民航數(shù)字孿生應(yīng)用市場(chǎng)現(xiàn)狀分析及發(fā)展前景

民航數(shù)字孿生應(yīng)用市場(chǎng)現(xiàn)狀分析及發(fā)展前景數(shù)字孿生城市架構(gòu)數(shù)字孿生城市的典型應(yīng)用有城市空間現(xiàn)狀可視化、規(guī)劃方案模擬分析、用地指標(biāo)過程管控、智慧工地監(jiān)管、社區(qū)風(fēng)格管理、產(chǎn)業(yè)網(wǎng)區(qū)運(yùn)營(yíng)、生態(tài)空間治理。數(shù)字孿生城市通過對(duì)物理世界的人、物、事件等所有要素?cái)?shù)字化，在網(wǎng)絡(luò)空間再造一個(gè)與之對(duì)應(yīng)的虛擬世界，形成物理維度上的實(shí)體世界和信息維度上的數(shù)字世界同生共存、虛實(shí)交融的格局。數(shù)字孿生城市不僅賦予了城市政府全局規(guī)劃和實(shí)時(shí)治理能力，更帶給所有市民能感受到的品質(zhì)生活體驗(yàn)。數(shù)字孿生城市執(zhí)行快速的假設(shè)分析和虛擬規(guī)劃，可迅速摸清城市家底，把握城市運(yùn)行脈搏；在規(guī)劃前期和建設(shè)早期了解城市特性、評(píng)估規(guī)劃影響，避免在不切實(shí)際的規(guī)劃設(shè)計(jì)上浪費(fèi)時(shí)間，防止在驗(yàn)證階段重新進(jìn)行設(shè)計(jì)，以更少的成本、更快的速度，推動(dòng)創(chuàng)新技術(shù)支撐智慧城市頂層設(shè)計(jì)落地。實(shí)現(xiàn)智慧城市建設(shè)協(xié)同創(chuàng)新。數(shù)字孿生城市關(guān)注城鄉(xiāng)居民出行軌跡、收入水準(zhǔn)、家庭結(jié)構(gòu)、日常消費(fèi)等，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，并納入模型，實(shí)現(xiàn)協(xié)同計(jì)算。同時(shí)，通過在信息空間上預(yù)測(cè)人口結(jié)構(gòu)和遷徙軌跡、推演未來的設(shè)施布局、評(píng)估商業(yè)項(xiàng)目影響等。優(yōu)化智慧城市建設(shè)并評(píng)估其成效，輔助政府在信息化、智慧化建設(shè)中的科學(xué)決策，避免走彎路或重復(fù)、低效建設(shè)。對(duì)于踐踏草坪、非機(jī)動(dòng)車占用機(jī)動(dòng)車道、非機(jī)動(dòng)車逆行等行為，在線推送到城市監(jiān)督部門曝光，有效地起到警示作用，提升全民文明風(fēng)氣。智慧城市建設(shè)發(fā)展已近十年，至今卻無一個(gè)城市自我標(biāo)榜已建成了智慧城市。事實(shí)上，智慧城市面臨技術(shù)和非技術(shù)兩大瓶頸難以突破，可謂舉步維艱。基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈、量子通信等技術(shù)的原始創(chuàng)新極度缺乏，未出現(xiàn)殺手級(jí)應(yīng)用，各功能模塊有機(jī)融合的ONEICT架構(gòu)未能實(shí)現(xiàn)，造成創(chuàng)新只停留在表面，城市運(yùn)行和治理的水平有量的提升，但沒有質(zhì)的改變。近日，由工信部牽頭編寫的2020年《數(shù)字孿生應(yīng)用白皮書》正式發(fā)布，重點(diǎn)介紹了數(shù)字孿生技術(shù)在智慧制造、智慧城市、智慧交通、智慧能源、智慧建筑、智慧健康6個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展。數(shù)字孿生技術(shù)在環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用，通常作為生態(tài)環(huán)境治理包括智慧城市建設(shè)中。中國(guó)以智慧城市和新基建為代表的建設(shè)模式雖然起步較晚，但爆發(fā)速度前所未有。目前全球近1000個(gè)提出智慧化發(fā)展的城市中，有近500個(gè)中國(guó)城市，占全球數(shù)量的48%。根據(jù)《智慧城市行業(yè)與市場(chǎng)調(diào)研報(bào)告》，2019年中國(guó)新型智慧城市規(guī)模超過9000億元，未來幾年將保持較快速度增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)到2023年市場(chǎng)規(guī)模將超過1．3萬億元。中國(guó)城市智慧化中安全綜治占比最大，占了37%；其次是慧園區(qū)、智慧交通，各占17%；智慧校園占6%；城市級(jí)平臺(tái)占了3%；服務(wù)機(jī)器人占1%。中國(guó)數(shù)字孿生行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)字孿生是充分利用物理模型、傳感器更新、運(yùn)行歷史等數(shù)據(jù)，集成多學(xué)科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過程，在虛擬空間中完成映射，從而反映相對(duì)應(yīng)的實(shí)體裝備的全生命周期過程。數(shù)字孿生可應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、智慧城市、大數(shù)據(jù)醫(yī)療等領(lǐng)域。數(shù)字孿生行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局?jǐn)?shù)字孿生行業(yè)尚處于起步階段，由于數(shù)字孿生的構(gòu)建和應(yīng)用需要軟件定義的工具和平臺(tái)提供支持，相關(guān)企業(yè)多側(cè)重于某一或某些特定維度，當(dāng)前還缺乏考慮數(shù)字孿生綜合功能需求的一體化綜合平臺(tái)。經(jīng)過多年發(fā)展，工業(yè)、工程、城市場(chǎng)景等不同領(lǐng)域的數(shù)據(jù)互動(dòng)層工具的邊界逐漸消失，以傳統(tǒng)GIS平臺(tái)軟件和基于開源渲染引擎二次開發(fā)的產(chǎn)品開始向數(shù)字孿生平臺(tái)轉(zhuǎn)型。在國(guó)內(nèi)GIS軟件市場(chǎng)展開競(jìng)爭(zhēng)的企業(yè)分為三種類型：一是國(guó)際GIS軟件巨頭，主要代表是美國(guó)環(huán)境系統(tǒng)研究所（ESRI），它們定位于GIS基礎(chǔ)平臺(tái)軟件市場(chǎng)；二是具有自主創(chuàng)新能力和自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)內(nèi)優(yōu)秀GIS基礎(chǔ)平臺(tái)軟件開發(fā)企業(yè)，如超圖軟件、泰瑞數(shù)創(chuàng)、武漢中地、武大吉奧等；三是GIS應(yīng)用軟件的開發(fā)企業(yè)，通?；贕IS基礎(chǔ)平臺(tái)軟件供應(yīng)商的產(chǎn)品，提供下游細(xì)分行業(yè)的GIS應(yīng)用系統(tǒng)及相關(guān)服務(wù)。政策支持及智慧城市建設(shè)加快，驅(qū)動(dòng)國(guó)內(nèi)數(shù)字孿生行業(yè)發(fā)展數(shù)字孿生是一種能將物理世界和數(shù)字世界打通實(shí)現(xiàn)虛實(shí)融合的復(fù)合技術(shù)，在我國(guó)，數(shù)字孿生也得到了政策支持。目前數(shù)字孿生城市已成為我國(guó)各地政府推進(jìn)智慧城市建設(shè)的主流模式選擇，產(chǎn)業(yè)界也將其視為技術(shù)創(chuàng)新的風(fēng)向標(biāo)、發(fā)展的新機(jī)遇，數(shù)字孿生應(yīng)用已在智能市政、智慧交通、智能環(huán)保等領(lǐng)域率先展開，行業(yè)持續(xù)向好。數(shù)字孿生，可簡(jiǎn)單理解為，是一個(gè)和真實(shí)世界同步變化的虛擬系統(tǒng)。數(shù)字孿生中的物理對(duì)象和數(shù)字空間能夠雙向映射、動(dòng)態(tài)交互和實(shí)時(shí)連接，因此數(shù)字孿生具備以多樣的數(shù)字模型映射物理實(shí)體的能力，具有能夠在不同數(shù)字模型之間轉(zhuǎn)換、合并和建立表達(dá)的等同性。數(shù)字孿生技術(shù)具備集成、添加和替換數(shù)字模型的能力，能夠針對(duì)多尺度、多物理、多層級(jí)的模型內(nèi)容進(jìn)行擴(kuò)展。數(shù)字孿生技術(shù)要求數(shù)字化，即以一種計(jì)算機(jī)可識(shí)別和處理的方式管理數(shù)據(jù)以對(duì)隨時(shí)間軸變化的物理實(shí)體進(jìn)行表征。表征的對(duì)象包括外觀、狀態(tài)、屬性、內(nèi)在機(jī)理，形成物理實(shí)體實(shí)時(shí)狀態(tài)的數(shù)字虛體映射。數(shù)字孿生的保真性指描述數(shù)字虛體模型和物理實(shí)體的接近性。要求虛體和實(shí)體不僅要保持幾何結(jié)構(gòu)的高度仿真，在狀態(tài)、相態(tài)和時(shí)態(tài)上也要仿真。值得一提的是在不同的數(shù)字孿生場(chǎng)景下，同一數(shù)字虛體的仿真程度可能不同。例如工況場(chǎng)景中可能只要求描述虛體的物理性質(zhì)，并不需要關(guān)注化學(xué)結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)。數(shù)字孿生中的數(shù)字虛體，用于描述物理實(shí)體的可視化模型和內(nèi)在機(jī)理，以便于對(duì)物理實(shí)體的狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)視、分析推理、優(yōu)化工藝參數(shù)和運(yùn)行參數(shù)，實(shí)現(xiàn)決策功能，即賦予數(shù)字虛體和物理實(shí)體一個(gè)大腦。因此數(shù)字孿生具有閉環(huán)性。數(shù)字?jǐn)伾蔷哂袛?shù)據(jù)連接的特定物理實(shí)體或過程的數(shù)字化表達(dá)，該數(shù)據(jù)連接可以保證物理狀態(tài)和虛擬狀態(tài)之間的同速率收斂，并提供物理實(shí)體或流程過程的整個(gè)生命周期的集成視圖，有助于優(yōu)化整體性能。數(shù)字孿生可應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、智慧城市、大數(shù)據(jù)醫(yī)療等領(lǐng)域。數(shù)字孿生產(chǎn)業(yè)鏈上下游情況（一）數(shù)字孿生行業(yè)與行業(yè)上下游關(guān)系本行業(yè)的上游行業(yè)為計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、操作系統(tǒng)及通用軟件行業(yè)；本行業(yè)的下游為各民用機(jī)場(chǎng)。（二）數(shù)字孿生行業(yè)與行業(yè)上下游關(guān)系說明1、數(shù)字孿生上游行業(yè)的影響本行業(yè)的上游行業(yè)為計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、操作系統(tǒng)及通用軟件行業(yè)，其產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)為：上游市場(chǎng)為開放市場(chǎng)，計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等硬件產(chǎn)品供應(yīng)充足，廠商間競(jìng)爭(zhēng)充分，產(chǎn)品替代性強(qiáng)；技術(shù)更新快，產(chǎn)品生命周期短，價(jià)格變動(dòng)大；高端設(shè)備、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫等主要由外商提供，且價(jià)格較高。上游行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步、新產(chǎn)品的價(jià)格下降均將對(duì)主營(yíng)業(yè)務(wù)產(chǎn)生積極的促進(jìn)作用，有利于改進(jìn)技術(shù)研發(fā)手段、完善產(chǎn)品性能、提高工程實(shí)施效率。2、數(shù)字孿生下游行業(yè)的影響本行業(yè)的下游為各民用機(jī)場(chǎng)。近年來，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速增長(zhǎng)，人們可支配收入的增長(zhǎng)，飛機(jī)出行因其所具備的便捷性、舒適性和安全性成為人們的首選。根據(jù)國(guó)家民航局預(yù)測(cè)，我國(guó)民航業(yè)將保持10．5-13．5%的年增長(zhǎng)率。民航業(yè)的快速發(fā)展，極大刺激了民用機(jī)場(chǎng)的建設(shè)需求，機(jī)場(chǎng)地理信息系統(tǒng)從機(jī)場(chǎng)的改擴(kuò)建到開始運(yùn)營(yíng)都發(fā)揮著舉足輕重的作用。數(shù)字孿生行業(yè)壁壘（一）數(shù)字孿生品牌壁壘機(jī)場(chǎng)數(shù)字孿生平臺(tái)及應(yīng)用可為機(jī)場(chǎng)規(guī)劃、機(jī)場(chǎng)建設(shè)、機(jī)場(chǎng)維護(hù)、機(jī)場(chǎng)安全管理提供專業(yè)地理信息、實(shí)時(shí)定位、全生命周期管理等服務(wù)，因此其系統(tǒng)的安全性、精準(zhǔn)性和穩(wěn)定性尤為重要，更高的品牌知名度意味著更加成熟的產(chǎn)品和更為完善的服務(wù)體系，過往成功案例和品牌影響力對(duì)于機(jī)場(chǎng)方購(gòu)買決策影響較大。而樹立一個(gè)一流品牌又需要長(zhǎng)期的資金、技術(shù)投入和積累，并反復(fù)接受市場(chǎng)考驗(yàn)。因此，新進(jìn)入者很難快速建立并維持穩(wěn)定的業(yè)務(wù)渠道。（二）數(shù)字孿生人才壁壘數(shù)字孿生軟件及應(yīng)用，對(duì)專業(yè)技術(shù)人才的要求高。要求軟件開發(fā)人員既能綜合運(yùn)用時(shí)空數(shù)據(jù)、BIM、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、模擬仿真、人工智能等技術(shù)，還能針對(duì)特定場(chǎng)景進(jìn)行獨(dú)有的特征定制研發(fā)，一般企業(yè)很難同時(shí)具備技術(shù)。同時(shí)，機(jī)場(chǎng)、航司、水利等重要設(shè)施環(huán)境的位置定位精準(zhǔn)性要求非常高，但實(shí)際上的地理形態(tài)差別比較大，信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性又比較容易受到氣候和周圍電磁場(chǎng)的影響，這對(duì)軟件開發(fā)團(tuán)隊(duì)的技術(shù)實(shí)力要求比較高。若依靠自身研究開發(fā)，需要較長(zhǎng)時(shí)間的積累，并需要對(duì)核心技術(shù)的研發(fā)進(jìn)行大規(guī)模、長(zhǎng)時(shí)間的持續(xù)投入，因此形成了人才壁壘。（三）數(shù)字孿生技術(shù)壁壘作為知識(shí)密集型行業(yè)，需滿足不同學(xué)科的交叉融合和重點(diǎn)基礎(chǔ)設(shè)施不斷發(fā)展更新的需要，技術(shù)壁壘較高。機(jī)場(chǎng)、水利等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)需求多樣性進(jìn)一步加大了產(chǎn)品開發(fā)的技術(shù)難度和創(chuàng)新要求。同時(shí)，由于人們對(duì)飛機(jī)出行普遍具有較高的時(shí)效性要求，但涉及公共交通安全，如