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空中交通管制（英文：Air traffic control，缩写：ATC）是指由在地面的空中交通管制员协调和指导空域或机场内不同航空器的航行线路和飞航模式以防止飞航器在地面或者空中发生意外和确保他们均可以运作畅顺，达至最大效率。除此之外，空中交通管制的系统还会提供例如天气、航空交通流量、NOTAM和机场特别安排等的资料以协助飞行员和航空公司等作出相应的安排。踏入21世纪，随着和航空活动有关的恐怖袭击的增加，空中交通管制系统还担当领空防卫和保护国土安全的角色，有些国家甚至是由空军来运作空中交通管制系统（例如巴西空军）。飞机在没有空中交通管制的情况下仍可以飞行，但管制的存在能有效确保飞行器的在空飞行安全。
伦敦克罗伊登机场（Croydon Airport）于1921年采用空中交通管制办法，是为世界上第一个使用空中交通管制的机场，而世界普遍认为的第一个空中交通管制员是美国人雅玆·雷格（Archie League） [1] ，当时他发明了一套颜色信号旗来指示飞行员的旗号系统，风雨不改地在圣路易斯国际机场指示飞机的升降。
最初的空中交通管制是各地参考本身的道路法律得来的，世界上第一部规管航空公司的法律是美国的1926年的航空法典（Air Commerce Act （1926）），具联邦法律的地位。
现代空中交通管制的雏形始于1930年代开始，各地负责管理机场的部门（例如：海港管理局、运输部门等）纷纷在机场的管制塔装设无线电设备，让飞行员在任何天气的状况下都可以跟空管员交换机场的信息，也不需要在降落前在机场场面上低飞（Low Approach）察瞰机场场面状况等。有了无线电等的设备后，再加上甚高频全向信标（VOR）和无方向性信标（NDB）的导航，飞航线路可以由完全依靠目视地形特征方式变成使用仪表飞行，证明了在空中交通管制下航空安全能大幅提高。
至1935年，美国数间航空公司设立了联合空管中心，防止各间航空公司的飞机在天空上相撞或者迷途。一年后，这项的工作就转移至联邦政府处理。同年，有部分使用芝加哥、克里夫兰和纽约（纽瓦克）机场的航空公司同意担当协调来往当地航班的角色；在1935年12月，首个航路（Airway）管制中心成立，于是，第一代的空中交通管制系统因而诞生，还是第一次对空中交通管制作出系统化。
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现代的空中交通管制度标准源自芝加哥条约，及后又分为两大规则：
这两大标准虽然都是空中交通管制的标准文件，两者的最大分别是国际民航组织（ICAO）标准相对地比联邦航空局的规则严谨得多，甚至规定了管制员对飞机的指令和无线电通话的格式和用字。而美国的标准就使用英制的单位（例如气压单位不同）和较ICAO的标准宽松，规限较少。同时，在航机的间距上和跑道规格又有不同，除此之外，还有在主流以外的俄罗斯/中华人民共和国标准。
俄罗斯／中华人民共和国标准分别于1990年代两国对外航空交通量增加后设定成今天的模式，但是他们都主要是跟随ICAO的规定，不过进入其飞航情报区的飞机就需要以米作高度单位（俄罗斯目前绝大多数地区已经改为英制，少数机场在转换高度层（TL/Trans Level）以下使用米作为高度单位），又有在技术上对西方和苏制飞机的不同的设定等。不论是哪种制度都一定要求管制员和飞行员能够以英语对话，但部分的国家和地区容许以当地语言对话。例如台湾和中国大陆就都各有一套中文空管的词汇和对话规则。
| 英文名称 | 中文翻译 | 备注 | |
|---|---|---|---|
| 台湾 | 中国大陆 | ||
| DEL: Clearance/Delivery/Clearance Delivery | 许可颁发 | 放行 | |
| RMP: Ramp/Ramp Control | 机坪 | 流量大的机场使用（例：东京成田） | |
| GND: Ground/Apron | 地面管制 | 地面 | |
| TWR: Tower | 机场管制（控制塔） | 塔台 | |
| Director | 指挥员 | 流量大的机场使用（例：伦敦希思罗） | |
| APP: Approach/Radar/Arrival/Final | 进近台 | 进近/五边 | |
| DEP: Departure | 离场台 | 离场 | 大陆地区一般将进近和离场合并为一个席位，统称为进近 台湾地区一般将进近和离场统称为近场，即使使用不同席位仍用相同呼号 |
| CTR: Control/Center/Radar/Radio | 区域管制中心 | 区调 | |
国际民航组织把空域分级为
- A级：所有航机都需要以仪表飞行（IFR），所有飞机也是由空管强制协调间隔。
- B级：航机都可以仪表飞行（IFR），目视飞行（VFR）或特别目视飞行（SVFR），所有飞机也是由空管强制协调间隔。
- C级：航机都可以仪表飞行（IFR），目视飞行（VFR）或者是特别目视飞行（SVFR）飞航，所有飞机均受分隔，而目视飞行飞机将会由空管提供基本信息作支援来避开其他目视飞行航机 。
- D级：航机都可以仪表飞行（IFR），目视飞行（VFR）或者是特别目视飞行（SVFR）飞航，所有飞机均受分隔，而目视飞行飞机将会由空管提供基本信息作支援来避开全部航机 。
- E级：航机都可以仪表飞行（IFR），目视飞行（VFR）或者是特别目视飞行（SVFR）的飞机均受分隔，而目视飞行飞机将会由空管提供基本信息作支援来避开其他目视飞行航机，不过目视飞行不需要空管批准作飞行活动。
- F级：航机都可以仪表飞行（IFR），目视飞行（VFR）飞行，所有飞机均受分隔，只有仪表飞行的飞机才会由空管提供基本信息作支援来避开其他航机。
- G级：航机都可以仪表飞行（IFR），目视飞行（VFR）飞行，所有飞机不会由空管分隔，需自行协调间距，所有飞机都可以由空管提供基本信息作支援来避开其他航机，但是也可以不联络空管或者是监听频道
ICAO中定义为F及G级空域均属非受管空域。在这些空域，空中交通管制员如非必要都不要干预空域的运作，但是仍然会提供该空域的基本信息；美国政府近年鼓励[3]如果飞行员遇上迷途或紧急的状况，也可以寻求空管员的引导。不论是目视飞行还是仪表飞行的飞机均可进入非受管空域，只是不会有任何给飞行器的安全间隔，需要靠飞机上的TCAS来维持最基本的安全。
2004年，国际民航组织建议只保留C、E、G级空域，但是未有进一步计划。
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自有空中交通管制以来，一直都是使用无线电作通话的媒介。一般使用的频道为甚高频118.00-136.955Mhz，并且明订为民间禁用频道，确保不会遭受干扰。使用方法与一般无线电无异，只需调到正确频道按下发话键就可以发话。但是甚高频为视距通讯，所以当在海洋管制（下述）台内，往往使用高频进行视距外通信。除使用无线电外，大洋中的机场（例如：帕劳）可能因为当地没有相关的空管员或者是因为当地的规定而要拨电话到所属飞行情报区（在太平洋的话多为美国奥克兰海洋管制台）取得出发许可。
由于中频频道多杂音且嘈吵，因此可以使用高频无线电的飞机都会设有SELCAL（Selective Calling，选择性接收）功能，让飞行员在发话后离开频道，如果空管（无线电操作员）需要再次呼叫飞机时就会在操作员的无线电发射器发出一定频率的信号，当讯号和机载无线电机器吻合时，机载无线电机器就会发出声音提示飞行员要重返频道，所以有SELCAL的机载无线电机器，也有其四位英文字母的识别码，飞行员要在提交飞行计划时一同填写，让无线电操作员知道该发什么信号来呼叫个别已离开频道的航机。[4]
虽然使用一般的无线电接收器可以接收到空管频道，但一般民众未必能理解内容。这是因为对话涉及很多公众不认识的名称和术语，且空管通话使用的都是北约音标字母，配以飞行的呼号来识别通话人。
一般商业航班就会跟随其国际民航组织航空公司无线电呼号名称和航班编号作呼号，如英国航空公司48号班机的呼号是“Speedbird Four-Eight”。[5]
非商业航班，会使用自身飞机的机身编号（Tail Number）作为其在频道内的呼号，如说飞机的编号为G-KELS，在空管通话中就会读作：“Golf-Kilo-Echo-Lima-Sierra”。如果在同一频道内没有相似的呼号时，空管再次呼叫该飞机时就会读作“Echo-Lima-Sierra”，减少累赘。
军方航空器如果进入了民航空管频道，一样会使用其在军方中的呼号，以免和其他民航航空器相混。
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空中交通管制通过分隔横向（水平）和纵向（垂直）距离以确保航空器有适当的距离。空中交通管制服务提供给所有在受管空域（Controlled Airspace）的飞行器，如果飞行器离开了受管空域，进入了非受管空域（Uncontrolled Airspace）则无任何管制。空中交通管制的形式可以分为五类：
- 雷达管制（Radar Control）
- 完全依赖雷达并主要使用二次监察雷达（Secondary Surveillance Radar）的管制，主要为离场台（Departure），近场台（Approach）和终端管制（Terminal/Radar/Control）使用。
- ADS-B管制(ADS-B Control)
- 使用广播式自动相关监视系统(Automatic dependent surveillance – broadcast)的管制，主要使用在如西藏等地形复杂雷达不易架设，或加拿大、澳大利亚等地广人稀架设雷达成本过高之地区
- 场面管制（Field Control）
- 目视和一次监察雷达（Primany Surveillance Radar）互相配合的管制，主要为管理跑道运用的控制塔（Tower）和地面台（Ground）使用。
- 无线电管制（Radio Control）
- 只适用于大洋海面（例如：太平洋）上的管制，这种管制不使用雷达，飞行员需要在无线电回报飞机的位置、高度、速度和即将到达一个导航点的时间。相关的管制员就称为无线电操作员（Radio Operator）。由于不能利用雷达得悉飞机的位置，所以飞机只允许在指定的线路（例如是PACOTS）作仪表飞行（Instruments Flight）。
- 程序管制 （Procedural Control）
- 因地理问题令雷达不能使用而采用的管制，程序跟无线电管制相近，飞行员需在频道向管制员回报飞机的位置、高度和速度。飞行员会与管制单位保持无线电联络，并有一套完善的通讯失效预案，以便在紧急情况保证空域的安全。
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场面管制的工作是管理机场场面上的飞机，虽然场面管制只是对机场内的飞机进行管理，不过就已经可以影响到其他的管制席位甚至是整个飞行情报区。
出发许可（Clearance Delivery）是负责在飞机离开闸口或停机坪前，发出下列的许可
当飞机准备出发时（通常为后推的5分钟前），会在无线电向出发许可席的管制员申领出发许可，在管制员检阅过飞行计划无误后，就会于无线电中发给飞机出发许可和应答机编码，飞行员复诵无误后，飞机就可以联络地面台。虽然地面台和飞机的对话简短，但是管制员发出的雷达电码会决定飞机的离场顺序。在技术上，放行员多会安排体积较小的飞机先起飞，当有不同种类的飞机等待起飞时，管制员会把较后的雷达电码给大飞机，即使大飞机先取得出发许可，管制员仍会坚持这原则。出发许可同时会担当流量管制的角色，如果飞机出发频率过密的话，管制员就不会发出许可至情况缓解为止。出发许可有效时间为15分钟，若飞机因为延迟等原因未及在取得许可的内15分钟内推离开闸口则需重新取得许可，这是因为机场可能已转用别的跑道又或者是已实行噪音管制，导致飞机需要转用其他离场程序。
地面台（Ground）是管理机场场面上所有飞机的移动，包括到离场飞机和拖机等，地面台可谓控制塔和出发许可台间的中介人。
离场飞机在取得许可后，就会联络地面台请求后推和滑行至跑道前的等待点。而到达的飞机在脱离跑道（vacate runway）后也会联络地面台，以取得到机坪和闸口的滑行安排。在这段期间，为了安全，所有机场场面内活动的飞机，人及车辆，均需地面管制的确认方能开始活动。一般的国际机场面积都很大，所以都会分为多个地面台来确保效率。另外，又可能会另设机坪席（Ramp/Apron）专门管理机坪内的航机和车辆活动[6]。也因为这样的原因，具规模的机场都设有多个闭路电视和地面雷达协助管制。
控制塔（Tower）的工作是协调飞机的起降及跑道的运用，所有飞航器起飞及降落前必须获得控制塔管制的许可。另外，所有需滑行穿越跑道的航机及车辆也必须要控制塔的许可。控制塔席管制员必须一直留意机场附近的状况和航空的外观有否特别的异常，所以控制塔席一般都有望远镜，是二战前至今的传统。若管制员发现跑道面或其上空有任何异常情况（如：鸟群），必须命令即将着陆的航机复飞。如果飞行员认为飞机有任何异常（例如仪表显示有轮胎压力异常）在管制员许可下可以把飞机飞近控制塔给管制员或者是工程人员作目测确认。另外，管制员也须确保航机间保持着2至5海里（3.7 至9.2公里）的前后间隔和一定的水平距离，以免发生碰撞。而控制塔也是决定跑道使用的管制员，虽然使用什么跑道是根据风向的，要给飞机机头对向风吹来的方向，但是转换跑道就涉及出发许可批准了的离场线路、地面台发出的滑行线路（Taxi Routes），也会影响区域管制发的下降指示，也影响离场台和近场台对不同飞机的协调，所以转换跑道的时机必需拿捏得很准确，也要和各职位保持联络。
进近台（Approach）及离场台（Departure）是指和机场有联系的雷达管制席位，一般统称为近场台。在美国就称为TRACON（Terminal Radar Approach Control），即是终端（机场）雷达管制，一般的管制范围上限都是直至海拔二万多呎。虽然进近台和离场台的名称不一样，负责的又是相反的工作，不过他们都是同一性质的管制席位。而进近台及离场台的工作的是协调飞机起飞后到巡航高度或从巡航空层下降和到离场飞机不会相互碰撞又或者是过分接近。因为他们只依赖雷达进行管制工作，所以进近台、离场台是不需要窗户的，通常设在管制塔的中间楼层。
为了辅助管制员，同时又不需要指示每架飞机，机场都会发出给不同到离场飞机一些线路:
- 标准仪表离场，即Standard Instrument Departures，简称SIDs，如果说航路（Airway）是高速公路的话，那么SID就是由机场到高速公路的连接路。正因如此，飞机的目的地在不同方向就要使用不同的SID。SID中，一般都会有指示飞机到达一定位置时要达到规定的高度；同时，如果同方向有不同航路的话，SID就会有转接点（Transition），给航空器使用同一SID到同一方向，但是也可以接上不同航路。一般航机流量不大的机场都只设离场程序（Departure Procedures，DP）是SID松散规定的版本。一般跟随国际民航组织标准的地方都要为SID指定了跑道，即一条跑道一个SID编号，减小错误。
- 标准进场程序，Standard Termianl Arrival Procedures，简称STARs。就是由航路接驳到机场的线路，飞机在不同的方向进入就会要使用不同的线路，和SID一样，一般都会有指示飞机到达一定位置时要下降规定的高度。不过，跟SID不同的是，STAR以后是接上不同跑道的进近线路（Approach Route）才到跑道，所以转接点是不是必需的。
尽管有了SIDs 和STARs，但是管制员会在多飞机的日子为了灵活管制，就会使用雷达引导（Radar Vector），以磁方位指示飞机飞航。
离场台工作是指引飞机在起飞后进入SID的线路，所以飞机离地后控制塔就会把飞机交给离场台，而离场台也会因应实际情况指示飞机爬升或者不需依SID的线路飞航，而改由跟从空管员的指示（Radar Vector）航行。
进近台就是先指示飞机下降，再指引飞机在标准到场程序STAR或者是跟从空管员的指示（Radar Vector）航行。而进近台的最后一个工作就是发给飞机进入跑道（Approach）的许可和指示飞机拦截仪表着陆系统的电波（如需要）。在个别航机流量大的机场，例如:伦敦希思罗机场，会设一个职责于控制塔以上，近场台以下的席位，称位指挥员（Director）[7]，协调好飞机间在进入跑道前（大约10～15海里）的前后距离，让群机在交给控制塔时的前后距离已设定好。
为了给雷达识别，起飞前飞机都要打开答询机，在离陆后让离场台管制员在雷达上识别（Radar Identify）该飞机。
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区域管制（Center/Control/Radar/Area Control）是管理进出或者是途经（Enroute）飞行情报区的飞机，管理由二万多呎至无限高的空域。区域管制工作为协调飞机不同的高度间格，因为飞机由机坪开始经过多重的管制席位，前后距离都会逐渐扩大；而第二项工作就是防止有飞机误闯飞航情报区范围或干扰航机的航线。区域管制同时也会给予目视飞行的飞航器飞行的指引及支援，例如区管会指示他们避开高山又或者是其他的飞机。
区域管制另一项重要工作是处理紧急状况，由于飞机巡航占飞行大部分时间，如有任何特发甚至是紧急事故都需要由区管的管制员先联络预定降落机场的地面单位（例如：救护车或Follow Me）或者是对飞行员作出支援。
有些区管甚至会特别开一个服务目视飞行飞航器的席位，例如香港区管（设于香港国际机场内）就有一个呼号为Zone Control的联络台[8]，负责小型飞机和直升机等。当飞机离开飞航情报区到别的飞航情报区时，管制员就会要飞机联络即将进入的另一个区域管制中心，称作移交（handoff）。
一班航机由离开至到达需经过以下管制席位：
- 飞行员与出发许可席（Delivery）联络，取得出发许可和确认SID可用以及使用的应答机电码
- 与地面台联络，取得后推许可
- （飞机后推）
- 飞行员表示准备好滑行后，地面指示飞机滑行到跑道前的等候点（Holding Point）
- （到逹Holding Point）
- 飞机会和控制塔联络，取得起飞的许可
- （飞机起飞）
- 起飞后，控制塔会把飞机交给离场管制，飞机在离场台的频道后，就会按照管制员指示爬升至管制员许可以的高度，如果没有特别的问题，例如需要等候其他飞机飞过等，离场就会指示航机爬升至离场和区域管制的交接高度，并在大约2万英尺(区域管制的交接高度)把飞机交给区域管制
- 与区域管制联络，按照指引继续爬升至巡航高度并照飞行计划航行
- （离开出发地飞航情报区）
- （途经不同的飞航情报区，与当地的区域管制联络）
- （进入目的地飞航情报区）
- 与目的地飞航情报区区管中心联络，按照指示下降并使用STAR
- 至一定高度后与近场台联络，照指引依跑道的进近线路飞
- 近场台指示飞机拦截ILS或使用VOR、NDB、RNAV等进近方式，并在五边时交给控制塔
- （控制塔发给航机着陆许可或者命令复飞，如果飞机在決断高表（Decision Height）仍未取得着陆许可或无法目视跑道就会复飞，以确保安全）
- 飞机降落并离开跑道后与地面管制联络，遵照滑行指示，滑行到指定等候点
- 在等候点前联络机坪管理（Ramp），取得指示进入泊位
飞航情报区的范围往往十分广阔，甚至超越国界，因此区管中心使用的雷达一般都能覆盖200海里（370公里）的范围。由于雷达的电波会被山阻隔，对在低高度飞行的小型飞机造成危险，所以会在适当的地方安装中继用的雷达，再用电脑把不同的雷达画面合并作同一画面给空管员。如果两个飞行情报区之间分隔太远（例如香港和马尼拉间超过400海里）就会使用流量管制来确保飞机不会互相接近。
随着全球定位系统和卫星技术的发展，现在在美国一些地区（例如：多山的阿拉斯加州）经已引入了称为FANS（Future Air Navigation System，未来航空导航系统），透过卫星传回飞机的位置给空管中心，飞机可以在任何的高度和地形内得到空管的保障。
以香港及马尼拉为例，以往必须使用程序管制（procedural control），现今则以广播式自动相关监视（ADS-B）取代。
自20世纪30年代，就已有越洋航线，到战后，越洋航线更发展蓬勃。但是各大洋面的海面面积远远超过雷达可以覆盖的范围，于是海洋无线电管制台（Oceanic）就应运而生。现时分别有十二个海洋无线电台：[来源请求]
- 奥克兰（Oakland Oceanic），负责管理太平洋近美洲上空
- 福冈FIR ATMC，负责管理太平洋近亚洲上空
- 纽约（New York Oceanic），负责管理大西洋近美国上空
- 圣马利亚（Santa Maria Oceanic），负责管理大西洋近葡萄牙上空
- 甘德（Gandar Oceanic），负责管理大西洋近纽芬兰上空
- 山域（Shanwick Oceanic），负责管理大西洋近英国上空
- 达卡（Darkar Oceanic），负责管理大西洋近非洲上空
- 累西菲（Recife Oceanic），负责管理大西洋近巴西上空
- 奥克兰（Auckland Oceanic），负责管理太平洋南部近澳大利亚上空
- 复活岛（Isla De Pascua Oceanic），负责管理太平洋南部近智利上空
- 墨尔本（Melbourne Oceanic），负责管理印度洋南部近澳大利亚上空
- 毛里求斯（Mauritius），负责管理印度洋南部近马达加斯加上空
但是，一般空中交通管制所用的甚高频无线电一样不可以在大洋面上传送太远的距离，所以海洋无线电管制都是使用中频（MF）通话。又因为没有雷达的协助，海洋无线电管制就有很多运作上的限制。
- 首先飞机要遵从由各指定飞航情报区发出的太平洋航路（PATCOTS）或者是大西洋航路
- 越洋航班最多只可以每15分钟起飞一班，避免飞机过于接近
- 当飞机进入海洋管制的飞航情报区时，要报出高度、速度以及到下一个导航点的时间，以便无线电操作员可以估计飞机的航向等
- 无线电操作员得悉这些资料后，就以飞机的模型来“模拟”不同的飞机飞航，估计他们会否过于接近
所以海洋无线电管制台仍然沿用五六十年前的模式。不过，最近（2008年）因为油价高涨，飞航情报区达成协议，可以给装设了GPS的飞机使用自订线路，但是都先要把线路传真到飞航情报区核实后使用，是设立海洋无线电管制台后第一次有飞机不需要跟随预发的线路。预期在未来十年将会逐渐使用FANS系统，并设立可以接收卫星资料的电脑，得出即时飞机动向图。[9]
自动终端情报服务（Automatic Terminal Information System，ATIS） 是机场在一个独立的无线电频率上进行自动连续播放的信息服务，由机场人员参考各项资料后灌录，包括天气、可用跑道、气压及高度表拨正值等信息。飞行员通常要在取得出发许可前或降落前收听通播，了解相关情况。一般的ATIS都要随时更新，依次以字母代码 A, B, C...Z 表示，按照ICAO公布的标准字母解释法判读。
VOLMET是提供给在海洋上航空器的天气服务，原本VOLMET在60年代的出现是把天气信息给海洋上的飞机于降落前得悉当地的天气，但是即使到了现在，飞机也会因为自动终端情报服务(ATIS)只可以在离机场100海里范围内接收，在海洋上无法得知天气信息。以下为太平洋VOLMET的资料[10]：
| 播出时间 | 负责广播地点 | 广播播出的机场 |
|---|---|---|
| 毎小时0分、30分 | 檀香山 | 美国（太平洋岛屿）: 檀香山国际机场、卡胡吕机场、希洛国际机场、关岛国际机场 |
| 毎小时5分、35分 | 美国（太平洋沿岸）: 旧金山国际机场、洛杉矶国际机场、西雅图国际机场、波特兰国际机场、沙加缅度国际机场、拉斯维加斯国际机场 | |
| 毎小时25分、55分 | 美国（北冰洋沿岸）: 安克雷奇国际机场、费尔班克斯国际机场、景沙尔文机场、艾尔文杜夫空军基地、冷湾机场
加拿大: 温哥华国际机场 | |
| 毎小时10分、40分 | 东京 | 日本：成田国际机场、羽田机场、新千岁机场、中部国际机场、关西国际机场、福冈机场
韩国：仁川国际机场 |
| 毎小时15分、45分 | 香港 | 日本：那霸机场
中国内地、香港及台湾：香港国际机场、广州白云国际机场、桃园国际机场、高雄国际机场 菲律宾：马尼拉国际机场、宿务国际机场 |
| 毎小时20分、50分 | 奥克兰（新西兰） | 新西兰：奥克兰机场、基督城国际机场、惠灵顿国际机场
南太平洋岛国：那地国际机场、洛美亚国际机场、帕果帕果国际机场、塔希提国际机场 |
1991年，美国联邦航空局透过航空交通图像化软件把航空交通资料、雷达图像经电脑处理结合在一起后向外界提供航空交通图像化服务，目的是给航空公司和相关的机构不需要联络民航部门都可以得知一个地区的航空交通状况和个别飞机是否已起飞，预计到达时间及让公众得知道机场是否挤塞等，也可以给学者研究航空交通量和机场的使用率。有些付费的航空交通图像化软件甚至可以显示天气和地形等。
为了提高航机的飞行安全和给空管支援飞行员以减低空难的发生，空中交通管制的雷达系统都有下列的安全设备
- 碰撞警示（Conflict Alert/CA），能够在雷达上以红字显示即将会互相碰撞（不论是前后或上下）的飞机，令空管员可以即时把他们分隔。
- 最低安全高度警示（Minimum Safe Altitude Warning/MSAW），当飞机飞行高度过低就会发出警报，空管员就会指示飞行员爬升至更高高度。
- 区域进入警示（Area Penetration Warning/APW），提示空管员有飞机即将进入禁飞区。
- 短期冲突警告（Short-term Conflict Alert, STCA），提示管制员可能发生的空中相撞事件。
虽然空中交通管制主要是依靠仪表来运作，但是也会下列的问题。
自二次大战后，航空交通的流量日益增加，为空管带来前所未有的压力。不良的机场设计，更会加剧航机在地面和空中挤塞。不论飞机的大小，一般喷气客机在降落后也需要减速、脱离跑道，最少使用跑道三分钟。如果跑道需同时给起飞及降落的飞机使用，就只可以以每小时给20多的班机起落，即使是像一般具规模的国际机场，实施跑道起降分流都只可以给40-50班机起降。即使如此，飞机进入和离开跑道一样会把滑行道塞满，令机场其他运作停摆，严重的会令空中的飞机未能安定落地，做成类似哥伦比亚航空052号班机的空难发生。
排除了跑道容量的问题，天气仍会是主要困扰空管的因素。
雨、积冰和雪会令飞机在跑道的刹车效能降低，部分滑行道或者因此关闭，导致机未及起飞就已经在地面出现延误；雾也可能令航机不可以降落或起飞。
垂直风切 是指垂直于地表方向上风速或风向随高度的剧烈变化，飞机通过强烈垂直风切时，若无处置将直接坠毁，给人类生活造成严重影响。 1985年以后，美国所有的飞机都安装了风切检测仪。加拿大1990年代开始安装。另外机场亦开始装置多普勒雷达（英语：Doppler radar）侦测起降航道上是否有微风暴产生之风切，以防范坠机意外发生。
对高空的区管中心来讲，雷暴是一大的麻烦。四周飞机都会避开空中的雷暴和积雨云，由于空管员在地面的天气雷达未必知道积雨云的大小和范围，只好清空一小的范围让飞行员进入，但是这又会令空域大乱，如果在较低的高度，还会影响离场和到场的飞机。
- 1977年特内里费空难
- 由于大雾、空管员与飞行员间的沟通出现差错，令泛美航空和荷兰皇家航空的两架波音747客机在西班牙特内里费岛洛斯罗德奥斯机场的跑道上相撞。事件造成两架客机上共583人死亡，只有泛美航空班机上的56名乘客和5名机组人员幸存。以罹难乘客人数计，这是航空史上最严重的空难，也是在911事件前总伤亡人数最多的事故。
- 1990年哥伦比亚航空052号班机空难
- 因目的地纽约天气恶劣，飞机需在空中停留等待降落，但是期间空管和机长沟通不足，令航管人员不知道飞机燃料存量出现问题需要即时降落，结果飞机在降落前因燃料耗尽而坠毁，机上73人罹难，85人受伤。
- 哈萨克斯坦航空1907号班机飞行员未遵照航管人员保持飞行高度的指示，而让飞机继续下降，导致两架飞机在印度首都新德里附近的哈里亚纳邦查基达里上空相撞，两架飞机上的349人全部罹难。事故调查报告指出：哈萨克斯坦班机机组人员的英语水平极低，并完全依靠他们的无线电通讯员与管制员联系。
- 2000年新加坡航空006号班机空难
- 新加坡航空一架波音747-412型客机，在台湾中正机场起飞时，误入正在施工而暂停开放的跑道，以超过140节的速度擦撞停放在跑道上的施工机具，之后引起大火，共有79名乘客和4名机组员罹难。事后经查，该机场空中交通管制存在多项隐患：控制塔不能看到航机，当时亦没有配备地面雷达，已关闭跑道的中心线灯亮着，入口没有障碍物或标记警告。
- 因为航管人员发出一连串错误的指示，导致日本航空的一架DC-10和一架波音747-400D客机在日本静冈县烧津市骏河湾上空出现空中接近（Nearmiss）的危险状况。最终两架飞机的飞行员以目视方式避免了相撞，但共有100人因飞机的急升降动作而受伤。
- 2002年乌伯林根空难
- 2006年戈尔航空1907号班机空难
- 由于航管人员并没有指示其中一架班机下降至指定高度，同时飞行员和管制员也不熟识机上和地面雷达设备的使用方法，执行了错误设定，导致航班号为戈尔航空1907的波音737-800 SFP客机和一架Legacy 600公务机在37,000英尺的高空中相撞，1907号班机解体坠毁，而公务机就因为只有机翼翼端小翼脱落而成功降落于一个空军基地内。
- 2013年阿德莱德澳航客机空中接近事件
- 疑似由于空管的指挥失误，导致相向飞行的QFA581和QFA576班机垂直距离只有700英尺，险些相撞。由于此时飞机上的空中防撞系统（TCAS）响起警报，两机间隔才得以拉开。
现在欧盟和美国均在研究未来空中交通管制的技术，务求在现有的完善制度下，技术上提升空中交通管制的水平。
- Free Flight系统，是美国正在研究的小型飞行社区空管系统，能让飞机免除任何空管的协助。只需要连上Free Flight系统，由电脑统一处理分隔，并控制飞机以免发生碰撞。
- SESAR（Single European Sky ATM Research）计划，能统一现时欧洲各国的空域，再以全新的程序和规定等结合至现在负责数个欧洲国家区域管制的Eurocontrol区管中心。[11]
- 地空资料链通信系统（Controller–pilot data link communications，CPDLC)，通过管制员及飞行员之间的资料链进行空中交通管制，可用于代替语音通信，已被航空公司和各地空中交通管制系统广泛使用。
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