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  隨著國家和民航不斷提出對新基建和四型機場建設的新要求，傳統(tǒng)的機場建設迫切需要轉(zhuǎn)型升級，采用數(shù)字孿生技術構建數(shù)字機場，是落實智能建造和新型基礎設施建設的具體舉措，是智能交通領域的一項探索創(chuàng)新。本文結(jié)合西安咸陽國際機場三期擴建工程的實例，探索數(shù)字孿生技術在機場建設中的具體應用，具有積極的實踐意義。

  數(shù)字孿生(Digital Twin)的概念最早是由密西根大學的Michael Gneves教授于2002年提出的，具體是指在物理實體基礎上，通過仿真模擬，映射到虛擬空間中，并構建能夠?qū)崿F(xiàn)信息交互的數(shù)字攣生模型，通過傳感器進行數(shù)字感知，并依靠技術集成，實現(xiàn)虛擬空間的數(shù)據(jù)交互和實體數(shù)據(jù)的映射，建立數(shù)字化的分析模型，通過一系列的分析計算，最終通過實體基礎設施中的驅(qū)動器發(fā)布執(zhí)行指令，轉(zhuǎn)變成生產(chǎn)和運營的活動。

  在新基建的背景下，數(shù)字化場景的構建是新基建的核心要求之一，數(shù)字孿生機場是物理基礎設施的數(shù)字化重現(xiàn)，將催動更多新的場景應用和產(chǎn)業(yè)鏈。在機場建設領域，建筑信息模型(BIM)是主要的工具之一，同時，數(shù)字化仿真模擬等工具的應用，也是數(shù)字孿生技術的重要外在體現(xiàn)。包括機場的規(guī)劃設計、改擴建方案研究、建筑信息模型等均可以通過三維可視化場景，極大地提高規(guī)劃設計的效率，通過立體感知、實時分析等，解決規(guī)劃設計方案的虛實交互。

  數(shù)字孿生機場應用案例分析

  數(shù)字孿生機場通過充分利用大數(shù)據(jù)挖掘技術、人工智能算法以及先進的數(shù)據(jù)分析方法，整合匯聚數(shù)據(jù)資源，建設完成機場運行品質(zhì)評估系統(tǒng)并開展數(shù)據(jù)高階分析與挖掘咨詢服務;依靠系統(tǒng)的數(shù)據(jù)基礎，積極實現(xiàn)機場運行品質(zhì)的實時感知和可視化交互，依托數(shù)據(jù)高階分析與挖掘服務，實現(xiàn)業(yè)務問題瓶頸的精準發(fā)現(xiàn)，利用仿真模擬技術對運行方案進行評估分析，優(yōu)化運行策略，為機場運營管理、旅客服務和規(guī)劃決策提供強有力的支撐。一般在機場信息中心(ITC)建立孿生數(shù)字機場的模擬仿真系統(tǒng)，通過顯示大屏、VR/AR、體感、模擬器、綜合可視化等方式，展現(xiàn)機場的模擬運行以及四型機場的展示和體驗。下面以西安咸陽機場三期擴建工程為實例，簡要介紹數(shù)字孿生機場的建設方案。

  (一)系統(tǒng)架構

  西安咸陽機場三期擴建工程中，搭建的數(shù)字孿生機場系統(tǒng)架構是在數(shù)據(jù)中臺和業(yè)務中臺的基礎上，建設智能共享服務交互平臺，連接內(nèi)外部系統(tǒng)平臺和各類生產(chǎn)業(yè)務類平臺，通過整合機場各業(yè)務系統(tǒng)數(shù)據(jù)，加強數(shù)據(jù)資源管理能力;提高機場數(shù)據(jù)分析、可視化和決策支撐能力;提升機場對航空旅客、航空公司的綜合服務能力。主要實現(xiàn)機場運行品質(zhì)評估、數(shù)據(jù)的存儲處理分析、運行管理、數(shù)據(jù)資產(chǎn)和數(shù)據(jù)治理、機場運行效率仿真、智能多媒體展示、3D全息投影數(shù)字沙盤組成、應用場景展示等功能。關于數(shù)字孿生機場系統(tǒng)架構圖，見下圖。

  (二)功能要求

  以下重點對機場運行品質(zhì)評估、機場運行效率仿真、3D全息投影數(shù)字沙盤、應用場景展示等功能進行介紹。

  1. 機場運行品質(zhì)評估

  2. 機場運行效率仿真

  3. 3D全息投影數(shù)字沙盤

  4. 應用場景展示

  (1)機場建筑全景可視化

  (2)地面區(qū)域交通可視化

  (3)天氣狀態(tài)三維可視化

  (4)空域狀態(tài)可視化

  (5)站坪狀態(tài)可視化

  (6)航班執(zhí)行狀況可視化

  總結(jié)與展望

  隨著數(shù)字孿生理論和實踐的不斷完善，應用的具體領域和應用場景會不斷增多，同時隨著5G、物聯(lián)網(wǎng)等技術的不斷革新，在今后的機場建設過程中，可以預見，將圍繞機場基礎設施建設和運營維護的全生命周期，開展數(shù)字孿生的構建和部署，不斷反饋和迭代，建立各類流程和信息的交互和映射，源源不斷地獲取物理設施的數(shù)字信息。相信在不遠的未來，數(shù)字機場的場景將更多地呈現(xiàn)在建設、設計、實施、管理等人員面前，將極大地促進降本增效，實現(xiàn)民航機場建設的高質(zhì)量發(fā)展。