城市道路建設全流程信息化探析

曾慶斌

(江西省現代路橋工程集團有限公司)

1.智慧城市視域下城市道路建設全流程信息化的演進邏輯

1.1 城市道路規(guī)劃設計數字化

數字化技術通過提供空間數據、三維模型、大數據分析、虛擬仿真和公眾參與等工具，為城市道路規(guī)劃設計創(chuàng)造了更為智能、科學和互動的環(huán)境。運用AI、大數據等信息技術對城市各類數據進行采集、處理和分析，實現了對土地利用、地形地貌等空間數據的全面管理。為規(guī)劃者提供準確的地理信息，支持規(guī)劃設計的決策過程。建筑信息模型（BIM）技術在城市道路規(guī)劃設計中的應用使規(guī)劃者能夠在虛擬與現實中快速查閱，這不僅提高了設計的可視性和協(xié)同性，也有助于準確評估設計方案的可行性。利用大數據分析技術，城市規(guī)劃者能夠迭代整合歷史交通流量、人流量等海量數據，從中提取有關城市道路使用情況的關鍵信息。通過虛擬現實（VR）和增強現實（AR）技術，規(guī)劃者可以在數字化的虛擬環(huán)境中模擬和呈現道路設計，實時調整設計方案，提高設計的靈活性和交互性。數字化的公眾參與平臺使市民能夠更直接地參與城市道路規(guī)劃設計的決策過程。市民可以通過在線渠道提供反饋和建議，與規(guī)劃者進行實時互動，確保規(guī)劃更加符合社會需求。

1.2 城市道路施工管理信息化

計劃協(xié)同與實時監(jiān)測為施工管理提供了計劃協(xié)同平臺，使得相關團隊能夠在數字環(huán)境中制定、共享和實時調整施工計劃。實時監(jiān)測系統(tǒng)通過傳感器、監(jiān)控攝像頭等設備，提供對施工現場的實時監(jiān)測，促使迅速響應和協(xié)同。信息化系統(tǒng)實現對施工資源的數據資產管理，包括設備、人力、材料等，使得施工團隊可以更加高效地進行資源分配、監(jiān)控和調整，提高了資源利用率，并通過物聯網技術實現施工設備和材料的智能化。傳感器、無線通信等技術使得設備和材料能夠實現實時監(jiān)測和追蹤，有助于提高施工過程的透明度和管理效能。信息化系統(tǒng)引入智能監(jiān)控技術，提高了施工現場的安全管理水平。數字化質量管理通過監(jiān)測工藝、材料和成果物的數據，實現了對質量的智能監(jiān)控和評估。信息化系統(tǒng)實現了對施工過程的透明度，可以通過數字化報告隨時查看施工狀態(tài)，提高了信息共享的效率，有助于提高整個施工團隊的協(xié)同作業(yè)水平。

1.3 城市道路交通管理智能化

智能化技術通過傳感器、攝像頭等設備，實時采集道路交通的各種數據，包括車流量、行人流量、道路狀況等。這些數據通過智能分析系統(tǒng)進行處理，為交通管理者提供實時的、精準的交通狀況信息?；趯崟r數據和智能算法，智能化技術實現交叉口信號燈的智能控制。智能交通信號系統(tǒng)能夠根據交通流量實時調整信號燈的時序，優(yōu)化交叉口的通行效率，減少交通擁堵。利用傳感器、無線通信等技術，實現城市停車場的智能化管理。駕駛員可以通過智能手機應用獲取實時的停車位信息，減少尋找停車位的時間，提高停車效率。利用智能化技術建立交通信息共享平臺，將實時交通信息、道路狀況等數據分享給市民，促使市民更好地規(guī)劃出行路線，減少擁堵，提高交通效率。智能導航系統(tǒng)利用實時交通數據為駕駛員提供最優(yōu)的行車路徑，避開擁堵區(qū)域，提高了交通效率，還降低了尾氣排放，符合城市的可持續(xù)發(fā)展目標。智能化技術與城市道路交通管理的邏輯關系使得交通系統(tǒng)更加響應迅速、靈活高效，為城市居民提供了更加便捷、安全和環(huán)保的出行方式。

1.4 智慧城市運營維護集成化

智慧城市運營維護需要獲取來自不同部門、系統(tǒng)和設備的數據，如交通流量、環(huán)境監(jiān)測、道路狀況等。通過集成化技術，將來自各個數據源的信息進行分類梳理，建立綜合數據庫，實現數據的共享和互通，為運營維護提供更全面的數據分析與決策。智慧城市運營維護需要實時監(jiān)測城市交通、道路設施等的狀況，以及對緊急事件進行迅速響應。通過集成不同的監(jiān)測系統(tǒng)，如智能交通管理、物聯網傳感器等，實現對城市運營維護的實時監(jiān)測，從而迅速響應交通擁堵、事故等緊急事件。智慧城市運營維護通過大數據分析，集成不同的數據分析和人工智能技術，提高對數據的處理和分析效率對城市數據進行挖掘，為運營和維護提供科學決策支持。引入自動化技術，可以實現對基礎設施的遠程監(jiān)控和運維，減少人工干預和提高運維效率。通過集成各類自動化設備和系統(tǒng)，實現對城市設施的一體化管理，提高整體運維效率。智慧城市運營維護集成化，數據集成和共享、實時監(jiān)測與響應、大數據分析與智能決策等，實現對城市運營的全面、高效管理，提高城市的整體智能水平。

1.5 智慧城市生態(tài)系統(tǒng)整體化

智慧城市生態(tài)系統(tǒng)整體化是指在智慧城市建設中，通過整合各個子系統(tǒng)和要素，構建一個協(xié)同、互聯的生態(tài)系統(tǒng)，以提升城市的可持續(xù)性、效率和居民生活質量。數據的共享與互通，實現不同城市道路建設階段的數據迭代整合，包括規(guī)劃、設計、建設、運營等各個環(huán)節(jié)，確保數據的互通性，使得不同系統(tǒng)和部門能夠共享數據，實現全面、一體化的智能化管理。城市道路建設信息化子系統(tǒng)與其他智慧城市子系統(tǒng)（如交通管理、環(huán)境監(jiān)測、公共服務等）進行可控安全交叉融合，可以提升各個子系統(tǒng)的協(xié)同作用，提高城市整體的運營效率和管理水平。智慧交通系統(tǒng)實現實時交通監(jiān)測、信號燈優(yōu)化、智能導航等功能，提高交通流暢度和安全性。智慧生態(tài)系統(tǒng)，推動綠色建筑、可持續(xù)交通等生態(tài)友好的城市發(fā)展。道路建設信息與生態(tài)環(huán)境監(jiān)測信息共享，實現對城市綠化、空氣質量、噪音等環(huán)境因素的全面監(jiān)控。智能城市規(guī)劃系統(tǒng)，將道路建設信息融入城市整體規(guī)劃中，進行數據分析和模擬，優(yōu)化土地利用，提高城市空間利用效率，

2.智慧城市視域下城市道路建設全流程信息化的實踐路徑

2.1 協(xié)同化——城市數據綜合應用

數據采集整合，涵蓋部署傳感器、監(jiān)測設備、攝像頭等各類感知裝置，覆蓋城市各個角落，實現對城市數據的全面采集；整合來自不同來源的數據，包括交通、環(huán)境、土地利用、人口等多個領域的數據，建立各專業(yè)數據庫及安全、互通、可控、共享的大數據平臺，采用高效的數據存儲和處理技術，以應對城市規(guī)模的海量數據，在城市綜合監(jiān)管平臺上搭建實時處理系統(tǒng)，可視化分析系統(tǒng)支持對城市海量數據的快速分析和響應。數據標準化確保不同數據源的數據格式和結構一致。數據清洗和質量控制，排除錯誤和不準確的數據，確保數據的可信度和有效性。建設開放數據平臺，為政府、企業(yè)、研究機構等提供標準化、開放的數據接口，以數據為基礎，推動城市綠色建筑、城市綠化等產業(yè)高質量發(fā)展。結合氣象、空氣質量、噪音等環(huán)境數據，實施對城市環(huán)境監(jiān)測。智能城市管理系統(tǒng)，整合了各個領域的數據，包括交通管理、環(huán)境監(jiān)測、社區(qū)服務等，提高城市的整體管理水平，實現對城市運營的精細化管理。

2.2 可持續(xù)——城市綠色道路設計

可持續(xù)理念強調減少對環(huán)境的不良影響，提倡資源的可持續(xù)利用。綠色道路設計使用環(huán)保材料、優(yōu)化照明節(jié)能等新技術手段，降低對自然資源的消耗，實現資源高效利用?？沙掷m(xù)理念注重維護生態(tài)平衡，保護自然環(huán)境的多樣性。綠色道路設計引入生態(tài)廊道、自然綠化、植被配置和生態(tài)保護理念，促進城市道路周邊的生態(tài)平衡?？沙掷m(xù)理念側重減少碳足跡，推動低碳交通工具的使用，減少交通排放。綠色道路設計采用健康生態(tài)理念、鼓勵綠色出行方式，如步行、騎行、電動交通工具，以降低交通排放，提高城市空氣質量?？沙掷m(xù)理念強調城市的可持續(xù)發(fā)展，包括土地利用的合理規(guī)劃、能源的有效利用等。綠色道路設計將可持續(xù)理念融入城市道路規(guī)劃中，通過合理的土地利用和交通設計，支持城市的長期可持續(xù)發(fā)展?？沙掷m(xù)理念引入智慧城市平臺，實現對城市運行狀態(tài)的實時監(jiān)測和數據分析。綠色道路設計結合智能城市平臺，對綠色道路設計的效果進行數據監(jiān)測和評估，以持續(xù)改進和優(yōu)化設計方案。

2.3 全方位——道路交通感知技術

全方位視野強調全面、立體的城市信息獲取，道路交通感知技術通過先進的傳感器和數據處理技術，實現對交通環(huán)境的全方位感知。全方位視野借助各種傳感技術、攝像頭、衛(wèi)星圖像等手段，全面獲取城市各個角落的信息。道路交通感知技術需要獲取全方位的道路交通信息，包括車輛流量、行人活動、道路狀況等，以實現智能交通管理和安全監(jiān)控。全方位視野提供數據支持，使城市管理者能夠從多個角度全面了解城市的交通、環(huán)境狀況。道路交通感知技術通過實時感知交通情況，為智能交通管理系統(tǒng)提供數據基礎，支持實時交通監(jiān)控、信號燈優(yōu)化等智能化措施。全方位視野需要實時城市運行數據來理解、處理分析這些信息，如道路交通感知技術提供交通流量、擁堵狀況、城市運行狀況的全方位監(jiān)測等。全方位視野為城市規(guī)劃提供從多個維度的全方位數據，包括道路、建筑、自然環(huán)境等。道路交通感知技術實時獲取城市交通數據，用于建立更精準、全方位的城市交通模型，支持交通管理決策。

2.4 自適應——道路運行管理系統(tǒng)

自適應技術與道路運行管理系統(tǒng)相互配合，通過感知和分析數據，實現對城市道路運行的智能化管理。自適應技術獲取實時的交通流量、車速等數據，通過算法實現自適應調控。道路運行管理系統(tǒng)，實現對交通流的實時優(yōu)化，包括交叉口信號燈的自適應調整、道路通行方向的智能調控等，以提高交通效率。自適應技術進行實時數據分析，識別交通流的特征，進行智能決策。道路運行管理系統(tǒng)，利用實時數據進行智能交通管理，及時響應交通狀況的變化，優(yōu)化道路運行。自適應技術利用人工智能算法，對交通數據進行分析，預測未來的交通流量和擁堵情況。道路運行管理系統(tǒng)實現對交通情況的智能預測，提前采取措施應對未來可能出現的交通問題，優(yōu)化道路運行。自適應技術利用感知設備，監(jiān)測道路上的交通狀況，包括車輛、行人等。道路運行管理系統(tǒng)通過感知設備實現道路安全監(jiān)測，及時發(fā)現和處理交通事故，提高道路行車安全性。自適應技術與道路運行管理系統(tǒng)的關系在于通過先進的感知技術、數據分析和智能決策，實現對城市道路運行的實時監(jiān)測和調控，提高交通效率、減緩擁堵，為智慧城市的交通系統(tǒng)注入更多智能化元素。

2.5 可視化——道路規(guī)劃虛擬呈現

可視化技術利用圖形化和虛擬化技術，將大量數據以直觀形式呈現，實現實時數據的可視化展示，包括交通流量、車輛行駛軌跡等，提供城市規(guī)劃方案的可視化呈現，以圖形和虛擬模型展示城市未來的發(fā)展方向。道路規(guī)劃虛擬呈現，將道路規(guī)劃、設計、交通流量等數據以圖形化形式呈現，使得相關信息更容易被理解和分析，展示城市道路的交通狀況，幫助交通管理者進行實時監(jiān)測和調控。城市規(guī)劃方案的可視化呈現，以圖形和虛擬模型展示城市未來的發(fā)展方向?？梢暬夹g利用虛擬現實技術，實現用戶沉浸式的體驗，如頭戴式顯示設備。道路規(guī)劃虛擬呈現，結合虛擬現實技術，創(chuàng)建仿真模擬環(huán)境，使規(guī)劃者能夠在虛擬空間中親身體驗道路規(guī)劃的效果，進行更深入的分析和決策。在可視化平臺上，可以整合道路規(guī)劃、交通流量、環(huán)境數據等多個數據集，為規(guī)劃者提供更全面的信息支持?？梢暬夹g結合數據分析技術，可以實現對大數據的實時處理和分析，及時更新道路規(guī)劃虛擬呈現，使其與實際情況保持同步。通過直觀的圖形和虛擬展示，可視化技術與道路規(guī)劃虛擬呈現，提高城市規(guī)劃和道路設計的可理解性、可參與性，為決策者和公眾提供更全面的信息，推動智慧城市道路建設的科學決策。

3.智慧城市視域下城市道路建設全流程信息化的未來圖景

3.1 人工智能算法為城市道路建設與運維提供決策依據

人工智能算法利用機器學習、深度學習等技術，從城市道路建設的歷史數據、實時數據中提取關鍵信息，對大量城市數據進行分析和學習，為決策者提供準確、及時的決策支持。交通流預測需要運用預測模型，基于歷史和實時數據預測未來交通流量、擁堵情況。依據人工智能算法提供的交通流預測，決策者可以優(yōu)化道路規(guī)劃，合理安排道路建設的時序和空間布局，以適應未來的交通需求。人工智能算法利用仿真模型和場景模擬技術，模擬不同道路建設方案的效果。決策者可以在虛擬與現實環(huán)境中評估各種道路建設方案的影響。基于人工智能算法對環(huán)境數據的分析，決策者可以更全面地考慮可持續(xù)性因素，優(yōu)化道路建設方案以降低對環(huán)境的影響。人工智能算法利用風險模型和數據分析，評估不同道路建設方案的安全性風險；決策者可以更科學地制定安全保障措施，確保道路建設符合高安全標準。人工智能算法，可對城市資源進行合理優(yōu)化配置，降低建設成本?；谌斯ぶ悄芩惴ǖ馁Y源優(yōu)化，決策者可以在保障城市道路建設質量的前提下，最大限度地控制建設成本，提高投資效益。時空數據人工智能算法，可實現城市道路建設全過程的智能化管理，決策者可以在全過程中實現數據的無縫連接，更好地掌握城市道路建設的時空動態(tài)。人工智能算法可為多個交通場景，提供更智能的交通設計，為市民提供更便捷、高效的出行方式。

3.2 實時數據采集賦能城市道路設施智能維護

利用實時數據采集技術，監(jiān)測道路交通流量、車輛速度、道路表面狀況等，實現對道路狀況的實時智能監(jiān)測，為交通管理和維護提供準確的數據支持。利用實時數據采集環(huán)境監(jiān)測信息，包括空氣質量、噪音等，可實現對城市環(huán)境的實時監(jiān)測，為生態(tài)友好的道路建設提供數據支持，減輕城市環(huán)境污染。利用人工智能算法對實時數據進行分析，識別設備的異常情況和潛在故障，能夠實現智能的設備健康監(jiān)測，提前發(fā)現問題并進行故障診斷，為維護人員提供精準的維護目標。基于實時監(jiān)測數據，預測模型設備的壽命和維護需求，可以實施預防性維護，降低維護成本，延長設備使用壽命。實時數據采集使得城市管理者能夠進行更為精準的預測和分析，通過數據模型和算法判斷設施的壽命周期，并提前進行預防性維護。實時采集的數據可以共享給城市管理部門、企業(yè)以及公眾，促進城市管理的協(xié)同作戰(zhàn)，提升城市整體治理水平，同時增加公眾對城市發(fā)展的了解和參與度。通過數據的實時分析，決策者可以更及時地了解道路設施的狀態(tài)，優(yōu)化城市道路設施維護策略，提高決策的準確性和靈活性。實時數據采集不僅為城市道路設施的智能維護提供了技術手段，更為城市的可持續(xù)發(fā)展、居民的生活品質提供了全面的支持。通過數據的科學分析與應用，城市將更加智能、高效、環(huán)保，為居民創(chuàng)造更宜居的生活環(huán)境。

3.3 道路環(huán)境感知驅動城市道路施工動態(tài)調整

智能感知技術集成先進的傳感器技術，如攝像頭、雷達、激光雷達、紅外傳感器等，為施工提供準確的環(huán)境數據，有助于及時發(fā)現問題，優(yōu)化施工計劃，以確保施工區(qū)域和周邊交通的協(xié)調與流暢。利用感知數據驅動智能施工設備，實現智能化的施工。利用道路環(huán)境感知數據進行虛擬仿真，模擬不同施工方案在實時交通條件下的效果，有助于優(yōu)化施工路線、時間和方式，以最大程度減少對交通的影響。將道路環(huán)境感知數據開放給公眾，通過智能手機應用或在線平臺向駕駛員、行人和居民提供實時的道路施工信息，有助于提高公眾對施工計劃的了解，減少不便和安全隱患。城市道路施工可以更加智能、高效地進行，最大程度地減少對交通流暢性和城市生活的影響，提升城市道路建設的整體質量。

4.結論

人工智能算法將成為城市道路建設與運維的核心技術支撐。人工智能算法能從不斷的機器學習、深度學習及歷史數據和實時數據中提取關鍵信息，為決策者提供準確、及時的決策支持。未來人工智能算法將更加精細化預測交通流量、優(yōu)化道路規(guī)劃，提升城市基礎設施的運維效率及可持續(xù)性，為城市道路建設與運維提供更全面、更科學的決策依據。城市道路建設全流程信息化將在未來成為推動城市向更加智慧、更可持續(xù)方向發(fā)展。通過大數據、人工智能等信息技術的廣泛應用，城市將更智慧，人民生活將更幸福美好。