當前，全球新一輪科技革命和產業變革深入發展，數字經濟、人工智能等新技術、新業態已經成為促進經濟社會發展的新動能。推進人工智能、物聯網、大數據等新一代信息技術與交通運輸深度融合發展，是推動交通運輸質量變革、效率變革、動力變革的新機遇、新挑戰，也是加快建設交通強國的重要任務。

       2023年9月20日，交通運輸部印發《關于推進公路數字化轉型 加快智慧公路建設發展的意見》（以下簡稱《意見》），推動公路建設、養護、運營等全流程數字化轉型。《意見》提出，到2027年，公路數字化轉型取得明顯進展。構建公路設計、施工、養護、運營等“一套模型、一套數據”，基本實現全生命期數字化。到2035年，全面實現公路數字化轉型，建成安全、便捷、高效、綠色、經濟的實體公路和數字孿生公路兩個體系，為構建現代化公路基礎設施體系、加快建設交通強國提供支撐。

一、智慧高速全周期數字化關鍵技術

       為構建高度數字化的公路網絡，支撐數字交通建設，團隊開展了一系列研究，目前形成了“一套數字化標準、一套安全體系、一個數據中心、一個數智平臺”。建立成套的標準體系，是開展數字化研究工作的首要任務，也是保障數字化研發業務工作能夠沿著一條主線順利開展的關鍵因素。目前，在項目級和企業級，尤其是集團層面的多項目協同管理方向上，明確了相關的標準體系。

       談到數字化，數據安全首當其沖。近年來，隨著網絡攻擊和數據竊取愈演愈烈，加強對于數據安全的監管，數據安全及合規能力逐漸成為行業從業企業的核心能力之一。同時，在保障數據安全的前提下，充分利用數據資源，使數據價值最大化，已然成為政府、企業數字化轉型的關鍵。在數字化標準和網絡安全保障這兩大體系的支撐下，規劃了數字化應用的總體框架。并在此框架基礎上，打造了基于BIM+AI的數智底座，貫穿設計、施工、運維各個階段的全流程、全過程的信息系統。

1、基于BIM+AI數智底座

       對于道路、橋梁這類具有線形特點的工程項目，目前常見的應用平臺多是基于GIS平臺的，或者是在GIS平臺的基礎上，做二次開發。但實際上，無論是在設計階段、施工階段，還是運維階段，都應該將關注點放在模型上，讓模型真正融入到業務流程中，而不僅僅是用GIS平臺展示模型而已。因為在這類GIS平臺中展示的模型，不是真正的三維模型。以橋梁工程中常見的鋼箱梁內部焊縫管理為例，無法基于GIS平臺完成。另外，如果在此平臺上附加復雜的三維模型，對計算機的性能要求和網絡帶寬的要求都非常高。因此，團隊在自主開發的BIM平臺上疊加GIS的相關內容，滿足基于BIM的全過程管理和數字化交付，以及基于AI+BI的工程建設數據治理。

       在此技術平臺上，借助超大體量矢量3D模型輕量化處理技術，支持超大體量矢量3D模型交付和加載，支持矢量3D動態瓦片化處理和自動LOD，支持主流配置手機、平板和電腦跨平臺、流暢加載全線BIM模型。同時，利用多源數據融合可視化技術，針對重點互通等區域，加載矢量3D模型、衛片、傾斜攝影、地質模型、管線模型等多源數據，關聯設計、進度、造價、隱患、質檢表格等信息，實現多源業務數據的融合展示，包含物聯網數據的3D融合應用，打造真正意義上的工地一張圖。而且，全新研發數字孿生平臺DTwins將作為“數智”公路的“數字底座”，助力智慧公路的落地應用。

       通過高效的BIM+GIS平臺，使BIM數據集成。統一模型編碼體系，實現業務數據自動關聯，全過程溯源；集成進度、質檢表格、清單、計量狀態、圖紙、隱患信息、設計信息、勘察數據、地質預報等。另外，根據智慧公路建設需求，充分利用BI、AI等技術，建立多系統融合的一體化安全生產調度指揮中心，輔助遠程調度指揮，提升數據治理能力；建立數據分析模型，對數據進行深度挖據、分析和預警，實現項目的遠程指揮和動態預警。

2、三維正向設計

       在設計階段的研發重點主要是基于BIM技術的設計審圖系統和協同管理。目前要想真正實現三維正向設計，一步到位仍面臨很多困難。因此，我們研發的重點是三維模型和圖紙的同步交付，以及三維設計審圖和技術交底。可以直觀展現三維方案，點擊模型構件可獲取圖紙，實現“圖-模”對比，提升審圖效率和質量。與此同時，進行設計進度和質量協同管理。支持展示設計單位BIM模型和設計圖紙，咨詢單位和業主在線審批和問題閉環管控，動態掌握設計進度和質量信息。

另外，基于DTwins二三維一體化的特性，將多專業的二、三維設計成果進行融合。例如將土建、鋼結構、交安機電、地下管線等專業的三維設計成果融合與展示，并與二維圖紙相關聯，應用于施工圖設計、聯合設計、工程變更等工作，全面提升技術管理效率；研發設計成果提交、存儲與査閱;設計工作流程管理、設計計劃編制與進度跟蹤等功能，規范設計行為和設計程序。

3、施工階段的項目協同管理和智慧工地

在建設階段，利用DTwins的低代碼平臺，研發基于BIM技術的一體化協同管理平臺，實現系統一體化、辦公移動化、業務協同化、檔案電子化。第一，以計量為主線，實現基于BIM的“業-財-檔-評”閉環管理，全面提升工程管理精細化和精益化水平。

第二，開展電子檔案管理。支持USB-KEY、移動KEY解決方案，實現基建程序審批系統、OA系統、計量支付系統、質檢系統等流程線上、數字簽名，形成電子文件，自動歸檔至檔案管理系統。2017年，在國家檔案局電子檔案第一批試點項目——深中通道，開始引入數字簽名并開創了電子檔案應用的先河；2020年，在黃茅海跨海通道中引入移動端數字簽名審批，開啟大型跨海工程電子檔案的利用與研究；2023年，獅子洋通道項目開展全過程圖紙電子文件研究、電子檔案元數據與四性檢測、電子檔案單套制管理制度、電子檔案結構數據分析利用。電子檔案體系不斷完善，建立了電子文件元數據與四性檢測技術體系，開展元數據讀取、分析和利用工作；充分進行電子檔案的分析與利用，不斷驅動核心業務流程，發揮電子檔案的價值，更好地服務項目建設、運行和管理。

第三，進行質量標準化管理。基于移動端、物聯網、數據分析模型等，實現從“材料進場-試驗檢測-配合比監控-工序報驗-質量檢驗-中間交工”全過程溯源管控。

第四，開展安全與風險全方位管理。實現安全管控“一二三”——一體化體系(組織結構、體系文件等)、雙重防控(風險管控、隱患排查、專控工序等)、三化管理(施工標準化、現場可視化、班組規范化等),助力安全全方位、全過程管理。

第五，實施投資、計量與進度管控。基于大數據實現投資計劃-形象進度-計量支付-產值進度等數據聯動協同，提高相關數據復用能力，降低數據統計分析工作強度，提高計量工作效率與精度。

第六，進行征地拆遷可視化管理。支持加載二維矢量圖(紅線等)和三維標記物，展示工程結構和征拆范圍之間的空間關系，以及和征拆房屋及重點征拆區域的基本信息、地理位置、征拆進度等，實現征拆三維可視化管理。

第七，推行基于移動端的工程精細化管理。通過APP開展旁站、巡視、隱患排查、班前教育、實測KPI等工作，強化現場精細化管理；涵蓋基建程序審批(80余個審批流)、文件管理、月(周、日)報表、考勤管理等，支持Web端與App端應用。

最后，在智慧工地方面，利用云平臺著重解決數據的自動匯集整合、清洗分析，用物聯數據賦能項目管理，實現“采、存、用”一體化。在平臺的應用層面，還包括拌和站監控采集、特種設備安全監控、遠程視頻監控、試驗室數據采集、門禁系統管理、環境監測、人員實名制管理、施工監控量測等。

4、養護運營中的數字化技術

基于BIM創建全壽命周期編碼體系，實現設計-施工-運營全鏈路傳遞；通過創建全壽命期的編碼體系，統籌全壽命周期數字化成果的傳遞、利用與溯源。可以說，BIM技術是奠定數字化建設向智慧化養護實現數字移交的基礎。

而養護運營的數字化核心要義是：搭建部省兩級聯網的、覆蓋公路全資產要素和養護運營作業管理全流程的養護運營綜合管理系統，形成“全國養護運營管理一張網”；推廣檢測養護作業自動化裝備，實現檢測養護作業數據快速采集、診斷、分析及決策：開展部省兩級長大橋梁、隧道及邊坡安全監測系統建設，建立特殊條件下的長大橋梁、隧道及邊坡災害應急保障信息支持體系。

另外，在結構健康檢測方面，選取重點橋梁、隧道、邊坡等，建設基礎設施智能監測傳感網，實現交通基礎設施安全狀態綜合感知與分析，開展部、省、項目各級長大橋梁、隧道及邊坡安全監測系統平臺建設。建立特殊條件(極端災害、極端天氣、地震等)下的長大橋梁、隧道及邊坡災害應急保障信息支持體系。

二、案例分享

1、深中通道

作為國家“十三五”重大工程、交通運輸行業“品質工程”示范工程，深中通道是集“橋、島、隧、水下互通”為一體的跨海集群工程。因此，數字化應用主要聚焦在“智能建造”“協同管理”和“智慧工地”三個方向。并且在行業內先行探索和實踐了“進度-質量-計量-BIM”協同管理，首次開展了建設項目電子文件歸檔與電子檔案管理試點應用，形成了跨海集群工程BIM技術專用標準體系。

2、京滬改擴建

作為第一批公路BIM技術應用示范項目，要求全項目應用BIM技術，進行基于BIM的項目管理示范。因此，數字化應用的工作重點放在了建立基于BIM+GIS的信息化協同管理平臺，以及重難點工程的施工組織模擬、全線交通組織模擬。

3、黃茅海跨海通道

數智化應用的重點放在了管理協同化、BIM常態化和辦公移動化。深入優化“業-財-檔”協同應用，實現海上橋梁“工序-進度-質量-計量-檔案”深度協同；進行基于BIM技術和移動端的大型跨海工程電子檔案協同管理研究；通過BIM技術將設計信息傳遞到施工期，將施工期模型及數據交付運維期，實現工程信息的全壽命周期傳遞。

4、常泰長江大橋

為將常泰長江大橋打造成交通強國建設江蘇樣板標志性工程、中國超大跨度多功能橋梁里程碑工程、橋梁建設技術國際領先的經典工程，開展了4項數智化應用課題——超大跨徑纜索承重橋梁建管養一體化編碼體系研究、大跨徑纜索承重橋梁BIM模型技術研究、基于5D BIM技術的智慧建設管理平臺開發、建設階段的現場管理與現代信息化技術的融合研究。

5、膠州灣第二海底隧道

作為世界規模最大最長、中國穿越活斷層的最大斷面海底隧道，膠州灣第二隧道工程數字化應用的重點，落在基于BIM的協同管理、全面的風險管控、數據治理和智慧物聯應用。