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，測繪工程專業教授級高級工程師，現任北京城建勘測設計研究院有限責任公司董事長、黨委書記職務，在中國測繪地理信息產業協會任理事、中國測繪地理信息學會會任常務理事、北京測繪學會任副理事長，為中國土木工程學會城市軌道交通勘測專業委員會主任；長期工作在工程勘察設計生產和科技推廣第一線，先后主持和參與完成了北京、廣州、伊朗德黑蘭等國內外一系列地鐵重點工程測量任務和國家大劇院、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，全國優秀工程勘察設計獎金獎1項，省部級優秀設計24項，省部級科技進步獎3項；作為主要發明人員獲得國家專利4項；作為主創人員獲得的國家計算機軟件著作權6項，發表了在業內有影響的論文9篇，參加制定的規范標準和編寫的專業著作8部。

隨著500多個智慧城市試點建設的啟動，我國智慧城市建設已正式進入實際落地階段。“智慧”將全面進入社會建設的各個領域，是時代的要求和社會發展的必然趨勢，而作為基礎公共配套設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”的未來交通發展方向和理念，并明確提出要把智慧交通建設作為主戰場，以信息化、智能化引領交通運輸現代化。打造智慧地鐵，大力推進城市軌道交通系統信息化、數字化、智能化建設，為建設智慧城市打下堅實基礎，是新型城鎮化建設的需要，更是綠色生態城市的基礎設施和保障，具有廣闊的發展前景。

遙相呼應——智慧地鐵與勘測行業

智慧地鐵建設為勘測行業提供需求引導和發展契機，勘測行業結合其獨特優勢為打造智慧地鐵奠定良好的基礎，二者關系密切、相輔相成。智慧地鐵是綜合運用傳感網、物聯網、移動終端設備、空間信息技術等新一代高新技術，提升對地鐵設備設施、周邊環境和災害風險等的感知自動化與時效性，完善地鐵從規劃-設計-施工-運維的一體化、信息化管理體系，推進地鐵建設、管理和服務更加精準化、高效化、智能化和便捷化發展。

勘測作為軌道交通建設的前期基礎工程階段，在軌道交通工程全產業鏈中具有重要的地位。從實施經驗來看，地鐵勘測工程從前期地質環境勘察到后續精密測量和形變監測，貫穿地鐵建設全過程，其獨特的優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據、標準、平臺等的智慧化基礎和鋪墊，勢必會影響后續整個智慧地鐵的建設水平。因此，在以打造智慧地鐵為目標的建設過程中，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

智慧地鐵按照地鐵工程的建設階段和需求不同，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的支撐，勘測專業為智慧地鐵的實現提供海量基礎數據，為智慧地鐵構建提供強大的感知系統，為地鐵建設提供技術、質量和安全保障。

為地鐵智慧設計提供準確詳實數據

相對于軌道交通行業傳統二維設計所導致的信息量限制及建設過程信息的缺失等情況，基于建筑信息模型BIM的設計手段成為地鐵智慧設計的突破點和熱點，對提高設計生產率，減少設計返工，減少施工中曲解設計意圖乃至提高智慧地鐵建設的整體水平具有積極的意義。

要真正實現基于BIM的地鐵智慧設計，地鐵勘測數據資料必不可少。地鐵地質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和水文地質條件，包括隧道基巖、巖溶發育和地下水情況，城市高層建筑物地基、深基坑以及地下管線和管道情況，為地鐵設計和施工提供所需的基礎資料和設計參數。為確保隧道能按照預定路線施工、各段工程間的銜接和各區間隧道的貫通，進行的施工控制測量、細部放樣測量、竣工測量、環境監測等工作，在地鐵勘測過程中，形成了大量的、準確的、詳實的地質、地形和地鐵線路數據、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，獲取了城市環境和道路沿線的精細數據，這些資料是構建精準三維地質BIM，三維管線BIM，三維周邊環境BIM模型的提供重要數據源。將傳統勘測資料進行BIM轉化后，進行綜合集成構建三維地上地下全空間工程仿真環境，為地鐵智慧設計奠定了關鍵的數據基礎平臺。

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、泛在互聯和集成應用，從而有效提升生產效率和安全水平的一種信息化施工管理理論與實踐。通過在勘測現場構建智慧工地強大感知系統，并將BIM、傳感網、物聯網技術與施工現場管理深度融合，實現更透徹的感知、更全面的互聯和更深入的智能化的智慧施工。

施工現場全面掌控。基于傳感物聯網技術，通過智能物理基礎設施，讓傳統的建筑工地長出“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，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”，一有異常就發出警報，迅速提醒人員撤離，實現數據智慧采集是智慧施工的前提和關鍵。智慧施工實踐在各地廣泛開展，通過建立遠程監控系統、基于物聯網的設備和物料管理、機電設備運行監測等全方位感知實現智慧施工，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，實現精細化標準化綠色管理。

地質環境自動監測。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，對于地質環境變化監測尤為重要。地質環境不僅影響地鐵選線、確定設計方案和施工方法、計算建設成本和建設周期，對于地鐵建設施工和安全運維意義重大。隨著傳感器技術的不斷創新，地鐵勘測過程中，可以綜合利用應變傳感器、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、應力計傳感器、形成的地鐵監測無線智能傳感網，作為軌道交通設備和環境的神經末梢感知器，實時感知監控列車運行環境的變化，地鐵勘測專業結合先進的傳感器技術打造一系列自動監測系統，對可能發生的地基變化、車站結構和隧道沉降形變、地下水變化等地質環境變化進行自動實時有效監測，并進行發展態勢預測分析，為地鐵智慧建造以及后續安全運維提供全方位感知系統。

為地鐵智慧運維提供信息化技術保障和解決方案

地鐵智慧運維是通過對所有資源進行統一實時的狀態化跟蹤與監控管理，獲取重要故障和狀態維修信息和客流分布情況等，并提供對設備壽命預測與維修優化、乘客動態引導與運力調整等的決策支持，實現對設施資產、設備運維以及應急預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，改善地鐵業態發展前景。

地鐵智慧運維建設中，三維可視化智能管理平臺是基礎，感知互聯是關鍵、大數據挖掘是重點、綜合解決方案是核心。現代勘測單位相關部門積極引進和應用勘測專業高新技術，基于BIM技術和GIS技術，實現延續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。在此基礎上，綜合集成無線感知系統采集的信息，賦予所有組件和設備感知能力和生命力，為智慧運營大數據累積、深度挖掘、智能響應等提供技術保障和信息化平臺。同時，結合地鐵勘測行業優勢和信息化技術優勢，提供需求-專業-技術-建設緊密銜接的整體解決方案，發揮互通、互聯、互動、整合的作用，推進跨專業知識融合與模式創新，將地鐵運行維護提升到智慧地鐵的全新高度。

結語

打造智慧地鐵，需要超前謀劃、統籌兼顧。智慧地鐵的實現離不開勘測的數據支撐、感知系統及技術保障。因此，在以智慧地鐵為目標的建設過程中，堅持勘測先行的理念，充分發揮勘測在智慧地鐵建設中的地位和作用，以智慧地鐵發展為契機，推動地鐵勘測向標準化、信息化、智能化方向發展，為智慧地鐵建設夯實基礎。