高速公路信息要素數據字典研究

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近年來交通運輸部發布了一系列有關數字交通、交通運輸大數據發展和新型基礎設施建設的文件，如2019年7月發布的《數字交通發展規劃綱要》即指出要推動交通基礎設施規劃、設計、建造、養護、運行管理等全要素、全周期數字化。2020年8月發布的《關于推動交通運輸領域新型基礎設施建設的指導意見》中，主要任務之一是打造融合高效的智慧交通基礎設施，在智慧公路方面，要推動先進信息技術應用，逐步提升公路基礎設施規劃、設計、建造、養護、運行管理等全要素、全周期數字化水平。2021年國務院印發了《國家綜合立體交通網規劃綱要》，其中國家綜合立體交通網2035年主要指標表中提出，代表智能先進的交通基礎設施數字化率目標值為90%。我國的公路工程在設計文件編制辦法的基礎上，現階段還主要是以紙質文件/文檔為主的交付。隨著社會的快速發展，這種交付方法在工程實踐中暴露越來越多的問題:如巨量建設工程數據采集、存儲及交付仍然主要依靠人工和檔案室完成，工作強度大、效率低;如在成果應用階段，存在數據丟失問題嚴重、數據利用率不高、數據再利用耗時耗力、線上線下銜接困難、價值轉化弱及關注度低等問題，產出遠遠小于投入。隨著國家相關政策文件的相繼出臺，以及工程實踐中存在的改進需求，推動了高速公路基礎設施數字化相關研究。為了適應高速公路基礎設施數字化的高速發展，加快高速公路基礎信息數據的共享［1］，本文從數字化交付定義和手段出發，以現階段國內工程信息要素相關標準、規范為基礎，以實用性和可操作性為基本原則，探討適用于數字化交付的高速公路信息要素字典研究。

1高速公路數字化交付

1．1高速公路基礎設施數字化交付

高速公路基礎設施數字化交付是指利用計算機系統，創建基礎設施的數字孿生模型，串聯工程項目數據信息并交付，從而實現高速公路“建、管、養、運、服”全生命周期智能化服務。交付的數據主要包含工程建設過程中產生的設計、采購、施工等靜態化信息以及運營服務過程中的動態化數字信息，利用合理的交付手段，實現項目全壽命周期的數據關聯，提高數據分析應用效率。因此，在交付過程中如何建立一組嚴密一致的數據定義，解決數據的傳遞問題就迫在眉睫。

1．2高速公路信息要素數據字典

工程數據處理是高速公路數字化交付運行的基石，而對高速公路工程數據進行描述的要素數據字典則是數據定義、處理和共享的基礎。高速公路信息要素數據字典是對高速公路工程數據對象或項目信息的描述合集，用于查詢工程項目中各種結構信息、類型定義，從而最大程度地消除歧義和交流不暢的問題。

2國內相關標準研究現狀

2．1相關行業標準及規范

1)GB/T20258—2019基礎地理信息要素數據字典［2］。我國地理信息專業數字化發展成熟，積累了大量寶貴的經驗［3］?，F行的《基礎地理信息要素數據字典》根據不同基本比例尺，對地理空間數據特征信息進行了歸類，包括水系、居民地基設施、交通、管線、境界與政區、地貌、植被與土質、地名以及空間定位基礎等。國標規定了各地理信息要素的基本屬性，并明確其幾何表示方式(點、線、面)和表示示例，以及該要素與相關要素之間的拓撲關系。要素代碼采用6位十進制數字碼編碼，包含大類碼－中類碼－小類碼－子類碼的結構形式。2)GB/T51296—2018石油化工工程數字化交付標準。標準共分7章和4個附錄，主要技術內容包括:總則、術語、基本規定、交付基礎、交付內容與形式、交付過程和交付平臺等。標準給出了類庫的邏輯關系，包括工廠對象類、屬性、計量類、專業文檔類型等信息及其關聯關系，并在第5章節以及附錄中規定了交付的內容與數據結構。3)GB/T41455—2022地下管線要素數據字典［4］?！兜叵鹿芫€要素數據字典》規范了地下管線要素數據字典結構及內容、數據字典描述內容和要求。與《基礎地理信息要素數據字典》相似，以地下管線點要素、地下管線線要素、地線管線面要素為分類方式，規定了地下管線各要素的要素屬性、幾何圖示以及相關管線之間的拓撲關系。地下管線要素代碼采用7位數字碼，結構為:專業碼－專業大類碼－中類碼－小類碼－子類碼的結構形式。其中專業碼采用基礎地理要素中對應的管線大類碼“5”。

2．2交通運輸行業標準

JT/T697．1～14交通信息基礎數據元:《交通信息基礎數據元》一共分為14個部分，“第1部分:總則”中規定了數據元的編制規則和分類方式等基礎內容，剩下13部分則分別規定了公路、港口、航道、船舶以及建設項目信息等各專業的基礎數據元信息。由于本文主要針對高速公路相關信息要素進行展開研究，重點以“第2部分:公路信息基礎數據元”分冊為例:交通信息數據元按其所屬業務領域采用面分類法對類別進行分類，每個類別下采用面分類和線分類相結合的方式，設置一級、二級和三級分類。根據公路專業管理對象和業務信息的基本內容和屬性，劃分了路線、路基、路面等11項數據元一級分類，并根據需要再細分至二級或三級。在此分類的基礎上，針對數據元的屬性和數據類型進行基礎數據元詳細定義，包含編號、名稱、定義、數據元類型、數據格式、值域。

3高速公路要素數據字典的編制

基于對國內相關標準的深入研究，以高速公路項目設計、建設和運營應用為主要出發點，結合《交通信息基礎數據元》的公路工程相關內容以及《基礎地理信息要素數據字典》的要素數據結構框架，編制高速公路信息要素數據字典(以下簡稱要素數據字典)。

3．1要素數據字典結構

要素數據字典主要以高速公路項目的實體資產、環境以及工作內容為對象，采用面分法以及面分法和線分法相結合方式，根據業務領域－一級分類－二級分類的分類順序，細分高速公路信息要素。要素數據字典相較于行業標準JT/T697．2交通信息基礎數據元第2部分，并未將層級細分至基礎數據元層級，而是將基礎數據元作為要素的基礎屬性，對高速公路信息要素進行描述。

3．2高速公路信息要素分類

為了更好地服務于高速公路資產數字化交付應用，要素數據字典在施工及運營的工程要素上增加了一部分內容。要素數據字典分類結構如圖2所示，圖2中□內為相較于JT/T697．2新增的要素內容。圖2中未列出二級及二級以下與JT/T697．2相同的要素內容，三級分類中暫無細目，作為二級分類要素的擴展層級備用。1)一級分類“路線”下，新增二級分類“車道線”?！败嚨谰€”為每個行車道的幾何中心線。主要應用于數字化高速公路中的車輛高精度定位，感知車運行狀態和當前所在位置。2)一級分類“沿線設施”下，新增二級分類“通訊設施”“照明設施”“環保設施”“防眩設施”“隔音設施”。在數字化交付和工程資產管理的過程中，需要對沿線設施、設備的資產信息進行管理、統計和查看。其中，通訊設施為高速公路信息化和智能化管理的重要基礎支撐系統，準確、及時地傳輸各路網監控和收費系統的語音、數據和圖像等信息，保持各管理部門之間聯絡通訊的暢通，為高速公路內部各部門和外界建立可行的聯系。同時，照明設施、環保設施、防眩設施、隔音設施也均為工程建設或運營過程中應配置的附屬設施，考慮在要素數據字典中增加分類。3)一級分類“沿線環境”下，新增二級分類“水文及通航”“地質狀況”“土地利用”“環境敏感點”“征拆對象”。在現行行業標準JT/T697．2中，沿線環境分類下僅包含定位控制點和沿線地形。從工程項目周期管理全流程考慮，增加以上要素。其中，在JT/T697．2中，與“水文及通航”相接近的條目為“通航等級”，作為二級分類“橋梁概況”的基礎數據元，編號為GL040100015。考慮到高速公路沿線跨越水文地物資料等信息量較多，為了更好地服務于數字化應用，要素數據字典將“水文及通航”作為二級要素，移至一級分類“沿線環境”下。同時，考慮項目建設過程中對周邊場地環境以及征拆信息的關注，要素數據字典中也增加了地質和征拆土地等相關信息內容。4)增加一級分類“臨時工程”，以下包含二級分類“施工場地”“改路改溝”“施工便道”。主要關注項目建設期與施工相關類的信息要素 

4要素數據字典在高速公路數字化中的應用

“高速公路數字化交付平臺”是數字化交付的重要組成部分和交付手段，以安徽省高速路網的地理空間瀏覽和查詢為基礎，實現對應項目、區位、設施或構件的瀏覽、查詢和定位。通過與二維、三維GIS模塊的數據交互，完成設計、施工和運維工程階段的數字化交付成果的檢索和查詢。同時可以實現項目文檔的目錄組織、內容呈現和高效檢索，實現文檔數據與GIS，BIM數據的關聯，促進無紙化辦公流程，改善工程關鍵數據丟失嚴重、利用率不高等問題?；诮y一的要素數據字典，高速公路數字化交付平臺可以完成路網多工程項目的展示、查詢、定位與管理。例如:在平臺中確定某互通立交為交叉工程后，可以直接定位至要素數據字典的二級要素“路線交叉”，并推送“路線交叉”的全部基礎屬性，如交叉口編號、樁號、種類、形式等。在用戶上傳該交叉工程相關數據文件至平臺時，應根據推送的屬性字段、類型、量綱等規定要求，按規則和依托文件進行賦值。同時，利用平臺進行數據處理的過程中，運用要素名稱、屬性字段對應等方法，也可以準確地進行項目數據檢索、統計和展示。

5結論與展望

高速公路項目全過程管理包含的信息量和數據量極大，其基礎信息要素的分類是一項較為復雜且龐大的工程。在工程數字化日益發展的今天，需要建立一套完整的、統一的數據定義基礎標準，從而降低工程數據應用中的重復溝通，促進項目建設過程數據傳遞和應用。本文基于已有項目基礎編寫高速公路信息要素數據字典，對公路基礎要素分類尚有不全，在后期工作中應補盡補。

參考文獻:

［1］鄒帥．BIM數字化交付平臺在工程可行性研究階段的應用［J］．土木建筑工程信息技術，2021，13(4):74－79．

［2］國家市場監督管理總局中國國家標準化管理委員會．基礎地理信息要素數據字典第1部分:1∶5001∶10001∶2000比例尺:GB/T20258．1—2019［S］．北京:中國標準出版社，2019．

［3］肖亮亮，王長海．綜合交通地理信息要素結構設計［J］．西部交通科技，2021(5):154－157．

［4］中華人民共和國資源部．地下管線要素數據字典:GB/T41455—2022［S］．北京:中國標準出版社，2022．

［5］張紹陽，高航，關勝超，等．交通信息基礎數據元層次結構模型及其應用［J］．長安大學學報(自然科學版)，2013，33(6):79－84．

作者:戴瑋 何飛 單位:安徽省交通規劃設計研究總院股份有限公司 公路交通節能環保技術交通運輸行業研發中心