数字画像在城市道路养护中的应用探究

顾广安

引言

随着我国城镇化进程发展的不断推进，城市道路的建设里程也达到空前壮大的规模，如何提高城市道路的规范化管理和智能化养护，已经成为城市道路现代化管理领域内的核心目标。在当前产业数字化的背景下，引入云计算和大数据等先进技术，改变和替换传统交通行业道路养护管理的工作体制和业务模式，采用科学合理的算法和模型，为城市道路养护管理工作的高水平发展提供了数据支撑和业务保证。文章以某地城市道路养护管理部门的业务需求为背景，适时引入先进的“数字画像”模型，开启了城市道路养护服务精细化的全新方向。

一、城市道路养护信息化管理重点

本文着重从信息化辅助方面来阐述城市道路在养护管理方面的重点：

1.完善城市道路养护管理体制。按照管理规范，城市道路在建设完成后，需要进入维护周期，需要在体制上由专门的团队做道路的管理和养护工作。职责范围主要包括：道路的养护作业、日常的巡视检查及事件的上报、根据养护状况编制养护计划、道路养护计划的实施及跟踪、应急处置及服务保障等。

2.规范城市道路养护管理信息化流程。日渐提升的高水平信息化，已经作为城市道路养护管理的主要辅助手段，在道路的养护管理和决策中发挥着越来越重要的作用。由此诞生的信息化系统应该在参照国家的相关规范和作业标准的基础上，形成一套标准化的系统辅助流程，从而更加有效地指导城市道路的养护作业。

3.合理设计道路原始数据的采集和决策化的模型。城市道路在养护管理的过程中尤其重要的是养护决策模型，该模型设计得是否合理会直接影响到城市道路的养护周期、资金投入等。另一方面，养护决策模型的输入数据会涉及道路的基本信息和动态信息的采集、过滤、分析、汇总，该部分输入数据的合理性及准确性，也是影响城市道路养护决策模型输出的关键因素。

二、数字画像在城市道路养护中应用

所谓的数字画像，首先是汇集多方业务接口的资源数据，按主题分类作关联存储，形成城市道路养护的大数据中心，然后以养护基础管理、养护报告、养护模型、养护评价体系等道路养护的主体对象为维度，实现基础数据与业务数据以及历史数据的归集透视、分析挖掘，并能够支持全维度业务场景的特征模型的构建、数据加载和图形可视[1]。数字画像聚焦于个体数据的采集和多源数据的融合关联，形成清晰直观的业务脉络体系，以画像的形式多方位具体展示。本文中数字画像主要由四个部分构成：基础信息部分、技术资料输出报告部分、养护模型部分、养护评价体系部分。在实际的管理与养护工作中提供了科学性的研究和高效性的应用，从根本上优化了城市道路管理部门的工作目标，推进了城市道路向智能化管理转型的指导方针。

（一）城市道路的基础信息采集

数据是支撑信息化应用的基石，没有数据的信息化应用是空洞和虚无的。城市道路养护信息化实现的前提就是采集和输入各类道路相关的基础数据。主要包括：城市道路信息、道路交叉口信息、车行道信息、人行道信息、道路其他设施信息和道路电子档案信息等[2]。

其中，城市道路信息包括道路的基本信息、道路的路段单元信息、道路的评定单元信息、道路的属性信息、道路的管养信息等；道路交叉口信息包括交叉口的基本信息、交叉口的属性信息等；车行道信息主要是车行道的名称、编码、建设信息等各种属性信息；人行道信息主要是人行道的名称、编码、方向、长宽面、结构等各种属性信息；道路其他设施信息主要包括道路的分割物信息、侧平石信息、井盖信息、企业口信息等；道路电子档案信息主要包括电子档案管理、文档的上传及下载等各种管理操作。

城市道路基础信息的采集目的就是解决数据孤岛，将互相独立且没有任何关联的结构化数据、非结构化数据，写入大数据中心，把零散的数据按照逻辑关系做数据关联，由此形成的大数据中心的基础信息数据，这是数字画像最基本的输入数据，是数字画像的基础信息部分。

（二）城市道路的管理应用

1.日常巡查

日常巡查是城市道路养护的基础工作，因为涉及道路管理和养护的专业知识，通常需要由专职人员负责，他们的职责是针对道路的车行道和人行道的路面外观完好性、路基完整性、道路结构合理性、道路施工作业情况以及道路配套附属设施等状况进行检查。日常巡查以工作人员的目测为主，对于日常巡查中发现的道路养护过程存在异常的情况下，应及时采取相应的道路养护措施并应作好相关记录上报，出具城市道路养护日常巡查报告。

2.定期检测

城市道路的定期检测按照规范分为两类，一类是常规检测，检测周期为每年一次；另一类是结构强度检测，其检测频度要根据城市道路的养护等级来制定检测周期：一般的，I等城市的道路养护每两至三年执行一次；Ⅱ等城市的道路养护每三至四年执行一次；Ⅲ等城市的道路养护每四年执行一次。城市道路的常规检测内容主要是针对车行道、人行道的平整度、道路的病害与缺陷、附属设施的损坏状况等作出养护方案上报审核，最终出具城市道路养护定期检测报告。

图1 城市道路养护定期检测

3.专项检测

当出现以下情况之一发生时，需要做城市道路的专项检测：道路进行改扩建之前；道路发生不明原因的沉陷、开裂和冒水现象；在道路下进行管涵顶进、降水作业或隧道开挖等工程施工后；存在影响道路使用功能和结构安全的施工；道路路面及附属设施超过设计使用年限时。专项检测首先需要收集道路的设计和竣工资料、历年养护及检测评价资料等，其次检测和分析道路的结构强度，然后对道路结构整体性能、功能状况、使用性能等方面取样进行分析，最终提出道路养护方案，同时出具城市道路养护专项检测报告。

城市道路的日常巡查、定期检测、专项检测，构成了数字画像的技术资料输出报告部分，直观易懂，同时也是管理部门上传周期报告的依据和标准。

（三）城市道路的养护应用

城市道路的养护应用，是根据道路的检测结果和评价模型作为基础输入，充分参考道路养护等级、道路的交通量、道路的结构与材料的使用性能变化等因素综合确定的[3]。一般城市道路的养护对策分为预防性养护、病害维修、道路补强、道路翻修及改善等几个类别。城市道路养护管理的具体业务范畴包括：养护标准的制定、道路路面性能预测、养护需求的搜集、养护资金的估算、养护资金的分配、养护计划的实施和跟踪[4]。

城市道路的技术档案管理，城市道路管理部门需要建立和健全技术档案管理制度，按照相关的规范将道路建设、设计竣工验收、日常巡查、养护方案、道路检查等各类原始数据信息入库存储，并作相应的分类和归档，以便在信息查询、养护管理、道路资产、公众服务等方面拓展应用，全面提升城市道路养护信息化的管理水平。

图2 城市道路养护对策（养护标准）

该部分属于数字画像的养护模型部分，需要输入道路养护的技术资料数据（历史路况资料）、检测报告数据（历史检测数据）、养护方案数据（历史养护方案）以及第三方数据（气象气候数据、环境数据等），在进行多方业务海量数据信息融合及分析挖掘的基础上，预测道路病害的发展规律，为道路预防性养护方案决策和资金分配提供技术支撑。

（四）城市道路的养护评价应用

城市道路养护评价指标主要由四个部分组成，分别是：车行道完好率、人行道完好率、路基与排水设施完好程度、其他设施完好程度，每个部分按照权重配比，最终形成城市道路养护评价的指标体系，如题参照下图：

图3 城市道路养护评价指标体系

由此得出：

车行道完好率的计算公式：CL=(F1-βΣF1iKi)/ F1*100%

人行道完好率的计算公式：PL=(F2-ΣF2iKi)/ F2*100%

路基与排水设施完好程度评分计算公式：SDL=100-Ssd

其他设施完好程度评分计算公式：QL=100-Sf

其中，F1是待评价的单元车行道总面积，F2是待评价的单元人行道总面积。

为了更加形象具体地展示道路养护的评价指标体系，文章以某城市的一段城市道路主干道的人行道为例，试算其人行道完好率。

人行道宽1.5米，长2000米，总面积3000平方米；人行道损坏面积四处：0.95 平方米、0.8 平方米、1.2平方米、0.9平方米；人行道换算系数（坑槽、啃边）：3；PL=(F2-ΣF2iKi)/ F2*100%=[3000-(0.95+0.8+1.2+0.9)*3]/3000*100%=99.62%

道路养护评价体系充分参照了交通运输部的《公路桥涵养护规范》，是数字画像的重要组成部分，是道路养护大数据中心的数据治理标准，也是管理部门实施道路养护评价考核的依据，数字画像的养护评价体系为养护管理业务的统筹管理、动态监督、风险评估、预警预测等全流程管控提供了科学有效的决策支持。

（五）生成城市道路养护数字画像

通过汇总城市道路养护全生命周期的各类标准和数据，形成了以下的城市道路数字画像，数字画像由基础信息（道路基本信息、路况信息、里程分布信息等），技术资料输出报告（养护检查分类统计信息、养护巡查事件信息、技术资料完备情况统计信息等），养护模型（养护计划资金使用情况信息、养护评价指标等）构成，通过各个信息权重配比，得到城市道路养护评价体系（养护综合评价）的直观显示，汇聚而成城市道路养护的“数字画像”。

图4 城市道路养护管理数字画像

结束语

本文主要针对城市道路在传统的思维模式下的养护现状所做的分析，同时引入了城市道路养护评价的验收标准和评价模型，最终以数字画像的形式直观地展现出来。数字化在传统行业的价值将越来越大，城市道路养护的数字画像既方便了基层技术人员的巡检和总结，也约束了工程各单位提交材料的及时性和标准性，为财务、审计部门的预算、核算提供了真实有效的数字依据，为城市道路养护工作的管理者审批养护方案指明了方向。城市道路养护数字画像将会在未来的城市道路养护信息化作业中扮演着越来越重要的角色，推动和促进城市道路养护作业健康、稳定、高效、可持续地发展。