近些年来,随着民航运输业的迅猛发展和不同地区民用航空业发展的不平衡,造成了空域资源需求矛盾日益严重。在整个空域中,终端空域是以大型机场为中心的中低空域,空域资源需求尤其突出,如何有效规划配置终端空域和管制资源是空域规划领域专家和学者亟待解决的一个紧迫问题。空域扇区规划理论作为空域规划理论的重要组成,是解决空域和管制资源有效配置的一种重要理论和方法。鉴于以往终端空域扇区规划方法多为依据各国空域规划实践经验基础上定性规划,缺乏科学性和合理性,本文在空域容量和空域安全性等空域规划指标约束下,借鉴公路交通规划理论、人类工效学理论和仿真技术,建立终端空域扇区规划相关理论方法和规划评价方法。通过本文的研究,形成较为完善的符合我国国情的空中交通预测和扇区规划及评估的理论和方法。交通流预测是获取合理空域规划方案的基础。在终端空域交通的长期预测中,以往空中交通预测大都集中在对其因果关系回归模型和时间序列模型分析上。但由于交通系统的复杂性和随机性,需要考虑较多的交通流的影响因素,空中交通流量本身的季节性变化和统计误差等,都直接影响预测的精度。同时,国内外文献多集中于研究某一空域范围的总体流量的满意预测值,而对于空域结构规划工作而言,空中交通流分布预测对空中交通流量优化和空域规划方案的确定尤为重要。针对上述问题,通过借鉴公路交通的分布预测,本文提出基于交通流智能预测模型的终端空域OD分布交通方法。在终端空域交通的短期预测中,针对空中交通流量受到短期复杂随机因素的干扰,雷达样本预测数据会出现局部数据异样的问题,本文提出基于神经网络集成的终端空域短期预测,从预测的数据着手,通过建立智能的数据聚类和自适应的神经网络集成预测模型,在清除部分异样数据的基础上,获取准确的交通流预测结果。针对以往的扇区规划模型中以随机产生节点来回避现有终端空域的固定航路节点,并且缺乏对于集中于终端空域扇区边界冲突点的科学规划,本文提出了基于安全管制员工作负荷的扇区规划模型。以导航台、航线交叉点和空域边界上的航路点为节点,使用Voronoi多边形将空域划分为有限单元;在Voronoi图的基础上,计算各有限单元的管制员工作负荷;并在两个扇区划分的基本原则的约束下,应用模拟退火算法组合这些有限单元,获得优化的扇区边界。进离场航路分离管制是较为成熟和运行效率较高的终端空域管制方式。该方法按照进场和离场功能实现了扇区划分和管制,不仅减少了各个席位管制协调,而且降低了管制员工作负荷,提高了管制工作的效率,优化了管制工作的程序。但是,就研究现状来看,目前对该方法的研究多采用定性规划的方法,缺乏科学的量化模型的支持。此外,由于管制方式不同,原有的扇区优化模型不适用于进离场分离管制的扇区规划。本文基于空域扇区规划的基本原则提出了进离场分离管制条件下的功能性扇区规划模型,可有效实施终端空域扇区的功能性定量规划。动态扇区规划是为保证管制员安全管制,在飞行流量变化条件下对扇区结构进行的动态调整方法。该规划方法具有提高空域资源和管制资源利用效率的优势。但是,以往规划多采用依赖专家经验的模糊逻辑等方法,使得规划存在不确定性。因此,本研究将以相关管制规则为指导,在空域容量约束下,通过对空域运行的历史数据挖掘,获取动态扇区规划的规则,并建立日飞行流量变化条件下的动态扇区规划模型。目前的空域规划方案评估多采用专家定性方法获取规划结果。可拓综合评价模型是一种定性和定量相结合的综合评价模型。它的最大优点在于能够较好地将专家定性的思维过程转化为定量的数学描述,从而提高评估的准确性。但是,在这种可拓综合评价模型中,某些评价指标数据常常超出节域,使评价模型的使用存在局限。因此,本研究在考虑专家定性评价的基础上,借鉴灰色关联分析的分辨系数设定,建立改进的可拓安全管制评价模型。文中的部分理论和方法已在上海终端管制中心以及国家空管委相关研究中得以运用,取得了良好的应用效果。该研究有助于促进空域规划理论研究的发展和完善,并将有助于我国民航管理部门合理分配和使用终端空域资源和空中交通管制资源。