基于新一代信息技術(shù)的農(nóng)村公路基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)更新管理系統(tǒng)功能架構(gòu)研究

馬 驍，王 臻，張 龍,2，劉柳楊，劉明霞

（1.交通運(yùn)輸部科學(xué)研究院 數(shù)字交通實(shí)驗(yàn)室，北京 100029；2.中國人民大學(xué) 信息學(xué)院，北京 100872）

0 引言

十九大以來，習(xí)近平總書記多次對“四好農(nóng)村公路”建設(shè)做出重要指示，深刻指出要建好、管好、護(hù)好、運(yùn)營好農(nóng)村公路[1]。新時(shí)代背景下，交通運(yùn)輸部大力開展“四好農(nóng)村公路”建設(shè)[2]，在中央資金支持下，全國新建改建農(nóng)村公路超過127.5萬km，以縣城為中心、鄉(xiāng)鎮(zhèn)為節(jié)點(diǎn)、建制村為網(wǎng)點(diǎn)的農(nóng)村公路交通網(wǎng)絡(luò)已初步形成[3]。

針對當(dāng)前全國農(nóng)村公路的建設(shè)形勢與建設(shè)規(guī)模，為掌握全國農(nóng)村公路建設(shè)項(xiàng)目情況、掌握鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）建制村通達(dá)情況，保證中央資金[4]有效使用，交通運(yùn)輸部連續(xù)多年開展了農(nóng)村公路基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)更新工作（以下簡稱“更新工作”）。

部省兩級交通運(yùn)輸主管部門建設(shè)了農(nóng)村公路基礎(chǔ)設(shè)施更新信息系統(tǒng)（以下簡稱“更新系統(tǒng)”）以支持相關(guān)工作。以年度《全國農(nóng)村公路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和電子地圖更新方案》（以下簡稱“更新方案”）為數(shù)據(jù)采集與上報(bào)標(biāo)準(zhǔn)[5]，各省根據(jù)自身情況開發(fā)部署相應(yīng)的軟件系統(tǒng)。當(dāng)前，江蘇、重慶、四川等11個(gè)省市統(tǒng)一部署了“e-Road”農(nóng)村公路基礎(chǔ)設(shè)施更新系統(tǒng)（見圖1），其余省份采用了自行開發(fā)的系統(tǒng)。

圖1 e-Road農(nóng)村公路更新系統(tǒng)功能架構(gòu)

以“e-Road”為代表的更新系統(tǒng)依據(jù)更新工作要求進(jìn)行了針對性設(shè)計(jì)，提供了農(nóng)村公路基礎(chǔ)設(shè)施更新所需功能。更新系統(tǒng)主要依托于GIS系統(tǒng)，基于“更新方案”開發(fā)，以數(shù)據(jù)填報(bào)與GPS道路線形實(shí)采等方式進(jìn)行數(shù)據(jù)更新工作，面對新一代信息處理技術(shù)解譯提取的項(xiàng)目屬性數(shù)據(jù)，缺乏錄入接口與融合能力。同時(shí)由于更新系統(tǒng)設(shè)計(jì)及開發(fā)時(shí)間較早，缺乏與其他信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享與交換能力，因此，需要研究及設(shè)計(jì)基于新一代信息技術(shù)的農(nóng)村公路基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)更新系統(tǒng)，針對原有系統(tǒng)的不足，提升信息數(shù)據(jù)解譯能力與跨系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享交換能力，滿足基礎(chǔ)設(shè)施更新工作需要。

本文通過歸納總結(jié)新時(shí)代農(nóng)村公路建設(shè)特點(diǎn)，立足于近年來有關(guān)管理部門發(fā)布的相關(guān)政策及規(guī)定，結(jié)合近年來獲得廣泛應(yīng)用的高分辨率衛(wèi)星遙感影像、基于深度學(xué)習(xí)的人工智能技術(shù)及日漸成熟的道路實(shí)景采集與無人機(jī)航測等技術(shù)，研究提出了適用于新時(shí)代農(nóng)村公路發(fā)展建設(shè)特點(diǎn)、充分利用新一代信息技術(shù)優(yōu)勢的農(nóng)村公路基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)更新系統(tǒng)功能架構(gòu)。

1 新時(shí)代農(nóng)村公路數(shù)據(jù)更新信息化管理特點(diǎn)

在已有建設(shè)規(guī)模的基礎(chǔ)上，新時(shí)代農(nóng)村公路建設(shè)重點(diǎn)轉(zhuǎn)向補(bǔ)齊交通設(shè)施短板。依照《中共中央國務(wù)院關(guān)于打贏脫貧攻堅(jiān)戰(zhàn)三年行動(dòng)的指導(dǎo)意見》（簡稱《指導(dǎo)意見》）[6]、《交通運(yùn)輸脫貧攻堅(jiān)三年行動(dòng)計(jì)劃（2018—2020年）》（簡稱《三年行動(dòng)計(jì)劃》）[7]的要求，在打好交通扶貧脫貧攻堅(jiān)戰(zhàn)方面，交通運(yùn)輸部將以示范縣為載體，推進(jìn)貧困地區(qū)“四好農(nóng)村公路”建設(shè)。

結(jié)合上述任務(wù)目標(biāo)，農(nóng)村公路基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)更新管理系統(tǒng)，將為綜合分析全國農(nóng)村公路建設(shè)進(jìn)展情況、合理安排農(nóng)村公路投資計(jì)劃等重要工作提供信息支撐[8]。

未來的農(nóng)村公路基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)更新工作將呈現(xiàn)出三方面特點(diǎn)[9]：

（1）由于項(xiàng)目建設(shè)面向貧困地區(qū)村鎮(zhèn)，建設(shè)地區(qū)偏遠(yuǎn)、建設(shè)數(shù)量大、空間分布分散，加大了現(xiàn)場信息獲取難度與集中管理難度；

（2）基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)更新要求采用GPS技術(shù)等方式實(shí)地測量并上報(bào)結(jié)果[10]，建設(shè)項(xiàng)目的空間分布特點(diǎn)在一定程度上提升了測量與巡查難度，提高了使用信息系統(tǒng)管理項(xiàng)目信息、基礎(chǔ)設(shè)施變更信息以進(jìn)行項(xiàng)目信息化管理的技術(shù)及設(shè)備要求；

（3）部分貧困地區(qū)處在氣象及地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)地區(qū)，當(dāng)?shù)剞r(nóng)村公路建設(shè)項(xiàng)目多面臨較高概率的自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)。隨著對中央資金監(jiān)管的日趨嚴(yán)格，災(zāi)害發(fā)生期間的氣象報(bào)告將是后期申請重建資金的重要依據(jù)[11]。

2 新一代信息技術(shù)對基礎(chǔ)設(shè)施更新工作的影響

新時(shí)代農(nóng)村公路建管特點(diǎn)對基礎(chǔ)設(shè)施更新信息系統(tǒng)功能提出了新的要求，以往的功能架構(gòu)與應(yīng)用模式需要與新要求相適應(yīng)；近年來人工智能、高分辨率遙感影像廣泛應(yīng)用帶來新的技術(shù)分析方法，也為更新工作提供了嶄新的視角。

（1）人工智能技術(shù)對非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)提供準(zhǔn)確的提取及分析能力

基于深度學(xué)習(xí)的人工智能技術(shù)在近年來的快速發(fā)展，使其在影像分類、圖像特征提取等方面獲得了廣泛應(yīng)用[12]。原有圖像分類技術(shù)無法對影像內(nèi)目標(biāo)物進(jìn)行較為準(zhǔn)確的定量分析，使得更新工作中的現(xiàn)場影像僅能作為參考信息。而基于深度學(xué)習(xí)的人工智能技術(shù)能較好地提取出現(xiàn)場影像中各類交通運(yùn)輸設(shè)施符號，更能進(jìn)一步提取出高分辨率遙感影像中未被遮擋覆蓋的農(nóng)村公路路網(wǎng)[13-14]。因此，人工智能使農(nóng)村公路基礎(chǔ)設(shè)施更新工作現(xiàn)場采集的照片、視頻等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)可作為與GPS等數(shù)據(jù)相同用途的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，用于更新工作的定量分析。

（2）高分辨率遙感影像為非現(xiàn)場更新提供數(shù)據(jù)支撐

隨著高分2號遙感衛(wèi)星投入使用，由交通運(yùn)輸部籌備建立的“高分交通數(shù)據(jù)中心”開始為交通運(yùn)輸行業(yè)提供亞米級遙感影像數(shù)據(jù)。在農(nóng)村公路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)更新方面通過引入高分遙感影像數(shù)據(jù)，一方面可對農(nóng)村公路建設(shè)情況進(jìn)行核查[15]；另一方面，結(jié)合人工智能技術(shù)，同一地域多時(shí)相的高分遙感影像可使更新工作基于高視角、廣時(shí)域空域開展，獲取路面巡查目視信息以外的更多宏觀數(shù)據(jù)。

（3）數(shù)據(jù)資源交換共享提供建設(shè)信息多源獲取與交叉核驗(yàn)渠道

隨著各類信息系統(tǒng)的不斷建設(shè)升級，“煙囪式”“孤島式”現(xiàn)象日漸顯現(xiàn)。為消除該現(xiàn)象，交通運(yùn)輸部建立了部省兩級的交通運(yùn)輸資源共享交換平臺[16]，并留有與氣象、國土、水利等部門的數(shù)據(jù)接口。利用資源共享交換平臺，可實(shí)現(xiàn)更新工作相關(guān)全行業(yè)各類信息系統(tǒng)的開放數(shù)據(jù)檢索[17]，也可實(shí)現(xiàn)與其他行業(yè)的信息聯(lián)動(dòng)。例如通過與氣象部門的數(shù)據(jù)接口，可獲取災(zāi)毀恢復(fù)重建路段災(zāi)害發(fā)生時(shí)段的氣象報(bào)告，作為更新、重建及資金申請依據(jù)等。

（4）道路實(shí)景采集技術(shù)、無人機(jī)航測技術(shù)等為更新數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性提供可靠判斷

道路實(shí)景、無人機(jī)航測等技術(shù)隨著圖像處理技術(shù)的發(fā)展獲得了快速進(jìn)步。依托人工智能技術(shù)，道路實(shí)景、無人機(jī)航測等技術(shù)能夠有效分離監(jiān)測區(qū)域道路及相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施目標(biāo)[18]，為更新工作提供可供分析計(jì)算的現(xiàn)場可視化數(shù)據(jù)。

3 基于信息耦合鏈的人工智能基礎(chǔ)設(shè)施更新管理系統(tǒng)架構(gòu)

3.1 系統(tǒng)功能目標(biāo)與總體架構(gòu)

為適應(yīng)新時(shí)代農(nóng)村公路建設(shè)及數(shù)據(jù)更新工作的特點(diǎn)，使部、省、市、縣各級交通運(yùn)輸主管部門能夠全面詳細(xì)掌握所轄區(qū)域農(nóng)村公路基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)，更新工作管理系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)提供流程清晰、分類合理的功能模塊，同時(shí)充分應(yīng)用新一代信息處理技術(shù)，對采集的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)化或半自動(dòng)化解譯分析，通過共享交換平臺獲取建設(shè)項(xiàng)目在其他信息平臺的相關(guān)信息，以相互耦合的同物多源信息提升更新數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

遙感影像處理分析、道路實(shí)景抽樣調(diào)查等模塊應(yīng)充分利用基于深度學(xué)習(xí)的人工智能技術(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確的目標(biāo)提取。通過人工智能高精度提取遙感影像中的路網(wǎng)結(jié)構(gòu)，用于農(nóng)村公路路網(wǎng)更新、建設(shè)進(jìn)度核查以及提取道路實(shí)景中的路面狀態(tài)及路側(cè)設(shè)施。更新數(shù)據(jù)的精確可靠是保證農(nóng)村公路建設(shè)管理工作順暢、平穩(wěn)開展的基礎(chǔ)。依照上述目標(biāo)，同時(shí)從信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)角度出發(fā)，系統(tǒng)邏輯架構(gòu)應(yīng)當(dāng)相互分立，但業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳遞與操作又需要在不同功能模塊間保持連貫。

綜上所述，系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)以下主要功能目標(biāo)[19-20]：

（1）部、省、市、縣各級農(nóng)村公路基礎(chǔ)設(shè)施更新對象的各類屬性的多源數(shù)據(jù)耦合，將相互獨(dú)立的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)與外業(yè)實(shí)采數(shù)據(jù)等多信息源數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，在不同數(shù)據(jù)間建立時(shí)間、空間尺度的鏈?zhǔn)疥P(guān)聯(lián)；并提供農(nóng)村公路基礎(chǔ)信息、增量更新信息的展示、查詢及項(xiàng)目管理能力。

（2）具備農(nóng)村公路項(xiàng)目建設(shè)的輔助督查、核查功能，提供時(shí)空多尺度信息，提高核查效率，輸出用于督查、核查的可視化參考信息，并依據(jù)模板自動(dòng)生成專題核查報(bào)告。

（3）具備工作流協(xié)助能力，后臺接入投資計(jì)劃管理系統(tǒng)農(nóng)村公路項(xiàng)目庫，依據(jù)項(xiàng)目庫信息對項(xiàng)目管理、外業(yè)實(shí)采及內(nèi)業(yè)處理等工作進(jìn)行實(shí)時(shí)協(xié)助。

（4）提供基礎(chǔ)地理信息服務(wù)，相關(guān)信息經(jīng)許可后可接入部、省兩級信息交換平臺。

3.2 系統(tǒng)功能架構(gòu)

為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，以業(yè)務(wù)流程為導(dǎo)向，以后臺數(shù)據(jù)流向作為中樞，并遵循信息系統(tǒng)“實(shí)用性、開放性、可擴(kuò)展性、可維護(hù)性與管理分級”的設(shè)計(jì)原則[21]，更新系統(tǒng)劃分為數(shù)據(jù)融合、項(xiàng)目管理、綜合業(yè)務(wù)支撐、外業(yè)實(shí)采4個(gè)子系統(tǒng)。系統(tǒng)功能架構(gòu)如圖2所示。

圖2 農(nóng)村公路增量更新系統(tǒng)功能架構(gòu)

更新系統(tǒng)以管理功能分級，應(yīng)當(dāng)劃分為部、省、市、縣4級，鑒于當(dāng)前部級與各省交通運(yùn)輸主管部門均已建設(shè)了較為完善的信息數(shù)據(jù)資源池，基于資源集中利用的原則，系統(tǒng)部署分為部、省兩級[22]。

部署架構(gòu)如圖3所示。

圖3 農(nóng)村公路增量更新系統(tǒng)部署架構(gòu)

4 基于視角管理的更新系統(tǒng)數(shù)據(jù)流框架

在提出信息耦合的更新系統(tǒng)功能框架的基礎(chǔ)上，需要進(jìn)一步對后臺數(shù)據(jù)流向進(jìn)行約束管理，確保后臺數(shù)據(jù)不因模塊的功能分立導(dǎo)致數(shù)據(jù)被切割及碎片化，以及數(shù)據(jù)間的相互校核制約人為產(chǎn)生的數(shù)據(jù)填報(bào)誤差。因此，需要將同一公路設(shè)施離散存儲的多屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行耦合處理，形成一條完整的信息鏈。但系統(tǒng)內(nèi)既有人員填報(bào)數(shù)據(jù)，也有通過技術(shù)手段測量獲取的數(shù)據(jù)，因此有必要對數(shù)據(jù)審核及分類處理；形成信息鏈的屬性信息也需要通過合理的規(guī)則進(jìn)行上報(bào)與下發(fā)；系統(tǒng)提供的融合及匯總信息也為交通運(yùn)輸主管部門提供了有效的建設(shè)項(xiàng)目監(jiān)管依據(jù)（見圖4）。

圖4 系統(tǒng)框架與實(shí)用規(guī)則

4.1 數(shù)據(jù)分類與融合

根據(jù)數(shù)據(jù)源不同，農(nóng)村公路建設(shè)項(xiàng)目屬性數(shù)據(jù)需要進(jìn)行分類以用于不同目標(biāo)的控制與管理。本文定義了兩類數(shù)據(jù)源，分別是“主視角數(shù)據(jù)”及“外視角數(shù)據(jù)”，定義如下：

（1）主視角數(shù)據(jù)指通過系統(tǒng)人工填報(bào)的數(shù)據(jù)，具有主觀性，需要通過約束性手段進(jìn)行獨(dú)立核驗(yàn)；

（2）外視角數(shù)據(jù)指通過第三方獲得的，非人工填報(bào)的項(xiàng)目建設(shè)信息，如衛(wèi)星影像、道路實(shí)景信息、氣象信息等，具有一定客觀性，可在一定程度上對填報(bào)數(shù)據(jù)進(jìn)行交叉核驗(yàn)。

為了保證農(nóng)村公路基礎(chǔ)設(shè)施更新過程中不同來源數(shù)據(jù)間的獨(dú)立性，無需現(xiàn)場采集的外視角數(shù)據(jù)，如遙感影像等，置于省級節(jié)點(diǎn)獲取；需要現(xiàn)場采集的外視角數(shù)據(jù)在采集后傳輸至省級節(jié)點(diǎn)。

外視角數(shù)據(jù)與主視角數(shù)據(jù)在經(jīng)過耦合與融合處理后，生成基礎(chǔ)設(shè)施增量更新的時(shí)空連續(xù)鏈?zhǔn)叫畔?，能挖掘同一公路設(shè)施的不同屬性間的聯(lián)系，基于這種聯(lián)系，可提供操作界面對信息進(jìn)行可視化及圖形化查閱。

4.2 更新數(shù)據(jù)流上報(bào)

更新數(shù)據(jù)的填報(bào)與實(shí)采工作由地市、縣鄉(xiāng)級交通運(yùn)輸主管部門完成。綜合考慮量級機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)計(jì)算與處理能力以及本地?cái)?shù)據(jù)存儲安全等因素，數(shù)據(jù)應(yīng)上報(bào)至省級節(jié)點(diǎn)，利用省級交通運(yùn)輸信息系統(tǒng)資源池進(jìn)行復(fù)雜計(jì)算與數(shù)據(jù)交換。

（1）為保證基礎(chǔ)設(shè)施增量更新數(shù)據(jù)安全，上報(bào)數(shù)據(jù)匯總至省級節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，通過包括人工智能在內(nèi)的多類信息技術(shù)協(xié)同處理，形成歸一化的相互耦合的農(nóng)村公路基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)增量更新時(shí)空信息，同時(shí)包含項(xiàng)目地理信息與關(guān)鍵時(shí)間節(jié)點(diǎn)氣象信息。

融合后的項(xiàng)目信息由省級節(jié)點(diǎn)匯總后，分級別、分權(quán)限分發(fā)至省及所轄市縣交通運(yùn)輸管理部門。

（2）由省級管理部門匯總的基礎(chǔ)設(shè)施更新信息經(jīng)確認(rèn)無誤后，報(bào)送至部級系統(tǒng)。

4.3 部省級項(xiàng)目評價(jià)與督察

農(nóng)村公路基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)更新的目的之一，是輔助部、省兩級交通運(yùn)輸主管部門對監(jiān)督管理范圍內(nèi)的農(nóng)村公路建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行統(tǒng)一的督察與評價(jià)工作。因此，更新系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)能夠?yàn)橄嚓P(guān)工作提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)支持。

（1）在省級節(jié)點(diǎn)自動(dòng)化/半自動(dòng)生成項(xiàng)目綜合分析與評價(jià)報(bào)告，并分級別、分權(quán)限分發(fā)至所轄市縣。

（2）部級節(jié)點(diǎn)依據(jù)各省項(xiàng)目數(shù)據(jù)信息生成部級相關(guān)報(bào)告，并分權(quán)限分發(fā)至各省交通運(yùn)輸主管部門。

（3）部級節(jié)點(diǎn)依據(jù)各省建設(shè)情況生成督查輔助報(bào)告，省級節(jié)點(diǎn)依據(jù)各省實(shí)際情況生成省級督察輔助報(bào)告，為部省兩級獨(dú)立或共同開展相關(guān)督查工作提供匯總及參考信息；輔助報(bào)告同時(shí)可對主視角信息進(jìn)行核驗(yàn)，確保錄入信息的準(zhǔn)確性。

5 更新系統(tǒng)功能詳細(xì)架構(gòu)

5.1 數(shù)據(jù)融合子系統(tǒng)

數(shù)據(jù)融合子系統(tǒng)是更新系統(tǒng)處理及分析數(shù)據(jù)的核心子系統(tǒng)，基于當(dāng)前前沿的信息處理技術(shù)，用于對遙感數(shù)據(jù)、外業(yè)實(shí)采數(shù)據(jù)（衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)、按需的道路實(shí)景數(shù)據(jù)及無人機(jī)航攝數(shù)據(jù)等）的解譯及數(shù)據(jù)融合。由于前沿技術(shù)快速發(fā)展更新，分析算法的實(shí)現(xiàn)應(yīng)當(dāng)采用易插取設(shè)計(jì)，便于在技術(shù)更替時(shí)平滑升級。

根據(jù)子系統(tǒng)的功能要求，子系統(tǒng)共可分解為3個(gè)子模塊。

（1）遙感影像處理分析模塊

主要用于農(nóng)村公路建設(shè)項(xiàng)目衛(wèi)星影像的處理分析，包括衛(wèi)星影像的自動(dòng)化/半自動(dòng)化處理，進(jìn)行圖像鑲嵌以及通過人工智能進(jìn)行遙感影像中的農(nóng)村公路線形等基礎(chǔ)設(shè)施提取等。

（2）外業(yè)實(shí)采數(shù)據(jù)模塊

主要用于外業(yè)實(shí)地采集數(shù)據(jù)的處理及后期加工，包括項(xiàng)目線形GPS實(shí)測數(shù)據(jù)以及道路基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)景采集數(shù)據(jù)（按需）、無人機(jī)航測數(shù)據(jù)（按需）等。

（3）時(shí)空信息解譯融合模塊

主要用于GIS系統(tǒng)中，將不同時(shí)間、空間的項(xiàng)目衛(wèi)星影像解譯數(shù)據(jù)、外業(yè)實(shí)采數(shù)據(jù)及系統(tǒng)人工填報(bào)數(shù)據(jù)進(jìn)行耦合，建立統(tǒng)一的項(xiàng)目基礎(chǔ)設(shè)施信息及增量更新信息庫，以提供時(shí)空連貫的項(xiàng)目基礎(chǔ)設(shè)施信息與增量更新信息。

5.2 項(xiàng)目管理子系統(tǒng)

農(nóng)村公路基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)增量更新工作的開展與管理需要詳實(shí)的項(xiàng)目信息作為支撐，而項(xiàng)目信息的獲取，可通過“數(shù)據(jù)交換共享模塊”，分級別導(dǎo)入全國或本省農(nóng)村公路建設(shè)項(xiàng)目庫數(shù)據(jù)信息，作為基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)更新的項(xiàng)目信息依托。

（1）基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)更新審核及管理模塊

提供農(nóng)村公路基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)增量更新的地方上報(bào)入口，進(jìn)行增量更新數(shù)據(jù)的在線填報(bào)；提供部、省、市、縣四級交通運(yùn)輸管理部門不同權(quán)限的項(xiàng)目管理功能，依據(jù)權(quán)限劃分同步或異步填報(bào)、審批、調(diào)整項(xiàng)目數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)流的多級、多部門協(xié)作。

（2）更新數(shù)據(jù)匯總與查詢模塊

提供農(nóng)村公路建設(shè)項(xiàng)目信息與上報(bào)增量更新信息的匯總整合功能，以建設(shè)項(xiàng)目為基本單位，以時(shí)間為軸向，對基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)、增量更新數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總整合，提供清晰的項(xiàng)目更新序列；提供“縣—市—省—部”的項(xiàng)目信息逐級上報(bào)功能；提供分級別、分權(quán)限的綜合查詢功能。

（3）項(xiàng)目建設(shè)情況綜合分析與評價(jià)模塊

針對增量更新數(shù)據(jù)的真實(shí)性、實(shí)時(shí)性等屬性，提供部、省分級別的評價(jià)報(bào)告；為部、省、市、縣四級管理部門提供分權(quán)限的農(nóng)村公路建設(shè)督察信息輔助功能；利用數(shù)據(jù)融合子系統(tǒng)，對衛(wèi)星影像解譯數(shù)據(jù)、道路實(shí)采數(shù)據(jù)（GPS、道路實(shí)景、無人機(jī)航攝等）及系統(tǒng)填報(bào)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)化或半自動(dòng)化綜合評價(jià)比對，將不同監(jiān)測手段獲得的農(nóng)村公路建設(shè)項(xiàng)目基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)及增量更新數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化判讀。

（4）項(xiàng)目庫管理維護(hù)模塊

提供項(xiàng)目庫的管理維護(hù)相關(guān)功能，根據(jù)權(quán)限不同可進(jìn)行項(xiàng)目基礎(chǔ)設(shè)施及增量更新數(shù)據(jù)的分類、報(bào)送、管理及內(nèi)容調(diào)整等功能。

5.3 綜合業(yè)務(wù)支撐子系統(tǒng)

4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)在全國農(nóng)村地區(qū)獲得廣泛覆蓋，系統(tǒng)應(yīng)具備移動(dòng)辦公能力，打通內(nèi)外業(yè)的空間阻隔，使外業(yè)工作成為內(nèi)業(yè)工作的時(shí)空延伸；同時(shí)其他功能模塊均在不同側(cè)面為更新系統(tǒng)的運(yùn)行提供相應(yīng)的技術(shù)與業(yè)務(wù)支撐。

（1）移動(dòng)辦公業(yè)務(wù)模塊

提供手持終端設(shè)備（手機(jī)、平板電腦等）的移動(dòng)辦公功能，提供適用于手持終端設(shè)備使用的功能與相應(yīng)操作界面，提供關(guān)鍵工作的消息推送等功能。

（2）基礎(chǔ)地理信息控制管理支撐模塊

依托GIS系統(tǒng)提供農(nóng)村公路建設(shè)項(xiàng)目數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)地理信息，并疊加至“數(shù)據(jù)融合子系統(tǒng)”；提供相關(guān)信息的管理。

（3）專題地圖制作及輸出模塊

為交通運(yùn)輸管理部門決策及管理提供必要的專題地圖制作及輸出功能。

（4）項(xiàng)目建設(shè)氣象信息評價(jià)與支持模塊

接入權(quán)威氣象部門的數(shù)據(jù)發(fā)布共享系統(tǒng)，為農(nóng)村公路項(xiàng)目基礎(chǔ)設(shè)施管理、增量更新工作提供氣象信息支持。在建設(shè)項(xiàng)目遇到因氣候原因?qū)е挛窗雌诳⒐?、進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)施的災(zāi)毀恢復(fù)重建以及其他需要時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)抽取該關(guān)鍵時(shí)間節(jié)點(diǎn)或時(shí)段內(nèi)權(quán)威部門發(fā)布的氣象報(bào)告，推送至“數(shù)據(jù)融合子系統(tǒng)”，生成包含關(guān)鍵時(shí)間節(jié)點(diǎn)氣象數(shù)據(jù)的建設(shè)項(xiàng)目時(shí)空信息。

該模塊為各級交通運(yùn)輸主管部門針對報(bào)送的農(nóng)村公路基礎(chǔ)設(shè)施損毀、項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)度延后等情況進(jìn)行相關(guān)決策時(shí)，提供及時(shí)可信的氣象信息。

（5）部、省、市、縣數(shù)據(jù)交換與共享模塊

該模塊提供將系統(tǒng)內(nèi)可供開放共享的數(shù)據(jù)推送至部省兩級資源交換共享平臺的功能，以及從平臺抽取與農(nóng)村公路建設(shè)項(xiàng)目相關(guān)數(shù)據(jù)等共享交換功能；提供與部、省、市、縣其他有關(guān)單位及其業(yè)務(wù)信息平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)資源交換共享的功能。

（6）系統(tǒng)設(shè)置及權(quán)限控制管理模塊

該模塊為部、省、市、縣用戶提供不同級別的權(quán)限管理功能；依據(jù)不同權(quán)限為系統(tǒng)管理員提供后臺管理功能。

（7）可視化展示模塊

該模塊為具備可視化展示設(shè)備的交通運(yùn)輸管理單位提供分級別與分權(quán)限的可視化展示及輸出功能。

5.4 外業(yè)實(shí)采子系統(tǒng)

外業(yè)實(shí)采子系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)外業(yè)數(shù)據(jù)采集的重要功能組成，通過配置相應(yīng)的采集設(shè)備，結(jié)合信息處理前沿技術(shù)，獲取所轄區(qū)域農(nóng)村公路的現(xiàn)場信息。

（1）衛(wèi)星定位線形點(diǎn)位采集模塊

提供通過車載或手持衛(wèi)星定位終端（GPS、北斗等）進(jìn)行農(nóng)村公路道路線形的采集功能；提供向“數(shù)據(jù)融合子系統(tǒng)”導(dǎo)入數(shù)據(jù)的功能。

該模塊具備寬口徑兼容能力，最大限度復(fù)用現(xiàn)有設(shè)備，避免重復(fù)投資。

（2）道路實(shí)景抽樣調(diào)查模塊

對于需要采集道路實(shí)景、無人機(jī)航攝等信息的路段，提供相關(guān)數(shù)據(jù)采集后的導(dǎo)入功能，對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)化/半自動(dòng)化處理；提供向“數(shù)據(jù)融合子系統(tǒng)”導(dǎo)入數(shù)據(jù)的功能。

6 結(jié)語

當(dāng)前，隨著新時(shí)代“四好農(nóng)村公路”建設(shè)的大力開展，農(nóng)村公路建設(shè)范圍向貧困與偏遠(yuǎn)地區(qū)偏移。建設(shè)項(xiàng)目在空間的擴(kuò)展，使交通運(yùn)輸主管部門面對農(nóng)村公路基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)更新工作也必須做出適應(yīng)性的改變。為使更新系統(tǒng)能夠適應(yīng)這種變化，提出了面向新時(shí)代農(nóng)村公路建設(shè)的基于新一代信息處理技術(shù)的農(nóng)村公路基礎(chǔ)設(shè)施更新系統(tǒng)的功能架構(gòu)與系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程?；谛畔Ⅰ詈湘?zhǔn)降墓δ芗軜?gòu)能夠使原有信息系統(tǒng)擺脫“數(shù)字文件柜”的應(yīng)用模式，使更新系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理分析能力具備一定智能水平；并且新形式的監(jiān)管數(shù)據(jù)，例如高分辨率遙感影像、道路實(shí)景影像與無人機(jī)影像，不再僅作為影像資料，而是借助于新一代信息處理技術(shù)解譯出監(jiān)測項(xiàng)目關(guān)鍵屬性的矢量化數(shù)據(jù)，使其在更新系統(tǒng)中成為可供計(jì)算與分析的數(shù)據(jù)。

較之已有系統(tǒng)，本文提出的功能架構(gòu)能夠提取與融合同一目標(biāo)的多源、多維度信息，能夠?qū)ν唤ㄔO(shè)項(xiàng)目的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、外觀現(xiàn)狀、線形走向等進(jìn)行定性、定量分析。依托現(xiàn)有成熟技術(shù)與已部署相關(guān)系統(tǒng)，功能架構(gòu)實(shí)現(xiàn)具有一定的可行性。

對新一代信息技術(shù)框架下的農(nóng)村公路基礎(chǔ)設(shè)施更新系統(tǒng)功能架構(gòu)的研究，能夠?yàn)樘嵘?、省、市、縣農(nóng)村公路更新數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性、提升更新工作管理效率，進(jìn)而為提升農(nóng)村公路項(xiàng)目規(guī)劃與管理水平發(fā)揮積極的促進(jìn)作用，存在一定的推廣空間及價(jià)值。接下來研究工作將進(jìn)一步集中于提升同一建設(shè)項(xiàng)目多源屬性的耦合以及基于深度學(xué)習(xí)的人工智能技術(shù)路網(wǎng)提取的相關(guān)算法與技術(shù)研究。