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        人工智能 大数据 实例应用 技术应用 热点透析 系统集成 解决方案

        “时空大数据”助力“数字孪生”赋能智慧机场建设

        2021年8月26日,首都机场地理信息平台(简称“GIS平台”)升级项目全面上线,集时空数据整合、处理、存储、分析和可视化等功能为一体,实现机场业务的态势感知及全景可视化,为机场决策层、管理层、运行层和作业层等各层面的应用有效赋能,助力“数字孪生”机场落地,持续引导机场安全保障、运行效率和服务体验的不断提升。

        随着智慧机场建设的深入,越来越多的信息系统需要借助地理信息平台进行可视化展示,现有平台承载能力不足和资源紧张的现象日趋明显,对原有地理信息平台进行升级势在必行。升级后的首都机场地理信息平台,包括地理信息共享模块、统一位置服务模块、车辆跟踪管理模块、场面运行监控模块、空域运行监控模块、数据可视化模块等,依托GIS、BIM、物联网、大数据、三维建模与仿真等技术,完成对机场地理信息数据、时空大数据和位置大数据的集成、融合、建模和仿真,实现首都机场“空中、地上、地表、地下、室内、室外”四纵两横六位一体、全生命周期空间实体信息资源的展示与应用。

        多源集成、时空一体的三维可视体系

        为实现地理信息数据的全场景、多维可视化展示,地理信息平台运用可视化仿真技术,对首都机场空域、飞行区、航站楼以及公共区域室内外环境、设备和设施完成三维建模,融合航班运行和旅客服务为核心的业务仿真,集成实时视频实现虚实无缝融合,构建首都机场全域全要素的三维运行场景。实时动态呈现机场空中、场面与航站楼内部运行态势、运行指标、保障进程、服务资源状态和环境、防汛、天气等监测数据,为机场管理者提供跨域、跨业务、全视角的可视化平台,实现机场实时运营可视化,辅助模拟推演和联动指挥,全面提升机场运行监控与治理水平。

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        图1三维场面可视化界面

        “新平台为首都机场疫情防控规划、冬奥会流程设计、内部员工培训和应急指挥流程优化等提供了沉浸式交互体验,是落地数字仿真的创新应用实践。”据相关负责人介绍,升级后的地理信息平台,可根据使用者需要保存多个第一视角的三维路径,不出办公室就可以体验身临其境的感受,极大方便了业务流程规划与管理工作。

        场景适配、智能研判的服务赋能方式

        地理信息平台作为首都机场重要的底层支撑平台已经融入到各个业务系统当中,通过API接口等方式,对外提供地图资源、定位服务和时空分析能力,为其他业务系统有效赋能,辅助实现机场的动态感知、精细管理、防范预警和前瞻决策。一是提供统一地图服务,实现地图调用、空间查询、空间分析、业务信息叠加等功能,支持机场其他业务系统快速实现多源数据融合的可视化应用需求;二是提供统一定位服务,实现对航空器、车辆等移动设备及人员的实时定位与跟踪,构建精准定位旅客热力分布图和航空器轨迹热力图,支持机场运行监控、指挥调度、旅客服务等应用场景的落地;三是提供时空大数据分析能力,建立多维业务模型,实现海量时空数据的高阶分析与挖掘,并完成多维前瞻预测,为机场规划、运营、服务等决策提供数据支撑。

        截至目前,已有飞行区运行管理系统、安全巡查系统、消防支队巡检系统等十一个业务系统,使用地理信息平台提供的服务能力,同时还有十五个应用系统有可视化展示需求,并在陆续对接中。

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        图2 地理信息共享模块界面

        协同运算、动态可视的业务管理模式

        创新是引领发展的第一动力,只有不断创新,才能立足于不断变化的市场,实现可持续发展。地理信息平台汇聚融合全国ADS-B数据、车辆定位数据、实时动态呈现视频、气象信息等感知数据,实时精准还原全国空域和首都机场机坪场面的运行态势。从宏观全域视角,展示全国航班航线分布、实时动态以及首都机场进出港点流量信息;从微观精细视角,展示航班实时位置、预计落地时间、滑行等待时间、延误状态及其各保障节点数据,支持运行管理人员对航班的协调与管控,有效提高机场航班正常率和运行品质。

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        图3 空域运行监控界面

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        图4 场面运行监控界面

        同时,该平台综合利用北斗+GPS+蓝牙定位、位置差分、无线通信及移动互联等技术,打造可视、透明、互动、智能的机坪车辆管理模块,实现机坪车辆实时监控和车辆超速安全预警等,解决机坪车辆信息统计无序、车辆违章和不安全事件无据可查的难题,提高机坪车辆安全管理水平,减轻车辆管理的工作难度。“这个系统不仅能实时展示车辆的位置信息,还能及时进行违章报警和信息倒查,每日的汇总统计可一键输出,是我们工作的好帮手。”值班室的工作人员满意地说道。

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        图5 车辆管理界面

        除此之外,该平台运用地理信息系统(GIS)技术、时序数据库和三维技术,直观显示地下管线的空间层次和位置,以仿真方式形象展现地下管线的埋深、材质、形状、走向和周边环境。与以往的管线平面图相比,极大地方便了管线信息的查询与管理,辅助施工和应急处置,帮助用户对综合管线以标准化的方式进行管理,并提供丰富强大的各类查询、统计和辅助分析等功能,为今后地下管线资源的统筹利用提供了准确、直观、高效的参考。

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        图6 智能管网界面

        后续,首都机场将结合现有地理信息平台的大量数据,通过人工智能、深度学习、知识图谱等技术进行深入数据挖掘,总结机场运行、管理和决策内在规律,精准发现运行业务瓶颈问题,为机场智能评估、优化运行、科学决策提供新手段和方法,为机场运营管理、旅客服务和规划决策提供强有力的支撑。同时,结合本平台的建设基础和多年来的运行经验,整理成技术标准,推广和指导其他机场的数字化建设。

        首都机场地理信息平台,运用可视化仿真技术,融合机场智能模型,构建了空天地一体化的全生命周期信息管理平台,实现了实时可视化运营和智能指挥、决策,一图汇聚数据、一屏尽览全局,进一步推动了首都机场数字孪生应用的可持续发展,大幅提升了首都机场基础平台的智慧化水平,是首都机场在民航局《中国民航推进四型机场建设行动纲要(2020-2035年)》指引下,向“智慧机场”建设迈出的重要一步,也为首都机场建立完备的数字孪生机场体系奠定了基础。

        未来,首都机场将以物理感知为建设前提,以数据处理作支撑基础,以数据挖掘为核心任务,不断深化机场信息的终极可视与应用,建立完备的数字孪生机场体系,通过智慧机场建设持续提升机场现代化水平,增强旅客的安全感、获得感和幸福感,全力以赴推进“四型机场”建设,助力民航高质量发展。

        投稿单位:北京首都国际机场股份有限公司 

        来源:四型机场

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