5基于數(shù)孿生智慧機場建設方案

基于數(shù)字孿生智慧機場建設方案內(nèi)容提要1、數(shù)字孿生關鍵技術解讀2、GIS賦能數(shù)字孿生機場建設3、數(shù)字孿生機場建設效果P2P3數(shù)字孿生關鍵技術解讀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》提出了智慧機場的建設要運用通信、GIS、GPS、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析等技術。建設智慧生產(chǎn)、智慧安全和智慧服務示范，實現(xiàn)航班運行相關信息的實時感知、地面資源的智能分配和特種車輛的智能調(diào)度，安防信息實時感知、事件智能捕獲、危險人物自動定位和預警等。?《中國民航四型機場建設行動綱要(2020-2035年)

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

知》，明確要加強智慧民航建設頂層設計，落實多領域民航強國建設要求。?民航局召開智慧民航建設領導小組第一次會議，會上馮正霖局長指出，智慧民航建設已成為行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的主攻方向。數(shù)字孿生機場是智慧機場的典型實現(xiàn)路徑，要將信息化技術與傳統(tǒng)基建有機融合，要以云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、5G通信為核心技術手段，抓住新一輪科技革命、技術革新機遇，推動我國機場高質(zhì)量發(fā)展、跨越式進階。2016年12月數(shù)字孿生機場是智慧機場的典型實現(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)建物理實體的虛擬實體，借助歷史數(shù)據(jù)、實時數(shù)據(jù)、以及算法模型等，

模擬、驗證、預測、控制物理實體過程的技術手段?！I(yè)和信息化部電子工業(yè)標準化研究院1.

創(chuàng)建物理實體的虛擬實體：空間與實體對象仿真建模。2.

歷史數(shù)據(jù)、實時數(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)務規(guī)則。3.

模擬、驗證、預測、控制：數(shù)字化仿真模擬運行，指標分析，雙向控制。4.

全生命周期：宏觀管理，規(guī)、建、管、運一體化；微觀管理，全業(yè)務、全流程覆蓋。P6數(shù)字孿生的定義指標庫實體庫規(guī)則庫模型庫如：?限制性規(guī)則：兩相鄰機位航空器不能同時活動、引導車輛不能在航空

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

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

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

、廊橋、機坪井蓋

…場景類：地形、影像、點云…對象實體類：飛行器、特種車輛、員工、旅?客??空

間

計

算

能

力

知識(Knowledge)

共

享

服

務

能

力精準映射能力指標庫

信息(Information)

?管控類指標：建筑限高、電磁環(huán)境、噪聲環(huán)境、凈空環(huán)境……?評估類指標：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……模擬仿真能力認知推理能力….分析技術深度學習機器翻譯數(shù)字孿生關鍵技術數(shù)據(jù)倉庫知識圖譜視頻分析可視化技術3D

GIS

BIM

AR\VR三維仿真渲染

GPU計算數(shù)據(jù)采集航空攝影測量街景激光點云掃描光學測量新型基礎測繪傾斜攝影衛(wèi)星遙感感知技術無線電感知ADS-B能源流量感知OBU監(jiān)測基礎技術UWB定位氣象環(huán)境感知設備工況感知藍牙定位手機信令視頻監(jiān)控邊緣計算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)絡分析雷達探測云計算空氣質(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》)

標準(OGDC軟件形態(tài)一體化分析功能一體化多源三維數(shù)據(jù)融合技術實景三維模型*激光點云數(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)*支持分布式計算二三維一體化數(shù)據(jù)模型三維網(wǎng)絡不規(guī)則四面體網(wǎng)格(TIM)體元柵格(Voxel

Grid)二維網(wǎng)絡不規(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/虛擬現(xiàn)實/VR增強現(xiàn)實混合現(xiàn)實)《空間三維模型數(shù)據(jù)服務接口》標準數(shù)據(jù)存儲一體化新一代三維GIS應用S3M二三維一體化GIS技術新

一

代三維GIS技術體系三維交互與輸出新技術游戲引擎/AR/MR打印)(三維點二維點標

準》線線體3D面面P9/////BIM+GIS多源數(shù)據(jù)融合多源異構數(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場信息模型P10技術中臺數(shù)據(jù)中臺數(shù)據(jù)倉庫知識圖譜分析服務數(shù)據(jù)服務知識服務1位置服務引擎空間可視化服務數(shù)據(jù)分析服務知識圖譜引擎GeoAI服務

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

DTA+基礎設施DTA+旅客服務N個中臺服務賦能應用基礎層P11容災備份感知層多源位置感知計算資源存儲資源網(wǎng)絡資源網(wǎng)絡安全環(huán)境監(jiān)測物聯(lián)網(wǎng)感知視頻監(jiān)控設備運行監(jiān)測生產(chǎn)運控安全應急服務運營綠色低碳1數(shù)據(jù)底座矢量數(shù)據(jù)影像數(shù)據(jù)高程模型BIM模型精細模型激光點云地下管網(wǎng)地下設施凈空數(shù)據(jù)1個空間底座OBU手機信令UWB、藍牙DTA+生產(chǎn)運行數(shù)字孿生服務平臺數(shù)據(jù)治理、

數(shù)據(jù)采集、實體定義等標準體系1個底座、1套中臺、N個應用、1個智腦個智慧機場大腦智慧大腦GPS/北斗基礎設施ADS-B雷達P12…海量、多源異構三維地理空間數(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)格式標準AR/VR/MR端大屏端Pad端Mobile端Web端PC端數(shù)字孿生機場服務平臺《機場空間三維模型數(shù)據(jù)交換格式與服務標準》(Airport

Spatial3DModel

AS3M)數(shù)字孿生機場公共服務平臺機場信息模型(

Airport

Information

Model

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

BIM三維管線2D/3D點線面

傾斜攝影激光點云?開放標準，賦能應用AS3M服務標準?支持低代碼開發(fā)?提供全功能GIS應用?帶來更具沉浸式體驗?支撐孿生場景搭建多源數(shù)據(jù)融合新一代三維GIS技術賦能數(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)字孿生機場建設2P14數(shù)字孿生機場實現(xiàn)方式虛實映射，構建機場現(xiàn)實和數(shù)字“同生共長”的數(shù)字孿生機場航站樓道路“數(shù)字世界”的機場數(shù)字化P15信息反饋虛實映射綠地機場業(yè)務運行規(guī)則飛行區(qū)感知虛實同步，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實體映射“現(xiàn)實世界”的機場傾斜攝影三維數(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)字孿生技術賦能機場智慧化建設，從”規(guī)劃、建設、管理、運營“四位一體，全要素全場景構建智慧機場，極大的提升了機場的數(shù)字化生產(chǎn)要素的能力，為機場的安全運營、高效管理、旅客高品質(zhì)體驗，提供了新的有力的技術抓手。管理建設運營P17規(guī)劃綜合生產(chǎn)運行協(xié)同三維凈空管理數(shù)字孿生機場應用系統(tǒng)建設-全業(yè)務數(shù)字化飛行區(qū)運行管理管理

系統(tǒng)智能道面管理旅客服務管理智慧交通樞紐管理P18三維綜合管線管理從空側到陸側全業(yè)務賦能綜合應急管理平臺智能安防管理商業(yè)運營管理P19P201個數(shù)字孿生服務平臺1套數(shù)字孿生門戶1個孿生數(shù)據(jù)底座視圖賦能應用個N安全管理電車綜管監(jiān)控系統(tǒng)智慧設施服務總線設備與能源管理室宇設備自控系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)與“孿生空間”融合，“物連終端的融合”消防管理風急照明系統(tǒng)系統(tǒng)房環(huán)UPS境制控系統(tǒng)機房與信息、通訊管理等IOT+GIS+BIM視頻監(jiān)控智能化系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)廣急應機氣電防防報巡消火設災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)系機場專業(yè)系統(tǒng)橋達監(jiān)視系統(tǒng)系控載港班合助機值|引系導定設機息信C系位備計泊統(tǒng)D行、費示統(tǒng)M位顯統(tǒng)李統(tǒng)系系托監(jiān)系統(tǒng)運時空化綁點融合BIM模型數(shù)據(jù)設備設施數(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)源群計智溫控能智網(wǎng)控機能量機門道梯禁侵入行飛場?？谝活l視合報管卡區(qū)場圍界警理安防消應覆蓋無統(tǒng)線系內(nèi)P21末端設備TCP/IP…設備網(wǎng)、安放絡、視頻網(wǎng)專業(yè)系統(tǒng)網(wǎng)綜合定位、導航服務網(wǎng)絡系統(tǒng)BacNet布線系統(tǒng)網(wǎng)絡協(xié)議232485不間斷電源系統(tǒng)設備運行綜合監(jiān)控網(wǎng)以太網(wǎng)、語音三維可視化融合RSRS\\\\設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/--移動端設備機載設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無線藍牙車載OBU手機信令安防系統(tǒng)消防系統(tǒng)多源位置融合解算實時位置計算分析位置事件分析與推送協(xié)議適配融合增強基礎定位服務導航商旅服務車輛監(jiān)管巡檢管理場面監(jiān)控應急調(diào)度公共統(tǒng)一位置服務標準接口私域統(tǒng)一位置服務標準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)集成基礎定位系統(tǒng)駐場單位公眾服務定位終端全時空全基礎要素數(shù)據(jù)-實體、物聯(lián)、規(guī)則映射管理數(shù)據(jù)生產(chǎn)運行管理

旅客服務管理

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

貨運物流管理

基礎設施管理規(guī)劃階段設計階段DEM/DSM

DOM/TDOM

矢量地圖

精細模型

BIM

地下設施數(shù)據(jù)

POI

設備點位凈空航路數(shù)據(jù)氣象環(huán)境數(shù)據(jù)客流服務流數(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)設備運行數(shù)據(jù)資源運營數(shù)據(jù)感知數(shù)據(jù)運行、經(jīng)營、維護、管理階段23飛機運行流數(shù)據(jù)基礎數(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)模型點位P規(guī)則化建?；跀?shù)字孿生的數(shù)字化可視化設計

?基于數(shù)字孿生，使規(guī)劃設計分析結果直觀可見，洞見指標數(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)計算P24分戶日照市場分析沿街建筑貼現(xiàn)率開敞度分析機場智慧化建設管理BIM協(xié)同及管理平臺數(shù)字孿生服務平臺智慧工地平臺運維平臺資產(chǎn)臺賬信息建筑空間信息流程管理信息設備管理平臺設備動態(tài)信息P25數(shù)字孿生綜合服務平臺P26數(shù)字孿生綜合服務平臺P271、基礎數(shù)據(jù)采集與建模

智慧機場—數(shù)字化基礎設施植被、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)進行統(tǒng)一，形成綜合數(shù)據(jù)處理計算平臺，構建機場數(shù)字孿生模型。遙感影像智能化設備系統(tǒng)仿真精細模型地表模型設備系統(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-

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-飛行器、車輛、行李與定位系統(tǒng)融合航空器(ADS-B、雷達)

車輛(GNSS、差分基站)

人流、行李(UWB、藍牙、

RFID)P31飛機流、車流、人流、行李流、貨物流集成管理運行趨勢運行狀態(tài)設施設備全生命周期臺帳屬性系統(tǒng)分類物理實體映射5、數(shù)字孿生體的構成

設計建造運行維護改造退役報廢故障

應急

規(guī)則運行規(guī)則

與模型運行規(guī)則作業(yè)

維護

規(guī)則狀態(tài)感知映射物理位置位置感

2映射層次結構歷史軌跡

距離過近鄰近活動5.1、數(shù)字孿生體的規(guī)則與模型(機坪運行規(guī)則)通過對飛行區(qū)內(nèi)飛行器運行規(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)則建設和集成，并可自

行擴展與維護。支持各類運行規(guī)則200余項，飛行器運行規(guī)則51條，機坪運行規(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)機坪運行規(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，通過對機場內(nèi)道路進行分段設置限速規(guī)則。并可以進行新增、刪除、查詢飛行區(qū)內(nèi)服務車道限速道路具體限速區(qū)域飛行區(qū)內(nèi)服務車道限速規(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)

機坪車輛管理規(guī)則配置：超速限制模板、限高預計模板、行使規(guī)則模板、等待點規(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、各表參數(shù)各車輛機場位置機場停留規(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：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，可在地圖上標注滑行路線，并提示周報車輛注意規(guī)避、如車輛導航有沖突，則提示注意規(guī)避，達到提前預判的效果。飛行器滑行路線經(jīng)運控調(diào)度后可顯示滑行軌跡