張立斌　劉文龍

【摘 要】 機(jī)場空間信息服務(wù)平臺集定位信息、地理信息、業(yè)務(wù)信息等于一體，是構(gòu)建機(jī)場空間實(shí)體的透明化管理體系，提升機(jī)場服務(wù)水平的核心，也是機(jī)場信息化發(fā)展的根本需求和必然趨勢。本文首先介紹了機(jī)場業(yè)務(wù)的需求，其次介紹了機(jī)場空間信息服務(wù)平臺架構(gòu)，指出了其中的關(guān)鍵技術(shù)，最后介紹機(jī)場空間信息服務(wù)平臺當(dāng)前的應(yīng)用情況，并進(jìn)行了總結(jié)。

【關(guān)鍵詞】 地理信息系統(tǒng) 機(jī)場 業(yè)務(wù)數(shù)據(jù) 空間數(shù)據(jù) 融合

0 引言

近年來，我國民航事業(yè)取得了巨大發(fā)展，航空成為人們出行的重要途徑。而客流量的快速增長也對機(jī)場的現(xiàn)代化管理與服務(wù)提出了巨大挑戰(zhàn)。以智能化為特征的新一代信息技術(shù)正在引發(fā)民航事業(yè)發(fā)展方式的深刻變革，智慧發(fā)展成為落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，提升機(jī)場管理與服務(wù)水平，加快發(fā)展方式轉(zhuǎn)變，建設(shè)世界一流航空港，實(shí)現(xiàn)跨越發(fā)展的新思路、新方法和新路徑。全面、深入地拓展機(jī)場空間信息資源，構(gòu)建機(jī)場空間實(shí)體的透明化管理體系，增強(qiáng)機(jī)場“空中、地上、地表、地下、室內(nèi)、室外”四縱兩橫六位一體全生命周期空間實(shí)體信息資源的集成、融合、共享與應(yīng)用水平，實(shí)現(xiàn)機(jī)場的動態(tài)感知、精細(xì)管理、防范預(yù)警、前瞻決策，是機(jī)場信息化發(fā)展的根本需求和必然趨勢。為此，集定位信息、地理信息、業(yè)務(wù)信息等于一體的機(jī)場空間信息服務(wù)平臺成為機(jī)場信息化建設(shè)重要內(nèi)容和前沿領(lǐng)域[1]-[3]。本文以首都機(jī)場為例，首先介紹了機(jī)場對空間信息服務(wù)的需求，其次介紹了機(jī)場空間信息服務(wù)平臺架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)，最后介紹了首都機(jī)場LBS的應(yīng)用情況。

1 機(jī)場業(yè)務(wù)需求分析

在國際上，世界各國都在加強(qiáng)機(jī)場空間信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和應(yīng)用，美國等已制定了相對系統(tǒng)的國家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，并啟動了一系列的大型空間信息相關(guān)的建設(shè)計劃。在我國航空及相應(yīng)的基礎(chǔ)設(shè)施事業(yè)飛速發(fā)展的今天，抓住戰(zhàn)略機(jī)遇，建設(shè)機(jī)場空間信息基礎(chǔ)設(shè)施，是促進(jìn)機(jī)場朝著國際一流航空樞紐發(fā)展的重要支撐。

北京首都機(jī)場已發(fā)展成為國際第二大機(jī)場，每天1600架次航班進(jìn)出港，每天進(jìn)出的社會車輛有10余萬輛、場內(nèi)運(yùn)行的車輛近3700輛，每天進(jìn)出首都機(jī)場旅客以及接送人員將近36萬、在航站區(qū)服務(wù)的人員接近3萬，15萬行李輸送。同時，機(jī)場區(qū)域內(nèi)聚集了大量的、種類各異、復(fù)雜程度和安全系數(shù)很高的各類公共設(shè)施設(shè)備、各類管線，這些基礎(chǔ)設(shè)施資源在地上、地下星羅棋布，錯綜復(fù)雜。因此，迫切需要利用現(xiàn)代地理信息系統(tǒng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對機(jī)場的航空器、人員、貨物、車輛等機(jī)場四大業(yè)務(wù)實(shí)體的管理，促使機(jī)場減少和規(guī)避安全隱患，提高基礎(chǔ)設(shè)施、資產(chǎn)設(shè)備的保障能力，增強(qiáng)機(jī)場運(yùn)營和監(jiān)管體系。

因此，研究機(jī)場空間信息服務(wù)的關(guān)鍵技術(shù)、研發(fā)業(yè)務(wù)化的機(jī)場空間信息服務(wù)平臺，成為機(jī)場研究的重點(diǎn)問題，機(jī)場空間信息服務(wù)服務(wù)平臺及關(guān)鍵技術(shù)正在引發(fā)民航事業(yè)發(fā)展方式的深刻變革，提升機(jī)場管理與服務(wù)水平，加快發(fā)展方式轉(zhuǎn)變，建設(shè)世界一流航空港，實(shí)現(xiàn)跨越發(fā)展的新思路、新方法和新路徑。全面、深入地拓展機(jī)場空間信息資源，增強(qiáng)機(jī)場“空中、地上、地表、地下、室內(nèi)、室外”四縱兩橫六位一體全生命周期空間實(shí)體信息資源的集成、融合、共享與應(yīng)用水平，實(shí)現(xiàn)機(jī)場的動態(tài)感知、精細(xì)管理、防范預(yù)警、前瞻決策，是機(jī)場信息化發(fā)展的根本需求和必然趨勢。

2 平臺架構(gòu)

機(jī)場空間信息服務(wù)平臺主要面向“航空器、人流、貨物流、車輛流”機(jī)場四大業(yè)務(wù)實(shí)體，針對“空中、地上、地表、地下、室內(nèi)、室外”六類機(jī)場空間。該平臺從機(jī)場地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）總圖系統(tǒng)出發(fā)，建立了全覆蓋的機(jī)場地理空間信息機(jī)場設(shè)施，構(gòu)建面向機(jī)場凈空管理、飛行區(qū)資源管理、飛行區(qū)車輛調(diào)度與監(jiān)控、旅客個性化位置服務(wù)等重大需求的業(yè)務(wù)運(yùn)行系統(tǒng)。機(jī)場地理信息系統(tǒng)建設(shè)的總體架構(gòu)見圖1，可滿足機(jī)場運(yùn)行管理與服務(wù)的以下功能：

（1）增強(qiáng)機(jī)場空間信息獲取與處理能力。

（2）建設(shè)全覆蓋的機(jī)場空間數(shù)據(jù)庫管理與服務(wù)體系。

（3）提升機(jī)場空間信息綜合利用與科學(xué)決策水平。

（4）協(xié)助開拓機(jī)場空間信息應(yīng)用服務(wù)領(lǐng)域。

3 機(jī)場空間信息服務(wù)平臺關(guān)鍵技術(shù)

3.1 機(jī)場GIS關(guān)鍵技術(shù)

GIS是機(jī)場空間信息服務(wù)平臺的核心，隨著機(jī)場各類業(yè)務(wù)的發(fā)展，GIS作為現(xiàn)代化機(jī)場管理的重要技術(shù)平臺已經(jīng)逐步融入到各個業(yè)務(wù)系統(tǒng)當(dāng)中。機(jī)場GIS不單單只提供地理信息，而是將地理信息與其它位置信息、業(yè)務(wù)信息融合，進(jìn)而挖掘出更具意義的信息。機(jī)場GIS的關(guān)鍵技術(shù)如下：

（1）大型樞紐機(jī)場多源業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)融合方法。安全、高效、順暢的機(jī)場運(yùn)營需要先進(jìn)的技術(shù)手段將航班流、人流、車流、物流進(jìn)行有效地集成，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化的管理。大型樞紐機(jī)場多源業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)融合方法需實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)空間屬性與空間基礎(chǔ)地理信息的融合、業(yè)務(wù)主題信息與空間基礎(chǔ)地理信息的融合、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)時間信息與空間基礎(chǔ)信息的融合。

（2）基于機(jī)場業(yè)務(wù)深度擴(kuò)展線分類法的地理信息分類與編碼。根據(jù)機(jī)場業(yè)務(wù)特色和地理信息知識，結(jié)合國家相關(guān)的國土地理信息分類代碼、國際民用航空公約技術(shù)附件和民用航空業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)展深度擴(kuò)展線分類法。深度擴(kuò)展線分類法，是對現(xiàn)有的線分類法進(jìn)行擴(kuò)展，容量在不進(jìn)行橫向擴(kuò)充的前提下，能夠容納比原有規(guī)模更大的內(nèi)容，保證分類擴(kuò)展性，能夠充分地容納目前和將來一段時間內(nèi)機(jī)場業(yè)務(wù)的地理信息分類需求。

（3）基于位置信息的機(jī)場大人流群體行為動態(tài)監(jiān)測與分析技術(shù)。機(jī)場大人流群體行為動態(tài)監(jiān)測與分析可對安檢區(qū)、出租車區(qū)等關(guān)鍵地區(qū)的人流數(shù)量與排隊時間進(jìn)行預(yù)測與估計，提升旅客服務(wù)質(zhì)量。該技術(shù)結(jié)合機(jī)場實(shí)際應(yīng)用需求和發(fā)展態(tài)勢，從行為軌跡特征分析、群體移動規(guī)律發(fā)現(xiàn)和社會活動模式挖掘等三方面出發(fā)，采用統(tǒng)計學(xué)習(xí)、行為動力學(xué)、時間序列分析、空間數(shù)據(jù)分析以及多維分析等技術(shù)方法，在用戶興趣發(fā)現(xiàn)、檢測群體行為、服務(wù)改進(jìn)和異常行為檢測等方面進(jìn)行研究。endprint

3.2 基于Wi-Fi的室內(nèi)精確定位技術(shù)與平臺

定位信息是空間信息中的核心信息。在停機(jī)坪等室外空間，可采用成熟的衛(wèi)星定位技術(shù)，而機(jī)場大量的室內(nèi)空間也需要進(jìn)行精確定位。由于在手機(jī)用戶方面，Wi-Fi使用比例最高，因此機(jī)場采用Wi-Fi進(jìn)行精確的室內(nèi)定位。

室內(nèi)位置信息平臺構(gòu)架如圖2所示，在無線局域網(wǎng)絡(luò)訪問點(diǎn)（AP）掃描人員攜帶的終端（手機(jī)、定位卡或腕帶）的信號，將數(shù)據(jù)傳送給定位服務(wù)器，定位服務(wù)器根據(jù)信號的強(qiáng)弱或信號到達(dá)時差計算出人員的位置。

4 機(jī)場空間信息服務(wù)應(yīng)用

基于機(jī)場空間信息服務(wù)平臺，首都機(jī)場實(shí)現(xiàn)了飛行區(qū)資源管理、車輛運(yùn)營精確監(jiān)控、飛機(jī)場旅客個性化推送與服務(wù)等多項(xiàng)應(yīng)用。

4.1 飛行區(qū)資源管理應(yīng)用

為了進(jìn)一步提高飛行區(qū)管理的效率，基于首都機(jī)場已經(jīng)建有的差分基準(zhǔn)站（差分改正數(shù)據(jù)支持下的GPS系統(tǒng)定位精度達(dá)到亞米級），通過GPRS網(wǎng)絡(luò)實(shí)時廣播推送差分改正校準(zhǔn)信號，研發(fā)了高精度手持服務(wù)終端，如圖3所示?，F(xiàn)場作業(yè)人員利用手持終端，實(shí)現(xiàn)了室外現(xiàn)場辦公。通過手持終端，現(xiàn)場值班人員能及時將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)回管理中心，也通過手持終端接受相應(yīng)的數(shù)據(jù)，相關(guān)數(shù)據(jù)展現(xiàn)在手持終端地圖上面，使現(xiàn)場人員可以實(shí)時進(jìn)行可視化操作，極大的提高了現(xiàn)場人員的工作效率和作業(yè)半徑。

4.2 高精度車輛調(diào)度跟蹤

根據(jù)機(jī)場飛行區(qū)高度安全的需要，合應(yīng)用GPS定位監(jiān)控技術(shù)、通信、智能控制等技術(shù)，研制了高精度車輛調(diào)度與跟蹤用戶終端，如圖4所示?；诮K端上報的信息，通過后臺實(shí)現(xiàn)對首都機(jī)場飛行區(qū)內(nèi)部及車輛進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控和管理，包括車輛實(shí)時跟蹤定位、車輛歷史軌跡回放、車輛超速越界報警等功能，平均誤差小于1米。同時，增加了信號處理和野值剔除等處理方法，排除了在復(fù)雜環(huán)境下（信號傳播、遮擋、多路徑等）造成的定位信號漂移情況。

5 結(jié)語

本文以首都機(jī)場為例，介紹了機(jī)場空間信息服務(wù)平臺與應(yīng)用的情況，包括機(jī)場空間信息服務(wù)平臺的總體架構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)及目前的應(yīng)用情況等。機(jī)場空間信息服務(wù)平臺是GIS在現(xiàn)代機(jī)場運(yùn)營管理與服務(wù)中的應(yīng)用，集成了機(jī)場總圖管理、場內(nèi)復(fù)雜環(huán)境下的實(shí)時定位、精確地理信息服務(wù)推送等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，在大型機(jī)場地理空間數(shù)據(jù)庫平臺和凈空管理、飛行區(qū)資源圖形化管理、飛行區(qū)車輛調(diào)度與監(jiān)控、旅客個性化機(jī)場位置地圖服務(wù)等方面取得了良好的應(yīng)用效果。隨著機(jī)場現(xiàn)代化服務(wù)需求的不斷提升，基于該平臺，還有更多的應(yīng)用系統(tǒng)值得機(jī)場去探索、開發(fā)。

參考文獻(xiàn)：

[1]畢俊.基于GIS技術(shù)的機(jī)場基礎(chǔ)設(shè)施管理[J].測繪科學(xué)，2006，S1：1.

[2]秦言磊.基于VSAT/GIS的機(jī)場場面監(jiān)視與管理系統(tǒng)的研究與開發(fā) [D].南京航空航天大學(xué)，2007.

[3]丁立虎，王治.GIS在機(jī)場規(guī)劃中的應(yīng)用研究[J].基建優(yōu)化，2005，26（1）：47-49.

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[5]NERGUIZIAN C，DESPINS C， AFFES S. Geolocation in Mines with an Impulse Response Fingerprinting Technique and Neural Networks[J].IEEE Transactions on Wireless Communications，2006，5（3）：603-611.

[6][XU Yubin， DENG Zhian， MA Lin. WLAN Indoor Positioning Algorithm Based on KDDA and SVR[J].Journal of Electronics & Information Technology， 2011，33（4）：876-901.endprint

3.2 基于Wi-Fi的室內(nèi)精確定位技術(shù)與平臺

定位信息是空間信息中的核心信息。在停機(jī)坪等室外空間，可采用成熟的衛(wèi)星定位技術(shù)，而機(jī)場大量的室內(nèi)空間也需要進(jìn)行精確定位。由于在手機(jī)用戶方面，Wi-Fi使用比例最高，因此機(jī)場采用Wi-Fi進(jìn)行精確的室內(nèi)定位。

室內(nèi)位置信息平臺構(gòu)架如圖2所示，在無線局域網(wǎng)絡(luò)訪問點(diǎn)（AP）掃描人員攜帶的終端（手機(jī)、定位卡或腕帶）的信號，將數(shù)據(jù)傳送給定位服務(wù)器，定位服務(wù)器根據(jù)信號的強(qiáng)弱或信號到達(dá)時差計算出人員的位置。

4 機(jī)場空間信息服務(wù)應(yīng)用

基于機(jī)場空間信息服務(wù)平臺，首都機(jī)場實(shí)現(xiàn)了飛行區(qū)資源管理、車輛運(yùn)營精確監(jiān)控、飛機(jī)場旅客個性化推送與服務(wù)等多項(xiàng)應(yīng)用。

4.1 飛行區(qū)資源管理應(yīng)用

為了進(jìn)一步提高飛行區(qū)管理的效率，基于首都機(jī)場已經(jīng)建有的差分基準(zhǔn)站（差分改正數(shù)據(jù)支持下的GPS系統(tǒng)定位精度達(dá)到亞米級），通過GPRS網(wǎng)絡(luò)實(shí)時廣播推送差分改正校準(zhǔn)信號，研發(fā)了高精度手持服務(wù)終端，如圖3所示?，F(xiàn)場作業(yè)人員利用手持終端，實(shí)現(xiàn)了室外現(xiàn)場辦公。通過手持終端，現(xiàn)場值班人員能及時將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)回管理中心，也通過手持終端接受相應(yīng)的數(shù)據(jù)，相關(guān)數(shù)據(jù)展現(xiàn)在手持終端地圖上面，使現(xiàn)場人員可以實(shí)時進(jìn)行可視化操作，極大的提高了現(xiàn)場人員的工作效率和作業(yè)半徑。

4.2 高精度車輛調(diào)度跟蹤

根據(jù)機(jī)場飛行區(qū)高度安全的需要，合應(yīng)用GPS定位監(jiān)控技術(shù)、通信、智能控制等技術(shù)，研制了高精度車輛調(diào)度與跟蹤用戶終端，如圖4所示?；诮K端上報的信息，通過后臺實(shí)現(xiàn)對首都機(jī)場飛行區(qū)內(nèi)部及車輛進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控和管理，包括車輛實(shí)時跟蹤定位、車輛歷史軌跡回放、車輛超速越界報警等功能，平均誤差小于1米。同時，增加了信號處理和野值剔除等處理方法，排除了在復(fù)雜環(huán)境下（信號傳播、遮擋、多路徑等）造成的定位信號漂移情況。

5 結(jié)語

本文以首都機(jī)場為例，介紹了機(jī)場空間信息服務(wù)平臺與應(yīng)用的情況，包括機(jī)場空間信息服務(wù)平臺的總體架構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)及目前的應(yīng)用情況等。機(jī)場空間信息服務(wù)平臺是GIS在現(xiàn)代機(jī)場運(yùn)營管理與服務(wù)中的應(yīng)用，集成了機(jī)場總圖管理、場內(nèi)復(fù)雜環(huán)境下的實(shí)時定位、精確地理信息服務(wù)推送等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，在大型機(jī)場地理空間數(shù)據(jù)庫平臺和凈空管理、飛行區(qū)資源圖形化管理、飛行區(qū)車輛調(diào)度與監(jiān)控、旅客個性化機(jī)場位置地圖服務(wù)等方面取得了良好的應(yīng)用效果。隨著機(jī)場現(xiàn)代化服務(wù)需求的不斷提升，基于該平臺，還有更多的應(yīng)用系統(tǒng)值得機(jī)場去探索、開發(fā)。

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[6][XU Yubin， DENG Zhian， MA Lin. WLAN Indoor Positioning Algorithm Based on KDDA and SVR[J].Journal of Electronics & Information Technology， 2011，33（4）：876-901.endprint

3.2 基于Wi-Fi的室內(nèi)精確定位技術(shù)與平臺

定位信息是空間信息中的核心信息。在停機(jī)坪等室外空間，可采用成熟的衛(wèi)星定位技術(shù)，而機(jī)場大量的室內(nèi)空間也需要進(jìn)行精確定位。由于在手機(jī)用戶方面，Wi-Fi使用比例最高，因此機(jī)場采用Wi-Fi進(jìn)行精確的室內(nèi)定位。

室內(nèi)位置信息平臺構(gòu)架如圖2所示，在無線局域網(wǎng)絡(luò)訪問點(diǎn)（AP）掃描人員攜帶的終端（手機(jī)、定位卡或腕帶）的信號，將數(shù)據(jù)傳送給定位服務(wù)器，定位服務(wù)器根據(jù)信號的強(qiáng)弱或信號到達(dá)時差計算出人員的位置。

4 機(jī)場空間信息服務(wù)應(yīng)用

基于機(jī)場空間信息服務(wù)平臺，首都機(jī)場實(shí)現(xiàn)了飛行區(qū)資源管理、車輛運(yùn)營精確監(jiān)控、飛機(jī)場旅客個性化推送與服務(wù)等多項(xiàng)應(yīng)用。

4.1 飛行區(qū)資源管理應(yīng)用

為了進(jìn)一步提高飛行區(qū)管理的效率，基于首都機(jī)場已經(jīng)建有的差分基準(zhǔn)站（差分改正數(shù)據(jù)支持下的GPS系統(tǒng)定位精度達(dá)到亞米級），通過GPRS網(wǎng)絡(luò)實(shí)時廣播推送差分改正校準(zhǔn)信號，研發(fā)了高精度手持服務(wù)終端，如圖3所示?，F(xiàn)場作業(yè)人員利用手持終端，實(shí)現(xiàn)了室外現(xiàn)場辦公。通過手持終端，現(xiàn)場值班人員能及時將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)回管理中心，也通過手持終端接受相應(yīng)的數(shù)據(jù)，相關(guān)數(shù)據(jù)展現(xiàn)在手持終端地圖上面，使現(xiàn)場人員可以實(shí)時進(jìn)行可視化操作，極大的提高了現(xiàn)場人員的工作效率和作業(yè)半徑。

4.2 高精度車輛調(diào)度跟蹤

根據(jù)機(jī)場飛行區(qū)高度安全的需要，合應(yīng)用GPS定位監(jiān)控技術(shù)、通信、智能控制等技術(shù)，研制了高精度車輛調(diào)度與跟蹤用戶終端，如圖4所示?；诮K端上報的信息，通過后臺實(shí)現(xiàn)對首都機(jī)場飛行區(qū)內(nèi)部及車輛進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控和管理，包括車輛實(shí)時跟蹤定位、車輛歷史軌跡回放、車輛超速越界報警等功能，平均誤差小于1米。同時，增加了信號處理和野值剔除等處理方法，排除了在復(fù)雜環(huán)境下（信號傳播、遮擋、多路徑等）造成的定位信號漂移情況。

5 結(jié)語

本文以首都機(jī)場為例，介紹了機(jī)場空間信息服務(wù)平臺與應(yīng)用的情況，包括機(jī)場空間信息服務(wù)平臺的總體架構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)及目前的應(yīng)用情況等。機(jī)場空間信息服務(wù)平臺是GIS在現(xiàn)代機(jī)場運(yùn)營管理與服務(wù)中的應(yīng)用，集成了機(jī)場總圖管理、場內(nèi)復(fù)雜環(huán)境下的實(shí)時定位、精確地理信息服務(wù)推送等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，在大型機(jī)場地理空間數(shù)據(jù)庫平臺和凈空管理、飛行區(qū)資源圖形化管理、飛行區(qū)車輛調(diào)度與監(jiān)控、旅客個性化機(jī)場位置地圖服務(wù)等方面取得了良好的應(yīng)用效果。隨著機(jī)場現(xiàn)代化服務(wù)需求的不斷提升，基于該平臺，還有更多的應(yīng)用系統(tǒng)值得機(jī)場去探索、開發(fā)。

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