提到“数字孪生（Digital Twin）”一词，大多数人可能会联想到“双胞胎”“孪生兄弟”“孪生姐妹”等词。根据字面意思，我们可以简单地把数字孪生认为是数字的双胞胎，只不过数字孪生中的双胞胎，并不是完全一样的两个个体，更确切地来说，而是两个系统：一个系统存在于现实的物理世界，一个系统存在于虚拟的计算机世界。数字孪生机场，则是运用数字孪生技术，克隆出与真实机场对应的虚拟系统，在虚拟系统中我们可以看到真实机场中的每个角落，实现对机场运行全貌的实时展示。因此，我们能够借助数字孪生机场进行各种创新性尝试与改革，以孪生系统检验决策是否可行，从而大大减少在真实机场中的试错成本，并且借助孪生机场不断调整优化，使得决策更加利于真实机场的运行与管理。

  数字孪生的前世今生

  事实上，数字孪生的设想早在2003年已由美国密歇根大学的Grieves教授提出，虽然当时没有明确提出“DigitalTwin”一词，Grieves将之称为“ConceptualIdealforPLM（ProductLifecycleManagement）”，但该设想中已明确了数字孪生的基本思想，即在虚拟空间构建的数字模型与物理实体交互映射，忠实地描述物理实体全生命周期的运行轨迹。直到2010年，“DigitalTwin”一词在美国国家航空航天局的技术报告中被正式提出，并被定义为“集成了多物理量、多尺度、多概率的系统或飞行器仿真过程”。2011年，美国空军探索了数字孪生在飞行器健康管理中的应用，并详细探讨了实施数字孪生的技术挑战。2012年，美国国家航空航天局与美国空军联合发表了关于数字孪生的论文，指出数字孪生是驱动未来飞行器发展的关键技术之一。在接下来的几年中，越来越多的研究将数字孪生应用于航空航天领域，包括机身设计与维修、飞行器能力评估、飞行器故障预测等。

  新基建时代 数字孪生机场大有作为

  我国数字孪生机场建设相比国外虽然起步晚，但由于中国民航局高度重视、政策引导得力，为数字孪生技术在民航领域的推广应用提供了良好的生长环境。伴随新冠肺炎疫情防控力度的加大、我国新机场建设的发力，数字孪生技术作为新老基建的重要耦合点和支撑力，在“十四五”时期多领域民航强国建设和四型机场发展中，将大有作为。首先，在机场前期规划设计阶段，实现物理机场数字化，协助机场三维模型设计，解决复杂的空间问题；其次，在建设施工管理阶段，构建涉及建设方、监理方、施工单位等主体的建设运营一体化管理系统，实现交付标的物进度安排、质量监管、造价审查的精细化管控和数字化管理；在机场运行维护阶段，数字孪生机场通过大数据挖掘、人工智能以及深度学习等新理论新方法的应用，整合各类数据资源，实现机场运行品质的实时感知和可视化交互，依托数据高阶分析与挖掘服务技术，实现业务瓶颈问题的精准发现，利用仿真模拟技术对运行方案进行智能评估分析、优化运行策略等。

  国家宏观政策指引 我国数字孪生机场建设

  我国民航长期坚持把科技创新和智慧转型作为发展核心驱动与主攻方向，围绕民航智慧发展这条主线，陆续出台了四型机场建设的系列文件，为我国数字孪生机场建设指明了宏观方向。2019年民航局发布《民航局关于促进机场新技术应用的指导意见》，推动包括数字孪生系统在内的新技术应用；随后发布了智慧机场框架下的《机场智慧能源管理系统建设导则》《智慧机场发展研究与实践报告（国际篇）》。2020年1月，民航局发布《中国民航四型机场建设行动纲要（2020-2035年）》，明确了四型机场建设的主要任务，其中包括建设智慧机场。为进一步推动四型机场发展，民航局相继出台了《四型机场建设导则》《推动新型基础设施建设促进民航高质量发展实施意见》《推进新型基础设施建设五年行动方案》等文件，旨在结合民航“十四五”规划中以“安全为底线、智慧民航为主线”的有关要求，积极主动推动行业数字化、智能化、智慧化转型升级。2020年末，民航局成立“民航工程建设标准化技术委员会”，专班研究制定民航建设领域的相关标准，目前委员会已完成《智慧机场数据规范与交互技术指南》与《智慧机场数据关键基础设施技术指南》编制工作，并启动了与智慧相关的系列标准编制工作。2021年4月6日，民航局召开智慧民航建设领导小组第一次会议，会上冯正霖局长指出，智慧民航建设已成为行业高质量发展的主攻方向。数字孪生机场是智慧机场的典型实现路径，要将信息化技术与传统基建有机融合，要以云计算、大数据、物联网、人工智能、5G通信为核心技术手段，抓住新一轮科技革命、技术革新机遇，推动我国机场高质量发展、跨越式进阶。

  机场数字化、信息化成果奠定了国内数字孪生机场建设的基础

  2017年，中国民航正式提出“智慧机场”概念以来，国内民航机场围绕智慧发展纷纷展开数字化、信息化工作，这些工作为建设数字孪生机场奠定了良好的技术基础。北京首都机场基于“一核两翼”（“一核”是指机场群智慧云平台，“两翼”分别指地域中心的机场群智慧运行体系和垂直一体化的机场群智慧商业服务体系）的智慧机场建设思路，已实现网络安全、云服务、大数据、物联网、地理信息五大基础能力平台，并在智能资源管理、智慧服务、智慧运营、智慧安检等领域推动多个智慧项目落地。广州白云机场智慧化发展以智慧生态、智慧服务、智慧生产、智慧安全、智慧商业为特征，已建成实现覆盖全机场的物联网、云计算中心和大数据中心以及旅客信息数据库。深圳宝安机场全力推进“未来机场”（智慧机场）信息化项目建设，全面、系统地推进大服务、大运行、大安全体系的构建工作，聚焦未来“5个面向”的最佳体验（面向旅客个性化便捷出行服务、面向航企空地无缝保障服务、面向物流可视化集成服务、面向商家数字商城增值服务、面向员工全联接服务），形成机场全面智慧转型的新模式、新样板。鄂州机场创新数字建造理念，依托BIM技术建立了2000多万个构件和4亿多条管理信息，有效推动了机场建设项目设计及工程实施由传统的管理方式向全要素全数字化管理的转变，打造了机场数字施工样板，是国内首个一次性交付实体工程与数字模型的机场项目。

  我国数字孪生机场建设工作初见成效

  国内部分民航机场及行业内外专业机构充分发挥资源优势，先行实践，在数字孪生领域展开研究工作，目前已取得了一定的应用成果。北京大兴机场通过大数据、云计算、人工智能等先进技术的有机融合，打造了一整套兼容多种客户端的数字孪生系统，主要包括机场地理信息系统、高精度综合定位系统、空侧运行管理系统、机坪车辆管理系统、设施设备维护维修管理系统、工程建设及运营筹备系统等。上海机场集团计划到2022年，初步构建数字孪生机场，实现机场全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，持续引导机场安全保障、运行效率和服务体验的不断提升。中国民航科学技术研究院主导打造了一套为机场量身定制的数字孪生系统“云镜系统”，映射与反馈飞机在空间坐标上的起降状态、巡航态势、停机坪安全监测，赋予车辆和航行器真实地理空间坐标，打通机场数据，提升信息化管理的应用效果和业务效率。