交通科技 ２０１０年７月 Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ８Ｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＪｕＬ ２Ｏ１Ｏ 高速公路建设信息化技术研究与应用 龚德俊 肖利君 （１．长沙理工大学公路ＣＡＤ研究所长沙４１００７６；２．长沙华科工程系统信息技术公司 长沙４１００７６） 摘要针对当前高速公路建设管理系统的应用现状，探索了高速公路建设信息化管理的关键技 术，开发了基于公路工程对象的数据组织管理与用户操作的图形平台，有机地集成了包含清单编 制、招投标管理、合同管理、概算管理、质量监控、计划进度、计量支付、变更管理、台帐查询、图文管 理及竣工文档等各阶段的信息化管理模块，并高效实现了公路工程实时三维进度系统，为公路工 程建设管理系统提供了新的系统的有效解决方案。 关键词 高速公路管理平台信息化 目前国内外高速公路建设已在信息化管理方 （４）扩展性。系统的设计不但考虑当前的实 面开发了一系列管理系统，取得了丰硕的成果。 际需要，还要考虑将来发展的需要。系统采用构 由于各功能系统绝大部分为各个时期开发， 件化设计思想，各子系统既可以运行，又能整 不同程度地存在着系统之间数据与信息的孤岛现 个系统紧密集成，实现数据共享，使系统具有良好 象；存在着工程与管理脱节，施工监控数据处理不 的扩展性。 及时，可视性不强，质量监控缺乏内涵，设计、管理 （５）友好性。系统维护简单、方便，用户界面 信息不全，标准不一及用户操作不便等问题。高 直观清晰。可满足不同水平层次的运行操作人员 速公路建设信息化管理技术研究的目的就是针对 的要求。 当前高速公路建设管理中的问题，利用互联网技 （６）灵活性。方便的流程定义和灵活的流程 术，借助ＧＩＳ、图形处理和数据库技术，创建公路 重组。 可视化管理与操作平台；以路基沉降预测、高边坡 １．２设计思路 稳定性监控、桥隧等构造物和路面施工质量监控 根据系统的设计原则，结合高速公路建设项 为基础，快速模拟、预测和处理实际工程问题；以 目特点，突出系统整合，将公路建设资源调配、各 各管理分系统研发、集成为重点，以公路工程实时 部门协同工作及控制建设质量、投资、进度作为贯 三维造型和三维进度模型为突破，将项目管理与 穿一线的设计重点。沿着这个设计思路，从数据 工程实际有机结合，研究和探索高速公路建设信 库和软件平台２个层面进行整合设计，协助业主 息化管理的关键技术，实现项目管理与工程实际 综合管理、高效办公、统一指挥，以达到建设进度 的统一，节约建设成本，提高工程质量。 与质量齐头并进的目的。 １ 管理平台的总体设计原则与思路 （１）统一的数据与信息管理平台。以大型关 系型数据库作为数据管理的底层技术，按公路工 １．１设计原则 （１）安全性。提供验证、权限控制、加密和其 程设计、施工及养护管理系统所涉及的几何数据 他安全机制的支持；通过角色设置使不同的角色 与属性数据及其他信息种类，构建一个多类型多 具有不同的权限以实现应用级安全。 层次的公路工程数据服务器（公路工程数据库系 （２）实用性。以用户需求为导向，结合先进、 统），存储与管理工程分项构造物信息、工程清单 合理的管理模式，功能全面，切合实际。 标准分解信息、ＧＩＳ道路空间信息、招投标工程数 （３）先进性。应用软件工作平台应选用流 量与造价信息及各阶段计划、进度、计量、变更等 行、成熟的软件产品，开发工具先进、功能强。应 业务信息。将各类型数据，以工程对象为主要载 用软件系统力求方案的先进、灵活、高效。 体，创建一个可互相参照与印证的数据与信息资 源平台。 （２）集成、方便的操作平台及各业务子系统。 收稿日期；Ｚ０１０－０６—１２ 以可视化的ＧＩＳ地图、工程对象集与重点工程监 龚德俊 肖利君：高速公路建设信息化技术研究与应用 ２０１０年７月 控对象为主线索，ＯＡ人口、各业务功能子系统人 口为扩展接口，建立一个统一的资源操作管理平 台；利用统一的资源数据库和可拆分与合并的功 能业务系统，以实现部门间贯通的业务操作、数据 与信息高度共享及统一高效的业务处理与协调； 利用成熟的Ｃ０Ｍ技术、ＧＩＳ技术、数据库技术、 远程通信技术等，实现子系统间的合理布局、无缝 连接、集中式数据存储与分布式业务实施。 （３）扩展性与开发性。以ＣＯＭ接口为通信 手段的各业务功能模块及子系统、可视化操作平 台和公路工程数据库系统具有较强的扩展性；提 供多种数据交换的外部接口及通用的文件操作接 口，使系统能在一定程度上满足与其他系统的 数据交换需求；各项数据以Ｅｘｃｅｌ、Ｗｏｒｄ、ＣＡＤ 格式及其他各种文件格式导人与导出，衔接其他 数据源。 （４）用户化开发。现有产品的主体思路以工 程对象为主线，连接所有业务数据与操作。系统 以公路工程建设标准、行业标准、技术标准等信息 基础框架为主体，实现客户化定制。定制化操作 分为客户自定义定制和研发部门定制两大类，以 适应日益发展的高速公路建设及业务管理多样 化、特色化要求。 ２总体框架 研究的内容应涵盖高速公路项目建设管理 的各个方面，包含清单编制、招投标管理、合同管 理、概算管理、质量监控、计划进度、计量支付、变 更管理、台帐查询、图文管理及竣工文档等业务各 阶段的信息化管理模块。从管理控制的表现手段 来看，集成了ＧＩＳ（地理信息系统）可视化平台、 ＯＡ办公平台、三维进度管理及多媒体影音图文 处理接ＶＩ等。依据当前行业标准、管理规范建立 起一个跨区域、全过程、可视化操作的综合性信息 处理平台。见图ｌ所示。 图１系统数据流程图 ３技术路线 应以成熟、稳定的ＧＩＳ平台为基础，紧扣公 路业务，强化功能，实现全面信息化管理的技术 路线。 ３．１工程对象可视化 利用ＧＩＳ与ＯｐｅｎＧＬ三维技术，研制二维操 作平台与三维进度模型；将ＣＡＤ设计资料转换 为空间对象数据，以空间对象信息为索引，建立工 程对象与工程实际数据的关联，构建一个直观可 视的工程对象观察平台；并在此平台上进行相关 数据的操作处理及统计预览等，从根本上解决数 据与实际施工环境脱节的问题。 ３．２一键监控，业主随时监管重点工程施工状况 通过在地图系统中建立重点工程及重点施工 路段监控点，与实地架设的监控设备连接，通过互 联网与Ｐ２Ｐ视频流技术，管理部门可以随时随地 对公路建设进行实地监控；对路基沉降等方面的 监控数据进行实时处理，极大地节约了勘察成本， 缩短了发现问题的时间，有效地提高了解决问题 及决策的效率。 ３．３全路段全要素的计划进度与考核 通过研究工程分项与清单的关系，建立工程 全要素的关联，进行计划、进度的编制并对承包商 计划执行情况进行考核，使工程实时进度从上至 下、从粗到细一目了然。 ３．４分项计量与变更管理 计量与工程变更是依照清单工程量来进行 的，但出于数据的统一与精细化，按照工程对象分 解与清单结合的方式，对工程施工计量及工程变 更进行管理。 ４产品功能介绍 本管理平台将在建的公路项目的路线和构造 物采用ＧＩＳ（地理信息系统）技术和图形可视化表 现技术，实现对象的精细化功能以及直观的汇总 统计。 用户在本平台可视化操作下，实现了文档与 数据、办公自动化管理，监控、三维进度、试验检测 与质量管理，竣工文档、清单编制、招投标、变更、 计划进度管理，安全管理，以及计量支付、合同、概 预算管理等功能。紧密结合现实业务的需求，简 化功能操作。将项目数据与空间数据联接并对项 目数据无缝查询、检索、统计、分析，从而准确、直 观、全面反映项目实施的状况，为进行科学规划、 管理、调度和发展，为项目整体提供先进的技 术与管理手段。 ２０１０年７月 龚德俊 肖利君：高速公路建设信息化技术研究与应用 ５技术创新与同类产品的比较 ５．１技术创新 层次直观有效地获取工程数据与信息，完全打破 了以往工程系统条块分割，信息区域化严重，决策 者掌握与核实工程执行情况困难的局面。 ６应用效果 （１）运用ＧＩＳ和公路ＣＡＤ技术，构建了高速 公路建设施工监控数据快速处理、试验数据处理、 业务处理、工程ＯＡ等与行业评定标准有机集成 的可视化操作平台。该平台具有工程施工过程与 本平台自研发以来，已在数十个高速公路建 设项目中实施，取得了良好的效果。在广州广河 可视化平台集成、验证设计、施工质量和安全监 控、指导施工、管理进度、控制投资的功能。 （２）采用自主研发的公路工程数据库系统 （采用ｃＯＭ组件形式的公路工程数据存取与管 理服务器），以公路工程对象为信息主要载体，对 工程各项资源、数据及文件进行系统管理。 （３）采用ＧＰＵ编程、ＯｐｅｎＧＬ三维技术和优 化算法，高效解决了公路三维模型的构建及实时 三维进度模型的构建。突破性地解决了高速公路 三维进度管理系统构建进度模型实时渲染的逼真 度与漫游速度的瓶颈。 （４）系统的工程对象与合同清单的纵横关系 功能，使计划进度填报与常规清单工程量相匹配， 进而将清单、计量、变更、计划、概算从工程对象角 度与明确量化关系相对应。 （５）针对公路工程建设管理特性开发的工程 ＯＡ平台，既具有传统的ＯＡ功能，又具有引导公 路工程建设过程实现业务管理的特色。 （６）数据加密、压缩存储技术。利用自主开 发的加密算法，成熟的压缩算法，用于保证用户数 据的安全性与快速传输的需要。 ５．２国内类似产品的比较 根据国内高速公路建设信息化管理的相关成 果，大部分的项目建设管理系统偏重于各模块系 统本身的功能，各模块系统之间缺乏有效的联系， 数据与信息的表现方式单一。此外，界面全部基 于文本菜单，操作烦琐。在三维表现方面，主要使 用三维动画和设计结果的模型渲染与漫游。通过 公路ＧＩＳ可视化平台集成了业务管理（合同、变 更、计划、质量、进度、计量、支付等）、行政办公与 三维进度管理、监控等处理系统。本项目从以上 几个方面进行了全面的系统研究，将项目建设管 理系统的业务系统、三维进度管理及监控系统与 ＧＩＳ可视化操作平台相结合，共享数据与信息，以 图表、图形、三维、影音等多手段表现工程施工状 况，使业主全面了解工程建设的进度、质量、投资、 监控等信息，项目管理部门能根据自己的需求分 高速公路等建设项目中，通过应用合同管理、清单 编制、计量支付、变更管理、计划进度、三维进度管 理等业务系统，加速了项目审批流程，原需要２个 月以上才可以核算的计划进度数据，改为了每月 报送并考核；原来每月的计量支付审批总是要拖 延一段时间，现在可以做到每月按时支付。大量 的自动计算，减少了投资控制中的误估。通过系 统对工程对象的分解及设定的操作规则，也对承 包商的数据报送进行了一系列的规范，迅速形成 报送的数据报表。业主管理部门使用三维进度管 理系统，可清晰地了解各工程部位的工程施工情 况。项目建设管理系统与广河项目的管理融为一 体，充分体现了软件即管理、软件即服务的理念。 为工程项目建设管理的优质、高效、低成本提供了 有力保障。在湖南常吉高速公路、常张高速公路、 醴潭高速公路、衡枣高速公路等工程上应用本项 目信息化管理平台，通过对关键路段的路基沉降、 边坡稳定等监控数据进行实时分析和预测，及时 发现影响工程建设质量的因素和路段，为处理方 法和施工方案的优化设计提供依据，同时根据预 测结果合理安排工期，使业主、监理、施工单位做 到管理有重点，监控有方向，决策有依据，保证了 高速公路的建设质量，降低了工程处理的费用，而 且提高了工程管理的效率与水平，取得了显著的 经济效益和社会效益。 ７ 结语 经过近２Ｏ年的发展，我国在建高速公路管理 信息技术的应用已经在技术和人员培养方面积累 了丰富的经验，逐步显示出发展的潜势，具备走向 产业化的初步条件。信息技术在公路建设中得到 大规模应用，彻底扭转了传统建设与管理方式落 后的局面，并成为我国用高新技术改造传统产业 的主力军，促进了技术、经济向更高层次发展。本 平台的进一步完善，为提高建设质量提供了强有 力的技术支持和保障，在公路工程建设行业具有 广泛的应用前景。
