品系 列，使其包括“及时性”出版物和用户定制产品。 4.2.3 未来AIS 数据产品 未来的AIM 就是要创建一个集成的数据仓库，保证信息使用的有效性、及 时性和按需支付性，同时保证及时、高效、按需获取基于数据库的产品。系统还 将具有无缝融合静态数据和航空动态数据的能力，并提供某一时刻或一个时间段 内的空域系统的情况。 AIS 消费者不仅可以得到传统的AIS 产品，还可以直接得到电子数据。一旦 将静态和动态航空数据集成，AIM 产品，如AIPs、航图和其他出版物就可以根 据需要定制： 􀁺 永久性信息，如AIRAC 修订（基线数据） 􀁺 永久性信息与临时信息叠加 􀁺 某一时刻系统的实际状态（Snapshot 快照） AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 15 图 2 静态数据与动态数据叠加后的驾驶舱显示图，指示关闭的跑道 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 16 永久性信息与临时性信息叠加的处理方法：在显示静态航空数据时，对于 其中的临时性变化加以高亮显示。图2（参考文件20）说明了上述方法。这一 图片是驾驶舱中所看到的机场道面情况：一条跑道对起飞和着陆关闭，红色的“x” 代表关闭的跑道。 除了传统的产品以外，完全集成的AIM 系统还能够支持许多AIS 新产品， 如障碍物数据库以及新的用户需求（如机场地图数据库（AMDBs））。 4.3 数据标准的含义 国际数据交换机制是实现未来AIM 系统的关键。实现全球航空系统一体化 需要先进的自动化系统的支撑，这个系统必须能够从多个数据源捕捉和集成航空 数据。实现这些未来系统的前提是采用共同的标准表示航空数据。由于AIXM 具 有下述特征，因此可以实现上述目标： 􀁺 AIXM 是国际共同的航空数据和概念语言； 􀁺 AIXM 是计算机可以识别的、用于航空数据编码、传输和接收的标 准 􀁺 AIXM 具有表示动态数据的标准机制 􀁺 AIXM 是开发系统间信息交换的框架 􀁺 AIXM 的设计兼顾了最佳数据处理方法和全球标准 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 17 5. AIXM5 建模要求及方法 本节旨在介绍建模的主要目标和描述我们建模及解析的方法。 5.1 AIXM5 建模要求 从一开始，AIXM 就想要建立一个航空信息分发的标准。 AIXM3 建模的 核心要求是： 􀁺 适用于全球的数据交换标准 􀁺 符合国际民航组织的标准与建议措施 􀁺 支持欧洲航空委员会成员国对国际航空信息交换的要求 很多欧洲航空委员会以外的国家、机构及公司表示有兴趣接受并完善AIXM 以支持超越AIXM 的原有设想之外的其他功能use cases。因此AIXM4.x 的建模 要求扩展为包括： 􀁺 各干系国的国际航空信息分发 􀁺 支持广泛的航空信息服务的需求 􀁺 提供一个完全向上兼容的数据模型以保护以前的投资成果 进一步研究表明，制定一个既涵盖当代国际数据建模标准，又要全面满足航 空信息交换需要的航空数据模型，就需要重新定义AIXM 模型。最终，AIXM5 应包括下列主要建模要求： 􀁺 全面覆盖航空领域的数据内容 􀁺 要素标识及关系 􀁺 几何图形 􀁺 时间性 􀁺 可扩展的数据模型 􀁺 可扩展的信息交换结构 􀁺 模块化 􀁺 与ISO 地理空间标准一致 5.2 AICM 与AIXM 人们经常混淆AICM 与AIXM 的关系。通常，新近接受AIXM 的人关注于这 种数据交换语言—AIXM。有时这两个术语可以通用。 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 18 我们使用AIXM 来表示国际航空信息交换标准。AICM 是AIXM 的一部分。 AICM 是航空领域为支持国际航行而获取航空信息的可独立执行的概念模型。 AICM的作用是让系统管理航空信息，并且让人可以读懂管理的信息并与之交流。 对于AIXM5，AICM 被定义为采用UML 的目标模型。 AIXM5 的XML 结构是基于AICM 的XML 交换格式。 5.3 建模方法 5.3.1 建模原则 在本资料较早的章节中，AIXM 建模范围从广义上被定义为基于国际民航组 织附件15 的所有支持国际航行所必需的航空信息。 我们认为附件15 的这一要求意味着航空领域应包括下列要素： 􀁺 从起飞到降落过程中有助于航空器移动的所有物理实体。 􀂗 帮助航空器移动、起飞、降落的机场场面情况 􀂗 导航设备 􀂗 灯光、着陆系统和其他用于导航的地面设施 􀁺 为了保护航空器的空中活动而必须考虑的所有物理实体。 􀂗 自然和人工障碍物 􀁺 保障航空器在空中交通系统中运营的概念实体。 􀂗 定位点、航路点及其他指定的点 􀂗 航路及飞行程序 􀂗 空域 􀂗 流量限制规定 􀁺 所有组织、机构及为实施导航所提供的服务 􀂗 0空中交通管制机构 􀂗 飞行讲解服务，航行通告室及飞行信息服务 这些要素拥有描述其特征的属性，并且这些要素之间的关系将这些要素互相 联结起来。通常某一要素的属性和关系与某一特定的系统或运行相联系。例如， 制图系统可能需要要素式样属性，如颜色、线型等，而飞行计划系统则不需要。 除了制图，其他应用包括： 􀁺 设计 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 19 􀁺 航空电子系统更新 􀁺 飞行计划和飞行模拟 􀁺 数据收集及认证 􀁺 设施维护与管理 􀁺 航行/空中交通管制 对于一个要素的属性和关系而言，每个应用领域都有其各自的解释。很多用 于这些特定系统的属性和关系可能由于是国家或系统特定的，因此可能不适用于 交换模型。 AIXM 中所关注的是直接支持航空器空中及地面导航并且与飞行员、航空器 和空中交通管制有关的要素属性和关系。导航是航空数据的基本功用，也是AICM 和AIXM 模型所关注的，因此我们想要提供一种可支持更多专门功能和系统且易 于采用的通用数据模型。 关系将各要素彼此联系起来。比如，一条跑道是机场上的跑道，一个航段是 由一个起始重要点和一个结束重要点表示的。像属性一样，规定用于数据模型中 的关系的类型是非常重要的。 我们使用术语“派生关系”来表示一种使用更多的基本关系而获得的关系。 例如，一个航段可能跨越空域边界。这个航段和空域边界的关系是几何关系，并 可在数据模型中明确定义。在这个例子中，可能很多人认为这种关系不属于数据 模型，而是由空间概念而派生出来的。然而，定义某个关系是基本关系还是派生 关系是非常困难的。一个VOR 可以与一个DME 合装。这是一个基本关系还是 一个派生关系？在AICM 4.x 中这种关系被建模，对于AICM 它被认为是一种基 本关系，因为这种合装不仅仅意味着地理概念上的位置接近，合装的导航设备还 拥有同样的识别代码和匹配的频率。 在AIXM5 中我们尽量避免建立派生关系模型，特别是那些涉及跨越虚拟区 域的关系。 总之，AIXM5 基于AIXM 4.5 之上。因此，AIXM5 继承了AIXM 4.5 的很多 建模风格。上述指导材料中可能在某些方面与过去有不同之处。这种情况下我们 决定延续以前的建模风格，除非必须重新定义。我们会在AICM/AIXM 5 将来的 版本中回顾这些建模问题。 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 20 5.3.2 符合ISO 地理空间标准 ISO 技术委员会211（TC211）负责制定ISO19100 地理系列标准。这些标 准为制定地理信息领域的特殊标准提供了一个通用的框架结构。ISO TC211 标 准包括时间性概念temporal、元数据及空间结构。作为补充，计划于2007 年将 GIS（地理信息系统）XML 标准及GML（地理信息标志语言）添加到TC211 标 准中。 为获得更好的可行性，AIXM 应该使用已经建立的标准来建立数据模型、描 述地理信息、时间信息及元数据。符合ISO19100 系列标准，AIXM 得到下列好 处： 􀁺 提高与其它数据标准的全球兼容性 􀁺 借助ISO TC211 制定的分析和设计工具改良数据建模 􀁺 通过支持时间性和几何图形这样的公共组件的标准表示方法建立 标准化数据模型 􀁺 通过证明AIXM 采纳了其他国际标准来提高AIXM 可信度 􀁺 借助基于ISO 标准的COTS 工具和产品降低成本、提高效率 5.3.3 方法论 在我们的分析和设计工作中使用了以下方法： 1.评估现有的AIXM 4.x 数据交换规范是否符合AIXM 5 的要求以及确定应在 AIXM 5 中对哪些缺陷进行改进。 2.浏览工业和国际标准以确定是否有某一标准符合AIXM 5 的要求 􀂗 如果发现某一标准能符合AIXM5 大部分的要求，我们就采用，并调整 要求以适应这一标准。 􀂗 如果某一现行的标准不充分，我们就调整并发展这一标准，并试图影响 标准制定的组织去修改原标准 3.研发或调整数据模型以满足AIXM 交换规范的要求。 4.在概念层面和XML 交换规范层面去实现要求。 5.3.4 建模协定 另一称为“AIXM 5 数据建模协定”的文件描述了开发AIXM 5 UML（国际通 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 21 用建模语言）模型的术语和标准。 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 22 6. 数据模型的结构 数据模型的结构是为了介绍AIXM 5 的框架，我们可以确保AIXM 5 足以长 期支持航空信息的交换。 本节中我们将主要的设计思想总结为一系列结构图： 􀁺 ISO19100 系列标准结构图—在ISO19100 框架中的AIXM 􀁺 AIXM 框架结构图—AIXM 的框架结构以及它如何使系统与系统之 间信息的内部交换成为可能 􀁺 实施示意图—AIXM 之间的关系以及如何保护并移植AIXM 4.x 版 的内容到AIXM 5 中 􀁺 航空领域结构图—基于航空领域中彼此松散偶合的范围来搭建模 型 􀁺 数据模型解析图—数据模型各组成部分彼此独立，以便于更新和扩 展 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 23 6.1 SO19100 系列标准结构图 图 3 显示了AICM 和AIXM 如何适应ISO19100 系列标准参考模型 应用模块是建立域模型的地方。ISO19100 系列标准拥有一套帮助建立应用 模块的模型结构。这些包括空间、时间及元数据应用模块，同时也包括一个普通 要素模型。这些建模结构被用于建立使用UML （国际通用建模语言）的AIXM 5 概念模块以及AIXM 5 的XML 模块。AIXM 交 换模块使用GML（广义标志语言）实现AICM。GML（广义标志语言）3.2 版是 一种利用XML 实现ISO19100 标准的方式，预计将于2007 年公布。 ISO19100 建模结构中的一个组成部分是数据产品规范。数据产品定义了系 统使用的数据集合。数据产品的例子可能包括： 􀁺 AMDB—机场地图数据库 􀁺 机场布局—机场细节完全电子化 􀁺 AIXM 4.5 版的快照Snapshot/Update 更新—数据产品规范，目前 通过EAD（欧洲导航数据库）搜集和分发航行数据采用了该规范 􀁺 ARINC 424—一种数据产品规范，用于向飞行管理系统数据供应商 传送航空数据 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 24 􀁺 xNOTAM—一种数据产品规范，用于传达航空系统临时变化的通知 应注意的是，以上的例子中，现在只有AMDB 由符合ISO19100 建模结构 的数据产品规范（AMXM）所支持。 6.2 AICM/AIXM 框架结构图 图 4AICM/AIXM 框架结构 建在基于ISO19100 系列标准的基础之上，AIXM 已被开发成为支持航空信 息交换的结构。其包括： 􀁺 一个GML 概要性文件，详细描述包括在AIXM 中的GML（广义标 志语言）要素 􀁺 用于航空数据的数据类型及值域的通用集合 􀁺 支持国际航行的核心航空数据模型 􀁺 为扩展AIXM 数据模型留有空间，以便通过接受新的属性、关系和 信息来支持附加功能 􀁺 对此有兴趣的机构可以利用这种框架结构开发扩展功能以支持特 殊的要求。扩展的例子可能包括： 􀁺 机场布局 􀁺 程序设计 在应用层面，系统利用AIXM 5 核心要素以及扩展功能，可以开发一系列用 于信息交换的数据产品及信息。 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 25 6.3 实施方法视图 图 5 实施方法视图 AIXM 5 应尽可能的保护以前的成果并为系统提供一个从AIXM 3.x 和4.x 移 植数据的途径。 因AIXM 5 是基于AIXM 4.5 数据模型的，所以可以减少从以前的AIXM 向 AIXM 5 的转化费用。粗略估计大约80%的AIXM 4.5 数据模型被AIXM 5 采用。 为了实现向ISO 标准看齐，大部分的主要设计发生了改变，采用时间性 temporality 模块及UML（国际通用建模语言）建立AICM 数据模型对概念模型 的内容几乎没有影响。 由于采用GML（广义标志语言）应用模块规则生成AIXM 5，所以AIXM 5 将成为AIXM 5 数据交换模型的基础。同时也可以利用现有的AIXM 4.x 编码规 则生成AIXM5 的转化形式—AIXM4.5+，它兼有AIXM 4.5 的XML 设计style 和 航空概念领域的最新变化。 由于AIXM 4.5+和AIXM 5 均由同一个概念模型派生而来，所以这两种交换 模型可对同一要素内容进行编码（当然，AIXM 4.5 局限于<AIXM-Snapshot>和 <AIXM-Update>信息，没能借助GML（广义标志语言）的功能、也不包括AIXM 5 的时间性temporality 模块和其他先进要素）。事实上，创建一个由AIXM 4.+ XML 向AIXM 5 转换的单向方法是可能的。 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 26 6.4 航空领域视图 图 6 航空领域视图 航空领域结构图展示了AICM/AIXM 5 数据模型是如何被分割成多个松散偶 合的概念领域的。在这幅图中各领域的关联代表了他们之间的关系。在AIXM 中 有8 个主要的概念领域： 􀁺 组织与服务。描述了组织当局与负责其他航空设施和系统的机构， 还描述了由航空实体提供的服务，比如空中交通管制服务单位提供 管制空域中的服务。组织与服务与其他所有概念领域相关联。 􀁺 临时性飞行限制和规定。对限制航空器进入空域系统的飞行计划限 制进行编码以支持交通流量管理计划。临时性飞行限制和规定与其 他所有概念领域相关联。 􀁺 空域。定义不同类型空域的范围。空域数据同时也可以定义航路、 飞行程序、标准仪表进场及标准仪表离场航路的保护区。 􀁺 航路。定义航路结构。航路使用重要点作为每个航段的起止点。 􀁺 重要点。包括用来定义航空器的飞行轨迹或作为助航的导航设备、 定位点及航路点。 􀁺 程序，标准仪表离场和标准仪表进场。用于在机场或直升机场进场、 着陆和离场的航路。 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 27 􀁺 机场和直升机场。定义机场和直升机场布局和设施，导航服务和进 入限制。 􀁺 障碍物。定义自然和人工障碍物，同时包括关联描述，即是否为终 端区飞行程序的控制障碍物及机场/直升机场的重要障碍物。 6.5 数据模型解析视图 图 7 数据模型解析视图 数据模型解析图展示了如何将AIXM 5 规范分解成各信息单元以易于结构管 理和版本升级。黄色的ISO19100 系列标准模块由ISO 提供而不是由AIXM 配 置管理的。白色的部分由AIXM 配置管理，包括： 􀁺 GML（广义标志语言）概要。应用于AIXM 5.0 的GML 要素集合。 􀁺 AIXM 要素摘要。建立AIXM 5.0 的基础要素模型，包括满足AIXM 5.0 要求的功能扩展—GML 概要以及GML3.2 版的预期变化。 􀁺 AIXM 的要素。所有AIXM 要素类型的定义。 􀁺 AIXM 数据类型。值域及列举AIXM 的要素属性。 􀁺 蓝色部分由实行AIXM 5.0 规范的组织开发。这些包括： 􀁺 要素的扩展。加入到AIXM 中的备选的其他要素属性及关系。 􀁺 产品/信息规范。定义基于由AIXM 5 规定的可扩展的信息结构的航 空信息交换。 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 28 7. 需求分析和设计建议 本章将介绍AICM/AIXM 6 个主要模块的需求分析和设计方案： 􀁺 航空领域所涉及的范围 􀁺 要素识别和关系 􀁺 几何图形 􀁺 时间性 􀁺 可扩展数据模型 􀁺 可扩展消息交换框架 7.1 航空领域所涉及的范围 AIXM 意在通过满足ICAO 附件15 所载明的对航空领域的数据要求，来支持 AIS 数据需求。附件15 指出： 航行情报服务的目的是保证国际航行安全、有序和高效所需的资料。随着区 域导航（RNAV）、所需导航性能 (RNP)以及机载计算机导航系统的应用，航空 数据/信息的角色和重要性发生了重大变化。航空信息/数据的损坏或者错误对航 行安全构成潜在威胁。 为了满足机载计算机导航系统运行所需的航行资料在提供中的统一性和兼 容性要求，缔约国应尽可能避免采用国际使用规定之外的标准和程序。 EUROCONTROL 在欧洲地区最早开发了AICM 和AIXM 用以支持航空数 据采集和数据产品的一致性，该AICM 和AIXM4 模型的建立是基于： 􀁺 国际民航组织（ICAO）标准和建议措施（SARPS） 􀁺 包含在AIPs 中但未被ICAO 和SARPS 涵盖的数据概念 􀁺 工业标准，如 ARINC 424（主要用于对仪表进近和离场程序编码） 我们对ICAO 建议措施的理解体现在早期AIXM 版本中被认定并建模的航空标准 范围： 􀁺 机场和直升机场 􀁺 导航设施 􀁺 空域 􀁺 航路 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 29 􀁺 终端区飞行程序，SIDs 和 STARs 􀁺 航空组织，单位和服务 􀁺 交通流量限制和规则 这些领域包括了ICAO 附件中明确规定的要素、属性和关系，例如 􀁺 跑道入口的位置 􀁺 航路定义 􀁺 仪表着陆系统（ILS）描述 􀁺 其他 另外，我们认识到ICAO 附件的最新修订、工业界需求和将来AIM 运行概念， 使得满足国际航行需要的航空数据范围已经被延伸，因此，AIXM5 的范围也必 须扩展，从而涵盖那些可能被未来系统采用的要素，如： 􀁺 终端区飞行程序和航路的保护面，它们可能作为“电子飞行包”的 一部分为飞行员提供报警服务。 􀁺 临时飞行限制规则，即根据系统能力、国家法规和战略/战术交通 流量管理的实际情况来限制对航空资源的使用。 􀁺 根据航空器的实际位置显示机场地图，从而为飞行员提供全面的情 景意识。 7.1.1 对现行AIXM 数据模型的历次改进回顾 从2002 年AIXM3.0 发布以来，为了支持国际间航行信息交换的需要，国际 上对于AIXM 升级的热情不断升温。近些年来，美国FAA 和NGA 积极与 EUROCONTROL 合作，验证AIXM 模型并且确定了模型需要改进的范围。近期 发布的AIXM4.X 版本已经包括了以下内容： 􀁺 对值域的改进，使其包含了NGA 从国际数据源采集并发布的数值 列表 􀁺 对照明系统数据模型、空域数据模型和进近灯光系统数据模型的改 进 7.1.2 设计建议 通过过去几年国际上对AIXM 模型的讨论，已经确定了几个有待验证或者需 重新定义的概念范围和要素。表1 列举了这些问题并提供了解决这些问题的优先 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 30 级建议。基于以往的经验，我们认为通过调研可以验证AICM 模型的绝大部分内 容，最关键的分析体现在下列3 个方面： 􀁺 终端区飞行程序要建立一个更加合理的终端区飞行程序模型，以 满足在世界范围内传统程序和RNAV 程序的需要。 􀁺 机场地图 AICM 需要具有支持机场地图数据库需求的能力。 􀁺 障碍物根据ICAO 最新发布的障碍物数据采集和传输需求重新定 义AICM 障碍物模型。 表一 AICM5 中的需要验证或修改的航空领域范围摘要 有待调查的范围优先级说明 机场地图高集成了机场地图数据库需求。主要包括对现有 AICM 要素的分解，例如机场跑道是由多个机 场跑道元素合成的 障碍物高集成了ICAO 附件15 第33 次修订的内容。 包括将障碍物描述为点、线和多边形。 终端区飞行程序， SIDs 和STARs 高集成了TERPS 和PANS-OPS 的要求。用最 新的PANS-OPS 标准更新了数据模型。 元数据中空值处理以及采纳ISO19100 系列元数据的建 议措施 军用航空信息中对空中加油和制动装置的支持 导航设施中导航设施模块化以及将导航服务与物理设备 分离 服务和组织低服务模型与AICM 中的其他模型范围不一致 VFR（目视飞行）程 序 低支持基于地理和拓扑要素的直线航路飞行和 曲线飞行 AIXM5 声称的对数据模型的强化仍处于实践阶段，模型更新建议由不同的报 告提供。 对概念范围的重新定义和改进的目的是保证其与最新ICAO 和航空数据需求 的兼容性，同时更完全的涵盖民用和军用数据需求。数据的获取和维护成本可能 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 31 是数据提供者能否采用要素扩展模型的制约，然而，数据提供者采用AIXM 数据 模型的程度以及遵守最新航空数据标准的程度，是一个交换模型的具体实施问 题，而非本手册讨论的范畴。 7.2 要素识别和关系 必须明确要素的识别标志，确保数据提供者、对数据二次加工后提供产品的 供应商，以及最终用户使用相同的航空要素进行交流。 在航空数据链中，权威性的要素识别标志是关乎航空安全的关键问题。由出 版物和NOTAM 发布的航空数据变化必须清晰的标识受影响的要素，这样飞行员 和空中交通管制服务才可以对航空环境的变化给与正确的响应。 由于计算机系统采用了电子数据标准和航空数据的电子传输方式，而新系统 又依赖于计算机来解释航空信息，所以要素的识别标志更显关键，这就要求数据 交换链的全过程保持要素识别标志的唯一性。 7.2.1 AIXM 4.X 中通过自然键识别要素 AIXM 历来使用自然键标识要素，AIXM Primer规定： 为了唯一标识要素实例，AIXM-XML 使用自然键。例如，VOR 的唯一标识 符由该站的位置（经纬度）加上无线电识别标志构成。该要素的唯一标识符在 AIXM-Features.xsd 子结构中被定义为一个单独的复合类型。例如，VOR 要素 的唯一标识符被定义为VorUidType 复合类型。VorType 的定义包含一个名为 VorUid、拥有VorUidType 类型的子元素。 通常用于定义航空要素的自然键是简单明了的： 表2 已知特征的自然键的举例 航空要素自然键短键定义 Aerodrome（机场） Identifer ICAO 或者IATA 机场代码 NAVAID（导航台） Identifer 3 字导航台代码 Location 经度和纬度 用于某些航空要素的自然键更加复杂，或许会包含对其他航空要素的引用： 表 3 涉及与其他要素关系的自然键举例 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 32 航空要素自然键短键定义 Route Natual Key 用于航路的航段 Start Significant Point Natural Key 航段的开始点 航段 End Significant Point Natural Key 航段的结束点 停机坪机场自然键就是机场的标识符号 名称可达60 字符的停机坪名称 航空要素，例如跑道方向、ILS 和终端区飞行程序可以包括对多个航空要素 的引用以及航空要素键的嵌套。例如，跑道方向自然键由两部分组成：文本代码 和跑道自然键。但是，跑道自然键也由两部分构成：文本代码和机场自然键。用 于跑道方向的嵌套自然键在图8 介绍的XML 结构中说明。 图 8 AIXM 4.5 XML 结构中表示跑道方向要素的复合自然键。 7.2.2 自然键产生的问题 总体而言，对位于大型设施上的知名航空要素使用自然键的概念是可行的。 比如，大型机场、跑道和导航台为全球所知晓，因此可以用其识别符号标识。但 是，当处理传统的未命名的航空要素、缺少合理自然键的航空要素、较小的设施 以及潜在的地理位置不匹配情形时，问题就出现了。 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 33 7.2.2.1 可能瞬间改变的自然键 构成自然键的属性可能瞬间改变。AIXM 4.X 在AIXM-Update 消息中包含 了一个特殊的机制，用于通知自然键的变更。但过了一段时间之后（例如两个快 照消息），比较数据库内容变得困难了，这是因为同样的要素可以拥有两个不同 的自然键。 7.2.2.2 未命名的航空要素 很多在AIXM 中建模的航空要素没有沿袭标准的命名约定，或者没有给它们 指定一个自然键，在这种情形下，AIXM 采用了三种对策： 􀁺 使用文本名称/代码创立唯一自然键（例如停机坪，单位） 􀁺 使用序列号或者索引号表示相同类型的不同对象（例如单位地址） 􀁺 基于有组合关系的另一个对象的自然键（例如，NavalidLimitation 是在一个导航设施的自然键基础上增加一个限制类型） 在这些情形下，虽然创立的自然键是“缺乏自然的”，但AIXM 提供了让这 些被人工创立的自然键具有某种意义的措施。 另外，不能保证两个系统使用同一种方法创立和解释这些键。两个系统可能 对同一机场的停机坪采用不同的命名方法。 7.2.2.3 缺少适当自然键的要素 在某些情况下，无法为航空要素确定一个合适的自然键。在这些情况下，航 空要素被转换为一个父要素的复合类型。例如，一个程序段（leg）被定义为一 个程序—SID 或者 STAR 内的一个复合类型。 某些复合类型，就像程序段（leg），应该是航空要素。然而，在AIXM4.5 中， 因为无法为程序段指配自然键，所以它不是要素。但是自然键不应成为要素分类 的先决条件。 7.2.2.4 较小的设施 可能没有为国内的小型设施指配一个国际性的标识符，因此这些设施没有自 然键。例如在美国，有上百个机场没有国际机场四字代码。可以想见的是另一种 相似的情形：空域、航路、导航设施和其他航空系统同样没有全球性的识别代码。 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 34 7.2.2.5 地理位置不匹配 有些自然键，例如为导航台指定自然键时，需要使用经纬度表示航空要素的 位置。这就要求所有系统在交换导航设施数据时均能精确定位该设施，以便能够 明确识别这个要素。由于下列因素，很难做到位置的完美匹配： 􀁺 不同的大地参考（例如，使用不同大地参考的两国边界上的重要点） 􀁺 不同的位置表示方法：十进制的度或度、分、秒 􀁺 精度误差和舍入误差 7.2.2.6 同步问题 即使在AIXM 4.x 系统框架内，当试图同步数据集时，自然键也会引发问题。 没有任何可靠的方法可以用来比较两个<AIXM-Snapshot> 消息。在两个 <AIXM-Snapshot> 消息中，相同的要素也许会被识别为不同，这是由于在两个 <AIXM-Snapshot>消息之间发生了一次要素自然键的更新(<AIXM-Update>)。 互联的AIXM4.x 系统的完好性假设是：所有<AIXM-Update>消息均能被所 有互联系统正确处理。 7.2.2.7 数据建模问题 另外，除了这些自然键的技术难题，AIXM 4.x 中使用的自然键还会导致一些 数据建模问题： 􀁺 自然键有两个目的：它们既可以被用作要素的属性，也可以用作识 别要素的复合键。当作为自然键的某个属性发生变化时就会引发问 题。 􀁺 由于每个要素自然键的构成方式不同，增大了系统实施的难度。即， 要求执行系统开发出一套关于要素的专门规则，用来解释每个要素 及其关系。 7.2.3 要素识别标志的几种选择 7.2.3.1 这一部分讲述要素识别标志的三种选择： 􀁺 自然键 􀁺 全球注册号 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 35 􀁺 人工键 7.2.3.1.1 自然键—目前采用的方法 象AIXM4.x、ARINC 424 以及NOTAM 这样的系统，都使用自然键来标识航 空要素。 由于AIXM4.x 以满足区域性EAD 系统的需求为目标，因此需要采用自然键。 尤其是： 􀁺 EAD 成员国已经接受并坚持使用由AIXM4.x 建立的自然键识别标 志并且能够严格执行ICAO 和SARPS 的标准，因为有些自然键是 依据上述标准设立的。 􀁺 EAD 存储的数据直接来自权威的的官方数据，各国负责将构成自 然键的属性植入数据库。没有必要使来自不同数据源的相同数据协 调一致，因此也没有必要消除这些键的冲突（de-conflict 键）。 􀁺 EAD 拥有专门的分析人员负责提供人为质量控制并使输入的 AIXM 数据彼此融合。 ARINC424 中的自然键同样运转良好的原因是： 􀁺 通常，ARINC 424 文件包含主要设施的信息，同时这些设施已被 赋予恰当的标识符 􀁺 几乎所有记录都附加了国家代码，这样可以确保对那些潜在的不匹 配数据进行地理上的隔离 􀁺 毫无例外地使用序列号（如，航段、顶点、程序段） 􀁺 ARINC 424 格式很少被作为“更新格式”使用，大多数情况下一 个ARINC424 文件包含着某个广阔范围的全部数据包。 同样，NOTAM 的自然键能够正常使用，是因为NOTAM 本身是由创建者生成的，创 建者提供了足够的信息，这样就可以准确无误地识别与临时环境相关的要素。在创 建者上下文中，对自然键的描述是唯一的。然而，不排除发生因NOTAM 的含义不 明致使飞行员误解，从而伴有发生潜在事故的情况。 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 36 7.2.3.1.2 全球航空要素注册 将来解决要素标识问题的方法，可能是建立一个全球的要素注册制度。注册 过程由一个国际航空权威机构与各数据提供者一起完成，通过注册为所有航空要 素指配唯一识别代码。这样数据提供者和消费者可以事先查看注册的要素，从而 主动实现要素匹配。全球注册可以成为要素标识的最终解决方案，然而目前还没 有一个用于建立全球航空注册的授权机构和资源。 7.2.3.1.3 数据提供者的特定键 第三种选择是依靠人工键和内部系统处理来控制要素识别。在这种选择中， 数据提供者给定一个在其上下文中唯一的人工键。航空数据的消费者需要存贮由 数据提供者提供的人工键，或者开发内部要素协同程序以识别要素。 如何实现上述过程？可以参考目前NGA（美国国家地理空间信息局）的一 个项目，即收集和集成世界范围的航空数据。为达到该目的，NGA 从东道国提 供者和航空公司等多种数据源收集数据。因此，NGA 可能从不只一个数据提供 者接收同一航空要素的信息。为了解决这种重复，NGA 开发了内部协同 （reconciliation）算法和程序（processes），使传输数据与NGA 内部的航空要 素数据库彼此匹配。 另一个例子是美国国内的障碍物数据。目前，通过使用自然键识别障碍物是 不可能的，这是因为不存在一套协调的键属性。美国国家航空制图组织（NACO）， 在每一个出版周期中都出版数字障碍物文件（DOF），该文件包含全美已知的障 碍物列表。在美国该文件实际上已经成为一个障碍物标准，并且NACO 生成的 人工的DOF 号码实际上已经成了障碍物的唯一键。 7.2.3.2 设计建议 我们的分析表明没有任何一种要素识别方法可以完全满足我们的设计需求： 􀁺 自然键非常适合众所周知的要素，但对各国本地航空要素和没有自 然键的要素，例如跑道标志，就行不通。 􀁺 实现全球航空注册也许还需要几十年。 􀁺 数据提供者的特定键在某些环境中是可以接受的，但却给数据接收 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 37 者增加了负担，因为接收者需要协调来自各数据源的数据，同时还 要保存所有数据提供者的人工键。 基于上述原因，我们建议采取一种混合的方法： 􀁺 所有要素都要包含一个人为的全球性的要素识别属性，可以用它来 代替自然识别，并且 􀁺 利用查询（queries）确认要素关系（relationships），因为查询可 以引用要素的人为标识符或者要素属性的任意集合。 7.2.3.2.1 标识符的属性 在推荐的方法中，所有的AIXM 要素都拥有一个标识符属性，这就意味着该 对象拥有一个全球唯一的标识符。将来，该标识符可能还包含一个经过全球航空 数据注册的要素键。当然，还有另一种选择，即该标识符包含一个由数据供给者 给定的人工键。 为了确保人工键是全球唯一的，我们建议该标识符包含数据提供者的名称空 间。本文件第11 章（Section 11）介绍了一个建议的名称空间约定。 7.2.3.2.2 关系查询 要素是被标识在“关系”之中的，因此，通过指定可唯一标识某个目标要素 的属性子集来识别要素。由数据提供者为标识要素的属性子集编码。图9 中两个 相关要素（要素1 和要素2）具有的普遍性。这种要素之间的关系通过<<query>> 固定下来（stereotyped），同时我们还展示了两个可能用于定义这一关联的查询。 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 38 图 9 利用<<query>>确定的两个要素之间的关系 下面的对象图演示了如何在MABC机场的02R/20L跑道上表示20L跑道方向（图 10） 图 10 MABC 机场的20L 跑道方向要素关系 根据这个设计建议，跑道方向和跑道之间的关系还可以用其他方法表示，即 提供一个查询。以自然语言描述的例子如下： 查询结果是0、1 或者多个记录。 表4 <<query>>查询结果说明 结果集解释说明 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 39 0 目标要素没有找到，该查询可能错误。 数据接收者也许需要向数据提供者咨 询，以识别目标要素。 1 发现确切的匹配，这是通常的情况。 2+ 多余一个的目标要素满足关系准则。对 于多余一个的关系多样性而言，该查询 的含义是模糊的。但是也许对于基数 （cardinality）大于一的关系是合适的。 7.2.3.2.3 优点 使用查询方法来标识要素及其关系有以下优点： 􀁺 它同时支持自然标识和人工标识 􀁺 在交换标准中用作自然标识的属性不是硬编码的。这就允许数据提 供者采用灵活的规则为自然标识符编码。对于众所周知的要素，如 国际机场，可以采用简单的自然标识符；而对于其它国内要素，例 如小型国内机场，可以使用其它属性作为要素的标识符。 􀁺 查询是可以独立实现的。对于一个数据库而言，查询可以通过SQL 完成；而对于兼容GML XML 交换结构的系统，可以使用xlink:href 实现查询。 7.2.3.2.4 缺点 查询方法的缺点有： 􀁺 对于数据接收者而言，事先无法得知某个关系查询的确切组成；并 且对于同一个要素的不同实例而言，其组成甚至会发生改变。如果 这的确是一个问题，那么受到该问题影响的所有最终用户就应该聚 集在一起，就如何标识每个要素的属性达成一致。 7.3 几何图形 几何图形是航空要素定义不可缺少的部分。在航空领域，要素的几何图形可以是 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 40 2 维或者3 维的。例如：（请参阅图11） 􀁺 导航设施被表示为一个含有高度的点 􀁺 跑道元素被表示为一个线段 􀁺 FIR（飞行情报区）空域被表示为一个棱柱（水平多边形的垂直延 伸） 图 11 典型的航空几何元素示例 7.3.1 AIXM 4.X 采用的设计方法 目前，AIXM 采用一个含有要素类型定义的航空专用模型来表示地理信息， 例如： 􀁺 空域使用空域集合模型来定义，在这里复杂的3D 空域通过对简单 棱柱联合、截取和交叠来创建。 􀁺 机场道面，用自定义点和路径模型将停机坪和净空道定义为闭合曲 线。 􀁺 导航设施限制和最低安全高度（MSA）区域是受保护空域，由相对 于一个重要点的一些圆弧限定。 AIXM 几何规范包括坐标基准系统（例如：WGS-84）和几何定义。通常假 定数据接收者可以正确地理解几何规范，同时能将这些几何定义转换为最终输出 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 41 格式（例如，根据椭球或者球形地球模型进行制图投影） AIXM4.x 设计方法的主要优点是：几何定义反映了如何在航空领域中创立这 些几何图形；然而，这也意味着如果COTS GIS 软件不经用户化，就很难解释 AIXM 几何图形。 7.3.2 AIXM4.X 要素的空间属性 大约38 个AIXM 要素包含几何属性：其中多数几何属性是描述点的。表5 是几何类型分类细目： 表5 在AIXM4.X 中的几何类型统计 几何图形要素数量 曲线 6 面 3 点 25 立体 1 多面体 2 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 42 下表归纳了具有空间属性的AIXM 要素。通过使用ISO19107 术语，这些几 何元素被影射为点、面和曲线。在最后一栏中列出的垂直属性，用来表示含有垂 直成分的要素。 表6 具有几何图形的AIXM 要素概要 AIXM 4.X 要素 AIXM4.X 几何图形ISO19107 几何类型3D（垂直的） 机场和直升机场 GeoLat，geoLong GM_Point Elevation(高度) 机场和直升机场面边界由曲线段分段组合 而成的多边形 GM_Surface Elevation(高度) 机场和直升机场面顶点 GeoLat，geoLong GM_Curve Elevation(高度) 机场地面灯光 GeoLat，geoLong GM_Point 空域由空域组合而形成 的立体空间或者由 空域边界形成的棱 柱体 GM_Surface 多维（上限，下限， 最小和最大范围） 空域边界由曲线段分段组合 而成的多边形 GM_Surface 空域边界顶点 GeoLat，geoLong GM_Curve 空域周边顶点 GeoLat，geoLong GM_Curve 空域中线顶点 GeoLat，geoLong GM_Curve 空中走廊由空域中线顶点的 缓冲组合而成的多 边形 GM_Surface 空域顶点 GeoLat，geoLong GM_Curve 指定点 GeoLat，geoLong GM_Point DME GeoLat，geoLong GM_Point Elevation(高度) FATO 中线点 GeoLat，geoLong GM_Point Elevation(高度) AIXM 4.X 要素 AIXM4.X 几何图形ISO19107 几何类型3D（垂直的） FATO 方向 GeoLat，geoLong GM_Point Elevation(高度) Gate Stand GeoLat，geoLong GM_Point 地理边界由曲线段分段组合 而成的曲线 GM_Curve 地理边界顶点 GeoLat，geoLong GM_Curve AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 43 ILS 下滑道 GeoLat，geoLong GM_Point ILS 航向指示器 GeoLat，geoLong GM_Point Elevation(高度) 着陆保护区由曲线段分段组合 而成的曲线 GM_Surface 指点标/Marker GeoLat，geoLong GM_Point MLS 方位角/Azimuth GeoLat，geoLong GM_Point Elevation(高度) MSL 高度 GeoLat，geoLong GM_Point MSA 由曲线段分段组合 而成的多边形 GM_Surface 上限，下限 MSA 组 MSA多边形的集合GM_Surface 导航台限制由曲线段分段组合 而成的多边形 GM_Surface 上限，下限 导航台限制导航台使用限制的 集合 GM_Surface NDB GeoLat，geoLong GM_Point Elevation(高度) 障碍物 GeoLat，geoLong GM_Point Elevation(高度)， height 跑道中线点 GeoLat，geoLong GM_Point Elevation(高度) 跑道方向 GeoLat，geoLong GM_Point Elevation(高度) 服务 GeoLat，geoLong GM_Point 特殊导航系统 GeoLat，geoLong GM_Point AIXM 4.X 要素 AIXM4.X 几何图形ISO19107 几何类型3D（垂直的） 场面照明组 GeoLat，geoLong GM_Point TACAN GeoLat，geoLong GM_Point Elevation(高度) TLOF GeoLat，geoLong GM_Point 滑行道中心点 GeoLat，geoLong GM_Point Elevation(高度) 单位/Unit GeoLat，geoLong GM_Point VOR GeoLat，geoLong GM_Point Elevation(高度) 在这个表中，只包含了那些具有明确几何图形的要素（例如，有准确的地理 经度和纬度）以及那些由其它几何要素组合而成的要素。有些要素，例如停止道 具有长、宽属性，事实上也是一种几何图形，然而，这些要素在该表中未被列出。 许多要素的几何属性以地球表面的位置为参照。例外情况主要有空域、导航 台限制和MSAs 等这些包括上、下垂直限制的空域要素。 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 44 7.3.3 设计建议 我们建议AIXM 5 应该： 􀁺 使用2.5 维几何模型 􀁺 使用基于ISO19107 结构（schema）的几何图形 􀁺 强化AIXM 4.X 中仅被用作构建几何图形的要素（如，空域边界顶 点） 􀁺 继续使用要素属性来捕捉有关具有几何结构的航空信息 这些建议将在以下子章节中讨论。 7.3.3.1 2.5 维几何模型 在AIXM 5 中我们建议对以下特性使用2.5 维几何模型： 􀁺 使用ISO19107 1D 和2D 几何图形为AIXM 要素几何图形的水平 成分建模 􀁺 用其他要素属性为垂直范围建模 例如一个机场/直升机场要素应该包括： 􀁺 由描述机场基准点经纬度的GM_Point 派生的基准点 （referencePoint）属性 􀁺 描述机场基准点标高的基准点标高（referenceElevation）属性 类似的，导航台限制区域应该描述为： 􀁺 描述了限制区域范围的GM_Surface 􀁺 描述导航台限制区的上下限的垂直上限（verticalUpper）和垂直下 限（verticalLower）属性 2.5 维模型对航空数据而言有以下优点： 􀁺 我们考虑到ISO 19107 1D 和2D 几何图形具有良好的商业支持。 3D ISO 19107 几何图形非常复杂的，商业支持也非常匮乏。 􀁺 垂直几何范围通常是隐含的，没有具体描述。例如一个下限是 1000 FT AGL 以及上限是FL80 的空域，实际上是一个复杂3D 实体， 其下限是随地形起伏不平的曲面。通常这些复杂因素不以3D 建模， 因此2.5D 方法自然成为表示这种复杂性的方式。 在AIXM 5 中，我们建议扩展ISO 19107 2D 几何图形，使其包括表示垂直 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 45 范围的附加属性。如图12 所示：机场直升机场 (AerodromeHeliport)要素中 的aerodromeReferencePoint（机场基准点）被描述为一个具有垂直高度 和垂直范围属性的对象—ElevatedPoint。对象ElevatedPoint 是从ISO 19107 GM_Point 类中派生的。请参阅ISO19107 文档的AIXM Profile，其 中讲述了如何将 ISO 19107 几何图形作为AIXM 扩展的内容。 图 12 基于对象ElevatedPoint 的aerodromeReferencePoint（机场参考点）。 ElevatedPoint 包含由GM_Point 类派生的垂直属性。 7.3.3.2 基于ISO19107 的几何图形 我们建议以基于ISO19107 的几何图形替换自定义的AIXM 4.5 几何图形。 ISO19107 空间样式标准用类似大小、形状和拓扑等属性以及运行要求 描述了空间对象。将ISO9107 作为AIXM 的几何图形基础，具有以下优点： 􀁺 标准化的几何图形表示法 􀁺 ISO19107 是几何标记语言(GML)的基础，空间要素采用XML 语法 􀁺 提高了AICM/AIXM 实施者借助COTS GIS 工具的潜力。 ISO19107 空间结构十分复杂。它包括一个扩展的几何图形、几何属性和运 行要求列表，但有很多内容不适合AIXM。另外，ISO19107 包含一个复杂的3D 几何模型，同样不适合AIXM。 有一个单独的文件描述了基于ISO 19107 的AIXM 5 概述（Profile）* 7.3.3.3 强化AIXM 4.X 中用于创建几何图形的要素 某些AIXM4.X 要素本身仅作为创建其它要素的几何属性而存在的。例如， AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 46 空域的水平范围是由空域边界和空域顶点要素创建的。 这些特定的几何要素将由ISO19107 几何图形替换。表7 归纳了这一变化情 况。 表7 几何要素合并到ISO19107 几何元素 要素被加强的子要素 ISO 19107 几何图形 机场/直升机场道面边界机场/直升机场道面顶点 GM_Surface 空域空域边界，空域边界顶 点，空域圆周顶点，空域 中线顶点，空域顶点 GM_Surface 地理边界地理边界顶点 GM_Curve 7.3.3.4 航空几何图形定义 ISO19107 的缺点是所表示的几何图形没有考虑到创建这种图形的航空信 息。例如图13 中的OAK VOR 的服务范围，用GML 语言被描述为GM_Surface。 然而，在航空领域中，应该用相对于VOR 的方位和距离来表述。 就其本身而言，ISO19107 几何图形没有描述如何创建服务范围。所以，必 须保留自定义的航空定义；必须包括其它含有航空专门信息的要素属性，作为标 准几何描述的补充。在UML 中，这些包含了标准化信息的属性和关联有： 􀁺 空中导航所需的属性和关联（方位、距离等等） 􀁺 补充不完善的2D 信息的属性和关联（空域集合、障碍物类型） 􀁺 确立“如何构造空域的”属性和关联（带有缓冲区的中心线；地理 边界的使用；作为圆弧中心的重要点或作为顶点的重要点，等等） 图13 中说明了导航设施限制（Navaid Limitation）要素，除了ISO9107 GM_POLYGON 范围属性外，AIXM 5 对要素的定义中还包括fromAngle， toAngle，innerDistance 以及outerDistance。 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 47 图 13 AICM/AIXM 5 是如何保存用来定义几何图形的航空属性的 对几何数据的两次定义可能导致几何图形不一致的情形。数据的原始提供者 有责任保证GML 几何图形与最终由要素属性确立的标准信息之间的一致性。一 旦出现差异，航空属性将优先于GML 几何属性。 从技术上而言，使用GM_Surface 是不准确的，因为Surface 本身含有平面的 意思，但我们真正想定义的是这个平面的边界，也就是一个闭合的曲线。 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 48 7.4 时间性（Temproality） 受时间影响的航空要素实例有两个层次：： 􀁺 每个要素都有生命周期的开始及结束 􀁺 要素的属性、或者任何要素关系的目标（target）都会在要素的生 命期中发生改变 AIXM 用于支持系统间的数据交换；因此AIXM 必须支持一个时间性的模型， 这样可以精确表示航空要素的时间性状态。使用AIXM 交换时间性数据的举例 有： 􀁺 定期AIRAC 周期更新或数据修订 􀁺 航空数据的临时变化，例如目前记录于NOTAM 中的那些变化 􀁺 航空数据的永久性变化（如，PNOTAM），即通知航空界将在下期 出版物中发布的永久性变化 从这些原则和举例中我们可以剥离出高层次的需求 􀁺 任何要素属性都可能随时发生变化。要素属性的值可能有一个生效 起止时间 􀁺 为了满足目前AIM 运行概念的需要，可以将要素属性的改变分为 临时性的和永久性的两类。例如永久性的变化可能由AIRAC 修订 发布，即纸张航图及出版物要包括这些变化。典型的临时变化是 NOTAM。 7.4.1 AIXM 3.X 和4.X 时间性模型的评估 在AIXM3.X 和4.X 中，要素及要素属性是静态的：AIXM 4.X 和3.X 的要素 不包含用于表示要素级别或者属性级别的时间性属性。取而代之的是，航空数据 的时间性由两个AIXM 消息控制，即<AIXM-Snapshot>和<AIXM-Update>，并 够成了AIXM3.X 和4.X 数据交换规范。 7.4.1.1 <AIXM-Snapshot> <AIXM-Snapshot>消息具有下列格式： AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 49 <AIXM-Snapshot> 元素包含一个被创建的属性（attribute），用该属性记录 AIXM 交换消息的打包日期，同时该属性的生效时间记录着snapshot（快照）消 息的有效日期。 <AIXM-Snapshot>提供在某个时刻航空要素的状态。 7.4.1.2 <AIXM-Update> <AIXM-Update>支持增加、删除和修改航空要素。与<AIXM-Snapshot>一样， <AIXM-Update> 拥有用来确定生成日期和生效日期的属性。<AIXM-Update>的 一部分内容类似于： <AIXM-Update>支持在某时刻发生的要素永久性变化。 7.4.1.3 结论 AIXM 3.X 和4.X 提供有限的时间性支持。交换某时刻的要素状态并交流永 久性变化是可行的。AIXM3.X 和4.X 不支持航空数据的临时性变化（例如： xNOTAMS）。 另外，AIXM3.X 和4.X 是在交换消息中而不是在航空要素中嵌入了时间性， 因此时间性成为消息的一个属性，而不是航空要素的属性。消息属性描述了接收 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 50 系统应该如何解释消息内容。 7.4.2 概念模型 为了更好地理解时间性以及如何将其应用到航空领域中，我们开发了一个时 间性概念模型。在该模型中，我们引入“版本”（Version）和“变更”（Delta） 两个概念。 􀁺 版本（Version）——一个要素及其全部属性值在两次变化之间的 状态 􀁺 变更(Delta)——两个连续版本的差异。“变更”仅仅包含从一个版 本到下一个版本发生变化的那些属性。 图 14 版本和变更(delta)的关系 我们也承认航空领域的要素状态不是临时性的就是永久性的。在目前空管系 统运行概念中确立了两者之间的差别： 􀁺 永久性的—通常由AIP、AIP 修订或者永久性NOTAM 报告永久性 要素状态。要素的永久性状态通常被编入静态出版物和航图中。 􀁺 临时性的—要素临时状态通常和NOTAM 有关。临时状态通常被传 输到运行系统中，但通常不用制图或者印刷。 将 “版本”、“变更”(Delta)与具有“永久性的”或“临时性的”运行变化 组合，将产生4 个只有AICM 和AIXM 5 才能支持的时间性组件（component）： 􀁺 基线（Baseline）—— 一个要素及其所有属性的状态叫做基线状 态，是永久性变化的结果。要素的基线状态是在要素被初次创建时 开始存在的。基线状态一直要持续到下一个永久性变化发生时。 􀁺 版本（Version）—— 一个要素及其所有属性在两次变化之间的状 态。 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 51 􀁺 永久变更（Permanent Delta）——已经改变或者将要发生永久变 化的属性集合。永久变更将导致新基线的出现。 􀁺 临时变更（Temporary Delta）—— 在限定时间内有效的一个或者 多个要素属性值的集合。 图15 通过显示导航设施在两个AIRAC 周期之间的变化，解释说明了时间 性模型。在这个例子中，叫做“AML”的导航设施在两个ARAC 更新周期中，频 率从126.00 MHZ 变为132.5MHZ。频率变化所导致的航空领域运行状态的改变 由两份NOTAM 通知。基于本图，我们可以确定下面的时间性组件： 􀁺 图上显示了两个基线。第一个基线有一个频率为126.00MHZ 的导 航设施，第二个基线，该导航设施有一个新的频率132.50MHZ。 􀁺 一个永久性的变更（Delta）用来描述两个基线之间的差异。在本 例中，永久变更表明导航设施“AML”的频率被改变了。 􀁺 每一个NOTAM 被表示为改变导航台运行状态的临时性变更。 􀁺 根据图中的变化，可以确定导航设施这一要素有4 个版本。每个版 本的开始和结束都发生在永久性或者临时性变更的边界处。 图 15 导航设施的时间性组件模型 时间性模型易于理解并且具有足够的灵活性以表示航空领域中的静态和动 态数据。 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 52 7.4.3 航空信息系统的内涵 上节描述的时间性概念模型为建设具有时间状态的系统提供了极大的灵活 度。试图彻底实现AIXM 时间状态模型的系统可能会非常复杂。AIXM 与一个完 整的时间性模型整合，从而确保AIXM 支持所有当前和将来的航空应用；然而， 并不要求实施了AICM 的系统必须支持所有时间性组件。事实上： 􀁺 系统也许只存贮基线数据而忽略任何的临时性或者永久性变化。 如：AIP 出版商，纸张航图出版商以及基于ARINC424 的系统。 􀁺 系统也许仅仅传输和存贮临时变化。如：传统的NOTAM 通告室。 􀁺 系统也许仅仅需要提供当前系统状态的阶段性的版本。如，用于定 期报告系统状态的被动监视系统。 􀁺 系统也许为每个变化赋予一个版本号，无论该变化是临时性的还是 永久性的。如，交通管理和飞行计划处理系统。 􀁺 经过开发，有些系统能处理和解释所有时间性组件、向用户提供 BalseLine（基线）、Delta（变更）数据以及给定时刻的数据状态。 AICM/AIXM 包含了一个完整的时间性模型；然而，如上所述，彼此进行数 据交换的系统之间需要就具体的时间性数据交换需求达成一致，同时将时间状态 数据集成到各自的内部子系统中。 相同的时间性信息可以由时间性组件的不同组合来表示。如图16 所示，在 版本的有效开始和结束结束时间内，一个版本可以由一个Baseline（基线）、永 久性变更（PermanentDetlas）以及被激活的时间性变更（Temporal Detals）来 构成。 图 16 表示同一个时间性状态的两种方法 时间性概念模型用来说明如何为时间性信息编码，以便实现信息交换；然而， 具体实施时，同步问题也是同样重要，具有AICM 时间性模型的系统之间交换数 据时会遇到该问题。例如，两个系统如果没有完全同步，在同一时刻就有可能产 生不同的快照（Snapshot）。目前同步问题是显而易见的，而AICM 的范围并不 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 53 包括可以解决与数据库同步有关的数据完整性问题的方法。然而，AICM 时间性 模型确实提供了用于支持系统同步的框架。 7.4.4 设计建议 我们认为数据的时间状态影响所有航空要素，因此应该在整个航空领域中采 用单一的时间性模型。本设计方法中的关键假设包括： 􀁺 数据的时间状态是航空信息系统的一个本质特征 􀁺 所有航空要素类型均应采用一个统一的时间性模型 􀁺 既然时间性被应用到全部航空要素中，那么时间性就应该从建模对 象属性的任务中抽象出来。 AICM 和AIXM 将支持所有在时间性概念模型中描述的组件： 􀁺 版本和基线（Version 和 Baseline） 􀁺 变更（Deltas）（临时的和永久的） 为了处理好时间性状态彼此重叠的复杂情况以及满足要素提供者重新传输 某个要素的时间性状态修正版本的需要，AIXM 也将支持： 􀁺 序列号，用于标识要素状态的传输序列 􀁺 修正编号，用于发布先前传输要素的修正信息 7.4.4.1 时间片（TimeSlice）模型 我们将采用GML3.1.1*中定义的“时间片数据内容模型”来实现数据交换的 时间性，因为时间片模型能很好满足AIXM 的时间性需求。根据GML3.1.1 规范 ，时间片模型封装了动态要素的时间变化属性。动态要素就是任何随时可能变 化的要素。 在图17[根据第8 号参考文件改写的UML]中对AIXM 时间片（TimeSlice） UML 模型进行了说明。如模型中所示，AIXM 要素拥有一个静态组件，包含了人 工标识符属性和要素的有效时间（ValidTime）属性。要素的ValidTtime 包含了 要素生存的开始时间和结束时间，同时要素的所有其他属性都被假定是时间性 的。要素时间性属性被封装到TimeSlice 对象中。 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 54 图 17 AIXM TimeSlice 模型 * GML 3.1.1 TimeSlice 模型是否符合ISO 19108 时间性结构(Temporal Schema)还有待进一步的分析确定。如果是这样，AICM 应该基于ISO9108。 每个TimeSlice 对象都包括了一个有效时间段以及一个解释（interpretation） 属性。这个解释属性指出了正在被建模的时间性组件。该解释的有效值包括： 􀁺 BaseLine（基线） 􀁺 Version（版本） AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 55 􀁺 TempDelta（临时变更） 􀁺 PermDelta（永久变更） 序列号是一个递增的整数，用来跟踪某个要素提供者的要素timeSlices（时 间片）序列。同样，修正编号是一个要素提供者的特定编号，用来描述对先前传 递的时间片（timeSlices）的修正信息。 7.4.4.2 传送要素属性的变化 根据交换系统采用时间性模型的具体情况，可以采用不同的方法用来传送要 素发生的变化。基线可作为一个TimeSlice 被传送出去，它包括在特定时间段内 所有有值的属性。 一个永久性变化可能由两个顺次时间片传送，以下是两种可能存在的传送形 式： 一个包含先前的基线，另一个包含发生 改变的所有属性（永久性变量） 一个包含先前的基线，另一个包含新的 基线 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 56 临时性变化也可由两个顺次timeSlices 传送：一个包含基线，另一个包含所 有变化的属性（永久性变更） 本节意在演示时间性信息的传送方式。相同的时间性信息可以由多种方式传 递。我们假设有关同仁同意在他们的应用程序中支持时间片（TimeSlices）。 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 57 7.4.4.3 传送要素历史记录（History） 通过传输一个要素属性的变化序列，时间片（TimeSlice）模型可以用来传输 要素的历史信息。要素的历史可以是过去的，也可以是将来的。 图18 说明了一个虚构的VOR 导航设施的历史记录。该导航设施具有以下 事件： 􀁺 2006 年1 月7 日：开始使用 􀁺 2006 年1 月23 日到2 月18 日：临时性频率变化 􀁺 200 年2 月11 日到3 月9 日：临时关闭 􀁺 2006 年2 月22 日：磁差变化 􀁺 2006 年3 月27 日：频率变化 图 18 VOR 导航设施历史记录 使用Timeslices 模型，我们可以将VOR 导航设施的历史记录标识为具有5 个Timeslices（时间片）的系列，如图19 所示。用5 个时间片来代表5 个事件。 应特别注意的是：彼此重叠的事件被编码为独立的时间片Timeslices。 图 19 用于VOR 导航设施过程记录的TimeSlices（时间片） 这种为历史记录建模的方法与GML3.2中推荐的建模方法是等同的。在 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 58 AIXM Timeslices 模型的实际实施中，传递历史记录会导致非常大消息（large message）。对于某些资源有限的系统而言，这些大消息可能是个问题。虽然实 施问题超出了本文件的范围，但我们仍想指出，在实施标准化并符合GML 所产 生的实际价值与消息过大的缺点之间，我们要权衡利弊。许多情形下标准化的价 值要超过消息效率的损失。 7.4.4.4 多重叠TimeSlices 和修正 序列号(SequenceNumber)和修正号(correctionNumber)用于解决和解释重 叠的时间片（TimeSlices）。考虑下图所示的一个场景，在这个场景中，要素状 态属性在经过几个重叠的时间段后被重复改变。每个临时变化都有一个序列号 （sequenceNumber），这个序列号(sequenceNumber)对要素提供者而言是唯一 的。在例子中，一个经过修订的TimeSlices 产生了相同的序列号 （sequenceNumber）以及不同的修正号(correctionNumber)。 在每个时间性事件开始和结束的时刻，我们可以标识不同要素版本的转换。 validTime 和序列号(sequenceNumber)的合并，可用于在每个版本中明确标 识要素状态属性的值。 为了确定一个给定时间或时间段的属性值，要遵守下列规则： 1、标识所有在指定时间段内被激活的变更（deltas） 2、对变更（deltas）按序列号(sequenceNumber)升序排序 3、按照从低到高的序列号(sequenceNumber) 将变更应用到要素上 a) 当两个或者更多变更（deltas）具有相同的序列号(sequenceNumber) 时，则使用带有最大修正号修正号(correctionNumber) 的变更 （deltas）。 可以使用序列号(sequenceNumber) 和修正号(correctionNumber)解决重叠 的临时性变更（TEMPDELTAs），同时也可以用来说明如何传递取消和修正信息 的。在本例中序列号(sequenceNumber) = 2，最初用于传达要素状态=test。之 后，使用同一个序列号(sequenceNumber)=2 和修正号(correctionNumber)=1 的 timeSlice 来传递修正信息。第二个序列号(sequenceNumber)=2 的timeSlice 将 要素状态修正为Status =MAINT。 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 59 图 20 TimeSlice 修订举例 7.4.4.5 与要素标识集成 为了满足要素识别的总体建议措施，需要将某些时间性组件组合在一起才能 对航空要素进行完整定义。如果一个系统正在使用自然属性识别方法来标识要 素，那么只简单的传输一个变更（Delta）去标识一个要素是不够的，这是因为 变更（Delta）也许没有包括要素关系查询中所引用的那些属性。在这种情况下， 需要传输该变更（Delta）生效时同样处于激活状态的一个版本（Version） 7.4.4.6 和要素关系集成 表示AIXM 属性的TimeSlice 模型使要素关系更加复杂。要素关系，就像其 他属性一样，能够随时间的改变而改变，因此需要在要素TimeSlice 内对其进行 编码。 使用基于要素属性数据集的查询（参阅7.2 章）对要素关系编码。所以要素 关系查询需要将Timeslice 模型与查询集成在一起。对此，我们提出以下建议： 􀁺 要素的人工标识符是时间的不变量，因此使用要素人工标识符来表 示要素关系的意义不大。 􀁺 DeltaTimeSlices 不能用在要素关系中，这是由于Delta TimeSlice 没有包含全部要素属性。 􀁺 对自然标识加以编码的要素关系必须引用Baseline 或者 VersionTimeSlice。 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 60 􀁺 要素关系必须包括解释属性，以表明这种关系是否基于BanseLine 或者Version。 􀁺 我们建议要素关系应该基于Baseline 要素。 根据这些原则，在图10 中显示的要素关系，将被重写为： 例1 没有变化，因为人工标识符是时间的不变量。例2 和例3 中，关系 （relationship）引用了在2005 年11 月21 日和12 月21 日之间被激活的Runway Baseline TimeSlice，同时值得注意的是Aerodrome 与Runway 的二级关系也必 须对Baseline，startPosition 与endPosttion 进行编码。 7.5 可扩展要素 EUROCONTROL AISTEC/ACCB-04/VVP 讨论了对AIXM 范围的扩展：“将 AIXM 开发成为一个全球可用的航空数据交换规范，满足各干系国对国际航空信 息分发的需要，其中包括临时性变化(NOTAM)，另外要具有标准的扩充机制[该 点被着重强调]，从而保证AIXM 能够用于更广范的航空服务应用领域。” 。 为了满足其他应用需求以及其他国家的需要，我们对AIXM 的定义范围进行 了扩展，所以也需要对AIXM 模型扩展并使其支持其他数据类型、属性和消息。 由于无法预测上述这些需求及扩展的范围，因此，AIXM 需要一个标准机制，从 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 61 而使AIXM 既符合自身基本标准要求，又满足特定应用系统的需求。 扩展模型允许AIXM XML 文档包含某个国家特定的附加属性、一个系统接 口规范或者其他使用情况。扩展的举例有： 􀁺 保存某机场国家特殊拼写的字段 􀁺 利用国家特殊空域类型对某一空域分类的一个代码类型 􀁺 航空要素的字型、字号代码，用于航图或座舱显示 换言之，只要在AIXM XML 文档中传输本地或者系统的特殊信息时，就可能 需要扩展。 扩展性有两个重要的优点： 􀁺 允许将AIXM 用于初始设计未涵盖的应用范围，可以增强AIXM 的 推广。 􀁺 允许对AIXM 的本地扩展，可以减轻AIXM 结构配置委员会的 （configuration control board）压力 对扩展性而言的高级需求包括： 􀁺 允许灵活性处理以便各应用程序可以根据需要增加新的AIXM 要 素属性和关系 􀁺 建立一个实施扩展和对扩展进行文档处理的标准方法 􀁺 提供编码规则，以便所有能够读懂AIXM 基本标准的计算机系统， 也能读懂包含扩展项的AIXM XML 文档。 7.5.1 创建扩展的指导原则 扩展模型为强化和扩展AICM和AIXM 核心信息交换模型提供了足够的灵活 性。AIXM 意在提供航空信息的通用语言和数据交换的通用格式。但是扩展的使 用也因为不利于实现国际航空数据融合这一努力方向而有损于上述AIXM 意图。 为此，AIXM 采纳者应慎重使用扩展并加以仔细管理。 通常情况下，在考虑要素扩展时，应该采用下面的指导原则： 􀁺 支持航空数据建模的，且用于国际空中导航的具有国际性应用的新 属性和关系。这些属性和关系应该考虑通过AIXM 结构配置管理程 序，直接添加到AIXM 模型中 􀁺 没有被AIXM 直接覆盖，却可支持应用程序的特定实施的扩展，可 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 62 作为候选扩展（参阅 5.3.1 的讨论）。 􀁺 合理的扩展应该由AIXM 用户共同管理，这样具有共性的扩展就可 以被共享。 􀁺 全球可用的扩展应该由AIXM 结构配置委员会审阅，将其作为基本 AIXM 模型可采用的候选扩展。 7.5.2 扩展需求的分析 AIXM 数据可以由下列3 种方法扩展： 扩展（Extension）描述举例 Properties and Relationships (属性和关系) 给AIXM 要素增加新属性或 者新的AIXM 要素关系。 􀁺 在 AerodromeHeliport AIXM 要素中增加一个 LocalName 项 􀁺 在Airspace （空域）和 AerodromeHeliport 之间 增加关系 Code Types (代码类型) 在已有的AIXM 代码类型中 增加其他值列表。 􀁺 一个国家或许存在一个特 定的空域，用于“无人航空 器试验”活动，这个活动在 当前AIXM 空域要素内 codeActivity 的值列表中不 存在。 AIXM 要素(AIXM Features) 创建新的描述一个航空对象 的AIXM 要素。 创建一个新的叫做“军用空中加 油航路”要素。 7.5.3 设计建议 7.5.3.1 新的属性和关系 对要素属性扩展的要求适用于所有AIXM 要素，因此我们推荐一个系统范围 的使用方法。图21 中的UML图表表示了扩展模型。每个AIXM 要素 TimeSlice 包含一个基于抽象的FeatureExtension 类的扩展属性，并且希望通过名称空间 被唯一标识。第11 章将讨论对AIXM 名称空间的建议。 图 21 要素属性和关系扩展的UML 模型 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 63 该扩展模型包括对新属性、关系和代码类型的支持，下面将要给出添加属性 和关系扩展的指导原则。 7.5.3.1.1 新属性 新属性作为Extension 类的属性，派生（ Derives ）于 AbstractFeaturesExtension 类。一个新的属性必须遵循下面的约定： 1．属性名称必须具有一定含义 􀁺 属性描述必须用 lowerCamelCase(一种书写方式) 书写 􀁺 属性描述只能包含众所周知的简写 􀁺 属性名称必须使用UK 英语书写，以保持与总体AIXM 模型一致 2．为正在扩展的AIXM 要素生成属性时，产生的属性名称必须有别于标准 的AIXM 属性名称。 􀁺 例如，扩展Aerodrome Heliport 以包含一个新的名称为 codeActivity 的属性，这种扩展就是可以的，这是因为这个属性名 称在基本的Aerodrome Heliport 属性中不存在。然而，为Airspace 属性增加一个新的名称为codeActivity 的属性，就是不可以的，因 为Airspace 属性中已经包含了一个名称为codeActivity 的属性。 3．给每个新属性标识值域类型 􀁺 标准值域应该基于已有的AIXM 数据类型。 􀁺 如果无法使用标准的值域类型，那么就需要有一个新的值域类型。 例如为一个AIXM 要素增加Acceleration（加速度）属性。Acceleration 是 一个以m/s2 为单位表示的数字量。假定这个新属性已经被添加到飞行程序段 （Procedure Leg）中用来记录建议的航空器加速度。应用上面列举的规则，我 们得到下列结论： 1． Acceleration（加速度）是一个有意义的属性描述，因此AIXM 的属性名 称成为“acceleration” (加速度)。 2．查看标准的Procedure Leg 属性，发现“acceleration”这个名字是唯 一的。 3．查看AIXM 值域会发现AIXM 没有acceleration（加速度）值域，因此为 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 64 了使这个扩展可以建档，就需要引入新的值域。 7.5.3.1.2 新的关系 新的关系作为Extension 类的属性派生于AbstractFeatureExtension 类。 新的关系必须符合下列AIXM 约定： 1. 关系名称必须包括3 个相连的部分，如下列定义 A．一个有意义的可以描述彼此联系的关系作用名称（role name）； 作用名称应该使用lowerCamelCase 方式的UK 英语书写，，并 且采用众所周知的简写。 B．用下划线作为分隔符 C．关系中的目标要素的类型名称使用 UpperCamelCase 方式书 写。 2. 关系名称必须有别于标准AIXM 要素关系名称 例如，考虑一下如何描述紧急情况下使用的机场（Aerodrome）的关系。采 用上面列举的约定，我们得到下列结论： 1. 关系名称应该创建为： a) 关系作用名称是“forEmergency”，并且以lowerCamelCase 书 写 b) 后面接连字符号“_” c) 后面接AIXM 目标要素，“AerodromeHeliport” 产生的关系名称是 forEmergency_AerodromeHeliport。 2. 查看Aerodrome Heliport 要素，确认 forEmergency_AerodromeHeliport 是唯一名称。 3. forEmergency_AerodromeHeliport 关系应该包含一个查询以标识 该机场（Aerodrome）用于紧急情况。 7.5.3.1.3 代码值的更新 AIXM 的使用者也许还想扩展一个标准AIXM 代码列表。例如，使用者希望 在Airspace code_Activity 列表中增加一个新的 Activity 类型。 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 65 通过向标准的AIXM 代码类型中增加附加域值来实现扩展的方法不被AIXM 直接支持。在AIXM 中提供的标准代码列表是国际适用的、定义清晰的列表。若 允许本地扩展这些代码值列表，则会在系统试图解释数据时引发问题。所以，可 以采用下列变通方法之一： 1. 创建一个新属性来存贮附加代码值。添加新属性的详细步骤请参阅 7.5.3.1.1。 2. 向AIXM 结构配置委员（control board）提交附加代码值的申请，通 过委员将其列为AIXM 采用的代码值。 例如，假定美国需要增加一个新的名为“Bungee Jumping” 的Airspace Code_Activity 。这个扩展需要对现有的Airspace CodeActivity 值域修订，增加 一个附加值。这个扩展是被禁止的，取而代之的是两个选择： 1. 创建一个新的属性包含附加的代码值，或 2. 向AIXM 结构配置委员会（control borad）提交申请 名为“Bungee Jumping”的空域活动是一个本地扩展，因此将它提交到AIXM 结 构配置委员会（control board）并不合适。可采用下列方法来处理该扩展： 1. 将Airspace Code_Activity 设置为“Other” 2. 在USFeatureExtension 类中，增加一个名为“activityUS”的新属性来 扩展空域（Airspace ）。 7.5.3.2 新要素 AIXM 5 采用的可扩展建模框架很容易增加与标准AIXM 要素具有相同样式 （in the same style）的新要素。从概念上而言，新要素的添加过程： 􀁺 从抽象AIXM 要素（Feature）中派生要素类型（Feature Type） 􀁺 从抽象AIXM TimeSlice 对象派生新的TimeSlice 对象 􀁺 从抽象 Feature Externsion 接口派生新的扩展（Extension）接口 新的要素要遵循AIXM 对要素、属性和关系名称的命名约定，同时必须使用 UK 英语。 就如我们讨论AIXM 5 实施时所看到的那样，AIXM 要素（ Feature）是通 过GML 要素来实现的。因此，任何符合GML 的要素都应该包括在AIXM5 交换 消息中。 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 66 尽管建模框架支持新的自定义要素，但是不能保证AIXM 数据接收者能解释 自定义要素。所以，我们建议通过AIXM 结构配置委员会（control board）提交 新要素需求。 7.5.3.3 确保兼容性 如图21 所示，使用FeatureExtension 类对扩展建模，意味着保证与只能理 解AIXM 基本交换消息的系统或者能理解要素扩展子集的系统兼容。 在要素时间片（Feature TimeSlice）内的指定位置，扩展接口对要素扩展进 行了封装。因此，只能读取基本AIXM 模型的系统可以跳读这些扩展的内容。 另外，所有的扩展必须拥有一个名称空间。这样对扩展进行选择性读取的系 统，就可以通过他们的名称空间标识有效的扩展，同时很容易地跳过未知扩展。 7.6 可扩展的交换消息框架 与提供一个标准的机制来实现要素属性和关系扩展的需求紧密相关的需求 是：通过可扩展消息框架来支持一定范围的数据交换实例。 当前AIXM 4.X 支持两个消息： <AIXM-Update> 和<AIXM-Snapshot>。这 些消息是AIXM 4.X 规范的一部分。两个消息都可以定制，并可以通过 EAD 来 支持航空信息的采集和传输。 AIXM 4.X 数据模型和AIXM 4.X 消息紧密耦合，这使AIXM 模型不容易应用 到其他航空信息系统中。 可扩展消息框架的高级需求包括： 􀁺 从消息中剥离AIXM 数据模型 􀁺 将AIXM 数据封装到消息中的标准方法 􀁺 对消息内容的支持，例如消息属性、源/客户元数据和操作 （OPERATION）参数 7.6.1 消息结构 我们认为消息包含两个组成部分（见图22） 􀁺 动作 􀁺 要素有效载荷（Feature Payload） AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 67 图 22 拥有一个动作组件和要素有效载荷的（Feature Pauload）的消息 消息包含的数据内容为“FeaturePayload”，并且通知接收系统如何对消息 内容“ 采取动作(Act) ” 或者解释该内容。FeaturePayload 包含了一个 AIXMFeatures 的集合。动作可能包括： 􀁺 将要执行的操作 􀁺 响应 􀁺 消息创始者认证 􀁺 其他消息的元数据和属性 消息的格式化和解释与数据内容同等重要。然而，尽管数据内容模型可以被 明确的定义，但是消息通常是针对具体应用的。有时，就像网络要素服务（WEB Feature Service）的情况，其消息为众所周知的标准消息。在其他情况下，系统 间的交换可以通过协商消息（negotiate message）来解决。例如，AIXM 4.X <AIXM-Update > 和 <AIXM-Snapshot> 是用来支持EAD 活动（activities）的 自定义消息。 由于AIXM 可以被其他系统采用，我们可以预言如下附加消息： 􀁺 xNOTAM(临时变化的通知) 􀁺 障碍物数据产品（如ICAO 附件15 第33 次修订中的规定） 􀁺 机场地图数据库（AMDBs） 7.6.2 设计建议 我们采用一个来自GML 的消息范型，以之构成定制AIXM 消息。 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 68 “错误！参考源未找到”是一个AIXM 消息格式的UML 图表。消息由AIXM 要素派生出来，因此具有同样的一般（generic）属性并且遵循同样的模式来指 派属性。另外，AIXM 消息可以包括 0 个或者多个AIXM 数据集合。 这个消息模式是纯粹的GML：引进GML 后，要素采集和消息框架规范的内 容将更加详尽。 图 23 AIXM 消息模型 图23 中的消息框架具有以下优点： 􀁺 为AIXM 要素数据定义位置，这样即使系统不理解这些特定的消息， 也应该可以定位到这些要素数据。 􀁺 支持任意消息属性。 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 69 8. AICM 和AIXM 5 实施 在本章中，我们将解释AICM 和AIXM 5 规范是如何实施的，以满足期望中 的需求、设计和体系结构。AICM 5 是对AICM 4.5 概念模型的正常升级版本， 增加了在第7 章讲述的新的设计需求。将AIXM 转换成GML 应用结构是AIXM 规范中最具扩展性和关键性的部分，因此，本章的绝大部分将讨论符合GML 规 范的AIXM 5 实施方法。对不熟悉GML 的读者，可参阅第12 章提供的GML 简 介。 我们从讨论GML 和ISO 19100 建模风格开始，因为该内容会影响AICM 和 AIXM 数据模型的结构。 8.1 AICM UML 模型 这一部分介绍AICM 5 模型的基本要素。完整的AICM 模型将被制作成可独 立存在的UML 和一个与之配套的文档。 8.1.1 AICM 组件图 在图 24 中的UML 包显示了AICM 模型的结构。该模型包括从上倒下的四 个等级 􀁺 数据类型级—— AICM 特定数据类型和值域的描述 􀁺 概念模型级——航空要素模型、属性和关系模型。该图描述了概念 领域的一个子集；完整的AICM5 模型涵盖了所有航空概念领域。 􀁺 抽象AIXM（ AbstractAIXM）级—— 基本AIXM 要素类接口和 用于为时间性和扩展性建模的关系描述。 􀁺 GML 概述级——— GML 的AIXM 概要（profile）描述 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 70 图 24 表示AIXM 模型主要组件的AIXM 5 UML 包 8.1.2 AbstractAIXM 包 AbstractAIXM 包（图 25）提供了用于创建融合了时间性、扩展性和要素关 系的AIXM 要素的基础组件。另外，AbstractAIXM 包还作为在AICM 模型和GML 之间的联结点，这样AIXM5 就可以以GML 来实施。 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 71 图 25 AIXM AbstractAIXM 数据包 8.1.2.1 AIXMFeature 图中的关键类就是AIXMFeature。AIXMFeature 是一个抽象类，即它是所有 AIXM 要素的基础。AIXMFeature 包含了一个或者多个AIXMTimeSlice。 AIXMFeature 包含了一个属性组：AIXMStandardFeatureProperties。该属 性组用<<modelGroup>> （ sterotype ）来指示，并且他们总是通过组合 （composition）与其他类相关联。<<modelGroup>>类包含的属性被假定为已 合并成聚合（aggregating）类。本例中AIXMFeature 实际上具有两个属性： 􀁺 Identifier 􀁺 validTime <<modelGroup>>类用于AIXM 模型中，这样普遍使用的属性可被组合起来， 并且为不同的类重复使用。 也要注意， AIXMStandardFeatureProperties 的组合关系由<<static>>定义。 <<static>>用于指示这些要素级的且非动态的属性。 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 72 AIXMFeature 类是一个要素类型。 8.1.2.2 AIXMTImeSlice AIXMTImeSlice 类是一个抽象类，是所有AIXM Feature TimeSlice 对象的 基础。 AIXMTImeSlice 抽象类有4 个属性： 􀁺 ValidTime 􀁺 Interpretation（解释） 􀁺 sequenceNumber 􀁺 correctionNumber interpretation 属性基于AICM 时间性模型，并且用于将TimeSlice 划分为基 线（baseline）、版本（version）、临时变更（temporary delta）或者永久变更 （permanent delta）几部分。sequenceNumber 和correctionNumber 属性是 递增的整数，用来跟踪序列化的TimeSlices，而该TimeSlice 是为单一数据源的 单一对象而生成的。 8.1.2.3 AIXMMessage AIXMMessage 也是从Feature 派生出来的 8.1.2.4 FeatureExtension FeatureExtension 是一个所有要素扩展都必须实现的抽象类。 8.1.3 实例：指定点（Designated Point） 我们要将AbstractAIXM 包作为一个样板，来实例化AICM 5 的UML 模型。 下图在AIXM UML 模型中显示了Designated Point。为了建模的简便，所有的 Designated Point 属性都被包括在Designated Point 要素中。显然，该属性也 包括在DesignatedPointTimeSlice 类中。 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 73 图 26 指定点（Designated Point）建模 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 74 8.2 AIXM XML 结构（schema） 8.2.1 为AIXM 开发一个GML 概述（Profile） GML 概述就是抽取AIXM 需要的GML 要素集合并将其应用到AIXM 中，这 样可以简化GML 在AIXM 中的实施。为AIXM 开发的GML 概述（profile）的 目的是： 􀁺 删除先前的GML 3.1.1 有争议的元素 􀁺 GML 是具有多个选项的单一选择 􀁺 仅为GML 保留了选定的几何图形属性与时间性属性 􀁺 用可能成为GML3.2 一部分（ISO19136）的附加属性来增强GML 3.1.1 概述。 用于AIXM 的GML Profile 是利用GML 3.1.1 规范（附件 G）中的指导 方法和工具生成的。在分析了AIXM 几何需求之后，我们得到下列可用的几何 元素： 􀁺 Arc 􀁺 ArcByCenterPoint 􀁺 CircleByCenterPoint 􀁺 CompositeSurface 􀁺 Curve 􀁺 Geodescic 􀁺 LineString 􀁺 Point 􀁺 PolyGon 􀁺 Ring 􀁺 Surface 下列时间性要素包含在GML Profile 中 􀁺 DynamicFeature 􀁺 TimeInstant 􀁺 TimePeriod 在XML Stylesheet 工具被用来概括GML Profile 之后，我们通过下面的方 法和规则（这些规则包含在 GML 3.1.1 规范22.1 章）进一步约束该概述 （Profile）。作为客户化的一部分，我们删去了在AIXM 应用机构中不再需要的 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 75 全球类型、有争议的元素以及本地可选元素。更详细的信息可在单独的AIXM GML 文档概述（profile）中找到。 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 76 9. AIXM 5 概述(Profiling) 本章以如何为一个特定的产品规范选择要素、关系和属性的内核为着眼点， 讲述模块化的概念。 （待定）概述(Profiling)需要在ISO 19100（参阅 6.1 章）系列的上下文中 进行讨论，并且我们需要描述如何为AIXM 5 编制概述（profile）。也许将根据 6.1 章中的某一个应用结构提供一个概述举例。 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 77 10. 航空信息交换用例 本章的目的是展示一个使用AIXM 在系统间进行数据交换的场景，从而说明 AIXM 5 框架如何满足一定规模的航空系统间的交换需求。 （待完成） AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 78 11. AIXM 名称空间约定 AIXM 名称空间约定是基于美国国防部（DOD）航空宇宙运行处 （Aerospace Operations division）所采用的命名约定。 约定规定： 􀁺 使用带有HTTP URI 结构的URL 语法 􀁺 使用“/”分割的名称空间层级结构组件 􀁺 使用“.”分割的子组件 􀁺 使用 lowerCamelCase 和非保留字符 名称空间应该有如下的语法： <A href="http://organization//unit/system/resource">http://organization//unit/system/resource</A> 􀁺 organization 是提供数据的组织的合法名称 􀁺 Us.Gov.Dot.faa 􀁺 Com.jeppesen 􀁺 Unit 是组织中的提供数据的子部门 􀂗 airTrafficOrganization.aeronauticallnformatoinManagement 􀁺 system 是数据库或者所产生数据的应用程序 􀁺 NASR 􀁺 Resource 是系统组件或者可用的操作 􀂗 eNASR 因此一个用于NASR 与FAA NASRs （ National Airspace System Resources）数据库的电子接口的名称空间可能是： Http//us.gov.dot.faa/airTrafficOrganization/aeronauticallnformationManagemen t/NASR/eNASR AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 79 12. GML 介绍 本节摘自2005 年 4 月举行的 EUROTROL AISTEC 第10 次会议上发表的 “AIXM Profile of GML”一文。 地理标记语言（GML）是一个被采用的国际性标准，它使用XML进行地 理要素交换。GML 由OGC（Open Geospatial Consortium）开发，OGC 是一 个由公司、政府机构以及大学共同参与的国际性联盟，该联盟成员通过一个表决 程序来开发公共可用的地理处理规范。另外，GML 遵循ISO 技术委员会（IOS Technical Committee）211 19100s 系列标准。ICAO 附件15 第33 次修订中要 求地形和障碍物数据库产品要符合这一ISO 系列的许多标准。 GML 包括一套XML 结构，用来解释简单几何元素，如： 􀁺 点（Points） 􀁺 线（Lines） 􀁺 多边形（Polygon） 􀁺 GML 也支持复杂的几何元素、拓扑和时间性数据，如： 􀁺 面（Surface） 􀁺 曲线和样条（Curves 和 splines） 􀁺 有向图和网络 􀁺 视野（Observations） 􀁺 覆盖范围（Coverages） 另外，GML 规范包括了将这些几何元素与代表真实世界中对象的GML 要素 类型相集成的规则。下图显示了机场（Aerodrome）及其属性如何被映射到GML 的简单视图。 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 80 图 27 将机场映射到GML 如图27 所示，GML 包括一个模型以表现： 􀁺 要素：真实世界情景的抽象 􀁺 属性：描述要素的某些方面 􀁺 地理属性：（如：点属性）代表了要素的地理方面的特性 GML 提供了表示要素、属性和几何元素的基本组件。另外，GML 包括一套 事先定义的几何类型，如点、线和多边形。然而，GML 没有包括特殊的几何实 体。这就是说，你不会发现用GML 定义的公路或者铁路。为此，GML 提供了一 个标准框架，可以用一种连续的方式定义公路或者铁路。通过使用GML 框架， 特殊的几何实体，如公路和铁路，就可以被理解GML 的任何工具进行一般性的 解释。 当某领域使用GML 规则创建地理对象的特定词汇时（例：航空对象，如跑 道和导航设施），这个词汇就是用GML 应用结构(application schema)描述的。 图 29 GML 应用结构(application schema)定义 12.1 GML 概述( Profile)定义 GML 被设计成满足所有真实地理系统的需要，因此，GML 是一个复杂的标 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 81 准，适合于表现任何类型的地理要素。GML标准认为特定领域也许仅仅需要GML 要素的一个子集；因此，针对特殊的应用，GML 标准包括如何使用GML 子 集的条款。适合于特殊应用的GML 的子集被称作GML profile。 有了GML profile，将GML 应用于一个特殊应用就更加容易了，这是因为 （profile）概述： 􀁺 使应用仅限于使用地理要素的子集 􀁺 通过简化GML 数据模型而减少了复杂性 例如，AIXM 也许不需要包括对GML 曲线和样条的支持，因此GML 的AIXM profile（概述）指出，在AIXM 中使用GML 时，GML 曲线和样条是无效的。 12.2 将GML 集成到AIXM 的好处 12.2.1 符合已有的国际标准 AIXM 作为航空数据交换的国际标准出现，被欧洲、美国、日本和其他国家 开发的航空信息系统使用，其国际性也因用户的不断增加而得到证明。在众多政 府部门和供应商的支持下，将AIXM 成功转变为国际标准要求AIXM 借助于现有 的数据标准，因为这些标准已经向航空数据提供商和消费者证明了其存在的价 值。 附件15 第33 次修订中指出： （10.5.1）“为允许并支持在不同数据提供者和数据用户之间，进行电子地形和 障碍物数据的使用和交换，地理信息ISO 19100 系列标准应当被当作一个通用 的数据建模框架来使用。” 既然障碍物作为AIXM 范畴的一部分，因此最好在开发AIMX 时能够考虑 ICAO 提到的ISO 相关标准。这样才能保证使用AIXM 的国家事实上也符合ICAO 的要求。 目前，AIXM 还依靠一个自定义模型来表现地理数据。例如，一个空域边界 被描述为点和路径的序列，具有位置（经纬度）、基准、标高，精度等特征。为 了使系统可以处理这种信息，必须开发用户代码。GML 提供了一个用于描述地 理数据的标准化的、能被国际接受的模型。 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 82 12.2.2 在信息系统开发中的成本节约 通过集成GML，AIXM 就能够借助现有的可以对GML 数据进行处理、可视 化以及交换的COTS 工具和系统： 􀁺 有可能建立一个AIXM XML 文档，该文档能被插入到像COTS 这 样的供应商生产的通用GML 阅读器中，也可以插入到像 EUROCONTROL 开发的SkyView 这样的可定制的可视化工具中。 􀁺 有可能借助其他OGC 标准（例如WFS**（Web Feature Service）） 来开发系统间数据交换接口。 总之，由于系统开发商可以借助与GML 兼容的COTS 产品，所以将GML 集成到AIXM 中将减少系统成本和开发时间。 12.2.3 加强现有AIXM 系统的能力 为了利用AIXM 中包含的几何描述，EAD 这样的系统就将这种信息转换到一 个像Oracle Spatial 这样的几何模型中。例如，如果AIXM 中的某空域的几何图 形被描述为两个其它空域的联合体，EAD 将为该空域建立一个内部几何图形表 示，而其它任何使用AIXM 空域关联数据的系统也是如此操作的，这可以被看作 是不必要的重复工作。但是将GML 集成到AIXM 中，EAD 这样的系统就可以输 出用GML 几何图形表示的经系统“消化过的”空域关联数据，这样所有支持 GML 标准的系统均可直接使用。 12.3 GML 中的时间性 GML 包括两个内容模型，可以用于对要素的时间性变化编码： 􀁺 动态要素(Dynamic Feature) 􀁺 观测模型(Observation model) GML 动态要素（Dynamic Feature）内容模型用来描述随时间变化的要素。 另外，GML 包括一个观测内容模型(Observation content model )，可以用来对 要素的测量结果编码。更多信息见参考文件7 和8。 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 83 图30 GML 动态要素（Dynamic Feature）模型 12.3.1 动态要素(6)（Dynamic Feature） GML 动态要素内容模型用来描述瞬时变化的要素。在GML 中，动态要素必 须由gml:DynamicFearure 派生。gml:DynamicFeature 类在标准的 gml:AbstractFeatureType 基础上添加了一个时间性属性。Gml:DynamicFeature 的定义在图30 中进行了描述。 gml：ValidTime 元素包含了一个时间实例或者时间周期，用来描述要素及 其属性的状态。 gml:history 元素包含了一套gml:TimeSlices，根据TimeSlice 模型可以用gml:TimeSlices 为动态属性建模。 12.3.1.1.1 GML 快照模型 动态要素的GML 快照模型，用来表示在一个时间实例或者在一个时间段内 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 84 的要素状态。在GML 快照模型中，时间段与所有要素属性都被编码。根据参考 文件6，GML 快照： 􀁺 主要用于更新一个已被定义的要素 􀁺 也许包括重复的信息，因为所有属性—— 即使是不随时间变化的 属性，也必须针对每一个快照实例重新进行定义。 􀁺 如果快照被包含在同一个实例文档中（gml:identifier 被用于声明该 要素实例与同一个要素是真正吻合的），则每一个要素的快照实例 必须拥有一个唯一的gml:id。 下面的文字摘自参考文件6，它说明了如何在3 个时间段内，利用快照 （SnapShot）模型对葡萄牙FIR 空域要素的状态进行编码： AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 85 12.3.1.2 TimeSlice 模型 GMLTimeSlice 模型用于对一定时间后的要素的时间性属性进行编码。一个 TimeSlice 模型的范例是为飞行中的航空器建模：航空器多数属性都保持静态， 而GML TimeSlice 模型可以用于指定一个航班一定时间后的位置属性。根据参 考文件6，GML TimeSlice： 􀁺 用一个TimeSlice 对象的属性来表示随时间变化的要素属性。这种 方法也许更经济，因为只有随时间变化的属性才必须重复。 􀁺 单一的要素实例可以包含几个TimeSlices，这样就可以避免影响 Snapshot（快照）模型的识别（gml:id）问题 􀁺 因允许两个Timeslice 影响不同的要素属性，所以Timeslices 可以 重叠 AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 86 下列文字摘自参考文件6，说明了如何用TimeSlice 模型为随时间变化的葡 萄牙飞行情报区空域要素属性建模。 12.3.2 Shapshot 和TimeSlice 的合并模型 Shapshots 和TimeSlices 可以存在于同一个GML 要素实例中。这就可以使 要素实例文档用 gml:Shapshot 模型指定要素的静态状态，而用gml:TimeSlice 模型指定动态属性变化。 12.3.3 观测模型 gml:Observation 模型是表示要素变化的另一种方法。与动态要素内容模型 的时间性直接表示法不同，Observation Model(模型) 提供了一种间接指明要素 变化的方法。起初，打算用该观测模型为来自传感器的测量结果建模。该观测模 型包括： 􀁺 观测事件的属性 􀁺 被观测要素的参考值 􀁺 观测事件观测到的属性值 该观测模型的说明如下： AIXM 5 航空信息交换模型 版本：2006/01/30 87 图 31 用于Observations(观测) 的 GML 结构模型 在某种意义上，观测模型提供了一种方法用以对要素时间性事件的信息进行 编码，而不是报告要素的状态变化。这种与观测模型有关的间接标准，对有些应 用程序而言也许是有益的，如，用来描述影响一个或者多个要素的时间性事件的 NOTAM。

卡拉是条狗 发表于 2010-4-6 12:43:17

看看先~~~~~~~~

nacy 发表于 2010-4-26 13:24:43

学习:) 看看

zcx513566 发表于 2010-5-19 15:37:04

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haoshu ,thank you!

wls696 发表于 2010-5-24 15:37:46

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需要学习学习~

yygao 发表于 2010-6-7 14:06:56

谢谢分享！

was35 发表于 2010-6-9 14:09:10

支持到底！支持到底！支持到底！支持到底！支持到底！支持到底！支持到底！

lightszzn100 发表于 2010-9-11 22:45:24

航空信息服务

sim0610 发表于 2010-11-2 17:14:03

:handshake :handshake thks

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