智慧地鐵 勘測先行

文 ｜馬海志

智慧地鐵 勘測先行

文 ｜馬海志

馬海志，測繪工程專業(yè)教授級高級工程師，現(xiàn)任北京城建勘測設(shè)計研究院有限責任公司董事長、黨委書記職務(wù)，在中國測繪地理信息產(chǎn)業(yè)協(xié)會任理事、中國測繪地理信息學(xué)會會任常務(wù)理事、北京測繪學(xué)會任副理事長，為中國土木工程學(xué)會城市軌道交通勘測專業(yè)委員會主任；長期工作在工程勘察設(shè)計生產(chǎn)和科技推廣第一線，先后主持和參與完成了北京、廣州、伊朗德黑蘭等國內(nèi)外一系列地鐵重點工程測量任務(wù)和國家大劇院、國家體育場“鳥巢”等國家重點工程測量項目和科研項目；獲得國家科技進步二等獎1項，全國優(yōu)秀工程勘察設(shè)計獎金獎1項，省部級優(yōu)秀設(shè)計24項，省部級科技進步獎3項；作為主要發(fā)明人員獲得國家專利4項；作為主創(chuàng)人員獲得的國家計算機軟件著作權(quán)6項，發(fā)表了在業(yè)內(nèi)有影響的論文9篇，參加制定的規(guī)范標準和編寫的專業(yè)著作8部。

隨著500多個智慧城市試點建設(shè)的啟動，我國智慧城市建設(shè)已正式進入實際落地階段?！爸腔邸睂⑷孢M入社會建設(shè)的各個領(lǐng)域，是時代的要求和社會發(fā)展的必然趨勢，而作為基礎(chǔ)公共配套設(shè)施的軌道交通也將全面步入智慧通道。在2014年全國交通運輸工作會上，交通運輸部部長楊傳堂提出了“四個交通”，即“綜合交通、智慧交通、綠色交通、平安交通”的未來交通發(fā)展方向和理念，并明確提出要把智慧交通建設(shè)作為主戰(zhàn)場，以信息化、智能化引領(lǐng)交通運輸現(xiàn)代化。打造智慧地鐵，大力推進城市軌道交通系統(tǒng)信息化、數(shù)字化、智能化建設(shè)，為建設(shè)智慧城市打下堅實基礎(chǔ)，是新型城鎮(zhèn)化建設(shè)的需要，更是綠色生態(tài)城市的基礎(chǔ)設(shè)施和保障，具有廣闊的發(fā)展前景。

遙相呼應(yīng)——智慧地鐵與勘測行業(yè)

智慧地鐵建設(shè)為勘測行業(yè)提供需求引導(dǎo)和發(fā)展契機，勘測行業(yè)結(jié)合其獨特優(yōu)勢為打造智慧地鐵奠定良好的基礎(chǔ)，二者關(guān)系密切、相輔相成。智慧地鐵是綜合運用傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、移動終端設(shè)備、空間信息技術(shù)等新一代高新技術(shù)，提升對地鐵設(shè)備設(shè)施、周邊環(huán)境和災(zāi)害風險等的感知自動化與時效性，完善地鐵從規(guī)劃-設(shè)計-施工-運維的一體化、信息化管理體系，推進地鐵建設(shè)、管理和服務(wù)更加精準化、高效化、智能化和便捷化發(fā)展。

勘測作為軌道交通建設(shè)的前期基礎(chǔ)工程階段，在軌道交通工程全產(chǎn)業(yè)鏈中具有重要的地位。從實施經(jīng)驗來看，地鐵勘測工程從前期地質(zhì)環(huán)境勘察到后續(xù)精密測量和形變監(jiān)測，貫穿地鐵建設(shè)全過程，其獨特的優(yōu)勢和地位對地鐵建造、運營和管理等具有非常重要的作用。如果在前期勘測階段沒有做好數(shù)據(jù)、標準、平臺等的智慧化基礎(chǔ)和鋪墊，勢必會影響后續(xù)整個智慧地鐵的建設(shè)水平。因此，在以打造智慧地鐵為目標的建設(shè)過程中，堅持勘測先行的理念和實施原則，具有必要性和緊迫性。

勘測助力于智慧地鐵建設(shè)

智慧地鐵按照地鐵工程的建設(shè)階段和需求不同，主要分為智慧建造、智慧運維和智慧客運。這三個階段均離不開勘測專業(yè)的支撐，勘測專業(yè)為智慧地鐵的實現(xiàn)提供海量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為智慧地鐵構(gòu)建提供強大的感知系統(tǒng)，為地鐵建設(shè)提供技術(shù)、質(zhì)量和安全保障。

為地鐵智慧設(shè)計提供準確詳實數(shù)據(jù)

相對于軌道交通行業(yè)傳統(tǒng)二維設(shè)計所導(dǎo)致的信息量限制及建設(shè)過程信息的缺失等情況，基于建筑信息模型BIM的設(shè)計手段成為地鐵智慧設(shè)計的突破點和熱點，對提高設(shè)計生產(chǎn)率，減少設(shè)計返工，減少施工中曲解設(shè)計意圖乃至提高智慧地鐵建設(shè)的整體水平具有積極的意義。

要真正實現(xiàn)基于BIM的地鐵智慧設(shè)計，地鐵勘測數(shù)據(jù)資料必不可少。地鐵地質(zhì)勘察和地鐵施工精密測量，不僅可查明地鐵沿線及附屬工程的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，包括隧道基巖、巖溶發(fā)育和地下水情況，城市高層建筑物地基、深基坑以及地下管線和管道情況，為地鐵設(shè)計和施工提供所需的基礎(chǔ)資料和設(shè)計參數(shù)。為確保隧道能按照預(yù)定路線施工、各段工程間的銜接和各區(qū)間隧道的貫通，進行的施工控制測量、細部放樣測量、竣工測量、環(huán)境監(jiān)測等工作，在地鐵勘測過程中，形成了大量的、準確的、詳實的地質(zhì)、地形和地鐵線路數(shù)據(jù)、圖紙等資料。除此之外，采用先進的無人機傾斜攝影、三維激光掃描以及移動測量等測繪新技術(shù)，獲取了城市環(huán)境和道路沿線的精細數(shù)據(jù)，這些資料是構(gòu)建精準三維地質(zhì)BIM，三維管線BIM，三維周邊環(huán)境BIM模型的提供重要數(shù)據(jù)源。將傳統(tǒng)勘測資料進行BIM轉(zhuǎn)化后，進行綜合集成構(gòu)建三維地上地下全空間工程仿真環(huán)境，為地鐵智慧設(shè)計奠定了關(guān)鍵的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)平臺。

為地鐵智慧施工提供多觸角感知信息

智慧施工是在施工過程中通過全面感知、泛在互聯(lián)和集成應(yīng)用，從而有效提升生產(chǎn)效率和安全水平的一種信息化施工管理理論與實踐。通過在勘測現(xiàn)場構(gòu)建智慧工地強大感知系統(tǒng)，并將BIM、傳感網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與施工現(xiàn)場管理深度融合，實現(xiàn)更透徹的感知、更全面的互聯(lián)和更深入的智能化的智慧施工。

施工現(xiàn)場全面掌控?；趥鞲形锫?lián)網(wǎng)技術(shù)，通過智能物理基礎(chǔ)設(shè)施，讓傳統(tǒng)的建筑工地長出“智慧大腦”。形象的說，就是讓電線桿上長出了“眼睛”、“耳朵”和“鼻子”，看得到違規(guī)，聽得到噪音，聞得到粉塵；混凝土底板不用人管，自己也能“量體溫”；高支模全身遍布“末梢神經(jīng)”，一有異常就發(fā)出警報，迅速提醒人員撤離，實現(xiàn)數(shù)據(jù)智慧采集是智慧施工的前提和關(guān)鍵。智慧施工實踐在各地廣泛開展，通過建立遠程監(jiān)控系統(tǒng)、基于物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備和物料管理、機電設(shè)備運行監(jiān)測等全方位感知實現(xiàn)智慧施工，彌補施工管理方法的缺失，解決施工管理過程中遇到的實際問題，提高施工管理效率和水平，實現(xiàn)精細化標準化綠色管理。

地質(zhì)環(huán)境自動監(jiān)測。地鐵施工特殊性在于，除了對全面智能掌握和管理工地情況，對于地質(zhì)環(huán)境變化監(jiān)測尤為重要。地質(zhì)環(huán)境不僅影響地鐵選線、確定設(shè)計方案和施工方法、計算建設(shè)成本和建設(shè)周期，對于地鐵建設(shè)施工和安全運維意義重大。隨著傳感器技術(shù)的不斷創(chuàng)新，地鐵勘測過程中，可以綜合利用應(yīng)變傳感器、溫度傳感器、位移計、土壓力、靜力水準儀、傾角儀、多點位移計、裂縫計、聽水器、加速度傳感器等、振弦傳感器、應(yīng)力計傳感器、形成的地鐵監(jiān)測無線智能傳感網(wǎng)，作為軌道交通設(shè)備和環(huán)境的神經(jīng)末梢感知器，實時感知監(jiān)控列車運行環(huán)境的變化，地鐵勘測專業(yè)結(jié)合先進的傳感器技術(shù)打造一系列自動監(jiān)測系統(tǒng)，對可能發(fā)生的地基變化、車站結(jié)構(gòu)和隧道沉降形變、地下水變化等地質(zhì)環(huán)境變化進行自動實時有效監(jiān)測，并進行發(fā)展態(tài)勢預(yù)測分析，為地鐵智慧建造以及后續(xù)安全運維提供全方位感知系統(tǒng)。

為地鐵智慧運維提供信息化技術(shù)保障和解決方案

地鐵智慧運維是通過對所有資源進行統(tǒng)一實時的狀態(tài)化跟蹤與監(jiān)控管理，獲取重要故障和狀態(tài)維修信息和客流分布情況等，并提供對設(shè)備壽命預(yù)測與維修優(yōu)化、乘客動態(tài)引導(dǎo)與運力調(diào)整等的決策支持，實現(xiàn)對設(shè)施資產(chǎn)、設(shè)備運維以及應(yīng)急預(yù)案等的精細化和智能化管理，從而保障運營安全，降低運維成本和能耗風險，改善地鐵業(yè)態(tài)發(fā)展前景。

地鐵智慧運維建設(shè)中，三維可視化智能管理平臺是基礎(chǔ)，感知互聯(lián)是關(guān)鍵、大數(shù)據(jù)挖掘是重點、綜合解決方案是核心。現(xiàn)代勘測單位相關(guān)部門積極引進和應(yīng)用勘測專業(yè)高新技術(shù)，基于BIM技術(shù)和GIS技術(shù)，實現(xiàn)延續(xù)性和一致性的項目全生命周期三維可視化的信息模型管理平臺研發(fā)。在此基礎(chǔ)上，綜合集成無線感知系統(tǒng)采集的信息，賦予所有組件和設(shè)備感知能力和生命力，為智慧運營大數(shù)據(jù)累積、深度挖掘、智能響應(yīng)等提供技術(shù)保障和信息化平臺。同時，結(jié)合地鐵勘測行業(yè)優(yōu)勢和信息化技術(shù)優(yōu)勢，提供需求-專業(yè)-技術(shù)-建設(shè)緊密銜接的整體解決方案，發(fā)揮互通、互聯(lián)、互動、整合的作用，推進跨專業(yè)知識融合與模式創(chuàng)新，將地鐵運行維護提升到智慧地鐵的全新高度。

結(jié)語

打造智慧地鐵，需要超前謀劃、統(tǒng)籌兼顧。智慧地鐵的實現(xiàn)離不開勘測的數(shù)據(jù)支撐、感知系統(tǒng)及技術(shù)保障。因此，在以智慧地鐵為目標的建設(shè)過程中，堅持勘測先行的理念，充分發(fā)揮勘測在智慧地鐵建設(shè)中的地位和作用，以智慧地鐵發(fā)展為契機，推動地鐵勘測向標準化、信息化、智能化方向發(fā)展，為智慧地鐵建設(shè)夯實基礎(chǔ)。