市政工程數字化應用的關鍵技術與發展趨勢

0 引言

市政工程建設涵蓋道路、橋梁、給排水管網等多個專業領域，在新時期面臨著更高標準的質量要求和更嚴格的環保約束。當前建設實踐不僅需要確保工程品質，更要注重節能減排和生態保護，以實現市政基礎設施的綠色可持續發展。值得關注的是，以物聯網、大數據、人工智能為代表的數字技術迅猛發展，為市政工程建設和運維管理提供了創新性的技術手段和決策支持[1]。這些新興技術正在重塑傳統市政工程管理模式，推動行業向智能化、精細化方向轉型。本文基于文獻研究和工程實踐，系統分析市政工程數字化轉型中的關鍵技術及其發展趨勢，旨在為現代市政工程管理提供科學的技術應用參考。

1數字化技術在市政工程中的應用價值

1.1促進市政工程建設質量的提升

通過在市政工程中靈活使用不同數字化技術，能夠實現對市政工程設計和施工管理的精細化以及持續優化，促進市政工程建設質量的不斷提高。比如，在市政工程設計中，通過使用地理信息系統（Geo-graphic InformationSystems，簡稱GIS）及建筑信息模型（BuildingInformationModeling）技術，能夠實現傳統市政工程從二維設計到三維可視化設計，有利于相關人員更加直觀、立體的了解市政工程不同組成以及空間規劃。在市政工程設計中，可借助先進的數值模擬技術實現各類工程參數的精確計算與仿真分析，確保設計方案既滿足當前使用需求，又具備前瞻性的功能適應性。同時，通過部署智能傳感監測系統，可對關鍵工程部位實施實時動態監控，為工程建設質量提供持續優化的技術保障。

1.2協同管理，提升市政工程管理效率

市政工程建設管理涉及質量、進度、安全、成本等多維度的協同管控。數字化技術的深度應用可實現全過程實時監控與動態管理，通過構建智能化管理平臺，實現人力資源、物料調配和資金配置的科學優化。基于工程大數據的智能分析，可建立精準的資源分配模型，以提升管理決策的科學性與前瞻性，實現各管理要素的有機協同。同時，數字化技術可推動管理流程的自動化轉型，減少人為干預，顯著提升管理效率。

1.3提升市政工程運營維護水平

市政工程全生命周期管理需強化后期運維環節。數字化技術賦能下的智能運維體系可顯著降低維護成本，保障設施安全運行。通過在橋梁、管網等關鍵設施部署智能傳感網絡，可實現結構健康狀態的實時監測與預警，有效預防重大安全隱患。結合新能源技術（如太陽能智能照明系統）的應用，能實現按需供能、智能調光，大幅提升能源利用效率。此外，基于大數據的預測性維護系統可精準預判設備故障周期，實施主動維護策略，將傳統被動式維修轉變為預防性維護，從而全面提升運維效率與設施使用壽命[2]。

1.4為智慧城市建設創造條件

市政工程是城市發展的基石，在新時期市政工程建設中融入數字化技術，可顯著提升其智能化水平。各類市政工程智能化程度的協同推進，將為智慧城市建設提供重要實踐參照。例如，通過在市政工程中部署物聯監測模塊，借助多元傳感器與監測設備，可實時采集環境、交通、能源等多維度數據。經深度分析后，這些數據可為城市空氣質量監測、交通流量優化、公交智能調度及資源高效配置等提供決策支撐，進而推動城市管理向智能化、精細化邁進。

2市政工程數字化應用關鍵技術分析

2.1 BIM技術

BIM即建筑信息模型。BIM技術能夠根據市政工程項目建設特點，通過計算機相關軟件完成市政工程全生命周期的設計與分析，實現對市政工程項目的優化設計、施工管理。BIM在市政工程建設應用期間，可靈活運用三維渲染演示、快速算量、三維建模、數據整合信息等技術方法，實現對市政工程設計的優化。

BIM技術在市政工程全生命周期中發揮著關鍵作用，涵蓋項目設計、施工及管理等多個環節。在市政工程前期設計階段，利用BIM技術可對不同設計方案進行模擬分析，并就結構、空間布局及資源消耗等方面展開綜合比對，從而遴選出最優設計方案。通過BIM構建三維模型，從多維度立體呈現市政工程細節，有助于相關人員深人理解設計意圖與思路。同時，BIM技術可清晰展示局部結構特征，為施工技術交底提供直觀指導。此外，在施工過程中，可運用BIM技術對不同施工環節進行模擬與分析，系統評估城市道路、橋梁、給排水、園林綠化、路燈及地下管線等施工內容，以便精準識別施工沖突與潛在隱患，及時優化施工組織設計、靈活調整施工順序并強化施工技術管理，進而全方位保障施工質量與安全[3]。

市政工程應用BIM技術時，各類建筑物、構筑物及基礎設施均可實現三維建模，使工程設計、施工等環節更為具象直觀，從而有力保障工程品質與效率。盡管市政工程建設內容繁雜、專業眾多，但借助BIM技術可達成協同設計，確保各專業在同一項目中實現信息實時共享。通過協同設計，能有效化解不同設計內容間的沖突，減少設計變更頻次。在施工階段，運用BIM技術開展施工模擬與技術交底，能實現市政工程施工的可視化管理，便于及時排查并消除施工中的安全與質量隱患。

2.2 GIS技術

地理信息系統在市政工程領域發揮著關鍵作用，為工程建設與管理提供重要支撐。在市政工程規劃、設計、施工及管理的全流程中，需要大量地理信息作為依據，而GIS技術可實現對市政工程相關各類數據的高效管理，涵蓋建設區域的地形地貌、地下管線分布、道路橋梁等數據。通過對這些數據的收集、存儲與分析，可為市政工程管理工作提供精準指導[4]。

GIS 技術具備強大的空間分析功能，如疊加分析、緩沖區分析、網絡分析等，可深人剖析市政工程中各要素間的空間關系，為規劃設計與施工提供科學依據。例如，通過緩沖區分析可精準確定道路規劃中的拆遷范圍；疊加分析有助于優化地下管線管理，妥善處理管線交叉及沖突問題；網絡分析則能明確交通流量，優化交通路線及工程設計參數，確保市政工程滿足城市通行需求。

此外，在市政工程規劃設計、施工管理階段，還可借助GIS的三維可視化技術，以直觀形式呈現規劃與施工區域內的地理空間數據，使空間布局、地理環境等信息一目了然。該技術不僅可輔助設計方案的比選，還能進行不同方案的場景模擬，為市政工程相關工作的開展提供有力指引。

2.3 實時監測技術

伴隨物聯網（IoT）等技術的演進，借助多樣化監測設備、傳感器及數據傳輸技術，可實時采集市政工程各項參數與數據，動態掌握道路、橋梁、隧道等設施的實際狀況，為工程建設提供有力參考。通過物聯網傳感器，可實時獲取污水處理廠運行狀態、道路交通流量、橋梁結構健康等關鍵設備的運行數據。市政工程建設與管理涵蓋多維度監測內容，實時監測技術還可用于跟蹤地下水位、地基沉降、地質構造等動態變化。通過實時監測與數據分析，能夠及時察覺設備或結構主體的異常狀況，實現早發現、早處理，保障設備運行效率，提升市政工程關鍵結構的安全性[5]。

新時期市政工程建設對環境管理提出了更高要求。實時監測技術結合物聯網技術，可實時監測項目周邊環境狀況（涵蓋噪聲、空氣質量、水質等指標），分析工程建設對環境的影響程度，指導不同項目采取針對性環境治理與保障措施。例如，在施工現場設置粉塵監測站，實時監測粉塵濃度，當濃度超限時，傳感器將觸發警報，提示管理人員加強粉塵管控。

此外，實時監測技術還可賦能市政工程智能控制。依托物聯網技術，可實現智能照明、智能灌溉、智能交通等系統的自動化控制，通過物聯網傳感器與控制器協同作業，提升了市政工程設施及系統的智能化水平。

2.4 大數據技術

大數據技術是近年來諸多行業應用較多的數字化技術之一。在市政工程勘察設計、施工、監測、日常管理等過程中均可產生諸多數據，靈活使用大數據技術，能夠通過數據分析指導市政工程管理工作。

在市政工程領域，大數據技術的應用可實現環境監測、工程建設、地理空間、設備運行等多維度關鍵數據的采集，確保市政工程全生命周期數據得以實時、精準地采集、存儲與應用，為各階段管理工作提供有力支撐。采集所得的數據需借助大數據分析技術，運用數據挖掘等手段進行深度剖析，探尋數據間的規律、變化趨勢及關聯性，以有價值的數據洞察指導并優化市政工程管理實踐。此外，大數據技術還能為市政工程管理決策提供科學依據，依托海量數據與深入分析結論，賦能各項決策制定，使市政工程決策更具科學性與合理性。

3市政工程數字化應用的發展趨勢

隨著數字化技術的蓬勃演進，未來將有更多前沿數字化技術深度融人市政工程，全方位賦能其各個環節。當前，數字化技術在市政工程中的應用尚存一定局限性，多聚焦于特定領域，而未來其應用將貫穿市政工程全生命周期。例如，在市政工程設計階段，可靈活運用BIM技術、計算機輔助設計（CAD）技術，并強化模擬技術的應用；施工階段，則可借助傳感器、攝像頭、局域網及互聯網等技術，實現施工過程的數字化監控與管理，全面統籌施工進度、質量與安全，及時發現并處理問題，優化施工工序與資源配置，進而提升施工效率與質量。在市政工程運維階段，亦需持續深化數字化技術應用，通過傳感器、智能監測儀表等設備獲取運行參數，結合參數特征開展預防性維護保養，從而降低設備故障率，提升市政工程及各設備的可靠性。

未來市政工程數字化應用中還需要強調更多數字化技術的融合應用，發揮不同數字化技術的優勢。比如，在市政工程設計、施工、運維管理中，可將虛擬現實（VR）技術與增強現實（AR）技術相互融合，更加直觀的展示市政工程相關信息。通過將區塊鏈技術與其他數字化技術融合，發揮區塊鏈技術不可篡改、可追溯的優勢，將其應用到市政工程項目審批、合同管理、資金支付等管理階段，可確保市政工程關鍵環節數據的真實性和安全性。

4結語

綜上所述，隨著數字化技術的持續發展，將會有更多的數字化技術在市政工程的全生命周期得到應用。通過更多數字化技術的融合應用，可進一步保障市政的建設質量、效率，促進市政工程的可持續發展。當然，數字化技術在市政工程的應用進程中并非一帆風順，會面臨諸多挑戰與問題。需要在實踐中持續復盤、深人總結，緊密結合市政工程的發展態勢與管理需求，對數字化技術進行針對性改進與優化，以確保更多數字化技術能夠在市政工程領域充分施展效能、釋放價值。

參考文獻：

[1］樊烽，吳昊，徐怡紅．基于 BIM+ 云技術的市政工程施工全過程成本控制研究［J]．項目管理技術，2024，22（9）：112-117.

［2］馮康泰．基于BIM模型的市政工程造價研究［J]．大眾標準化，2024（16）：181-183.

[3］王慶磊，周黎月，丁國洪，等．基于數字化勘察在市政工程外業系統中的研究［J]．智能建筑與智慧城市，2024（7）：83-85.

[4］邵魯現．基于BIM技術的市政工程施工優化研究［J]．城市建設理論研究（電子版），2024（20）：187-189.

[5］徐瑩.基于人工智能技術的市政工程技術檔案開發利用分析［J]．蘭臺內外，2024（18）：35-37.