《中国智慧城市优秀应用案例集》之南宁吴圩国际机场数字孪生底座平台

编者荐语：

《中国智慧城市优秀应用案例集（2024）》火热出炉，广州南方智能智慧测绘数字化管理平台建设项目、南宁吴圩国际机场数字孪生底座平台、澄迈县南部片区城乡供水一体化工程成功入选，以创新之力，赋能智慧城市建设！

★申报案例展示★

南宁吴圩国际机场数字孪生底座平台

申杨捷钟金明陈辉

广西机场管理集团有限责任公司

广州南方测绘科技股份有限公司

广州南方智能技术有限公司

一、建设背景

党的二十大报告提出加快建设交通强国、数字中国，优化基础设施布局、结构、功能和系统集成，构建现代化基础设施体系。《数字中国建设整体布局规划》提出，推动数字技术和实体经济深度融合，在农业、工业、金融、教育、医疗、交通、能源等重点领域，加快数字技术创新应用。

广西位于我国大陆东、中、西地带的交汇点，南临北部湾，是连接粤港澳与东盟国家的重要通道，也是西南中南地区的开放发展支点。南宁吴圩国际机场作为广西的主要机场，自治区党委、政府高度重视其建设发展，提出了打造面向东盟的门户枢纽和国际航空货运枢纽的目标。广西机场管理集团为实现这一目标，持续加大南宁吴圩国际机场基础设施建设力度。

根据习近平总书记关于“四型机场”建设和民航局《中国民航四型机场建设行动纲要(2020—2035年)》的指导，结合广西交通运输数字化转型升级、以数字化推进行业治理体系和治理能力现代化的要求，南宁吴圩国际机场将智慧化建设作为重要内容，南宁吴圩国际机场通过统一规划、统筹建设，充分考虑机场的枢纽地位和长期发展要求，深度融合GIS、BIM等数据，创建机场孪生底座平台，为工程建设、安全运行、智慧化管理等提供数据和能力支持，将推进《智慧民航建设路线图》所确定的数字化转型，创建机场大数据管理体系，实现内外部数据顺畅流转和应用融合创新。把南宁吴圩国际机场建设成“平安、绿色、智慧、人文”的品质机场，如图1所示，为广西民航高质量发展、西部交通强省建设和新时代建设作出更大贡献。

图 1 “四型机场”建设要素

二、建设内容

1 总体架构

平台深度融合GIS、BIM、IoT等新一代信息技术，搭建南宁吴圩国际机场数字孪生底座，平台按照“一中心、一平台、N应用”的设计理念，赋能智慧机场建设。总体设计如图2所示。

图 2 数字孪生机场总体设计图

平台以标准规范体系为基础，以安全运维为保障，从下到上依次划分为基础设施层、数据资源层、基础平台层和业务应用层，建立大数据、大平台、大模型，总体框架如图3所示。

基础设施层：实现安全可靠、易于管理、可弹性扩展的硬件环境，能够为提高机场建设、运行、服务、管理等多种应用的弹性扩展和部署管理能力提供技术支持，同时为相关应用的不断丰富拓展提供基础环境支撑。

数据资源层：按照南宁吴圩国际机场数据资源体系，对多源异构海量GIS+BIM数据进行整合，实现统一集成管理。

基础平台层：通过建立集数据汇聚、管理、分析、共享为一体的GIS+BIM基础底座平台，有效归集时空地理、BIM等数据，统一为机场提供多基础服务能力。包括GIS+BIM底座管理系统、机场三维全息“一张图”引擎、云共享服务中心。

业务应用层：根据南宁吴圩国际机场当前业务系统建设的需要，基于平台支撑层，建设机场电磁管理子系统、综合定位移动端、虚拟仿真（VR）演练子系统等多个业务应用系统，支撑相关业务部门工作，提升业务工作信息化、数字化、智能化水平。

图 3 系统总体架构设计

2 建设内容

2.1 GIS+BIM数据底版建设

将T1、T2、T3航站楼，以及GTC（交通中心）、ITC（航空信息部楼）、AOC（运行指挥中心）等共计约180万平方米BIM模型与机场基础测绘数据、专题数据、地下管线数据、图档数据、传感数据等数据融合关联，构建二三维、动静态、地上下、室内外一体化的数据底板，建设数据内容如表1所示：

表 1 数据建设情况图表

2.2GIS+BIM平台底座建设
（1）建设GIS+BIM底座管理系统，在GIS+BIM二三维信息数据基础上，提升平台对各类GIS、BIM数据的全生命周期管理能力，如图4所示。

图 4 GIS+BIM底座管理系统

（2）建设机场三维全息“一张图”引擎，针对各应用、各部门需求提供三维高渲染可视化引擎、BIM模型分析交互引擎、二三维GIS分析引擎、零代码场景搭建引擎，如图5所示。

图 5 机场三维全息“一张图”引擎

（3）建设GIS+BIM云共享服务中心，实现机场各业务系统间基于GIS+BIM数据底座的互联互通。

2.3 GIS+BIM深化应用系统建设

基于平台底座，新建虚拟仿真培训（VR）演练子系统、领导驾驶舱、机场电磁管理子系统、综合定位移动端、设备监控可视化子系统、道面管理系统、管线管理系统、净空管理系统等多个GIS+BIM深化应用系统，服务于机场日常业务管理，增加信息化系统对业务应用支撑的深度和广度。

（1）机场综合管线管理平台：基于机场GIS系统，利用GIS、数据库、图像处理、可视化及WebGL的技术，建立了机场综合管线管理平台，PC端、移动端协同应用，提供领导驾驶舱、管线一张图、巡检管理、维修管理、平台管理五大功能模块，如图6所示。

图 6 机场综合管线管理平台

（2）净空管理系统：基于GIS开发，建立了机场净空管理系统，提供净空“一张图”、障碍物管理、档案管理、巡检管理、异常管理等功能，系统采用“WEB端+移动端”的方式，实现“低慢小”、建筑物等影响飞机安全运行障碍物管理，守护机场净空安全，如图7所示。

图 7 净空管理系统

2.4提供API开发接口及外部系统接口

系统提供API开发接口，可基于接口进行二次开发，满足各种开发需求。提供外部系统接口，为航站楼弱电信息系统、数字化施工平台、车辆定位系统、楼宇自控系统等进行数据对接，并为其他使用二三维GIS+BIM数据的应用系统提供GIS+BIM数据服务。

三、创新应用

1 物理机场与数字机场同步建设、同步演进
通过对现实场景、问题、要素进行机理、空间的模拟仿真，提供精细化管理和辅助决策支持，搭建数字机场，实现平台与T3航站楼同步规划、同步建设、同步演进。

2 GIS+BIM技术深化应用，服务机场建设全流程
GIS+BIM技术将在T3航站楼建设过程中得到全面、深化的应用，设计BIM、施工BIM、竣工BIM、运维BIM将与其它GIS数据、业务数据、传感数据融入，纳入平台集中管理，统一服务于T3航站楼规划、设计、施工、监理、竣工、运维等工程建设环节。

3 统一实施，确保数据衔接、业务协同

T3航站楼通过统一的数据管理平台，对项目建设、竣工交付及运维各阶段数据全面记录和跟踪，实现了各阶段数据的一致性和无损失传递。同时通过有效的项目管理和协调，明确分工和一致性目标，以确保不同技术和平台之间的顺畅对接。例如建设施工和机场整体数据底座由不同厂家负责，成功实现了系统成果的一致性，有效避免了数据损失和成本增加问题。

采用集中管理和协同合作的措施，确保了数据的完整性和系统的一致性，避免不同平台和技术之间的分歧，提高整体工程的效率和质量，对于未来的机场运维工作和数字孪生机场建设工作至关重要。

通过整体实施，在BIM数据管理和流转、系统数据衔接、业务协同等方面有着天然优势：

（1）有利于BIM数据的管理和流转，通盘考虑了GIS+BIM综合管理与BIM工程全过程咨询服务的有机结合，在项目中采用项目的BIM数据存储模型和BIM轻量化技术，确保BIM工程全过程咨询服务过程所形成的BIM模型资产完整无损地传导到GIS+BIM综合管理平台，对其他接入平台的各业务系统提供准确、统一的BIM数据服务。

（2）有利于平台系统间的衔接：BIM协同平台与GIS+BIM综合管理平台不是各自独立的孤岛，二者虽定位不同，但联系密切。整体统一实施可实现平台总体框架、技术框架、数据框架的统一、复用，以及部分功能的服务、数据或功能服务的复用，完成系统的单点登录等，用同样的投资实现最好的效果，避免系统烟囱的产生。

（3）有利于业务间的衔接：BIM工程全过程咨询、GIS+BIM平台接入的业务系统涉及的机场管理业务和后续的BIM运维业务的有效衔接。

4 前瞻性标准设计，利于后期BIM运维

在实施的前期准备阶段制定兼容运维的数据标准，减少后期BIM竣工模型到运维模型转化的工作量，使得在T3航站楼及配套工程建设中和完成后形成的BIM模型资产能够有效地投入BIM运维工作；

设计非结构化的数据属性存储模型，有效整合在BIM服务中不同相关方提供的以构件为单位的不一致、不对齐的数据信息，做到属性信息不丢失；

设计BIM数据索引，将BIM模型的空间数据、数据模式各异的属性数据和用于三维可视化的BIM模型切片数据通过数据索引进行唯一关联，实现逻辑合一、物理按需分散存储。

5 综合规划设计，助力孪生机场全面建设

GIS+BIM综合管理平台、BIM协同平台、智慧工地系统、BIM建筑管理平台都是数字孪生机场实现的重要基础，在建设过程中需要整体预先考虑数字孪生机场的规划，整体统一进行系统架构、数据标准、功能框架的设计，在未来数字孪生机场建设中，实现与现有各系统间的无缝衔接。

6 实时可视化，汇报及展示项目建设成果

T3航站楼和配套设施工程建设是将GIS+BIM平台形成的地理空间大场景与BIM工程全过程形成的建筑空间小场景相结合，将BIM模型数据和建设施工过程数据、进度数据等进行结合，统一管理、高逼真仿真呈现，通过平台端、大屏端进行展示汇报，

使机场相关人员能够直观地了解工程的整体进展和阶段性成果。如图9所示。