Title European airspace fragmentation assessment model Title (croatian) Model za procjenu fragmentiranosti europskoga zračnoga prostora Author Zvonimir Rezo Mentor Tomislav Mihetec (mentor)Committee member Sanja Steiner (predsjednik povjerenstva)Committee member Tomislav Mihetec (član povjerenstva)Committee member Damir Medak (član povjerenstva)Granter University of Zagreb Defense date and country 2022-02-04, Croatia Scientific / art field, TECHNICAL SCIENCES Universal decimal classificationUDC ) 656.7 - Transport by air Abstract Since the establishment of the Single European Sky (SES) initiative in 2004, “fragmentation” has been a key reference point and policy driver of strategic planning and development of the Air Traffic Management (ATM) system in Europe. However, even though the issue of the European airspace fragmentation has been recognized back in the 1990s, yet terminological, conceptual and methodological determinants and frameworks by which the notion of the European airspace fragmentation could be
... More unambiguously defined and measured have not yet been set. Therefore, even nowadays it frequently remains unclear when airspace can be considered as “fragmented” or “defragmented”. Accordingly, as there are many unanswered questions and assumptions associated with the issue of the European airspace fragmentation, this paper presents findings that increase knowledge and understanding in the field of research. The main objective of this research is development of the European airspace fragmentation assessment model. The purpose of its development is to enable determination of the performance-based airspace fragmentation (one of several European airspace fragmentation types). In that regard, this paper presents the conceptual and methodological frameworks of a novel model that can be used to obtain answers to hypothetical questions of where, when, how, and whether it is possible to achieve performance-based airspace defragmentation. After its development, the model was validated through its application. Model applicability was validated based on the applicability of the case study carried out for the purpose of obtaining simple answers to complex questions of how European airspace is fragmented and where and whether it is possible to achieve airspace defragmentation from the aspect of airspace capacity. As such, this paper contributes to a more inclusive, smart, environmentally-friendly and spatially oriented strategic planning and development of the ATM system in Europe. Less Abstract (croatian) Fragmentiranost zračnoga prostora predstavlja problem koji se u okviru domene upravljanja zračnim prometom počeo učestalije spominjati tijekom posljednja dva desetljeća. Štoviše, od uspostave inicijative „Jedinstveno europsko nebo“ 2004. godine, „fragmentiranost“ predstavlja ključnu referentnu točku i odrednicu u okviru strateškog planiranja i razvoja sustava upravljanja zračnim prometom (engl. Air Traffic Management - ATM) u Europi. Prvenstveno se često spominje kao jedan od
... More glavnih uzroka koji pridonose neučinkovitosti ATM sustava u Europi. Međutim, iako je problem fragmentiranosti europskoga zračnoga prostora prepoznat još 1990-ih, taj problem nije često niti adekvatno proučavan tijekom posljednjih desetljeća. Sukladno tome, postignut je manji napredak u detaljnijem opisivanju ovog problema. Povrh toga, danas se fragmentiranost zračnoga prostora često uzima „zdravo za gotovo.“ Slijedom toga, tipovi fragmentiranosti zračnoga prostora, njihove implikacije i reperkusije nikada nisu u potpunosti istraženi. Stoga danas često ostaje nejasno kada se zračni prostor može smatrati „fragmentiranim“ odnosno „defragmentiranim.“ Budući da postoji mnogo neodgovornih pitanja i pretpostavki povezanih s pitanjem fragmentiranosti europskoga zračnoga prostora, ovaj rad predstavlja rezultate istraživanja koja povećavaju razinu znanja i razumijevanja u području istraživanja. Glavni cilj istraživanja jest razvoj modela za procjenu fragmentiranosti europskoga zračnoga prostora. Svrha njegovog razvoja jest odrediti fragmentarnost zračnoga prostora na temelju performansi sustava upravljanja zračnim prometom (jednim od više tipova fragmentiranosti europskoga zračnoga prostora). U skladu s tim, ovaj rad predstavlja konceptualni i metodološki okvir novog modela koji se može koristiti za dobivanje odgovora na hipotetska pitanja gdje, kada, kako i je li moguće postići defragmentaciju zračnoga prostora temeljenu na performansi sustava upravljanja zračnim prometom. Nakon razvoja, model je provjeren kroz njegovu primjenu. Primjenjivost modela validirana je na temelju aplikabilnosti studije slučaja provedene u svrhu dobivanja jednostavnih odgovora na kompleksna pitanja; kako je europski zračni prostor fragmentiran, te gdje i je li moguće ostvariti defragmentaciju zračnoga prostora s aspekta kapaciteta zračnoga prostora. Na taj način ovaj rad doprinosi inkluzivnom, pametnom, ekološki prihvatljivijem i prostorno orijentiranom strateškom planiranju i razvoju sustava upravljanja zračnim prometom u Europi. Rad se zasniva na hipotezi da model temeljen na analizi prostorne distribucije vrijednosti pokazatelja performansi sustava upravljanja zračnim prometom utječe na unaprijeđenu procjenu fragmentiranosti europskoga zračnoga prostora. Argumenti koji podupiru hipotezu istraživanja: ▪ Pojam fragmentiranost zračnoga prostora često ima kontekstualno značenje, pa ga je potrebno jasnije terminološki definirati. ▪ Iako je od 2004. godine smanjenje razine fragmentiranosti zračnoga prostora jedna od strateških odrednica planiranja i razvoja sustava upravljanja zračnim prometom u Europi, još uvijek ne postoji konceptualni niti metodološki okvir kojim bi se pratilo navedeno. ▪ Sustav upravljanja zračnim prometom u Europi utječe na fragmentiranost zračnoga prostora. ▪ Trenutno primjenjivi regulatorni okvir ne pridonosi smanjenju razine fragmentiranosti zračnoga prostora s aspekta performansi sustava upravljanja zračnim prometom jer se prostorna značajka podataka o izvedbi, kao i međuovisnost pružatelja usluga u zračnoj plovidbi, ne uzimaju u obzir prilikom valorizacije stanja sustava upravljanja zračnim prometom u Europi. ▪ Regulatorni okvir performansi sustava upravljanja zračnim prometom te pripadajući strateški ciljevi za ključno područje kapaciteta ne doprinose defragmentaciji europskoga zračnoga prostora. ▪ Utvrđivanje prostornog obrasca fragmentiranosti zračnoga prostora s gledišta utjecaja na kapacitet zračnog prostora važan je kriterij u postuliranju smjernica gdje i kako ostvariti defragmentaciju i povećanje kapaciteta zračnog prostora. ▪ Razvijeni model bolje odražava sustav upravljanja zračnim prometom u Europi u odnosu na često primjenjive metode i modele jer uvažava metodološku pretpostavku prostorno zavisnih promatranja. S ciljem potvrđivanja postavljene znanstvene hipoteze, istraživanje će biti provedeno kroz šest temeljnih faza istraživanja. U prvoj fazi istraživanja obrazlaže se motivacija za istraživanje fragmentiranosti europskoga zračnoga prostora, utvrditi ciljevi i istraživačke hipoteze te se daje pregled relevantne znanstvene literature u području istraživanja s kritičkim osvrtom. Nadalje slijedi pregled usvojenog metodološkog pristupa istraživanju te se navode i obrazlažu očekivane koristi istraživanja. Konvencija o međunarodnom civilnom zrakoplovstvu (tzv. Čikaška konvencija) iz 1944. godine navodi da svaka država ima potpunu i isključivu suverenost nad zračnim prostorom iznad svog teritorija. Stoga u Europi, na relativnom malom geografskom području, posluje relativno velik broj pružatelja usluga u zračnoj plovidbi. Međutim, važno je razumjeti da fragmentiranost zračnoga prostora ne podrazumijeva samo podjelu zračnoga prostora na temelju nacionalnih granica. Stoga se druga faza istraživanja bavi tipizacijom fragmentiranosti europskoga zračnoga prostora. Rezultat je ove faze istraživanja pregled tipova fragmentiranosti europskoga zračnoga prostora te utvrđivanje njihovih međusobnih sličnosti, različitosti i uzroka njihova nastanka. Pregledom i analizom znanstvene literature u području istraživanja utvrđeno je da ne postoji konceptualni niti metodološki okvir odnosno model koji je moguće primijeniti u svrhu određivanja i praćenja razine fragmentiranosti zračnog prostora na temelju performansi sustava upravljanja zračnim prometom u Europi. Stoga se treća faza istraživanja bavi konceptualizacijom i razvojem modela za procjenu fragmentiranosti europskoga zračnoga prostora. Prvo se opisuje pozadina razvoja modela. Navedeno uključuje kratak pregled regulatornog okvira na koji se oslanja strateško planiranje i razvoj sustava upravljanja zračnim prometom u Europi. Potom slijedi opis metode za obradu podataka koja se često koristi u svrhu prikaza stanja i učinka sustava upravljanja zračnim prometom u Europi. Svrha tih dvaju pregleda jest ukazati na nedostatke koji doprinose postojanju problema fragmentiranosti europskoga zračnog prostora na temelju performansi sustava upravljanja zračnim prometom. Nadalje, u trećoj fazi istraživanja, obrazlaže se novi pokazatelj performansi koji se temelji na uvažavanju metodološke pretpostavke prostorne ovisnosti pružatelja usluga u zračnoj plovidbi na temelju susjedstva prvog reda. Potom se uspostavlja metodološki okvir modela. U ovoj fazi istraživanja razvijen je model koji istovremeno analizira atributivne, prostorne i vremenske značajke ulaznih podataka. Navedeno je omogućeno primjenom interdisciplinarnog istraživačkog pristupa. Tako se primjerice model, umjesto na uvažavanju tradicionalne statističke teorije koja temelji analize na pretpostavci neovisnih promatranja, zasniva na metodološkoj pretpostavci prostorne ovisnosti. Drugim riječima, metodološki okvir modela temelji se na uvažavanju prvog Toblerovog zakona – „Sve je međusobno povezano, ali su bliži objekti međusobno povezaniji nego udaljeniji“. Interdisciplinarnost istraživačkog pristupa potvrđuje i činjenica da upravo Toblerov zakon zapravo proizlazi iz Newtonovog općeg zakona gravitacije. Nadalje, razvijeni model bazira se na primjeni eksplorativne analize prostornih podataka iz razloga što omogućuje istovremenu analizu atributivnih, prostornih i vremenskih značajki podataka. Polazna motivacija za takvim istraživačko-metodološkim pristupom proizlazi iz činjenice da jedinice analize (područja odgovornosti pružatelja usluga u zračnoj plovidbi koja su zapravo nepravilni poligoni) imaju međuovisan odnos sa susjednim jedinicama analize. Uz to, u okviru treće faze istraživanja specificirana su metodološka ograničenja razvijenog modela. Pregled konceptualnog okvira za korištenje modela te pregled aplikativnosti razvijenog modela zaključuju treću fazu istraživanja. U četvrtoj fazi istraživanja razvijeni model je primijenjen na studiji slučaja. Ukratko je dat pregled glavnih značajki vezanih uz upravljanje kapacitetom zračnog prostora. Također, definiraju se istraživačke odrednice u smislu područja i vremena istraživanja te referentnog skupa podataka. Provedbom analize s gledišta utjecaja na kapacitet zračnog prostora utvrđen je prostorni uzorak fragmentarnosti, tj. raspodjela uzorka te jačina i smjer veza između susjednih prostornih jedinica. Također, rezultati istraživanja otkrivaju je li fragmentiranost zračnoga prostora s gledišta utjecaja na kapacitet zračnog prostora rezultat slučajnog prostornog procesa, grupirane distribucije prostornih jedinica ili je rezultat raspršene distribucije prostornih jedinica. Peta faza bavi se istraživanjem gdje i kako je moguće smanjiti razinu fragmentiranosti te povećati kapacitet zračnog prostora. Pri tome je u svrhu mjerenja fragmentiranosti primijenjen novi prostorni pokazatelj performansi koji je neovisan o mjernoj skali, tj. mjernoj jedinici. Glavna svrha šeste faze jest prikazati kako rezultati istraživačko-razvojnih aktivnosti mogu unaprijediti razumijevanje tematike u području istraživanja te podržati funkciju strateškog planiranja i razvoja sustava upravljanja zračnim prometom u Europi. Less Keywords
Air Traffic Management system
strategic planning and development
airspace fragmentation
performance-based airspace model
capacity-based assessment
Keywords (croatian)
sustav upravljanja zračnim prometom
strateško planiranje i razvoj
fragmentiranost zračnoga prostora
model zasnovan na performansama zračnoga prostora
procjena na temelju kapaciteta
Language english URN:NBN urn:nbn:hr:119:911455 Promotion 2022 Study programme Title: Technological systems in traffic and transport Type of resource Text Extent IX, 140 str. ; 30 cm File origin Born digital Access conditions Open access Terms of use Created on 2022-05-05 10:19:14
