2023基于数字孪生智慧机场建设方案

基于数字孪生智慧机场建设方案内容提要1、数字孪生关键技术解读2、GIS赋能数字孪生机场建设3、数字孪生机场建设效果P2数字孪生关键技术解读1•《中国民用航空发展第十三个五年规划》《民航科技发展“十三五”规划》提出了智慧机场的建设要运用通信、GIS、GPS、云计算、物联网、大数据分析等技术。建设智慧生产、智慧安全和智慧服务示范，实现航班运行相关信息的实时感知、地面资源的智能分配和特种车辆的智能调度，安防信息实时感知、事件智能捕获、危险人物自动定位和预警等。•《中国民航四型机场建设行动纲要(2020-2035年)》，明确了四型机场建设的主要任务，其中包括建设智慧机场。•中国中国民航局发布了《“十四五”民用航空发展规划》、《中国民用航空局关于印发智慧民航建设路线图的通知》，明确要加强智慧民航建设顶层设计，落实多领域民航强国建设要求。•民航局召开智慧民航建设领导小组第一次会议，会上冯正霖局长指出，智慧民航建设已成为行业高质量发展的主攻方向。数字孪生机场是智慧机场的典型实现路径，要将信息化技术与传统基建有机融合，要以云计算、大数据、物联网、人工智能、5G通信为核心技术手段，抓住新一轮科技革命、技术革新机遇，推动我国机场高质量发展、跨越式进阶。2016年12月数字孪生机场是智慧机场的典型实现路径2020年01月2021年12月2022年01月2021年04月P4•数字孪生是以数字化方式创建物理实体的虚拟实体，借助历史数据、实时数据、以及算法模型等，模拟、验证、预测、控制物理实体过程的技术手段。——工业和信息化部电子工业标准化研究院1.创建物理实体的虚拟实体：空间与实体对象仿真建模。2.历史数据、实时数据、以及算法模型：全样本数据、物联网、综合定位、业务规则。3.模拟、验证、预测、控制：数字化仿真模拟运行，指标分析，双向控制。4.全生命周期：宏观管理，规、建、管、运一体化；微观管理，全业务、全流程覆盖。P6数字孪生的定义指标库实体库规则库模型库如：•限制性规则：两相邻机位航空器不能同时活动、引导车辆不能在航空器前后200米内行驶•合理性规则：机场居住用地只能建设居住类建筑如：•GTC运力评估：对规划的GTC预估可以承载的交通量，与机场规划旅客量进行对比，评估运力是否匹配•飞行区航空器运行规则制定：根据现有运行规则及实际运行情况推演，模拟航空器滑行，评估可能出现的冲突，从而制定对应规则避免冲突模型库

数据(Data)规则库数字孪生总体理念：

DIKW四库进阶模型体征感知能力智慧(Wisdom)P7实体库地理实体类：飞行区、建筑物、道路、管线、廊桥、机坪井盖…场景类：地形、影像、点云…对象实体类：飞行器、特种车辆、员工、旅•客••空

间

计

算

能

力

知识(Knowledge)共

享

服

务

能

力精准映射能力指标库

信息(Information)•管控类指标：建筑限高、电磁环境、噪声环境、净空环境……•评估类指标：鸟击事故率、净空障碍物查处率、助航灯光完好率、FOD损伤事故率……模拟仿真能力认知推理能力….分析技术深度学习机器翻译数字孪生关键技术数据仓库知识图谱视频分析可视化技术3DGISBIMAR\VR三维仿真渲染GPU计算数据采集航空摄影测量街景激光点云扫描光学测量新型基础测绘倾斜摄影卫星遥感感知技术无线电感知ADS-B能源流量感知OBU监测基础技术UWB定位气象环境感知设备工况感知蓝牙定位手机信令视频监控边缘计算5G移动互联P8空间分析液位压力感知GPS/北斗物联网网络分析雷达探测云计算空气质量感知大数据人工智能P9《地理空间数据库访问接口》)

标准(OGDC软件形态一体化分析功能一体化多源三维数据融合技术实景三维模型*激光点云数据*三维地形*手工建模数据*BIM数据*符号化三维场景三维场数据*地下管线地质体数据*支持分布式计算二三维一体化数据模型三维网络不规则四面体网格(TIM)体元栅格(Voxel

Grid)二维网络不规则三角网(TIN)栅格(Grid)新特性《基于(空间三

维模型数据格式的WebGL“零客户端”技术/虚拟现实/VR增强现实混合现实)《空间三维模型数据服务接口》标准数据存储一体化新一代三维GIS应用S3M二三维一体化GIS技术新

一

代三维三维交互与输出新技术游戏引擎/AR/MR打印)(三维点二维点标

准》线线体3D面面P9/////BIM+GIS多源数据融合多源异构数据读取引擎场道精模航站楼BIM多源数据一体化整合GTCBIM转换引擎GIS地理信息遥感影像孪生机场信息模型P10技术中台数据中台数据仓库知识图谱分析服务数据服务知识服务1位置服务引擎空间可视化服务数据分析服务知识图谱引擎GeoAI服务工作流服务套业务前台DTA+智能安全DTA+能源环境DTA+多元经营DTA+综合交通DTA+货运物流DTA+基础设施DTA+旅客服务N个中台服务赋能应用基础层P11容灾备份感知层多源位置感知计算资源存储资源网络资源网络安全环境监测物联网感知视频监控设备运行监测生产运控安全应急服务运营绿色低碳1数据底座矢量数据影像数据高程模型BIM模型精细模型激光点云地下管网地下设施净空数据1个空间底座OBU手机信令UWB、蓝牙DTA+生产运行数字孪生服务平台数据治理、

数据采集、实体定义等标准体系1个底座、1套中台、N个应用、1个智脑个智慧机场大脑智慧大脑GPS/北斗基础设施ADS-B雷达P12…海量、多源异构三维地理空间数据为不同系统之间数据共享，提供了开放的三维数据格式标准AR/VR/MR端大屏端Pad端Mobile端Web端PC端数字孪生机场服务平台《机场空间三维模型数据交换格式与服务标准》(AirportSpatial3DModelAS3M)数字孪生机场公共服务平台机场信息模型(AirportInformationModelAIM)精细模型传输、交换与高效可视化，不同终端的数字孪生仿真应用三维场数据BIM三维管线2D/3D点线面倾斜摄影激光点云•开放标准，赋能应用AS3M服务标准•支持低代码开发•提供全功能GIS应用•带来更具沉浸式体验•支撑孪生场景搭建多源数据融合新一代三维GIS技术赋能数字孪生三维GIS游戏引擎开发平台P13三维交互创新三维零客户端GIS赋能数字孪生机场建设2数字孪生机场实现方式虚实映射，构建机场现实和数字“同生共长”的数字孪生机场航站楼道路“数字世界”的机场数字化P15信息反馈虚实映射绿地机场业务运行规则飞行区感知虚实同步，同生共长道面感知GIS+BIM+IOT+AI+5G规律映射物联感知环境感知GTC实体映射“现实世界”的机场倾斜摄影三维数据数据采集与融合管理BIM数据三维场数据符号化三维场景激光点云数据地下管线三维数据P16手工建模三维数据三维地形数据数字孪生技术赋能机场智慧化建设，从”规划、建设、管理、运营“四位一体，全要素全场景构建智慧机场，极大的提升了机场的数字化生产要素的能力，为机场的安全运营、高效管理、旅客高品质体验，提供了新的有力的技术抓手。管理建设运营P17规划综合生产运行协同三维净空管理数字孪生机场应用系统建设-全业务数字化飞行区运行管理管理系统智能道面管理旅客服务管理智慧交通枢纽管理P18三维综合管线管理从空侧到陆侧全业务赋能综合应急管理平台智能安防管理商业运营管理P19P201个数字孪生服务平台1套数字孪生门户1个孪生数据底座视图赋能应用个N安全管理电车综管监控系统智慧设施服务总线设备与能源管理室宇设备自控系统物联网与“孪生空间”融合，“物连终端的融合”消防管理风急照明系统系统房环UPS境制控系统机房与信息、通讯管理等IOT+GIS+BIM视频监控智能化系统物联网广急应机气电防防报巡消火设灾备系电报警检系播系统统警系源统监控统LED共公线机播广系统发布系统能位会对讲内议定统系统系统系机场专业系统桥达监视系统系控载港班合助机值|引系导定设机息信C系位备计泊统D行、费示统M位显统李统系系托监系统运时空化绑点融合BIM模型数据设备设施数据地图数据报警事件分布综合报警监控体冷内能楼楼联源群计智温控能智网控机能量机门道梯禁侵入行飞场停口一频视合报管卡区场围界警理安防消应覆盖无统线系内P21末端设备TCP/IP…设备网、安放络、视频网专业系统网综合定位、导航服务网络系统BacNet布线系统网络协议232485不间断电源系统设备运行综合监控网以太网、语音三维可视化融合RSRS\\\\设备资源分布信控航综航旅报统统统统统统统统统统统系集成客息系系系系系系系系系更通导离飞无蔽班警管巡照照智子雷引电隐明明监室室理理自A/--移动端设备机载设备多源高精度融合定位，

时空一体化管理P22ADS-BGPS、北斗差分基站UWP无线蓝牙车载OBU手机信令安防系统消防系统多源位置融合解算实时位置计算分析位置事件分析与推送协议适配融合增强基础定位服务导航商旅服务车辆监管巡检管理场面监控应急调度公共统一位置服务标准接口私域统一位置服务标准接口多源高精度融合定位监控系统门禁系统物联网系统集成基础定位系统驻场单位公众服务定位终端全时空全基础要素数据-实体、物联、规则映射管理数据生产运行管理旅客服务管理智能安全管理能源环境管理多元经营管理综合交通管理货运物流管理基础设施管理规划阶段设计阶段DEM/DSMDOM/TDOM矢量地图精细模型BIM地下设施数据POI设备点位净空航路数据气象环境数据客流服务流数据动力能源流数据工程施工流数据交通车流数据设备运行数据资源运营数据感知数据运行、经营、维护、管理阶段23飞机运行流数据基础数据底座施工阶段数字化移交 安全监测流数据 地勤保障流数据模型点位P规则化建模基于数字孪生的数字化可视化设计 ⚫基于数字孪生，使规划设计分析结果直观可见，洞见指标数字背后的影响要素。 红线检测三维体空间分析(阴影体)控高分析地下建筑范围分析街廊比草图模式天际线分析容积率动态计算P24分户日照市场分析沿街建筑贴现率开敞度分析机场智慧化建设管理BIM协同及管理平台数字孪生服务平台智慧工地平台运维平台资产台账信息建筑空间信息流程管理信息设备管理平台设备动态信息P25数字孪生综合服务平台P26数字孪生综合服务平台1、基础数据采集与建模 智慧机场—数字化基础设施植被、水面等景观环境航空器、车辆及位置持续将微观建筑信息模型(BuildingInformationModeling，简称BIM)、宏观地理空间数据(Geo-SpatialData，简称GSD)、物联网(P2I8nternetofThings，简称IoT)数据进行统一，形成综合数据处理计算平台，构建机场数字孪生模型。遥感影像智能化设备系统仿真精细模型地表模型设备系统BIM模型2、多级场景数据融合-数据整合 建设统一空间参考体系，融合多源数据，支持多层级场景与空间定位一体化管理P29P303、数字孪生体建设-GIS+BIM+IoT的空间融合道闸信息入侵报警视频监控门禁信息消防报警电梯信息空调信息停车场信息4、数字孪生体建设-飞行器、车辆、行李与定位系统融合航空器(ADS-B、雷达)车辆(GNSS、差分基站)人流、行李(UWB、蓝牙、RFID)P31飞机流、车流、人流、行李流、货物流集成管理运行趋势运行状态设施设备全生命周期台帐属性系统分类物理实体映射5、数字孪生体的构成 设计建造运行维护改造退役报废故障应急规则运行规则与模型运行规则作业维护规则状态感知映射物理位置位置感

2映射层次结构历史轨迹 距离过近邻近活动5.1、数字孪生体的规则与模型(机坪运行规则)通过对飞行区内飞行器运行规则梳理，有固定规则和条件规则，通过开发完成规则建设和集成，并可自行扩展与维护。支持各类运行规则200余项，飞行器运行规则51条，机坪运行规则33条。P33顶推偏离仿真模拟视图系统内规则优化启用梳理及开发机坪运行规则P345.2、数字孪生体的规则与模型(按需启用) 道路限速规则使用和快速创建，通过对机场内道路进行分段设置限速规则。并可以进行新增、删除、查询飞行区内服务车道限速道路具体限速区域飞行区内服务车道限速规则20KM、30KM、40KM/H限速规则快捷创建和启用/停用/限速规则编辑仿真模拟视图5.3、数字孪生体的规则与模型(按需定制) 机坪车辆管理规则配置：超速限制模板、限高预计模板、行使规则模板、等待点规则模板、停留规则模板、要客保障模板、车辆围栏模板驾驶舱模拟、可监控司机、各表参数各车辆机场位置机场停留规则配置，可配置停车位限停车辆、限停时间、寻车位等P355.4、数字孪生体的规则与模型(智能研判、决策)车辆智能引导：滑行线路径规则