交通运输新兴技术案例手册/移民处理

简介

平均每天有 2,900,000 名乘客进出美国机场。 。如今，航空业是美国最大的行业之一，每年有超过 1000 万架定期客运航班。 。纽瓦克大都会机场建于 1928 年，成为美国第一个在 1925 年《航空邮政法案》将航空旅行商业化后为人们提供服务的商业机场。随着 20 世纪 60 年代航空业的激增，华盛顿特区的杜勒斯等大型机场应运而生，以满足不断增长的行业需求。随着航空业的不断发展，对提高安全性和简化机场服务的迫切需要促使机场开始寻求生物识别等技术来解决问题。

生物识别技术不能被认为是一种新的技术形式。1892 年，弗朗西斯·高尔顿爵士开发了一种指纹分类系统，该系统被认为是生物识别技术的基础。 。自 20 世纪以来，生物识别技术已用于多种目的，包括移民处理和执法。随着 911 恐怖袭击事件的发生，机场安全成为所有机场的首要任务。为了应对这些安全挑战，美国运输安全管理局 (TSA) 将生物识别技术视为机场安全的下一步。

改善机场服务一直是所有机场面临的挑战。为了改善服务，机场开始自动化行李提取和登机流程，以及机场运营，如卫生。自动化服务使机场能够简化其服务，从而提高其整体服务质量。 

尽管生物识别技术和面部识别技术为机场提供了巨大的好处，但隐私问题仍然是技术发展的一大障碍。在这些挑战中，最大的挑战之一是大规模实施该技术，该技术仍处于测试阶段。

本案例手册由 Jimmy Luong 和 Valentina Farias 于 2022 年 11 月创建，作为乔治梅森大学沙尔政策与政府学院 Jonathan Gifford 博士的 CEIE 690/POGO 750 新兴技术、交通和公共政策课程的一部分。

安全

美国生物识别技术的使用

休斯敦国际机场的生物识别面部识别技术

据国际生物识别身份协会 (IBIA) 称，生物识别技术被定义为“一种基于生理或行为特征自动验证或识别活体个体身份的方法”。 。通过机场安检时，每个人都必须出示身份证明。目前，大多数人使用某种形式的实体身份证，如驾驶执照或护照。另一方面，生物识别技术使用数字身份证。根据 TSA 的说法，数字身份证托管在数字平台上（通常是用户的移动设备），由发行机构拥有和管理”。 。数字身份证的示例包括驾驶执照或护照的数字副本。为了验证数字身份证，TSA 使用带有摄像头和 1:1 面部验证技术的凭证认证技术 (CAT) (CAT-2)。 。CAT-2 具有两个功能：第一个是验证数字身份证的真实性，第二个是通过使用面部验证技术将旅行者的面部与数据库中先前捕获的面部图像进行匹配来识别冒名顶替者和非法移民。 。这项技术仍在美国部分机场进行测试，包括底特律 (DTW) 和亚特兰大 (ATL) 机场。总体而言，该技术的受欢迎程度在日本等其他国家以及国际航空运输协会 (IATA) 或星空联盟等组织中有所上升，它们都有自己的生物识别技术计划。

 

使用生物识别技术 - 分步流程  

步骤 1：一个指示牌会引导乘客前往安检点以提供数字身份证验证。另一个指示牌将引导他们前往另一个安检点以验证其实体身份证。 

步骤 2：旅行者在安检点将移动设备上的数字身份证出示给 TSA 工作人员，TSA 工作人员将使用 CAT-2 系统检查提供的身份证。 

步骤 3：旅行者的移动设备将要求旅行者向 TSA 出示其数字身份证。乘客同意后，数字身份证将提交给 CAT-2。 

步骤 4：CAT-2 会拍摄乘客的实时照片，以匹配数字身份证上的实时照片。 

步骤 5：CAT-2 验证了乘客的身份后，系统将通过验证发行机构的数字身份证来检查其他信息，例如航班状态、身份证认证和行程信息。“

步骤 6：CAT-2 确认乘客身份后，TSA 工作人员将引导乘客进入安全流程的下一步。如果出现不匹配结果，TSA 工作人员将要求出示其他身份证件以验证旅行者的身份。 

 

影响生物识别技术发展因素

生物识别技术的使用可以被认为是机场安全的下一步，因为它倡导从实体身份证过渡到数字身份证。生物识别技术最显着的优势是它允许乘客使用实体身份证或数字身份证。此外，随着用户友好性的提高，生物识别技术提供了一种更高效的身份验证方法。这是由于信息的可接受性和可收集性很高。IATA 表示，生物识别安全技术减少了检查护照的人为错误。 。另一个好处是，该技术帮助 TSA 工作人员分析和检查美国国土安全部的整个指纹数据库，以检查是否有人试图使用伪造的身份证。 。

尽管生物识别技术带来了诸多益处，但隐私问题仍然是美国大规模部署生物识别项目最主要的障碍。根据国际航空运输协会 (IATA) 2019 年的一项调查，发现“73% 的乘客愿意分享他们的生物识别数据以改善机场流程（高于 2019 年的 46%）。美国运输安全管理局 (TSA) 目前正在开发一个名为“OTVC 文档管理系统 (DMS)” 或“网关”的信息管理系统。关于谁可以访问信息、信息将存储在哪里以及何时使用信息，还有待解决。尽管公众对此反应积极，但 IATA 还发现，“数据保护仍然是一个关键问题，56% 的乘客表示担心数据泄露。乘客希望明确知道他们的数据将与谁共享（52%）以及如何使用/处理（51%）。”。技术问题仍然存在，因为技术可能随时停止工作或发生故障。因此，乘客将需要通过另一个仅提供物理身份验证服务的通道，直到系统恢复在线或被替换。

由于上述挑战，TSA 已经将该项目的参与定为自愿，并且仍在测试该技术。

运营

机场通常被认为是通往城市的“门户”，近年来乘客数量不断增加。即使在 COVID-19 大流行期间，许多国家暂时关闭了商业航空旅行，但旅行需求再次上升。哥伦比亚、墨西哥和尼日利亚等国家在 2022 年已达到大流行前客流量。国际机场理事会 (ACI) 还预测，全球航空旅行需求将在 2024 年达到 2019 年的水平。高出行需求常常使机场达到其容量极限，导致机场拥挤，安检时间过长。 这会让乘客感到沮丧和压力，使整体体验不愉快，有时甚至会让乘客不愿再次使用该机场。 

苏黎世机场的自助值机机

乘客数量庞大意味着机场需要实施智能门、智能值机流程和生物识别技术等解决方案，以改善乘客体验，加快安检队伍。这些数字化解决方案将提高机场的商业和技术效率，确保其保持竞争力，同时为乘客提供安全友好的环境。

自助服务技术 (SST)

机场提高效率的一种方法是通过自助服务技术 (SST)，该技术允许机场自动化航班和行李值机以及停车等流程。 SST 可以加快流程，减少值机柜台的排队人数，因为一些乘客会在网上值机。允许客户通过智能手机访问他们的航班信息，也为航空公司提供了一种方便的与客户沟通和互动的方式。乘客使用传统方式值机需要两分钟，而一些自助值机系统将此过程缩短至 30 秒，速度是传统值机方式的四倍。

台湾桃园机场的自助行李托运

在机场整合技术有很多策略。慕尼黑机场采用了“移动即服务”计划，允许乘客比较前往和离开机场的交通选择，并查看检查站的实时等待时间。哥本哈根机场使用 SST 解决方案减少登机和行李领取期间的等待时间。新加坡樟宜机场已实现身份数字化，通过应用程序为客户提供支持；并使用物联网、人工智能和机器学习在客户旅程的不同阶段与客户互动。这使他们能够拥有许多数字平台，这些平台可以通过一个身份访问，从而使机场能够收集数据，并为客户提供高度个性化的体验、信息和优惠。 樟宜机场已获得 654 多项大奖，其中包括英国商务旅行者评选的“世界最佳机场”35 次。 

Taufik 和 Hanfiah 在 2019 年的研究确定，乘客往往更重视 SST 的“感知有用性”而不是其“易用性”。这意味着，如果乘客认为这些技术有用或更快，他们就会使用这些技术，但机场管理部门应确保 SST 简单易用。SST 在全球各地的机场变得越来越普遍，是机场迈向数字化成熟（即在管理和运营系统中全面整合智能系统）的一步。

自动边境控制 (ABC) / 电子门

自动边境控制 (ABC)，通常称为电子门，是完全自动化的系统，用于验证旅行证件并核实旅客身份。生物识别技术的持续使用和旅客对 SST 的接受，导致 ABC 在机场的使用。 

苏黎世国际机场的电子门

ABC 非常有用，因为安检人员通常只有很少的时间来确定根据其移民政策，该乘客是否允许入境。 许多 ABC 使用令牌跟踪旅客。当乘客第一次被定位时，将创建一个令牌。令牌将保持激活状态，直到乘客再次通过移民检查站。令牌将依靠人脸识别来确定是否是同一个旅客。 ABC 还依赖于存储乘客信息和旅行历史记录以及机器可读旅行证件的数据库。这些证件包括具有射频识别 (RFID) 芯片的生物识别护照和电子护照，存储个人数据和不同的生物识别特征，如指纹、人脸和虹膜图像。 这些系统可以方便地处理大量乘客，同时保持安全并满足移民要求。 

ABC 结构包括电子护照阅读器、生物识别阅读器、允许乘客通过的电子门、显示视觉指示的屏幕和几个生物识别采集设备。 ABC 主要有三种类型：单步系统、集成系统和隔离的双步系统。单步过程是指旅客只需在电子门验证身份，而无需在使用电子门之前进行登记。生物识别信息的读取和身份验证同时进行。如果发生错误或信息不匹配，旅客将需要向移民官员进行传统的检查。集成双步系统将证件检查和身份验证分为两个步骤，但在同一个物理空间内进行。隔离的双步系统与集成双步系统相同，但发生在两个不同的位置。 

根据生物识别数据、之前的旅行历史和行为，旅客将被分为不同的风险类别，即已知旅客、普通旅客和增强型旅客。每个类别都有不同的安全检查级别。已知旅客将接受之前的背景调查，并在通过后，可以获得快速通关通道。 这种信任旅客计划只有在生物识别系统的高精度下才能实现。在美国，有不同的项目为“已知”旅客提供更快的通关便利。它们包括全球入境、Nexus、Sentri 和 TSA 预检。通过允许“已知”旅客更快地通过，也释放了资源来筛查其他风险更高的旅客。 增强型旅客将接受最多的检查。

为了使数字化转型取得成功，必须投资于人力资源教育和培训。每个员工都应该了解数字化为何重要以及他们将从中获得的好处。营造数字化文化也意味着员工将能够预测需求和所需的技能。机场、航空公司和各级政府之间的高度合作也很重要。

挑战

虽然 SST 和 ABC 对于加快机场流程是必要的，但仍然有一些挑战需要解决。对新技术的接受程度因年龄段而异，年轻一代更容易接受技术变革，并且更容易适应。Taufik 和 Hanfiah 认为，除了新技术外，机场还应该保留传统的登机柜台，以便那些更喜欢人际互动或不想学习如何使用自助柜台的人。  

与许多其他技术设备一样，SST 和 ABC 也可能出现故障或停止运行。如果发生这种情况，则需要使用备用机器，或者在修复 SST 或 ABC 之前，可以使用之前的传统流程。许多机场也处于数字化初期阶段，因此尚未准备好成为“智能”机场。数字化包括新的安全程序、培训和新设备。尽管如此，机场采用新技术以保持竞争力至关重要。  

有时，旅客会试图使用“照片攻击”欺骗自动化系统，他们会使用他人的照片而不是自己的脸来欺骗面部识别系统。类似地，印有照片的面具也被用于类似目的。化妆、服装、假发和整形手术的使用也使面部识别系统更难以识别旅客。

COVID-19 对机场运营的影响

欧盟数字新冠证书

2020 年和 2021 年，COVID-19 大流行导致航空交通量大幅下降，这给卫生和健康证书检查带来了挑战，但也为进一步数字化流程、减少接触点和提高机场安全提供了机会。

数字健康证书

为了阻止 COVID-19 的传播，许多政府要求旅客出示疫苗接种证明或阴性 PCR 检测结果，才能有资格进入该国。最初，许多疫苗接种证书是纸质文件，这增加了机场的处理时间。国际航空运输协会 (IATA) 发布的数据显示，在 COVID-19 疫情前的 30% 旅行需求水平下，处理时间已从 1.5 小时增加到 3 小时。以同样的速度，如果旅行需求恢复到疫情前的 100% 交通量水平，处理时间将增加到 8 小时。

IATA 还建议将所需的健康证书通过数字证书集成到自动化系统中。这将减少处理时间和排队时间。数字证书需要符合标准，以便在国际上得到认可，并与检测机构和其他疫苗接种证书互操作。IATA 指出了数字健康证书的其他优势，包括通过取消纸质文件来减少接触点，提高仅需管理一个数字身份的边境管制当局的能力，以及避免使用伪造文件。

菲尼克斯天港国际机场的标志，告知旅客扶手已使用 UV-C 光消毒，并要求旅客保持 6 英尺的距离

数字化健康证书与之前通过 SST 让乘客掌控旅程的举措一致。数字健康证书使旅客能够像往常一样“准备就绪”到达机场，而不是迫使他们回到传统的登机流程。

卫生

COVID-19 为机场提供了加强清洁程序并为旅客创造更安全环境的机会。许多机场都应对挑战，并开发了不同的方法来消毒他们的空间。Kováčiková 等人确定了以下方法：  

• 多哈的卡塔尔哈马德国际机场投资了“智能筛查头盔”，由机场员工佩戴，以保护他们免受病毒侵害。此外，该机场还部署了紫外线消毒机器人，这些机器人发出 UV-C 光来消灭病毒。这些机器人被放置在旅客流量大的战略区域。  
• 新加坡的樟宜国际机场也部署了配备 UVC LED 技术和消毒喷雾的自动清洁机器人。  
• 温哥华国际机场在自助服务亭使用紫外线清洁灯和非接触式屏幕保护器。  
• 休斯顿国际机场也使用自动机器人使用 UV 技术清洁和消毒表面，并使用 LIDAR 遥感技术来确定目标物体的距离。  
• 罗马的菲乌米奇诺国际机场使用热成像仪和配备红外温度传感器的智能头盔来测量旅客的体温。

展望未来

ACI 的智能安全

国际机场协会 (ACI)“代表世界各地机场的集体利益，以促进航空业的卓越”。他们通过与政府、专家和国际组织（如国际民航组织、国际航协和世界卫生组织）合作，在全球范围内制定标准、政策、计划和最佳实践。ACI 目前代表着 185 个国家的 1950 个机场和 717 个成员。  

ACI 已经确定，到 2040 年，国际旅客流量将几乎与国内旅客流量持平。国际旅客流量将从 2017 年的 41.4% 增长到 2049 年的 48.6%。 为了应对这些高旅行需求，ACI 开发了智能安全，作为“乘客和行李安检领域的安全创新领导者”，并设想检查点为“步行通道”。  

ACI 认为机场设计是一个需要解决的问题。他们声称安全措施通常是事后诸葛亮，在设计过程中没有考虑。他们还担心目前的机场没有能力为未来的旅客流量提供服务。ACI 预计 2040 年的旅客流量将达到 209 亿。 

新加坡樟宜机场 4 号航站楼的自动值机和行李托运

为了解决这个问题，ACI 与机场、政府机构和航空公司合作，加强安保、提高运营效率，并改善旅客体验。机场合作伙伴包括阿姆斯特丹机场、伦敦希思罗机场、新加坡樟宜机场和卡塔尔哈马德国际机场。政府机构合作伙伴包括英国交通部、美国运输安全管理局、加拿大交通部、加拿大航空运输安全局和新西兰航空安全局。这个全球合作伙伴关系还包括 KLM、汉莎航空、澳洲航空和墨西哥航空作为航空公司合作伙伴。

最终，智能安保将通过人工智能、自动威胁识别和全球信息共享引入基于风险的安保理念。它还将推进占地面积更小的安检技术，并开发流程创新，使旅客在通过不同的安检站时能够拥有无缝的步行体验。从旅客的角度来看，旅程将是无干扰的、步行速度的体验。智能安保计划开创了研究，并提出了许多当今的现行做法，例如自动托盘返还系统和中央图像处理，允许在单独的房间内审查 X 光图像。目前的研究集中在客舱行李爆炸物探测系统 (EDS-CB) 和计算机断层扫描 (CT) 上。

机场 4.0

机场 4.0 的概念代表了机场的完全数字化和完全的数字成熟。具有基本 IT 解决方案的传统机场被认为是机场 1.0。包括一些自动化、SST 和 Wi-Fi 的机场被归类为机场 2.0。下一阶段的机场，机场 3.0，是全自动的。最后，机场 4.0 是智能机场，它们是完全数字化的，数据被捕获并与关键利益相关者共享。机场 4.0 是更广泛的数字生态系统的一部分。

与机场 4.0 相关的数字化转型不仅自动化了流程，还通过智能手机、云计算、区块链技术、大数据、物联网和机器人技术吸引了旅客。这些允许使用地理定位、身份管理、流量管理和 RFID 进行快速解决方案和预防措施。 为了支持完全数字化，机场必须提供无处不在的、可靠的和安全的宽带无线连接。

私营公司现在竞标成为连接提供商 并通过智能的基于应用程序的解决方案提供更好的运营和态势感知。从自动向第一响应者车辆报告事件到使用数字孪生，机场 4.0 是航空的未来。  

机场 4.0 将需要许多利益相关者之间的合作。为了确保合作效率，机场将需要高度的连接性。维护强大的安全、可靠的网络，并将机场的服务和数据管理保持在机场，将需要高性能的 LTE 和 5G 网络。 诺基亚全球公共安全和航空实践负责人理查德·范·维克表示，“连接不再可以被视为商品。它是对机场来说与跑道一样重要的战略资产”。 这一概念是机场 4.0 愿景的核心。 

结论

新加坡樟宜机场内的以自然为主题的娱乐和零售综合体“宝石”

在 9/11 事件后的世界，对提高机场安全的需要急剧增加。为了应对日益严峻的安全挑战，美国的 TSA 转向 CAT-2，它结合了生物识别技术和面部识别技术，以验证任何形式的数字 ID 的有效性并验证旅客的身份。CAT-2 减少了人为错误，并提供了更有效的方式验证 ID。信息的使用、存储和访问等因素极大地减缓了生物识别技术在美国的大规模实施，导致它仍然处于测试阶段。其他国家已通过使用 ABC/e-Gates 加强了安保流程。ABC 使用生物识别技术，允许边境管制机构跟踪旅客并验证旅客身份。 

如今，大多数机场都采用了自助服务技术，允许旅客使用智能手机办理登机手续，或以数字方式提供航班信息。虽然一些旅客仍然喜欢面对面的互动，但大多数旅客乐于使用 SST。2019 年冠状病毒病大流行加速了技术的应用，通过数字化和自动化流程来避免病毒的传播。

现代机场正在从飞机起降的地方转变为零售和酒店枢纽。它们也代表着该地区的经济发展，最现代化的机场，如新加坡的樟宜机场，本身已成为地标。随着越来越多的机场采用新技术，并与旅客互动，使其旅程尽可能顺利，那些没有数字化和自动化的机场将变得竞争力不足。