智慧民航與元宇宙技術融合的創新路徑探索

摘要：隨著科技的飛速發展，元宇宙這一數字化前沿領域正逐漸滲透到多個行業中。作為民航業發展的重要方向，智慧民航也開始積極探索如何利用元宇宙技術推動其創新與進步。文章將對元宇宙與智慧民航的基本概念進行全面梳理，深入剖析元宇宙技術在智慧民航發展中的創新應用潛力，并探討了實現這些應用所需的技術支撐條件，旨在為智慧民航行業的持續創新提供一定的理論基礎。

關鍵詞：元宇宙；智慧民航；創新發展

中圖分類號：TP39文獻標志碼：A

0引言

隨著科技的不斷進步，民航領域也在不斷變化和創新。數字技術在民航中的應用已成為行業變革的關鍵驅動力。從航班預訂和登機手續到飛行監控，數字技術正在顯著改善乘客和航空公司的體驗。機場運營、航班調度、維護等工作也逐漸采用數字化解決方案以提高效率和可靠性。在現代數字時代下，智慧民航已成為民航業的重要發展方向。數字技術的興起為航空公司、機場和旅行者創造了新的機遇。隨著數字化的普及，航空公司能夠更好地了解乘客的需求，并提供個性化服務以改善乘客體驗。

智慧民航領域引入元宇宙技術，將對該行業帶來顛覆性的變革。通過打造虛擬的機場和飛行場景，乘客將能享受到前所未有的沉浸式飛行體驗。同時，飛行員和地勤人員也能在高度仿真的模擬環境中進行訓練，進而提升他們的專業技能和應對各種復雜情況的能力。元宇宙技術有著巨大的潛力，有望成為智慧民航領域創新的關鍵力量。

元宇宙技術在智慧民航領域的應用廣度與深度取決于所采用的技術手段，如增強現實、區塊鏈、虛擬現實和數字孿生等技術。例如：借助增強現實技術，維修人員可以在高度仿真的培訓環境中進行模擬演練，從而在實際操作前就能熟悉維修流程，這將極大地提高維修效率并降低操作風險。以數字孿生技術為例，其能夠完整映射真實的飛機維修環境，結合虛擬組件圖表和建模技術，為培訓人員提供身臨其境的維護操作體驗。這些技術手段進一步打破了地理限制，使分散各地的個體能夠在虛擬空間中集結，共同進行模擬操作或體驗。

1元宇宙與智慧民航

1.1元宇宙

Metaverse一詞，其構造源于英文前綴meta，含有超越、元素之意，其詞根verse，源自universe，意指宇宙。斯蒂芬森將賽博朋克世界、錯綜復雜的語言理論及后現代主義的諷刺手法相融合，同時注入了移動計算、虛擬現實、數字貨幣、智能手機和增強現實等現代科技元素，構建了一個超現實的數字空間，以此呈現其獨特的“元宇宙”概念［1-2］。

WOS數據庫，作為英文學術參考資料的重要源頭，提供了豐富的學術資源。該研究基于WOS核心收藏，針對Metaverse主題，檢索了2019—2023年的相關文章（2023年數據截至7月19日）。為確保檢索結果的準確性和全面性，設定了以下檢索標準：TS=（“AR”或“人工智能”或“AI”或區塊鏈或“VR”或“物聯網”或“數字孿生”或“虛擬現實”或“數字技術”），時間跨度為2019—2023年。檢索范圍涵蓋SCI-EXPANDED、SSCI、Aamp;HCI、CPCI-S、CPCI-SSH、ESCI等多個索引。

經過嚴格的文獻篩選和數據清理流程，文章最終選取了1111條高質量的參考文獻。為了進一步揭示這些論文背后的學術網絡和國家合作情況，文章利用BIBLIOMETRC可視化分析軟件進行了深入分析。圖1直觀地展示了過去5年中元宇宙領域學術出版物的總數以及各國之間的合作關系。

這種廣泛的國際合作不僅促進了技術創新和知識共享的加速，還為元宇宙領域的進一步發展注入了強大動力。元宇宙領域的研究無疑是一項全球性的努力，各國之間的緊密合作對于推動該領域的進步具有至關重要的意義。通過加強國際合作與交流，文章研究有助于各國共同應對挑戰、分享經驗、推動創新，促進元宇宙領域的繁榮與發展。

1.2智慧民航

智慧民航概念源自信息技術與民航的深度融合，在中國民航數字化轉型實踐中逐漸形成。智慧民航早期應用與大數據、機器學習等特定先進信息技術的進展密切相關，是指利用信息化、網絡化和智能化技術的綜合概念，深度整合民航服務，全面提升空運效率和服務質量［3］。自20世紀90年代以來，隨著互聯網和移動通信技術的普及，航空業已經開始實現電子化，如在線預訂、電子機票、自助辦理登機等。隨著物聯網、云計算、大數據和人工智能等技術的發展，航空業進一步實現了智能化，涵蓋了航班調度、航班管理、機場運營、乘客服務和貨物物流等多個環節。因此，智慧民航的概念并非是在特定時間和地點創造出來的，而是在多年技術和行業發展的過程中逐漸形成和認可的，不僅反映了航空業對效率、安全、便利和可持續性的持續追求，還預示著航空業的未來發展方向。

文章運用VOSviewer可視化工具，對基于WOS核心集的“民航”主題文章進行了關鍵詞聚類視覺分析，時間跨度從2013—2023年7月19日。文章經過二次數據整理，最終篩選出3050篇高質量參考文獻。結合新一代民航業的數字化轉型背景，聚焦大數據、機器學習等新一代信息技術在智慧機艙、智慧管制、智慧維修和智慧低碳4大數字治理領域的應用，文章對智慧民航進行了深入的關鍵詞聚類分析，分析結果如圖2所示。

2元宇宙創新應用

在當前智慧民航的變革性發展過程中，元宇宙技術展現出了無比廣闊的潛在應用空間，涵蓋了機場與航空公司人員的培訓、民航客艙服務、智能交通模擬及民航維修等多個重要領域。

在機場與航空公司人員培訓方面，元宇宙技術可以構建一個高度仿真的虛擬環境，使學員能夠在接近真實的工作場景中接受培訓。這種培訓方式不僅提高了培訓效率，還降低了培訓成本，同時確保了培訓過程的安全性。元宇宙所提供的虛擬培訓與模擬環境還可以增進從業者對智能應用的理解與接受程度。

在民航客艙服務方面，元宇宙技術可以為乘客提供更加個性化和沉浸式的服務體驗。例如：元宇宙技術將人工智能助手與自然語言處理技術相結合，實現了與乘客的智能對話和互動。這些智能助手不僅能為乘客提供旅行信息、處理服務請求，還能解答疑問，并提供個性化推薦等服務。同時，借助元宇宙技術，這些智能助手被引入虛擬機艙環境中，為乘客帶來了更加沉浸式的交互體驗。此外，通過虛擬現實技術，乘客可以在飛行前預覽客艙布局和服務流程，從而提前了解并享受更加舒適和便捷的飛行體驗。

在智能交通模擬方面，元宇宙技術可以模擬復雜的交通環境，幫助交通管理人員更好地規劃和管理民航交通。此外，該技術還可以用于飛行員和空中交通管制員的模擬訓練，以提高他們在緊急情況下的應對能力。借助先進的元宇宙技術平臺和應用軟件，可以模擬各種飛行場景和飛機操作條件，同時融入真實的天氣和飛行數據。這一平臺不僅為空中交通從業者提供了一個全新的培訓模式和工作方式，還有助于其更好地適應行業發展的變化。

在民航維修方面，維修工作對技術的要求極高，需要維修人員能夠迅速且準確地掌握各種復雜的維護手冊和插圖目錄。然而，傳統的紙質手冊以二維形式展示信息，缺乏直觀性，使得維修人員難以快速理解手冊內容。此外，大多數民航維修工作依賴于機載或硬件基礎的培訓模擬器，這些模擬器不僅價格昂貴，而且維護困難。為了克服這些限制，元宇宙技術可以提供一個虛擬的維修環境，可以為維修人員提供一個更加直觀、互動的學習環境，使維修人員能夠在不接觸實際飛機的情況下進行模擬維修操作，幫助他們更好地理解和掌握維修知識，提高工作效率和質量。這不僅降低了維修成本，還提高了維修效率，同時確保了維修過程的安全性。

3元宇宙技術實現支撐

在構建元宇宙的過程中，基礎設施發揮著至關重要的作用，為元宇宙的完整建立提供了必不可少的硬件與技術支持［4］。具體而言，網絡和計算技術、區塊鏈技術以及物聯網技術構成了基礎設施的3大核心支柱。

網絡和計算技術在元宇宙中占據重要地位。例如：5G網絡、邊緣計算以及云計算等尖端技術為元宇宙營造了一個高速穩定的網絡環境，并為其提供了堅實的計算能力基礎。這些技術確保了在元宇宙中能夠進行大規模的數據傳輸和處理，為用戶帶來順暢無阻的虛擬體驗以及高度互動的沉浸感。

區塊鏈技術的引入則為元宇宙構建了一個安全、透明且開放的虛擬經濟體系。借助區塊鏈技術的去中心化特性，用戶能夠放心地進行數字資產交易、數字身份驗證等操作，從而大幅增強了元宇宙的可信度和可持續性。

此外，物聯網技術作為基礎設施的重要組成部分，為元宇宙提供了精確的數字孿生建模以及多樣化的交互方式。通過物聯網技術，現實世界中的物理實體能夠與數字空間緊密相連，使用戶能夠通過元宇宙實時地與物理實體進行交互和監控。這無疑為元宇宙帶來了更加真實且豐富的用戶體驗。

在元宇宙環境中，保障用戶數據安全與隱私也至關重要。研究者必須重視用戶對數據保護和安全措施的感知，以建立信任基礎。同時，只有通過持續優化交互技術，關注用戶需求與偏好，才能為用戶提供更加沉浸、個性化和創新的體驗。在智慧民航領域應用元宇宙技術時，用戶參與度和滿意度是關鍵的評估指標。然而，智能服務的推廣和普及仍面臨用戶接受度及隱私安全等挑戰，需持續努力克服［5］。

4結語

元宇宙技術在智慧民航中的應用具有廣闊的前景和巨大的潛力，通過創建虛擬機場和飛行環境，乘客可以獲得更沉浸式的體驗，同時還為飛行員和地勤人員培訓提供更逼真的模擬環境。未來，隨著技術的不斷發展和完善，元宇宙技術將為智慧民航的發展注入新的活力和動力，推動民航業實現更加全面、智能、高效的發展；同時，研究人員還需要不斷加強對元宇宙技術的研究和探索，為行業的持續創新提供更加堅實的理論基礎和技術支撐。

參考文獻

［1］公雅君.元宇宙綜藝的基因圖譜與未來生態圖景［J］.視聽，2023（4）：65-69.

［2］MARKUS W. What is Metaverse？-a definition based on qualitative meta-synthesis［J］. Future Internet，2022（11）：310-310.

［3］DING Y L. Proceedings of the 2020 3rd International Conference on E-Business， Information Management and Computer Science，December 5-6， 2020［C］. Wuhan： EBIMCS，2020.

［4］BALICA R"，MAJEROV J，CUITOI A C. Metaverse applications， technologies， and infrastruc ture： predictive algorithms， real-time customer data analytics， and virtual navigation tools［J］. Linguistic and Philosophical Investigations， 2022（21）：219-235.

［5］FAR S B， RAD A I. Applying digital twins in metaverse： user interface， security and privacy challenges［J］. Journal of Metaverse， 2022（1）： 8-15.

（編輯王永超編輯）

Exploration of innovative paths for the integration of smart civil aviation and Metaverse technology

WANG" Fang， SHUI" Lingqiao*， WEI" Zhe

（Civil Aviation Flight University of China， Guanghan 618307， China）

Abstract： With the rapid development of science and technology， the digital frontier field of the Metaverse is gradually penetrating into multiple industries. As an important direction for the development of the smart civil aviation industry， smart civil aviation has also begun to actively explore how to use the Metaverse technology to promote its innovation and progress. This article comprehensively sorts out the basic concepts of the Metaverse and smart civil aviation， deeply analyzes the innovative application potential of the Metaverse technology in the development of smart civil aviation， and explores the technical support conditions required to achieve these applications. This article aims to provide a theoretical basis for the continuous innovation of the smart civil aviation industry.

Key words： Metaverse; smart civil aviation; innovative development