數(shù)字孿生技術(shù)在機(jī)場(chǎng)建設(shè)中的應(yīng)用

楊海 孔為敏

（東部機(jī)場(chǎng)集團(tuán)有限公司 江蘇省南京市 211156）

1 數(shù)字孿生技術(shù)

數(shù)字孿生技術(shù)最早起源于2003 年，由美國(guó)密歇根大學(xué)的MichaelGrieves 教授首次提出了“imformationmirroringmodel”的概念，直譯過(guò)來(lái)即“信息鏡像模型”，2011 年，Michael Grieves 教授正式提出“digitaltwin”的概念，直譯過(guò)來(lái)即數(shù)字孿生，那么在這個(gè)概念中，MichaelGrieves 教授認(rèn)為，數(shù)字孿生由三大部分組成，物理空間的物理實(shí)體、虛擬空間的虛擬數(shù)字體以及物理空間物理實(shí)體與虛擬空間虛擬數(shù)字體之間的連接數(shù)據(jù)和信息[1]。

基于以上內(nèi)容，數(shù)字孿生的邏輯架構(gòu)如圖1 所示。

由圖1 所知，物理空間實(shí)體是需要一定的信息技術(shù)手段拷貝和復(fù)制，實(shí)現(xiàn)在虛擬世界構(gòu)建一個(gè)相對(duì)應(yīng)的數(shù)字雙胞胎，即虛擬空間數(shù)字體，這個(gè)過(guò)程我們稱之為以實(shí)入虛；數(shù)字孿生的價(jià)值不僅僅是觀察物理世界的運(yùn)動(dòng)、發(fā)展與變化，而是要操控物理世界的運(yùn)動(dòng)、發(fā)展與變化，虛擬空間數(shù)字體通過(guò)一些交互與反饋指令，促進(jìn)物理世界進(jìn)行運(yùn)動(dòng)、發(fā)展與變化，這個(gè)過(guò)程，我們稱之為以虛控實(shí)；同時(shí)，將這些狀態(tài)拷貝到虛擬空間，形成一個(gè)良性的、閉環(huán)的虛實(shí)互動(dòng)。

圖1：數(shù)字孿生的邏輯架構(gòu)

那么其中信息與數(shù)據(jù)的交互將是關(guān)鍵，信息的交互包括二、三維的物理空間實(shí)體建模，物理世界實(shí)體的運(yùn)行狀態(tài)感知，即物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，這些必將是基于平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

綜上所述，數(shù)字孿生是多種技術(shù)手段的合集，這里包括以往的地理信息二維建模技術(shù)、BIM 等數(shù)據(jù)三維建模技術(shù)、新興測(cè)繪技術(shù)、多源異構(gòu)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及傳感技術(shù)、北斗定位技術(shù)、綜合室內(nèi)定位技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)物理世界向虛擬世界映射與管理[2]。

2 數(shù)字孿生機(jī)場(chǎng)

以往傳統(tǒng)的民航機(jī)場(chǎng)根據(jù)對(duì)自身業(yè)務(wù)的理解，只提供兩部分的職能，第一部分是提供飛機(jī)起飛的場(chǎng)所以及所需要的基礎(chǔ)資源支撐，即機(jī)場(chǎng)只提供跑滑道的保養(yǎng)工作、安全的凈空與電磁場(chǎng)環(huán)境、鳥(niǎo)擊事件的防范、飛機(jī)維護(hù)維修以及?？康臋C(jī)位場(chǎng)地、基礎(chǔ)支撐的設(shè)備設(shè)施、航班的保障服務(wù)等，這里主要依托于飛行區(qū)建設(shè)的水平與業(yè)務(wù)人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)和業(yè)務(wù)能力；第二部分是旅客的通關(guān)服務(wù)，即旅客的入港、值機(jī)手續(xù)辦理、行李托運(yùn)、安檢、休息等待區(qū)以及登機(jī)等服務(wù)，這里主要依托于航站區(qū)建設(shè)的水平與業(yè)務(wù)人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)和業(yè)務(wù)能力。

2011 年，智慧機(jī)場(chǎng)的概念提出以來(lái)，人們?cè)絹?lái)越意識(shí)到，機(jī)場(chǎng)不僅僅需要同以上兩方面的服務(wù)；從城市的發(fā)展角度來(lái)講，城市是機(jī)場(chǎng)的母體，機(jī)場(chǎng)是城市運(yùn)行發(fā)展、國(guó)家綜合交通體系中重要的一環(huán)，機(jī)場(chǎng)也是整個(gè)城市形象的門戶，一個(gè)機(jī)場(chǎng)建設(shè)與運(yùn)營(yíng)服務(wù)的水平，將直接影響到綜合交通體系運(yùn)轉(zhuǎn)情況和城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展，機(jī)場(chǎng)的建設(shè)、運(yùn)營(yíng)以及保障是需要智慧化來(lái)進(jìn)行支撐的。

另一方面，機(jī)場(chǎng)屬于“地主”角色，在機(jī)場(chǎng)，匯集了空管、航司、地勤、旅客、航油、公安等不同的角色，空管對(duì)機(jī)場(chǎng)有交通管制的需求、航司對(duì)機(jī)場(chǎng)有航班保障效率的需求、旅客對(duì)機(jī)場(chǎng)有底線的安全需求與服務(wù)品質(zhì)的需求、其他各單位部門與機(jī)場(chǎng)有協(xié)同作業(yè)的需求，以上的種種需求，都需要機(jī)場(chǎng)建設(shè)一個(gè)“數(shù)字孿生機(jī)場(chǎng)”，使大家在一個(gè)數(shù)字化、可視化的視圖中，真真切切的了解到機(jī)場(chǎng)的運(yùn)行、發(fā)展與變化，更好的理解彼此的需求，即在信息共享的基礎(chǔ)上，按照法律法規(guī)、規(guī)章制度以及機(jī)場(chǎng)運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行協(xié)同作業(yè)，建設(shè)一個(gè)持續(xù)提升的現(xiàn)代化漂亮的土建機(jī)場(chǎng)與智慧化運(yùn)行并存的“數(shù)字孿生機(jī)場(chǎng)”。

機(jī)場(chǎng)自身也有運(yùn)行保障的需求，具體需求如下：

2.1 運(yùn)行感知的需求

機(jī)場(chǎng)除提供跑道、塔臺(tái)、停機(jī)坪、航空客運(yùn)站、維修廠等設(shè)施，并提供機(jī)場(chǎng)管制服務(wù)、空中交通管制等其他服務(wù)；多對(duì)象、多主體在機(jī)場(chǎng)依賴機(jī)場(chǎng)提供的基礎(chǔ)支撐資源進(jìn)行生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)，如航空器、車輛、工作人員及旅客，機(jī)場(chǎng)運(yùn)行態(tài)勢(shì)錯(cuò)綜復(fù)雜，目前缺少對(duì)機(jī)場(chǎng)運(yùn)行態(tài)勢(shì)感知、服務(wù)資源監(jiān)管等方面的統(tǒng)一感知能力。

2.2 協(xié)同運(yùn)行的需求

由于各業(yè)務(wù)單位和主體缺乏對(duì)機(jī)場(chǎng)的感知能力，因此前期預(yù)判依據(jù)少，生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程追蹤不夠精細(xì)化，執(zhí)行結(jié)果缺反饋，沒(méi)有形成閉環(huán)管理，協(xié)同機(jī)制不夠完善，機(jī)場(chǎng)內(nèi)部單位之間和外部單位之間缺少統(tǒng)一的協(xié)同作業(yè)支撐平臺(tái)，來(lái)輔助人員進(jìn)行統(tǒng)一的生產(chǎn)協(xié)作。

2.3 危機(jī)處置的需求

安全是民航運(yùn)行的底線和紅線，機(jī)場(chǎng)在危機(jī)處置層面，有如下幾方面問(wèn)題：

缺少信息統(tǒng)一視圖，決策缺依據(jù)，方案靠經(jīng)驗(yàn)；

信息收集手段原始，決策速度慢，聯(lián)動(dòng)效率低；

信息傳遞手段落后，電話溝通多，信息傳遞慢。

粗放的增加資源投放的方式已經(jīng)不能解決緩解機(jī)場(chǎng)日益增長(zhǎng)的運(yùn)行壓力和提高服務(wù)品質(zhì)的需求，科學(xué)技術(shù)手段是解決瓶頸問(wèn)題的唯一手段，數(shù)字孿生機(jī)場(chǎng)的建設(shè)可以實(shí)現(xiàn)機(jī)場(chǎng)運(yùn)行態(tài)勢(shì)感知、協(xié)同運(yùn)行管理以及危機(jī)處置能力的提升，在信息共享的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)機(jī)場(chǎng)的協(xié)同作業(yè)、標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行和持續(xù)提升。

根據(jù)數(shù)字孿生技術(shù)章節(jié)與數(shù)字孿生機(jī)場(chǎng)兩個(gè)章節(jié)的概述，進(jìn)行總結(jié)歸納，即數(shù)字孿生機(jī)場(chǎng)的建設(shè)，一方面是隨著建模技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、定位技術(shù)、大數(shù)據(jù)以及人工智能等技術(shù)不斷進(jìn)步的產(chǎn)物，另一方面是機(jī)場(chǎng)以及相關(guān)方需求的產(chǎn)物，整體需要符合國(guó)家以及民航業(yè)發(fā)展方向與政策指導(dǎo)要求。

3 數(shù)字孿生機(jī)場(chǎng)建設(shè)內(nèi)容概述

3.1 數(shù)字孿生機(jī)場(chǎng)建設(shè)內(nèi)容

根據(jù)中國(guó)民用航空局．關(guān)于印發(fā)《中國(guó)民航四型機(jī)場(chǎng)建設(shè)行動(dòng)綱要》[3]的綱領(lǐng)性要求，特別是民航局機(jī)場(chǎng)司的撰文指導(dǎo)[4]中詳細(xì)的闡述的數(shù)字孿生機(jī)場(chǎng)的建設(shè)內(nèi)容和建設(shè)框架，特別是闡述了數(shù)字孿生機(jī)場(chǎng)的建設(shè)思路，共計(jì)分為四部分：

（1）以物理感知為前提，這里不僅僅是物理機(jī)場(chǎng)的一比一還原，也包括業(yè)務(wù)流程的復(fù)制與映射；

（2）以數(shù)據(jù)處理為支撐，機(jī)場(chǎng)運(yùn)行所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)龐大繁雜，必須以基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)處理能力為支撐，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可用性、時(shí)效性，保證數(shù)據(jù)的質(zhì)量；

（3）以數(shù)據(jù)挖掘?yàn)楹诵?，這里的數(shù)據(jù)挖掘，所指的是對(duì)過(guò)去的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行總結(jié)歸納、對(duì)現(xiàn)在的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行診斷分析、對(duì)未來(lái)進(jìn)行推演和預(yù)測(cè)；

（4）以機(jī)場(chǎng)信息可視為終極目標(biāo)，機(jī)場(chǎng)信息可視不僅僅是可視化，而是在對(duì)實(shí)體機(jī)場(chǎng)和運(yùn)行要素，進(jìn)行全生命周期履歷信息集成的基礎(chǔ)上，進(jìn)行數(shù)字化表達(dá)、進(jìn)行空間和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的數(shù)字化表達(dá)、進(jìn)行行業(yè)業(yè)務(wù)和機(jī)理層面的數(shù)字化表達(dá)，實(shí)現(xiàn)機(jī)場(chǎng)全場(chǎng)景、全要素、全流程的信息可視。

數(shù)字孿生建設(shè)內(nèi)容歸為兩大類，分別是“以實(shí)入虛”和“以虛控實(shí)”，根據(jù)機(jī)場(chǎng)的實(shí)際工作場(chǎng)景進(jìn)行延展，“以實(shí)入虛”為兩部分，分別為機(jī)場(chǎng)的物理表達(dá)與物聯(lián)感知，“以虛控實(shí)”需要與機(jī)場(chǎng)的實(shí)際業(yè)務(wù)融合，并具有仿真模擬與智慧推演能力，結(jié)合國(guó)家政策指導(dǎo)、科學(xué)技術(shù)規(guī)定、行業(yè)實(shí)際發(fā)展運(yùn)行要求與機(jī)場(chǎng)司建設(shè)方向的解讀，數(shù)字孿生機(jī)場(chǎng)具體建設(shè)內(nèi)容如下：

3.1.1 物理表達(dá)

充分利用機(jī)場(chǎng)已有的工程圖檔數(shù)據(jù)、利用傳統(tǒng)和新興測(cè)繪手段對(duì)機(jī)場(chǎng)工程圖檔數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)盲補(bǔ)錄和校準(zhǔn)，利用CAD、GIS、BIM 等成果數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)場(chǎng)從空域到場(chǎng)面到地下、室內(nèi)到室外的全要素二三維模型表達(dá)。

3.1.2 物聯(lián)感知

利用北斗定位技術(shù)、室內(nèi)外綜合定位技術(shù)、強(qiáng)弱電設(shè)備物聯(lián)感知技術(shù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)場(chǎng)重點(diǎn)對(duì)象、設(shè)備設(shè)施以及保障資源的運(yùn)行狀態(tài)感知。

3.1.3 業(yè)務(wù)融合

在物理表達(dá)和物聯(lián)感知的基礎(chǔ)上，進(jìn)行業(yè)務(wù)建模，實(shí)現(xiàn)機(jī)場(chǎng)的組織、單位、人員、機(jī)構(gòu)等不同層級(jí)、不同場(chǎng)景、不同維度的業(yè)務(wù)深度融合。

3.1.4 智慧決策

不同于以往的技術(shù)，數(shù)字孿生技術(shù)最重要的部分就是對(duì)未知世界的探索與實(shí)驗(yàn)以及對(duì)未來(lái)的推演能力，在機(jī)場(chǎng)物理表達(dá)、物聯(lián)感知、業(yè)務(wù)融合的基礎(chǔ)上，探索與驗(yàn)證方案決策的可行性、未來(lái)機(jī)場(chǎng)的適航性、運(yùn)行效率與資源配比情況，才是數(shù)字孿生技術(shù)最核心的價(jià)值所在。

3.2 數(shù)字孿生機(jī)場(chǎng)架構(gòu)

數(shù)字孿生機(jī)場(chǎng)的建設(shè)從來(lái)不是一蹴而就的，是與科學(xué)技術(shù)進(jìn)步水平與機(jī)場(chǎng)實(shí)際需求息息相關(guān)的，數(shù)字孿生機(jī)場(chǎng)的建設(shè)是分為不同階段的，在2006 年，國(guó)內(nèi)民航機(jī)場(chǎng)以地理信息系統(tǒng)為二維空間的數(shù)字底座，啟動(dòng)了數(shù)字孿生機(jī)場(chǎng)的建設(shè)和應(yīng)用，并持續(xù)不斷的對(duì)地理信息空間要素進(jìn)行補(bǔ)充，后續(xù)，國(guó)內(nèi)主要大型機(jī)場(chǎng)與機(jī)場(chǎng)集團(tuán)在建設(shè)過(guò)程中，逐步摸索了機(jī)場(chǎng)監(jiān)控視頻與GIS融合技術(shù)、GIS+BIM融合的三維建模技術(shù)、包括室外飛機(jī)、車輛、無(wú)動(dòng)力設(shè)備、人員以及室內(nèi)工作人員和旅客位置感知技術(shù)、設(shè)備設(shè)施管理的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、物體與行為識(shí)別的AI 技術(shù)的應(yīng)用，根據(jù)民航機(jī)場(chǎng)智慧化實(shí)際建設(shè)過(guò)程、技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展以及實(shí)際建設(shè)需求，結(jié)合數(shù)字孿生通用技術(shù)理論，數(shù)字孿生機(jī)場(chǎng)的架構(gòu)如圖2 所示。

圖2：數(shù)字孿生機(jī)場(chǎng)的架構(gòu)

感知層：綜合利用物理建模、智能感知等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)一個(gè)靜態(tài)的物理機(jī)場(chǎng)構(gòu)建和包含機(jī)場(chǎng)資源與要素運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的動(dòng)態(tài)機(jī)場(chǎng)的創(chuàng)建。

平臺(tái)層分為以下幾個(gè)部分：

3.2.1 高精度地圖服務(wù)

由目前具有完備的空間基準(zhǔn)的地理信息系統(tǒng)由來(lái)，因機(jī)場(chǎng)運(yùn)行的特殊性，要求基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的應(yīng)用精度較高，所以必須要進(jìn)行高精度地圖服務(wù)建設(shè)，其中包括二維、三維地圖服務(wù)數(shù)據(jù)以及BIM+GIS 數(shù)據(jù)的融合能力。

3.2.2 三維渲染服務(wù)

民航機(jī)場(chǎng)所管理的空間要素具有海量、種類多等特點(diǎn)，不同的用戶需要在不同的地點(diǎn)，借助不同的終端設(shè)備對(duì)二、三維數(shù)據(jù)進(jìn)行瀏覽查看，一些管理部門如運(yùn)控部門，甚至要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的光照條件、能見(jiàn)度進(jìn)行孿生可視，因此，要求對(duì)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行三維渲染服務(wù)；三維渲染服務(wù)需要基于統(tǒng)一的機(jī)場(chǎng)云環(huán)境進(jìn)行渲染，解放客戶端的運(yùn)行壓力，讓客戶端瀏覽具有電影級(jí)的孿生體驗(yàn)；也要求具有應(yīng)對(duì)海量數(shù)據(jù)、多用戶瀏覽的高并發(fā)處理能力。

3.2.3 統(tǒng)一位置服務(wù)

位置感知能力在交通運(yùn)輸領(lǐng)域是不可替代的，通常意義的交通領(lǐng)域管理只涉及到空域或者地面，一般為單一要素的位置管理，例如空域?qū)︼w機(jī)位置以及航路航線的管理，地表對(duì)車輛位置信息的管理，而機(jī)場(chǎng)作為多主體、多要素共同載體，在室外部分需要借助北斗定位技術(shù)，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)、車輛、無(wú)動(dòng)力設(shè)備、工作人員位置跟蹤，在室內(nèi)需要對(duì)旅客位置分布、工作人員位置以及重要設(shè)備設(shè)施位置進(jìn)行感知，才能更好的進(jìn)行管理、協(xié)調(diào)與服務(wù)，因此，需要一個(gè)統(tǒng)一位置服務(wù)，對(duì)室內(nèi)外多源異構(gòu)的位置數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、融合、優(yōu)化、管理以及共享分發(fā)，以達(dá)到智慧化運(yùn)行、精細(xì)化管理和集約式建設(shè)的目標(biāo)。

3.2.4 虛實(shí)融合服務(wù)

因?yàn)榘卜拦芾砼c監(jiān)控的需求，機(jī)場(chǎng)具有非常多的視頻設(shè)備，基于與視頻設(shè)備整合的數(shù)字孿生虛實(shí)融合服務(wù)，一方面可以整合不同品牌、廠商的視頻設(shè)備，對(duì)視頻設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控，另一方面，基于數(shù)字孿生場(chǎng)景與視頻的融合服務(wù)，可以為用戶帶來(lái)更好的監(jiān)控體驗(yàn)。

3.2.5 物聯(lián)感知服務(wù)

民航機(jī)場(chǎng)擁有眾多的設(shè)備設(shè)施，包括運(yùn)行支撐設(shè)備設(shè)施、旅客服務(wù)設(shè)備設(shè)施、商業(yè)服務(wù)設(shè)備設(shè)施等，以往的人工巡檢方式，一方面效率低下，另一方面成本高，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，構(gòu)建物聯(lián)感知服務(wù)，一方面可以信息成本投入，替代人工成本投入，另一方面可以也為設(shè)備設(shè)施的可持續(xù)利用，奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.2.6 民航智能服務(wù)

受制于機(jī)場(chǎng)物理空間結(jié)構(gòu)，粗放的運(yùn)行資源投入很難起到降低成本，提高運(yùn)行效率的目的，機(jī)場(chǎng)的物理結(jié)構(gòu)、運(yùn)行規(guī)則和運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)是固定的，機(jī)場(chǎng)迫切需要一套民航智能服務(wù)，通過(guò)基礎(chǔ)運(yùn)行參數(shù)的配置，對(duì)未來(lái)機(jī)場(chǎng)的航班運(yùn)行情況、旅客服務(wù)情況以及公共交通運(yùn)行情況進(jìn)行推演預(yù)測(cè)，從而未雨綢繆，提前進(jìn)行相應(yīng)的準(zhǔn)備和資源合理優(yōu)化配置。

以上內(nèi)容為數(shù)字孿生機(jī)場(chǎng)平臺(tái)層架構(gòu)，既是基于需求，也是基于機(jī)場(chǎng)建設(shè)現(xiàn)狀而總結(jié)歸納，目前國(guó)內(nèi)主要大型機(jī)場(chǎng)均以不同的方式進(jìn)行組合，進(jìn)行了數(shù)字孿生機(jī)場(chǎng)建設(shè)，下面以數(shù)字孿生南京祿口國(guó)際機(jī)場(chǎng)的應(yīng)用為例，闡述數(shù)字孿生在民航的生命力。

4 數(shù)字孿生在民航的生命力

4.1 孿生日常管理

南京祿口國(guó)際機(jī)場(chǎng)目前已建設(shè)完畢的空側(cè)運(yùn)行管理應(yīng)用、可視化資源管理應(yīng)用，是孿生日常管理應(yīng)用的代表。

空側(cè)運(yùn)行管理系統(tǒng)基于機(jī)場(chǎng)飛行區(qū)運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，將對(duì)飛行區(qū)的資源、運(yùn)行、環(huán)境、安全等業(yè)務(wù)管理場(chǎng)景與數(shù)字孿生場(chǎng)景進(jìn)行疊加，通過(guò)數(shù)字孿生頁(yè)面，實(shí)現(xiàn)了資源運(yùn)行與管理業(yè)務(wù)可視，輔助機(jī)場(chǎng)管理人員及時(shí)掌握生產(chǎn)運(yùn)行動(dòng)態(tài)，提高飛行區(qū)運(yùn)行管理水平。

區(qū)別于傳統(tǒng)的資產(chǎn)臺(tái)賬管理，可視化資產(chǎn)管理系統(tǒng)基于數(shù)字孿生服務(wù)平臺(tái)，建設(shè)一個(gè)基于位置可視化的設(shè)備資產(chǎn)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)在全場(chǎng)景地圖下以及樓宇樓層間的位置跟蹤、維修維護(hù)、狀態(tài)監(jiān)控的全生命周期管理。孿生日常管理在祿口機(jī)場(chǎng)的應(yīng)用如圖3 所示。

圖3：孿生日常管理在祿口機(jī)場(chǎng)的應(yīng)用

4.2 孿生運(yùn)行監(jiān)控

南京祿口國(guó)際機(jī)場(chǎng)目前已建設(shè)完畢的視頻安防系統(tǒng)、機(jī)坪車輛管理系統(tǒng)，是孿生運(yùn)行監(jiān)控應(yīng)用的代表。

機(jī)坪車輛調(diào)度管理系統(tǒng)主要是基于數(shù)字孿生可視化和北斗定位技術(shù)，針對(duì)機(jī)場(chǎng)運(yùn)行的實(shí)際情況及業(yè)務(wù)特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)場(chǎng)各類作業(yè)車輛的準(zhǔn)確定位、實(shí)時(shí)監(jiān)控、車輛跟蹤、車輛調(diào)度、越界報(bào)警、超速報(bào)警、軌跡回放、事故分析等各項(xiàng)車輛生產(chǎn)及安全管理功能，協(xié)助機(jī)場(chǎng)管理部門對(duì)車輛進(jìn)行安全管理、調(diào)度和監(jiān)控，提高了機(jī)場(chǎng)內(nèi)各種車輛的安全管理水平。孿生運(yùn)行監(jiān)控在祿口機(jī)場(chǎng)的應(yīng)用如圖4 所示。

圖4：孿生運(yùn)行監(jiān)控在祿口機(jī)場(chǎng)的應(yīng)用

視化安防監(jiān)控平臺(tái)支持機(jī)場(chǎng)各類安防資源的可視化，提供室內(nèi)、室外、平面等多種形式的地圖支持及資源檢索、分析、巡查和視頻調(diào)用等功能，為機(jī)場(chǎng)安防業(yè)務(wù)的數(shù)字化、可視化管理打下基礎(chǔ)。

可視化安防監(jiān)控平臺(tái)是基于數(shù)字機(jī)場(chǎng)孿生體和數(shù)字孿生機(jī)場(chǎng)服務(wù)平臺(tái)，搭建機(jī)場(chǎng)的安全信息綜合管理平臺(tái)。如圖5所示。

圖5：孿生運(yùn)行監(jiān)控界面

4.3 歷史運(yùn)行孿生復(fù)盤

歷史運(yùn)行孿生復(fù)盤的功能是對(duì)機(jī)場(chǎng)的歷史運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行復(fù)盤查看，同時(shí)找出機(jī)場(chǎng)運(yùn)行過(guò)程中的問(wèn)題，例如，導(dǎo)致大面積航班延誤的具體原因，因此需要調(diào)取數(shù)字孿生全生命周期數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)其中記錄的機(jī)場(chǎng)孿生運(yùn)行情況進(jìn)行查驗(yàn)。

南京祿口國(guó)際機(jī)場(chǎng)在機(jī)坪車輛管理應(yīng)用中，可實(shí)現(xiàn)航班以及車輛的歷史運(yùn)行軌跡查看，通過(guò)對(duì)航班、車輛歷史運(yùn)行軌跡復(fù)盤，可盤查航班與車輛運(yùn)行效率，從而為航班滑行路徑優(yōu)化、車輛作業(yè)效率提升提供可回顧的歷史運(yùn)行沙盤。如圖6 所示。

圖6：歷史運(yùn)行孿生復(fù)盤在祿口機(jī)場(chǎng)的應(yīng)用

4.4 孿生運(yùn)行態(tài)勢(shì)診斷

孿生運(yùn)行診斷是根據(jù)行業(yè)和業(yè)務(wù)流程要求制定一系列的規(guī)則庫(kù)，對(duì)于實(shí)時(shí)呈現(xiàn)的機(jī)場(chǎng)場(chǎng)面的態(tài)勢(shì)給予必要的診斷，例如通過(guò)獲取地面保障資源的事實(shí)狀態(tài)信息，通過(guò)診斷算法引擎的推演對(duì)于保障資源預(yù)警情況做出必要診斷。

南京祿口國(guó)際機(jī)場(chǎng)的大數(shù)據(jù)平臺(tái)，基于多源異構(gòu)的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)整合，可對(duì)航班、旅客、貨運(yùn)三大機(jī)場(chǎng)業(yè)務(wù)主體的運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)進(jìn)行診斷，為機(jī)場(chǎng)各個(gè)層級(jí)用戶決策指揮及協(xié)同作業(yè)提供數(shù)據(jù)依據(jù)。如圖7 所示。

圖7：孿生運(yùn)行態(tài)勢(shì)診斷在祿口機(jī)場(chǎng)的應(yīng)用

5 未來(lái)拓展方向

盡管南京祿口國(guó)際機(jī)場(chǎng)已建設(shè)以地理信息系統(tǒng)為空間底座的數(shù)字孿生初級(jí)階段，但從機(jī)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行需求、科學(xué)技術(shù)發(fā)展以及國(guó)家政策方向來(lái)看，仍需進(jìn)行短板補(bǔ)齊，不僅僅實(shí)現(xiàn)更近細(xì)化的數(shù)字孿生日常管理、孿生運(yùn)行監(jiān)控、歷史運(yùn)行孿生復(fù)盤與孿生運(yùn)行態(tài)勢(shì)診斷，更可從以下兩個(gè)方面補(bǔ)齊機(jī)場(chǎng)“看未來(lái)”的能力：

5.1 孿生培訓(xùn)演練

孿生培訓(xùn)演練功能模塊定位于機(jī)場(chǎng)人員的業(yè)務(wù)培訓(xùn)演練，旨在增強(qiáng)工作人員的業(yè)務(wù)操作熟練度、新業(yè)務(wù)流程的適應(yīng)性。針對(duì)機(jī)場(chǎng)多個(gè)業(yè)務(wù)培訓(xùn)需求，數(shù)字孿生平臺(tái)可以定制化的構(gòu)建不同的培訓(xùn)演練場(chǎng)景。通過(guò)將機(jī)場(chǎng)歷史事件數(shù)據(jù)加載到培訓(xùn)演練場(chǎng)景，培訓(xùn)人員可以結(jié)合歷史事件動(dòng)態(tài)，進(jìn)行相應(yīng)的業(yè)務(wù)操作，同時(shí)孿生平臺(tái)可記錄培訓(xùn)人員演練的培訓(xùn)效果，實(shí)現(xiàn)互動(dòng)豐富的浸入式演練培訓(xùn)。

5.2 孿生推演預(yù)測(cè)

孿生運(yùn)行推演預(yù)測(cè)作為數(shù)字孿生平臺(tái)的核心功能模塊，定位于對(duì)機(jī)場(chǎng)未來(lái)長(zhǎng)期和短期運(yùn)行態(tài)勢(shì)的預(yù)測(cè)和先知先覺(jué)的提前研判。通過(guò)解析機(jī)場(chǎng)各業(yè)務(wù)平臺(tái)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，利用數(shù)字孿生CVM 計(jì)算引擎對(duì)機(jī)場(chǎng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行仿真推演計(jì)算，輸出的仿真數(shù)據(jù)可以通過(guò)孿生模型三維可視化呈現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)未來(lái)長(zhǎng)期機(jī)場(chǎng)資源分配調(diào)度計(jì)劃合理性驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)對(duì)未來(lái)短期機(jī)場(chǎng)運(yùn)行資源瓶頸的預(yù)測(cè)和評(píng)估，實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)把控未來(lái)的運(yùn)行態(tài)勢(shì)，以及全域的交互控制。