5基于數(shù)孿生智慧機(jī)場建設(shè)方案

基于數(shù)字孿生智慧機(jī)場建設(shè)方案內(nèi)容提要1、數(shù)字孿生關(guān)鍵技術(shù)解讀2、GIS賦能數(shù)字孿生機(jī)場建設(shè)3、數(shù)字孿生機(jī)場建設(shè)效果P2P3數(shù)字孿生關(guān)鍵技術(shù)解讀1P3?《中國民用航空發(fā)展第十三個五年規(guī)劃》《民航科技發(fā)展“

十三五”規(guī)劃》提出了智慧機(jī)場的建設(shè)要運(yùn)用通信、GIS、GPS、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)。建設(shè)智慧生產(chǎn)、智慧安全和智慧服務(wù)示范，實(shí)現(xiàn)航班運(yùn)行相關(guān)信息的實(shí)時感知、地面資源的智能分配和特種車輛的智能調(diào)度，安防信息實(shí)時感知、事件智能捕獲、危險人物自動定位和預(yù)警等。?《中國民航四型機(jī)場建設(shè)行動綱要(2020-2035年)

》，明確了四型機(jī)場建設(shè)的主要任務(wù)，其中包括建設(shè)智慧機(jī)場。?中國中國民航局發(fā)布了《“十四五”民用航空發(fā)展規(guī)劃》、《中國民用航空局關(guān)于印發(fā)智慧民航建設(shè)路線圖的通

知》，明確要加強(qiáng)智慧民航建設(shè)頂層設(shè)計(jì)，落實(shí)多領(lǐng)域民航強(qiáng)國建設(shè)要求。?民航局召開智慧民航建設(shè)領(lǐng)導(dǎo)小組第一次會議，會上馮正霖局長指出，智慧民航建設(shè)已成為行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的主攻方向。數(shù)字孿生機(jī)場是智慧機(jī)場的典型實(shí)現(xiàn)路徑，要將信息化技術(shù)與傳統(tǒng)基建有機(jī)融合，要以云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、5G通信為核心技術(shù)手段，抓住新一輪科技革命、技術(shù)革新機(jī)遇，推動我國機(jī)場高質(zhì)量發(fā)展、跨越式進(jìn)階。2016年12月數(shù)字孿生機(jī)場是智慧機(jī)場的典型實(shí)現(xiàn)路徑2020年01月2021年12月2022年01月2021年04月P4?數(shù)字孿生是以數(shù)字化方式創(chuàng)建物理實(shí)體的虛擬實(shí)體，借助歷史數(shù)據(jù)、實(shí)時數(shù)據(jù)、以及算法模型等，

模擬、驗(yàn)證、預(yù)測、控制物理實(shí)體過程的技術(shù)手段?！I(yè)和信息化部電子工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化研究院1.

創(chuàng)建物理實(shí)體的虛擬實(shí)體：空間與實(shí)體對象仿真建模。2.

歷史數(shù)據(jù)、實(shí)時數(shù)據(jù)、以及算法模型：全樣本數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、綜合定位、業(yè)務(wù)規(guī)則。3.

模擬、驗(yàn)證、預(yù)測、控制：數(shù)字化仿真模擬運(yùn)行，指標(biāo)分析，雙向控制。4.

全生命周期：宏觀管理，規(guī)、建、管、運(yùn)一體化；微觀管理，全業(yè)務(wù)、全流程覆蓋。P6數(shù)字孿生的定義指標(biāo)庫實(shí)體庫規(guī)則庫模型庫如：?限制性規(guī)則：兩相鄰機(jī)位航空器不能同時活動、引導(dǎo)車輛不能在航空

器前后200米內(nèi)行駛?合理性規(guī)則：機(jī)場居住用地只能建設(shè)居住類建筑如：?GTC運(yùn)力評估：對規(guī)劃的GTC預(yù)估可以承載的交通量，與機(jī)場規(guī)劃旅

客量進(jìn)行對比，評估運(yùn)力是否匹配?飛行區(qū)航空器運(yùn)行規(guī)則制定：根據(jù)現(xiàn)有運(yùn)行規(guī)則及實(shí)際運(yùn)行情況推演

，模擬航空器滑行，評估可能出現(xiàn)

的沖突，從而制定對應(yīng)規(guī)則避免沖

突模型庫

數(shù)據(jù)(Data)

規(guī)則庫數(shù)字孿生總體理念：

DIKW四庫進(jìn)階模型體征感知能力智慧(Wisdom)P7實(shí)體庫地理實(shí)體類：飛行區(qū)、建筑物、道路、管線

、廊橋、機(jī)坪井蓋

…場景類：地形、影像、點(diǎn)云…對象實(shí)體類：飛行器、特種車輛、員工、旅?客??空

間

計(jì)

算

能

力

知識(Knowledge)

共

享

服

務(wù)

能

力精準(zhǔn)映射能力指標(biāo)庫

信息(Information)

?管控類指標(biāo)：建筑限高、電磁環(huán)境、噪聲環(huán)境、凈空環(huán)境……?評估類指標(biāo)：鳥擊事故率、凈空障礙物查處率、助航燈光完好率、FOD損傷事故率……模擬仿真能力認(rèn)知推理能力….分析技術(shù)深度學(xué)習(xí)機(jī)器翻譯數(shù)字孿生關(guān)鍵技術(shù)數(shù)據(jù)倉庫知識圖譜視頻分析可視化技術(shù)3D

GIS

BIM

AR\VR三維仿真渲染

GPU計(jì)算數(shù)據(jù)采集航空攝影測量街景激光點(diǎn)云掃描光學(xué)測量新型基礎(chǔ)測繪傾斜攝影衛(wèi)星遙感感知技術(shù)無線電感知ADS-B能源流量感知OBU監(jiān)測基礎(chǔ)技術(shù)UWB定位氣象環(huán)境感知設(shè)備工況感知藍(lán)牙定位手機(jī)信令視頻監(jiān)控邊緣計(jì)算5G移動互聯(lián)P8空間分析液位壓力感知GPS/北斗物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)分析雷達(dá)探測云計(jì)算空氣質(zhì)量感知大數(shù)據(jù)人工智能P9《地理空間數(shù)據(jù)庫訪問接口》)

標(biāo)準(zhǔn)(OGDC軟件形態(tài)一體化分析功能一體化多源三維數(shù)據(jù)融合技術(shù)實(shí)景三維模型*激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)*三維地形*手工建模數(shù)據(jù)*BIM數(shù)據(jù)*符號化三維場景三維場數(shù)據(jù)*地下管線地質(zhì)體數(shù)據(jù)*支持分布式計(jì)算二三維一體化數(shù)據(jù)模型三維網(wǎng)絡(luò)不規(guī)則四面體網(wǎng)格(TIM)體元柵格(Voxel

Grid)二維網(wǎng)絡(luò)不規(guī)則三角網(wǎng)(TIN)柵格(Grid)新特性《基于(空間三

維模型數(shù)據(jù)格式的WebGL“零客戶端”技術(shù)/虛擬現(xiàn)實(shí)/VR增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)混合現(xiàn)實(shí))《空間三維模型數(shù)據(jù)服務(wù)接口》標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)存儲一體化新一代三維GIS應(yīng)用S3M二三維一體化GIS技術(shù)新

一

代三維GIS技術(shù)體系三維交互與輸出新技術(shù)游戲引擎/AR/MR打印)(三維點(diǎn)二維點(diǎn)標(biāo)

準(zhǔn)》線線體3D面面P9/////BIM+GIS多源數(shù)據(jù)融合多源異構(gòu)數(shù)據(jù)讀取引擎場道精模航站樓BIM多源數(shù)據(jù)一體化整合GTCBIM轉(zhuǎn)換引擎GIS地理信息遙感影像孿生機(jī)場信息模型P10技術(shù)中臺數(shù)據(jù)中臺數(shù)據(jù)倉庫知識圖譜分析服務(wù)數(shù)據(jù)服務(wù)知識服務(wù)1位置服務(wù)引擎空間可視化服務(wù)數(shù)據(jù)分析服務(wù)知識圖譜引擎GeoAI服務(wù)

工作流服務(wù)套業(yè)務(wù)前臺DTA+智能安全DTA+能源環(huán)境DTA+多元經(jīng)營DTA+綜合交通DTA+貨運(yùn)物流

DTA+基礎(chǔ)設(shè)施DTA+旅客服務(wù)N個中臺服務(wù)賦能應(yīng)用基礎(chǔ)層P11容災(zāi)備份感知層多源位置感知計(jì)算資源存儲資源網(wǎng)絡(luò)資源網(wǎng)絡(luò)安全環(huán)境監(jiān)測物聯(lián)網(wǎng)感知視頻監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行監(jiān)測生產(chǎn)運(yùn)控安全應(yīng)急服務(wù)運(yùn)營綠色低碳1數(shù)據(jù)底座矢量數(shù)據(jù)影像數(shù)據(jù)高程模型BIM模型精細(xì)模型激光點(diǎn)云地下管網(wǎng)地下設(shè)施凈空數(shù)據(jù)1個空間底座OBU手機(jī)信令UWB、藍(lán)牙DTA+生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)字孿生服務(wù)平臺數(shù)據(jù)治理、

數(shù)據(jù)采集、實(shí)體定義等標(biāo)準(zhǔn)體系1個底座、1套中臺、N個應(yīng)用、1個智腦個智慧機(jī)場大腦智慧大腦GPS/北斗基礎(chǔ)設(shè)施ADS-B雷達(dá)P12…海量、多源異構(gòu)三維地理空間數(shù)據(jù)為不同系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)共享，提供了開放的三維數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)AR/VR/MR端大屏端Pad端Mobile端Web端PC端數(shù)字孿生機(jī)場服務(wù)平臺《機(jī)場空間三維模型數(shù)據(jù)交換格式與服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)》(Airport

Spatial3DModel

AS3M)數(shù)字孿生機(jī)場公共服務(wù)平臺機(jī)場信息模型(

Airport

Information

Model

AIM)精細(xì)模型傳輸、交換與高效可視化，不同終端的數(shù)字孿生仿真應(yīng)用三維場數(shù)據(jù)

BIM三維管線2D/3D點(diǎn)線面

傾斜攝影激光點(diǎn)云?開放標(biāo)準(zhǔn)，賦能應(yīng)用AS3M服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)?支持低代碼開發(fā)?提供全功能GIS應(yīng)用?帶來更具沉浸式體驗(yàn)?支撐孿生場景搭建多源數(shù)據(jù)融合新一代三維GIS技術(shù)賦能數(shù)字孿生三維GIS游戲引擎開

發(fā)平臺P13三維交互創(chuàng)新三維零客戶端P14GIS賦能數(shù)字孿生機(jī)場建設(shè)2P14數(shù)字孿生機(jī)場實(shí)現(xiàn)方式虛實(shí)映射，構(gòu)建機(jī)場現(xiàn)實(shí)和數(shù)字“同生共長”的數(shù)字孿生機(jī)場航站樓道路“數(shù)字世界”的機(jī)場數(shù)字化P15信息反饋虛實(shí)映射綠地機(jī)場業(yè)務(wù)運(yùn)行規(guī)則飛行區(qū)感知虛實(shí)同步，同生共長道面感知GIS+BIM+IOT+AI+5G規(guī)律映射物聯(lián)感知環(huán)境感知GTC實(shí)體映射“現(xiàn)實(shí)世界”的機(jī)場傾斜攝影三維數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)采集與融合管理BIM數(shù)據(jù)三維場數(shù)據(jù)符號化三維場景激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)地下管線三維數(shù)據(jù)P16手工建模三維數(shù)據(jù)三維地形數(shù)據(jù)數(shù)字孿生技術(shù)賦能機(jī)場智慧化建設(shè)，從”規(guī)劃、建設(shè)、管理、運(yùn)營“四位一體，全要素全場景構(gòu)建智慧機(jī)場，極大的提升了機(jī)場的數(shù)字化生產(chǎn)要素的能力，為機(jī)場的安全運(yùn)營、高效管理、旅客高品質(zhì)體驗(yàn)，提供了新的有力的技術(shù)抓手。管理建設(shè)運(yùn)營P17規(guī)劃綜合生產(chǎn)運(yùn)行協(xié)同三維凈空管理數(shù)字孿生機(jī)場應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)-全業(yè)務(wù)數(shù)字化飛行區(qū)運(yùn)行管理管理

系統(tǒng)智能道面管理旅客服務(wù)管理智慧交通樞紐管理P18三維綜合管線管理從空側(cè)到陸側(cè)全業(yè)務(wù)賦能綜合應(yīng)急管理平臺智能安防管理商業(yè)運(yùn)營管理P19P201個數(shù)字孿生服務(wù)平臺1套數(shù)字孿生門戶1個孿生數(shù)據(jù)底座視圖賦能應(yīng)用個N安全管理電車綜管監(jiān)控系統(tǒng)智慧設(shè)施服務(wù)總線設(shè)備與能源管理室宇設(shè)備自控系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)與“孿生空間”融合，“物連終端的融合”消防管理風(fēng)急照明系統(tǒng)系統(tǒng)房環(huán)UPS境制控系統(tǒng)機(jī)房與信息、通訊管理等IOT+GIS+BIM視頻監(jiān)控智能化系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)廣急應(yīng)機(jī)氣電防防報巡消火設(shè)災(zāi)備系電報警檢系播系統(tǒng)統(tǒng)警系源統(tǒng)監(jiān)控統(tǒng)LED共公線機(jī)播廣系統(tǒng)發(fā)布系統(tǒng)能位會對講內(nèi)議定統(tǒng)系統(tǒng)系統(tǒng)系機(jī)場專業(yè)系統(tǒng)橋達(dá)監(jiān)視系統(tǒng)系控載港班合助機(jī)值|引系導(dǎo)定設(shè)機(jī)息信C系位備計(jì)泊統(tǒng)D行、費(fèi)示統(tǒng)M位顯統(tǒng)李統(tǒng)系系托監(jiān)系統(tǒng)運(yùn)時空化綁點(diǎn)融合BIM模型數(shù)據(jù)設(shè)備設(shè)施數(shù)據(jù)地圖數(shù)據(jù)報警事件分布綜合報警監(jiān)控體冷內(nèi)能樓樓聯(lián)源群計(jì)智溫控能智網(wǎng)控機(jī)能量機(jī)門道梯禁侵入行飛場停口一頻視合報管卡區(qū)場圍界警理安防消應(yīng)覆蓋無統(tǒng)線系內(nèi)P21末端設(shè)備TCP/IP…設(shè)備網(wǎng)、安放絡(luò)、視頻網(wǎng)專業(yè)系統(tǒng)網(wǎng)綜合定位、導(dǎo)航服務(wù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)BacNet布線系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議232485不間斷電源系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行綜合監(jiān)控網(wǎng)以太網(wǎng)、語音三維可視化融合RSRS\\\\設(shè)備資源分布信控航綜航旅報統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)系集成客息系系系系系系系系系更通導(dǎo)離飛無蔽班警管巡照照智子雷引電隱明明監(jiān)室室理理自A/--移動端設(shè)備機(jī)載設(shè)備多源高精度融合定位，

時空一體化管理P22ADS-BGPS、北斗

差分基站UWP無線藍(lán)牙車載OBU手機(jī)信令安防系統(tǒng)消防系統(tǒng)多源位置融合解算實(shí)時位置計(jì)算分析位置事件分析與推送協(xié)議適配融合增強(qiáng)基礎(chǔ)定位服務(wù)導(dǎo)航商旅服務(wù)車輛監(jiān)管巡檢管理場面監(jiān)控應(yīng)急調(diào)度公共統(tǒng)一位置服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)接口私域統(tǒng)一位置服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)接口多源高精度融合定位監(jiān)控系統(tǒng)門禁系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)集成基礎(chǔ)定位系統(tǒng)駐場單位公眾服務(wù)定位終端全時空全基礎(chǔ)要素?cái)?shù)據(jù)-實(shí)體、物聯(lián)、規(guī)則映射管理數(shù)據(jù)生產(chǎn)運(yùn)行管理

旅客服務(wù)管理

智能安全管理

能源環(huán)境管理

多元經(jīng)營管理

綜合交通管理

貨運(yùn)物流管理

基礎(chǔ)設(shè)施管理規(guī)劃階段設(shè)計(jì)階段DEM/DSM

DOM/TDOM

矢量地圖

精細(xì)模型

BIM

地下設(shè)施數(shù)據(jù)

POI

設(shè)備點(diǎn)位凈空航路數(shù)據(jù)氣象環(huán)境數(shù)據(jù)客流服務(wù)流數(shù)據(jù)動力能源流數(shù)據(jù)工程施工流數(shù)據(jù)交通車流數(shù)據(jù)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)資源運(yùn)營數(shù)據(jù)感知數(shù)據(jù)運(yùn)行、經(jīng)營、維護(hù)、管理階段23飛機(jī)運(yùn)行流數(shù)據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)底座施工階段數(shù)字化移交

安全監(jiān)測流數(shù)據(jù)

地勤保障流數(shù)據(jù)模型點(diǎn)位P規(guī)則化建?；跀?shù)字孿生的數(shù)字化可視化設(shè)計(jì)

?基于數(shù)字孿生，使規(guī)劃設(shè)計(jì)分析結(jié)果直觀可見，洞見指標(biāo)數(shù)字背后的影響要素。 紅線檢測三維體空間分析(陰影體)控高分析地下建筑范圍分析街廊比草圖模式天際線分析容積率動態(tài)計(jì)算P24分戶日照市場分析沿街建筑貼現(xiàn)率開敞度分析機(jī)場智慧化建設(shè)管理BIM協(xié)同及管理平臺數(shù)字孿生服務(wù)平臺智慧工地平臺運(yùn)維平臺資產(chǎn)臺賬信息建筑空間信息流程管理信息設(shè)備管理平臺設(shè)備動態(tài)信息P25數(shù)字孿生綜合服務(wù)平臺P26數(shù)字孿生綜合服務(wù)平臺P271、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集與建模

智慧機(jī)場—數(shù)字化基礎(chǔ)設(shè)施植被、水面等景觀環(huán)境航空器、車輛及位置持續(xù)將微觀建筑信息模型(BuildingInformation

Modeling，簡稱BIM)、宏觀地理空間數(shù)據(jù)(Geo-Spatial

Data，簡稱GSD)、物聯(lián)網(wǎng)(P2I8nternetofThings，簡稱IoT)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一，形成綜合數(shù)據(jù)處理計(jì)算平臺，構(gòu)建機(jī)場數(shù)字孿生模型。遙感影像智能化設(shè)備系統(tǒng)仿真精細(xì)模型地表模型設(shè)備系統(tǒng)BIM模型2、多級場景數(shù)據(jù)融合-數(shù)據(jù)整合

建設(shè)統(tǒng)一空間參考體系，融合多源數(shù)據(jù)，支持多層級場景與空間定位一體化管理P29P303、數(shù)字孿生體建設(shè)-

GIS+BIM+IoT的空間融合道閘信息入侵報警視頻監(jiān)控門禁信息消防報警電梯信息空調(diào)信息停車場信息4、數(shù)字孿生體建設(shè)-飛行器、車輛、行李與定位系統(tǒng)融合航空器(ADS-B、雷達(dá))

車輛(GNSS、差分基站)

人流、行李(UWB、藍(lán)牙、

RFID)P31飛機(jī)流、車流、人流、行李流、貨物流集成管理運(yùn)行趨勢運(yùn)行狀態(tài)設(shè)施設(shè)備全生命周期臺帳屬性系統(tǒng)分類物理實(shí)體映射5、數(shù)字孿生體的構(gòu)成

設(shè)計(jì)建造運(yùn)行維護(hù)改造退役報廢故障

應(yīng)急

規(guī)則運(yùn)行規(guī)則

與模型運(yùn)行規(guī)則作業(yè)

維護(hù)

規(guī)則狀態(tài)感知映射物理位置位置感

2映射層次結(jié)構(gòu)歷史軌跡

距離過近鄰近活動5.1、數(shù)字孿生體的規(guī)則與模型(機(jī)坪運(yùn)行規(guī)則)通過對飛行區(qū)內(nèi)飛行器運(yùn)行規(guī)則梳理，有固定規(guī)則和條件規(guī)則，通過開發(fā)完成規(guī)則建設(shè)和集成，并可自

行擴(kuò)展與維護(hù)。支持各類運(yùn)行規(guī)則200余項(xiàng)，飛行器運(yùn)行規(guī)則51條，機(jī)坪運(yùn)行規(guī)則33條。P33頂推偏離仿真模擬視圖系統(tǒng)內(nèi)規(guī)則優(yōu)化啟用梳理及開發(fā)機(jī)坪運(yùn)行規(guī)則P345.2、數(shù)字孿生體的規(guī)則與模型(按需啟用)

道路限速規(guī)則使用和快速創(chuàng)建，通過對機(jī)場內(nèi)道路進(jìn)行分段設(shè)置限速規(guī)則。并可以進(jìn)行新增、刪除、查詢飛行區(qū)內(nèi)服務(wù)車道限速道路具體限速區(qū)域飛行區(qū)內(nèi)服務(wù)車道限速規(guī)則20KM、30KM、40KM/H限速規(guī)則快捷創(chuàng)建和啟用/停用/限速規(guī)則編輯仿真模擬視圖5.3、數(shù)字孿生體的規(guī)則與模型(按需定制)

機(jī)坪車輛管理規(guī)則配置：超速限制模板、限高預(yù)計(jì)模板、行使規(guī)則模板、等待點(diǎn)規(guī)則模板、停留規(guī)則模板、要客保障模板、車輛圍欄模板駕駛艙模擬、可監(jiān)控司機(jī)、各表參數(shù)各車輛機(jī)場位置機(jī)場停留規(guī)則配置，可配置停車位限停車輛、限停時間、尋車位等P355.4、數(shù)字孿生體的規(guī)則與模型(智能研判、決策)車輛智能引導(dǎo)：滑行線路徑規(guī)則展示，通過對塔臺發(fā)出的規(guī)劃滑行路線，可在地圖上標(biāo)注滑行路線，并提示周報車輛注意規(guī)避、如車輛導(dǎo)航有沖突，則提示注意規(guī)避，達(dá)到提前預(yù)判的效果。飛行器滑行路線經(jīng)運(yùn)控調(diào)度后可顯示滑行軌跡