面向机场噪声预测的航迹聚类研究及应用

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1、硕士学位论文面向机场噪声预测的航迹聚类研究及应用研究生姓名：李永祥导师姓名：吕宗平副研究员徐涛教授2015年5月4日I分类号：TP309密级：公开UDC：004.9学号：1205020中国民航大学硕士学位论文面向机场噪声预测的航迹聚类研究及应用研究生姓名：李永祥导师姓名：吕宗平副研究员徐涛教授申请学位类别：工学硕士学科专业名称：计算机科学与技术所在院系：计算机科学与技术学院论文答辩日期：2015年5月4日2015年5月4日Researchandapplicationonflighttracksclustering

2、forairportnoisepredictionADissertationSubmittedtoCivilAviationUniversityofChinaFortheAcademicDegreeofMasterofScienceByLiYong-xiangSupervisedbyAssociateProfessor.LvZong-pingProf.XuTaoCollegeofComputerScienceandTechnologyCivilAviationUniversityofChinaMay42015II

3、I中国民航大学硕士学位论文摘要民航业的快速发展，带来了日益严重的机场周边噪声污染问题。航迹决定了机场噪声的分布模式，因此航迹在噪声预测、评估中起着关键的作用。机场的运行积累了海量的航迹数据，直接利用海量航迹数据进行噪声预测、噪声评估、航迹优化等研究，易导致研究方法的复杂以及预测结果的不理想。因此研究航迹聚类对机场噪声预防治理工作具有重要的意义。现有航迹聚类算法所采用的航迹点对选取方式，无法实现所选航迹点对在空间上的对应，严重影响聚类效果。本文在研究航迹数据特征的基础上提出一种基于航迹点法向距离的航迹聚类模型。通过

4、K-medoids聚类算法对航迹进行二维和三维聚类，使用DaviesBouldin(DB)指标、Dunn指标对聚类结果进行评价。最后,将利用该模型获得的航迹聚类结果导入NoiseMap工具进行分析，验证了该模型的合理性和有效性。为了从全局上对机场噪声的影响范围和大小整体评估和预测。本文提出一种更加精细基于航迹间面积的航迹相似性度量方法，结合航迹数据、飞行速度、飞机发动机推力、气象数据等因素构建适合机场噪声预测的航迹聚类模型。将该模型获得的聚类结果导入INM工具进行分析，通过实验验证分析，簇内航迹对机场周围的噪声影

5、响范围和大小相似。本文在研究机场运行与噪声数据的基础上，利用面向机场噪声预测的多噪声影响因素航迹聚类模型，分析航迹聚类结果在机场噪声预测与机场噪声等值线绘制上的应用。筛选北京首都机场2014第二季度的航迹数据进行试验验证与分析，结果表明，该模型减少了INM航迹导入的数量，INM噪声等值线的计算更加高效，同时不降低噪声预测的精度水平。关键词：航迹相似性；航迹聚类；K-medoids聚类；聚类有效性评价；机场噪声预测；III中国民航大学硕士学位论文AbstractWiththerapiddevelopmentofci

6、vilaviation,thenoisepollutionproblemaroundtheairportismoreandmoreserious.Theflighttracksdetermineairportnoisedistributionpattern.Therefore,flighttracksplayakeyroleinnoisepredictionandnoiseassessment.Themassivehistoricalflighttracksdataaroundtheairportisaccumu

7、latedwiththeairportoperation.Researchonnoiseprediction,noiseassessmentandflightrouteoptimizationwiththemassivedatadirectlywillresultintheresearchmethodscomplicatedandachieveanunsatisfactoryresult.Thence,researchonflighttracksclusteringisimportantforimprovemen

8、tandcontrolofairportnoise.Theexistingflighttrackpointpairchosemethodcouldnotachieveonetoonematchinthespace,andithasastronginfluenceontheclusteringresults.Aflighttrackssimilaritymeasuremod