當(dāng)前，全球新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革深入發(fā)展，數(shù)字經(jīng)濟、人工智能等新技術(shù)、新業(yè)態(tài)已經(jīng)成為促進經(jīng)濟社會發(fā)展的新動能。推進人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)與交通運輸深度融合發(fā)展，是推動交通運輸質(zhì)量變革、效率變革、動力變革的新機遇、新挑戰(zhàn)，也是加快建設(shè)交通強國的重要任務(wù)。

       2023年9月20日，交通運輸部印發(fā)《關(guān)于推進公路數(shù)字化轉(zhuǎn)型 加快智慧公路建設(shè)發(fā)展的意見》（以下簡稱《意見》），推動公路建設(shè)、養(yǎng)護、運營等全流程數(shù)字化轉(zhuǎn)型。《意見》提出，到2027年，公路數(shù)字化轉(zhuǎn)型取得明顯進展。構(gòu)建公路設(shè)計、施工、養(yǎng)護、運營等“一套模型、一套數(shù)據(jù)”，基本實現(xiàn)全生命期數(shù)字化。到2035年，全面實現(xiàn)公路數(shù)字化轉(zhuǎn)型，建成安全、便捷、高效、綠色、經(jīng)濟的實體公路和數(shù)字孿生公路兩個體系，為構(gòu)建現(xiàn)代化公路基礎(chǔ)設(shè)施體系、加快建設(shè)交通強國提供支撐。

一、智慧高速全周期數(shù)字化關(guān)鍵技術(shù)

       為構(gòu)建高度數(shù)字化的公路網(wǎng)絡(luò)，支撐數(shù)字交通建設(shè)，團隊開展了一系列研究，目前形成了“一套數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)、一套安全體系、一個數(shù)據(jù)中心、一個數(shù)智平臺”。建立成套的標(biāo)準(zhǔn)體系，是開展數(shù)字化研究工作的首要任務(wù)，也是保障數(shù)字化研發(fā)業(yè)務(wù)工作能夠沿著一條主線順利開展的關(guān)鍵因素。目前，在項目級和企業(yè)級，尤其是集團層面的多項目協(xié)同管理方向上，明確了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)體系。

       談到數(shù)字化，數(shù)據(jù)安全首當(dāng)其沖。近年來，隨著網(wǎng)絡(luò)攻擊和數(shù)據(jù)竊取愈演愈烈，加強對于數(shù)據(jù)安全的監(jiān)管，數(shù)據(jù)安全及合規(guī)能力逐漸成為行業(yè)從業(yè)企業(yè)的核心能力之一。同時，在保障數(shù)據(jù)安全的前提下，充分利用數(shù)據(jù)資源，使數(shù)據(jù)價值最大化，已然成為政府、企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵。在數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)和網(wǎng)絡(luò)安全保障這兩大體系的支撐下，規(guī)劃了數(shù)字化應(yīng)用的總體框架。并在此框架基礎(chǔ)上，打造了基于BIM+AI的數(shù)智底座，貫穿設(shè)計、施工、運維各個階段的全流程、全過程的信息系統(tǒng)。

1、基于BIM+AI數(shù)智底座

       對于道路、橋梁這類具有線形特點的工程項目，目前常見的應(yīng)用平臺多是基于GIS平臺的，或者是在GIS平臺的基礎(chǔ)上，做二次開發(fā)。但實際上，無論是在設(shè)計階段、施工階段，還是運維階段，都應(yīng)該將關(guān)注點放在模型上，讓模型真正融入到業(yè)務(wù)流程中，而不僅僅是用GIS平臺展示模型而已。因為在這類GIS平臺中展示的模型，不是真正的三維模型。以橋梁工程中常見的鋼箱梁內(nèi)部焊縫管理為例，無法基于GIS平臺完成。另外，如果在此平臺上附加復(fù)雜的三維模型，對計算機的性能要求和網(wǎng)絡(luò)帶寬的要求都非常高。因此，團隊在自主開發(fā)的BIM平臺上疊加GIS的相關(guān)內(nèi)容，滿足基于BIM的全過程管理和數(shù)字化交付，以及基于AI+BI的工程建設(shè)數(shù)據(jù)治理。

       在此技術(shù)平臺上，借助超大體量矢量3D模型輕量化處理技術(shù)，支持超大體量矢量3D模型交付和加載，支持矢量3D動態(tài)瓦片化處理和自動LOD，支持主流配置手機、平板和電腦跨平臺、流暢加載全線BIM模型。同時，利用多源數(shù)據(jù)融合可視化技術(shù)，針對重點互通等區(qū)域，加載矢量3D模型、衛(wèi)片、傾斜攝影、地質(zhì)模型、管線模型等多源數(shù)據(jù)，關(guān)聯(lián)設(shè)計、進度、造價、隱患、質(zhì)檢表格等信息，實現(xiàn)多源業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的融合展示，包含物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的3D融合應(yīng)用，打造真正意義上的工地一張圖。而且，全新研發(fā)數(shù)字孿生平臺DTwins將作為“數(shù)智”公路的“數(shù)字底座”，助力智慧公路的落地應(yīng)用。

       通過高效的BIM+GIS平臺，使BIM數(shù)據(jù)集成。統(tǒng)一模型編碼體系，實現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)自動關(guān)聯(lián)，全過程溯源；集成進度、質(zhì)檢表格、清單、計量狀態(tài)、圖紙、隱患信息、設(shè)計信息、勘察數(shù)據(jù)、地質(zhì)預(yù)報等。另外，根據(jù)智慧公路建設(shè)需求，充分利用BI、AI等技術(shù)，建立多系統(tǒng)融合的一體化安全生產(chǎn)調(diào)度指揮中心，輔助遠(yuǎn)程調(diào)度指揮，提升數(shù)據(jù)治理能力；建立數(shù)據(jù)分析模型，對數(shù)據(jù)進行深度挖據(jù)、分析和預(yù)警，實現(xiàn)項目的遠(yuǎn)程指揮和動態(tài)預(yù)警。

2、三維正向設(shè)計

       在設(shè)計階段的研發(fā)重點主要是基于BIM技術(shù)的設(shè)計審圖系統(tǒng)和協(xié)同管理。目前要想真正實現(xiàn)三維正向設(shè)計，一步到位仍面臨很多困難。因此，我們研發(fā)的重點是三維模型和圖紙的同步交付，以及三維設(shè)計審圖和技術(shù)交底。可以直觀展現(xiàn)三維方案，點擊模型構(gòu)件可獲取圖紙，實現(xiàn)“圖-模”對比，提升審圖效率和質(zhì)量。與此同時，進行設(shè)計進度和質(zhì)量協(xié)同管理。支持展示設(shè)計單位BIM模型和設(shè)計圖紙，咨詢單位和業(yè)主在線審批和問題閉環(huán)管控，動態(tài)掌握設(shè)計進度和質(zhì)量信息。

另外，基于DTwins二三維一體化的特性，將多專業(yè)的二、三維設(shè)計成果進行融合。例如將土建、鋼結(jié)構(gòu)、交安機電、地下管線等專業(yè)的三維設(shè)計成果融合與展示，并與二維圖紙相關(guān)聯(lián)，應(yīng)用于施工圖設(shè)計、聯(lián)合設(shè)計、工程變更等工作，全面提升技術(shù)管理效率；研發(fā)設(shè)計成果提交、存儲與査閱;設(shè)計工作流程管理、設(shè)計計劃編制與進度跟蹤等功能，規(guī)范設(shè)計行為和設(shè)計程序。

3、施工階段的項目協(xié)同管理和智慧工地

在建設(shè)階段，利用DTwins的低代碼平臺，研發(fā)基于BIM技術(shù)的一體化協(xié)同管理平臺，實現(xiàn)系統(tǒng)一體化、辦公移動化、業(yè)務(wù)協(xié)同化、檔案電子化。第一，以計量為主線，實現(xiàn)基于BIM的“業(yè)-財-檔-評”閉環(huán)管理，全面提升工程管理精細(xì)化和精益化水平。

第二，開展電子檔案管理。支持USB-KEY、移動KEY解決方案，實現(xiàn)基建程序?qū)徟到y(tǒng)、OA系統(tǒng)、計量支付系統(tǒng)、質(zhì)檢系統(tǒng)等流程線上、數(shù)字簽名，形成電子文件，自動歸檔至檔案管理系統(tǒng)。2017年，在國家檔案局電子檔案第一批試點項目——深中通道，開始引入數(shù)字簽名并開創(chuàng)了電子檔案應(yīng)用的先河；2020年，在黃茅海跨海通道中引入移動端數(shù)字簽名審批，開啟大型跨海工程電子檔案的利用與研究；2023年，獅子洋通道項目開展全過程圖紙電子文件研究、電子檔案元數(shù)據(jù)與四性檢測、電子檔案單套制管理制度、電子檔案結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)分析利用。電子檔案體系不斷完善，建立了電子文件元數(shù)據(jù)與四性檢測技術(shù)體系，開展元數(shù)據(jù)讀取、分析和利用工作；充分進行電子檔案的分析與利用，不斷驅(qū)動核心業(yè)務(wù)流程，發(fā)揮電子檔案的價值，更好地服務(wù)項目建設(shè)、運行和管理。

第三，進行質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化管理。基于移動端、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)分析模型等，實現(xiàn)從“材料進場-試驗檢測-配合比監(jiān)控-工序報驗-質(zhì)量檢驗-中間交工”全過程溯源管控。

第四，開展安全與風(fēng)險全方位管理。實現(xiàn)安全管控“一二三”——一體化體系(組織結(jié)構(gòu)、體系文件等)、雙重防控(風(fēng)險管控、隱患排查、專控工序等)、三化管理(施工標(biāo)準(zhǔn)化、現(xiàn)場可視化、班組規(guī)范化等),助力安全全方位、全過程管理。

第五，實施投資、計量與進度管控。基于大數(shù)據(jù)實現(xiàn)投資計劃-形象進度-計量支付-產(chǎn)值進度等數(shù)據(jù)聯(lián)動協(xié)同，提高相關(guān)數(shù)據(jù)復(fù)用能力，降低數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析工作強度，提高計量工作效率與精度。

第六，進行征地拆遷可視化管理。支持加載二維矢量圖(紅線等)和三維標(biāo)記物，展示工程結(jié)構(gòu)和征拆范圍之間的空間關(guān)系，以及和征拆房屋及重點征拆區(qū)域的基本信息、地理位置、征拆進度等，實現(xiàn)征拆三維可視化管理。

第七，推行基于移動端的工程精細(xì)化管理。通過APP開展旁站、巡視、隱患排查、班前教育、實測KPI等工作，強化現(xiàn)場精細(xì)化管理；涵蓋基建程序?qū)徟?80余個審批流)、文件管理、月(周、日)報表、考勤管理等，支持Web端與App端應(yīng)用。

最后，在智慧工地方面，利用云平臺著重解決數(shù)據(jù)的自動匯集整合、清洗分析，用物聯(lián)數(shù)據(jù)賦能項目管理，實現(xiàn)“采、存、用”一體化。在平臺的應(yīng)用層面，還包括拌和站監(jiān)控采集、特種設(shè)備安全監(jiān)控、遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控、試驗室數(shù)據(jù)采集、門禁系統(tǒng)管理、環(huán)境監(jiān)測、人員實名制管理、施工監(jiān)控量測等。

4、養(yǎng)護運營中的數(shù)字化技術(shù)

基于BIM創(chuàng)建全壽命周期編碼體系，實現(xiàn)設(shè)計-施工-運營全鏈路傳遞；通過創(chuàng)建全壽命期的編碼體系，統(tǒng)籌全壽命周期數(shù)字化成果的傳遞、利用與溯源。可以說，BIM技術(shù)是奠定數(shù)字化建設(shè)向智慧化養(yǎng)護實現(xiàn)數(shù)字移交的基礎(chǔ)。

而養(yǎng)護運營的數(shù)字化核心要義是：搭建部省兩級聯(lián)網(wǎng)的、覆蓋公路全資產(chǎn)要素和養(yǎng)護運營作業(yè)管理全流程的養(yǎng)護運營綜合管理系統(tǒng)，形成“全國養(yǎng)護運營管理一張網(wǎng)”；推廣檢測養(yǎng)護作業(yè)自動化裝備，實現(xiàn)檢測養(yǎng)護作業(yè)數(shù)據(jù)快速采集、診斷、分析及決策：開展部省兩級長大橋梁、隧道及邊坡安全監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)，建立特殊條件下的長大橋梁、隧道及邊坡災(zāi)害應(yīng)急保障信息支持體系。

另外，在結(jié)構(gòu)健康檢測方面，選取重點橋梁、隧道、邊坡等，建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施智能監(jiān)測傳感網(wǎng)，實現(xiàn)交通基礎(chǔ)設(shè)施安全狀態(tài)綜合感知與分析，開展部、省、項目各級長大橋梁、隧道及邊坡安全監(jiān)測系統(tǒng)平臺建設(shè)。建立特殊條件(極端災(zāi)害、極端天氣、地震等)下的長大橋梁、隧道及邊坡災(zāi)害應(yīng)急保障信息支持體系。

二、案例分享

1、深中通道

作為國家“十三五”重大工程、交通運輸行業(yè)“品質(zhì)工程”示范工程，深中通道是集“橋、島、隧、水下互通”為一體的跨海集群工程。因此，數(shù)字化應(yīng)用主要聚焦在“智能建造”“協(xié)同管理”和“智慧工地”三個方向。并且在行業(yè)內(nèi)先行探索和實踐了“進度-質(zhì)量-計量-BIM”協(xié)同管理，首次開展了建設(shè)項目電子文件歸檔與電子檔案管理試點應(yīng)用，形成了跨海集群工程BIM技術(shù)專用標(biāo)準(zhǔn)體系。

2、京滬改擴建

作為第一批公路BIM技術(shù)應(yīng)用示范項目，要求全項目應(yīng)用BIM技術(shù)，進行基于BIM的項目管理示范。因此，數(shù)字化應(yīng)用的工作重點放在了建立基于BIM+GIS的信息化協(xié)同管理平臺，以及重難點工程的施工組織模擬、全線交通組織模擬。

3、黃茅海跨海通道

數(shù)智化應(yīng)用的重點放在了管理協(xié)同化、BIM常態(tài)化和辦公移動化。深入優(yōu)化“業(yè)-財-檔”協(xié)同應(yīng)用，實現(xiàn)海上橋梁“工序-進度-質(zhì)量-計量-檔案”深度協(xié)同；進行基于BIM技術(shù)和移動端的大型跨海工程電子檔案協(xié)同管理研究；通過BIM技術(shù)將設(shè)計信息傳遞到施工期，將施工期模型及數(shù)據(jù)交付運維期，實現(xiàn)工程信息的全壽命周期傳遞。

4、常泰長江大橋

為將常泰長江大橋打造成交通強國建設(shè)江蘇樣板標(biāo)志性工程、中國超大跨度多功能橋梁里程碑工程、橋梁建設(shè)技術(shù)國際領(lǐng)先的經(jīng)典工程，開展了4項數(shù)智化應(yīng)用課題——超大跨徑纜索承重橋梁建管養(yǎng)一體化編碼體系研究、大跨徑纜索承重橋梁BIM模型技術(shù)研究、基于5D BIM技術(shù)的智慧建設(shè)管理平臺開發(fā)、建設(shè)階段的現(xiàn)場管理與現(xiàn)代信息化技術(shù)的融合研究。

5、膠州灣第二海底隧道

作為世界規(guī)模最大最長、中國穿越活斷層的最大斷面海底隧道，膠州灣第二隧道工程數(shù)字化應(yīng)用的重點，落在基于BIM的協(xié)同管理、全面的風(fēng)險管控、數(shù)據(jù)治理和智慧物聯(lián)應(yīng)用。