高精度地圖在機場空側管理工作中的應用研究

張海洋

（民航成都電子技術有限責任公司，成都611430）

1 引言

隨著全球經濟的快速發展和流動人口的增加， 航空成為現代社會中不可或缺的交通方式。 機場作為航空運輸的重要樞紐，承載著大量的航班、旅客和貨物流動。 機場的安全運行和高效管理對于保障航空器的順利運行至關重要[1]。民航局于2019 年發布了《中國民航四型機場建設行動綱要（2020—2035年）》，提出了在機場建設中應落實“平安、綠色、智慧、人文”4個基本特征，其中，平安、智慧機場是推進“四型機場”建設的關鍵支撐和實施路徑。 此外，交通運輸部于2022 年發布了《運輸機場運行安全管理規定》，以保障機場的安全運行，并強調了安全在機場運行中的重要地位[2]。

空側的管理是機場管理中的重要部分。 但機場空側管理工作面臨一系列的挑戰。 例如，飛行區業務種類繁多，作業精確度要求較高，管理協調工作復雜[3]；現行的調度流程缺乏綜合的考慮和協調，導致決策不夠科學和全面，造成資源浪費及飛機的滯留、延誤，影響航班的準點率和運行效率；其次，機場地面車輛和設備的調度與管理也具有一定的復雜性；此外，隨著機場的不斷擴容和設備的增多，如何實時、準確地監控設備的位置和狀態也成為一個亟待解決的問題[4]。

因此， 本研究評估高精度地圖在提升機場運行效率和安全性方面的效果， 為機場空側管理提供可行的解決方案和決策支持， 希望能為機場空側管理工作的現代化和信息化進程提供有益的指導和借鑒。

2 高精度地圖概述

高精度地圖是一種以高精度地理數據為基礎，提供準確、詳細的地理信息的地圖。 它通過使用各種測量技術和傳感器獲取、收集和處理地理信息，以實現地圖的高精度化[5]。其總體架構如圖1 所示。

1）基礎數據層：可以實現CAD、BIM、傾斜攝影、激光點云等空間成果數據的統一納管。

2）平臺支撐層依托于機場私有云等進行建設，以及實現高精度地圖數據匯聚、管理、瀏覽、服務共享能力的高精度地圖服務引擎。

3）數據管理層是對納管的基礎數據、公共專題數據、機場通用、獨有以及三維模型數據，基于統一的數據標準體系，建立高精度地圖大數據庫， 并基于數據管理體系， 提供數據匯聚、數據瀏覽、數據編輯、數據分析等時空數據管理功能。

4）共享服務層是通過對納管的基礎數據、公共專題數據、機場通用、 獨有以及三維模型數據按照時空標準體系進行規整，基于時空數據管理能力與共享服務能力，對外部應用提供專題支撐服務，包括行業專題圖、應用服務、二三維API 等，統一在線上進行服務發布、申請、審批、監控等流程，由共享服務門戶統一集成， 基于機場總線為頂層可視化應用提供時空大數據服務。

3 機場與高精度地圖

民航業在近年發展建設中離不開高精度地圖的參與。 航空交通運輸領域的本質其實是位移服務，因此，作為承載航空器起降運行的空側區域，其管理最注重位置感知能力，同時由于民航具有安全要求高、業務種類多的特點，所以，在位置服務上需要精細化、專業化，機場的高精度地圖服務包含資源整合、空間分析及路徑導航等多種服務項，因此，成為民航領域持續發展所不可或缺的服務模塊。

機場的高精度地圖服務包含以下模塊。

3.1 資源目錄服務

機場高精度地圖服務中所有資源按類型或專題以目錄形式進行多維度展示，提供資源目錄分類檢索服務，用于通過便捷查找高精度地圖服務資源服務清單得到業務應用系統所需的服務內容。

二三維電子地圖服務： 提供二維電子地圖加載顯示和三維模型加載顯示的服務，可用于其他應用系統調用顯示二維/三維地圖。

3.2 空間數據服務

涉及空間位置信息的機場內部應用、 外部單位應用或互聯網接入應用需要訪問和使用機場地理信息系統地理信息數據庫的空間數據，作為其業務應用的一部分。

3.3 空間分析服務

提供基于GIS 空間分析服務， 包括點/ 線/ 面空間查詢、距離量測、面積周長量測、緩沖區分析、周邊查詢、幾何拓撲分析、疊加分析、網絡分析、通視分析、可視域分析等。 結合其他應用的業務實現具體與空間相關的分析。

3.4 路徑導航服務

提供基于機場室內外電子地圖的導航路徑規劃及顯示服務，支持跨樓、跨層路徑導航。 可用于應用系統中實現對車輛及人員路徑導航。

3.5 位置融合服務

能將通過調用高精度綜合定位系統的位置服務獲取的位置信息疊加到電子地圖上， 為第三方應用系統提供地圖位置融合服務。

第三方應用系統需要將高精度綜合定位系統的位置服務疊加到電子地圖上的地圖位置融合服務， 實現基于位置可視化的業務應用。

4 高精度地圖在空側管理中的應用

4.1 設備設施以及資源管理

高精度地圖應用于場內設備和資源的管理， 通過頁面展示靜態資源，如道面、停機區、助航設備、應急資源、管線等的位置和狀態信息，實現可視化管理。 這有助于提高管理效率，保障資源安全，并優化設備和資源管理。

4.2 施工管理

利用高精度地圖進行施工管理，可針對跑道、滑行道、機位等資源，采用閉環管理方法實現施工需求收集、計劃編制、停航通知、進程管理等的可視化流程。 通過高精度地圖平臺的管理，能有效整合施工與運行，提升資源利用效率，優化工作流程，從而提升施工管理的效能。

4.3 機場環境管理

4.3.1 凈空管理

高精度地圖可以構建機場三維凈空限制面模型， 將障礙物和凈空限制面模型置于三維場景中， 對凈空限制面與凈空范圍內的障礙物數據進行疊加評定分析， 輔助管理人員完成日常巡查、評定和審批管理，提高管理人員工作效率和凈空監管水平[6]。 在巡檢業務場景中，高精度地圖可以基于大數據分析和人工智能技術疊加，通過衛星影像圖，周期性觀察、評定是否有障礙物出現，降低工作人員巡檢工作壓力，提高工作效率。

4.3.2 鳥情管理

鳥情管理借助于機場周邊生態環境研究，利用多目相機、雷達、激光等技術，繪制機場鳥情活動平面圖作為基礎，并以高精度地圖為核心搭建鳥情知識庫。 通過疊加處置規則，實現鳥情管理的全過程閉環，包括“探、識、驅、放”。 管理人員可以根據鳥情活動平面圖制訂巡鳥和驅鳥計劃， 依據計劃執行工作，獲取鳥情信息并對其進行分析、處理、評價[7]，從而有效提高鳥情管理的效果，控制鳥擊風險[8]。

4.4 空側業務管理

4.4.1 除冰雪管理

機場除冰雪管理主要工作包含除雪和除冰作業、 規劃和調度、天氣監測和預警、設備和物資管理、其他單位協調與溝通等[9]。 結合高精度地圖和任務管理系統，對機場除雪車等機場特種車輛進行指揮調度，合理安排除冰作業的時間和資源，最大限度地減少對航班正常運行的影響。

4.4.2 拖飛機管理

拖飛機管理系統依托于高精度地圖和車載定位終端，提供計劃制訂、預案管理、事項檢查、任務監控和報警預警等功能，全面管理和監控機場拖飛機工作的安全運行。 系統可將這些地理數據以地圖形式進行可視化展示，包括飛機停機位、滑行道、跑道、航線等信息[10]。 結合車載定位終端，可以在地圖上實時監控機場牽引車的位置、速度、行駛軌跡等參數，以便對任務進行實時監控和管理。

4.5 空側運行監控

高精度地圖能夠實時對航空器位置、 航路信息、 空域地圖、天氣信息、航班動態信息、區域管制等信息進行集合整理，為機場的運行決策提供有效支撐[11]。

結合北斗定位技術， 機場可以實時掌握航班進出港的位置、高度、速度等運行數據。 將航班的運行狀態真實數字化還原，讓機場人員清晰地了解航班的運行情況，并實現對空側活動的車輛和人員進行全場景、全要素的一體化運行監控，實時監控空側的運行情況，并進行全面的管理控制，確保空側活動的順利進行。

4.6 空側安全管理

基于電子圍界的繪制與車輛實時運行狀態監控信息，系統對于車輛超速、逆行、越界、未按規定行車等實現實時報警提示，杜絕安全運行風險。

當涉及機場飛行區的網格化巡檢流程時， 會結合高精度地圖將飛行區域進行網格劃分，制訂巡檢任務計劃。 通過網格化巡檢流程，機場飛行區域可以得到全面的監測和管理，及時發現和解決潛在問題，以確保航空運營的安全和順暢。

4.7 空側應急演練

機場利用高精度地圖進行空側應急演練， 在此基礎上創建數字化、流程化的節點預案，與機場應急預案相對照。 當發生應急救援事件時，系統可以根據預案快速發布和填報信息，并監控各流程狀態、車輛位置和天氣等情況，從而提高應急處置效果的系統能力。

4.7.1 典型應用場景定制

使用高精度地圖，可以根據機場的實際業務需求，對定制化的應急處置應用場景進行快速切換和啟動。 這些場景可以包括劫機事件、飛機失火等情況。 系統會根據配置條件自動生成相應的場景配置，并在高精度地圖的三維虛擬世界中呈現。

4.7.2 預案管理

面對機場區內外發生的應急事件， 可在高精度地圖中進行預案增加、維護等操作，當需求下達時，可快速啟動相應預案，選擇相應的應用場景，在高精度地圖三維場景中進行模擬演練。

4.7.3 多視角協同演練

高精度地圖的三維虛擬場景支持不同機場角色的參與。為每個角色提供不同的視角， 使他們能夠在自己的視角下選擇合適的資源進行投放和管控。 這樣，不同角色的操作可以在虛擬世界中實時融合呈現， 角色之間可以互相觀察和感知彼此的操作，并做出相應的協調和響應。

4.8 空側運行推演

通過與高精度地圖的結合， 機場可根據機場飛機運行規則（飛機計劃制訂、跑道分配規則、機位分配規則、最優滑行路線）對運行態勢進行模擬推算并出具報告，并根據模擬結果對經濟、旅客服務、靠橋率等指標進行優化，實現資源合理分配，保障飛機運行， 對滑行路徑和需要投入特種車等資源的數量進行優化建議。

5 結語

本文基于高精度地圖的服務特點和機場空側各項業務探究了高精度地圖在空側管理中的應用可行性及應用方法，詳細介紹了包括設備設施以及資源管理、施工管理、空側業務管理、運行監控、安全管理、應急演練等八大類空側管理相關業務， 為保障空側作業安全與提升空側管理運行效率提供可行性依據。