城市軌道交通保護(hù)區(qū)外部作業(yè)信息化技術(shù)應(yīng)用

韓結(jié)　陸航　毛婷

摘? 要：結(jié)合移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、GIS與GNSS定位技術(shù)，研發(fā)了軌道交通保護(hù)區(qū)信息化巡查執(zhí)法智能管理系統(tǒng)及配套手持終端，通過(guò)實(shí)時(shí)定位，系統(tǒng)自動(dòng)通過(guò)坐標(biāo)計(jì)算公式計(jì)算所定位施工項(xiàng)目的面積及其與地鐵線路之間的距離，在實(shí)現(xiàn)和滿(mǎn)足全線網(wǎng)保護(hù)區(qū)外部作業(yè)管控標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、信息化的基礎(chǔ)上，提出了巡查結(jié)果動(dòng)態(tài)查詢(xún)、歷史項(xiàng)目回溯及數(shù)據(jù)智能分析算法，為地鐵保護(hù)區(qū)巡查和外部作業(yè)的管控信息化和科學(xué)化提供了新的解決方案。

關(guān)鍵詞：軌道交通保護(hù)區(qū);信息化管控系統(tǒng);手持智能終端;GIS技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：U231? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2019）31-0177-02

Abstract： Combined with mobile Internet， GIS and GNSS positioning technology， the intelligent management system of information inspection and law enforcement in rail transit protection area and its supporting handheld terminal are developed. The system automatically calculates the area of the construction project and the distance between the construction project and the subway line through the coordinate calculation formula， on the basis of realizing and satisfying the standardization， standardization and informationization of the external operation control of the whole line network protection area. This paper puts forward the algorithms of dynamic query of inspection results， backtracking of historical items and intelligent analysis of data， which provides a new solution for the informationization and scientific management and control of subway protected area inspection and external operations.

Keywords： rail transit protection area; information management and control system; handheld intelligent terminal; GIS technology

前言

中國(guó)軌道交通建設(shè)已進(jìn)入歷史高峰期。為了更好地保護(hù)已建成軌道交通結(jié)構(gòu)安全，由國(guó)家建設(shè)部于2005年頒布施行的《城市軌道交通運(yùn)營(yíng)管理辦法》中，首次提出了“軌道交通保護(hù)區(qū)”的概念。近些年來(lái)，在地鐵保護(hù)區(qū)內(nèi)的工程建設(shè)越來(lái)越多[1，2]，地鐵保護(hù)區(qū)內(nèi)興建建筑物的施工管理以及監(jiān)測(cè)成為研究的熱點(diǎn)[3]，鑒于此，如何高效、快捷、準(zhǔn)確的對(duì)地鐵保護(hù)區(qū)內(nèi)各類(lèi)施工作業(yè)行為進(jìn)行巡查及安全監(jiān)管，成為目前軌道交通經(jīng)營(yíng)單位亟需關(guān)注的重點(diǎn)。南京地鐵將GIS技術(shù)應(yīng)用在軌道交通保護(hù)工作中，對(duì)地鐵控制保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)外部作業(yè)項(xiàng)目的地理位置進(jìn)行標(biāo)記，并對(duì)項(xiàng)目類(lèi)型、地理位置、項(xiàng)目各階段方案、實(shí)施時(shí)間節(jié)點(diǎn)等內(nèi)容進(jìn)行匯總存儲(chǔ)，逐步開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的軌道交通保護(hù)區(qū)外部作業(yè)信息化管控系統(tǒng)并推廣應(yīng)用。

1 信息化建設(shè)規(guī)劃

傳統(tǒng)的地鐵保護(hù)區(qū)巡防及智能化管控均是點(diǎn)和線的平面關(guān)系，不能做到三維立體的對(duì)巡防及執(zhí)法對(duì)象與自有橋隧結(jié)構(gòu)的關(guān)系進(jìn)行管控分析。在廣泛調(diào)研的基礎(chǔ)上，擬在保護(hù)區(qū)內(nèi)選擇一個(gè)外部條件復(fù)雜的區(qū)段，對(duì)應(yīng)地鐵結(jié)構(gòu)影響區(qū)作為試驗(yàn)段，實(shí)現(xiàn)利用信息化、智能化的平臺(tái)，研究三維立體巡防及智能化執(zhí)法系統(tǒng)，打造管理“兩眼”（千里眼、透視眼），輔助巡查和安全管控，目前地鐵保護(hù)區(qū)信息化建設(shè)主要包括4個(gè)方面：

（1）基于執(zhí)法管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)地鐵保護(hù)大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用，深化地鐵保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)互通和業(yè)務(wù)聯(lián)動(dòng)，探索地鐵保護(hù)區(qū)內(nèi)外部作業(yè)項(xiàng)目的二維管理向三維管控多要素、多尺度發(fā)展，是實(shí)現(xiàn)地鐵保護(hù)過(guò)程管控的前提和發(fā)展趨勢(shì)。

（2）實(shí)現(xiàn)地鐵結(jié)構(gòu)基本信息、建設(shè)施工審批信息、結(jié)構(gòu)檢測(cè)信息和巡檢信息的互聯(lián)互通，搭建模型。著力打造執(zhí)法“兩眼”，讓執(zhí)法人員利用信息化手段裝備“千里眼”和“透視眼”。

（3）利用當(dāng)前越來(lái)越被成熟運(yùn)用的GIS系統(tǒng)，構(gòu)建地鐵結(jié)構(gòu)三維空間模型，通過(guò)對(duì)地鐵橋隧空間關(guān)聯(lián)分析，使執(zhí)法人員能夠快速訪問(wèn)、查詢(xún)，實(shí)現(xiàn)對(duì)受控項(xiàng)目與地鐵橋隧空間位置關(guān)系的快速判定;通過(guò)數(shù)字化手段建立內(nèi)外里程的對(duì)應(yīng)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)各數(shù)據(jù)的統(tǒng)一與關(guān)聯(lián)查詢(xún);對(duì)項(xiàng)目是否按照既定的保護(hù)方案落實(shí)、可能存在的風(fēng)險(xiǎn)等方面推送提醒和預(yù)判建議。

（4）遠(yuǎn)期，利用既有設(shè)施研究，進(jìn)一步挖掘保護(hù)區(qū)巡查歷史資料和數(shù)據(jù)的作用，實(shí)現(xiàn)地鐵保護(hù)區(qū)巡查覆蓋率和違規(guī)/受控項(xiàng)目巡查覆蓋率的統(tǒng)計(jì)，探索利用BIM數(shù)據(jù)進(jìn)行三維可視化巡防，通過(guò)遙感影像數(shù)據(jù)，構(gòu)建數(shù)字地形模型，為各種工程的面積、體積、坡度等計(jì)算分析提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。逐步實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控管理，保護(hù)區(qū)施工項(xiàng)目的巡查檢查資料信息、監(jiān)護(hù)項(xiàng)目信息、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和執(zhí)法案件信息的多方聯(lián)動(dòng)，以及對(duì)保護(hù)區(qū)內(nèi)施工項(xiàng)目的地鐵保護(hù)全過(guò)程跟蹤和精細(xì)化管理。

2 南京軌道交通保護(hù)區(qū)信息化系統(tǒng)

結(jié)合南京地鐵保護(hù)的實(shí)際需要，推出了南京軌道交通保護(hù)區(qū)信息化巡查執(zhí)法系統(tǒng)，目前該系統(tǒng)開(kāi)發(fā)布署了軌道交通保護(hù)區(qū)項(xiàng)目地圖匯總、日常巡查、項(xiàng)目審批、電子文書(shū)、實(shí)時(shí)定位及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析等六大功能模塊。

（1）各類(lèi)施工作業(yè)信息的地圖定位、現(xiàn)場(chǎng)信息、現(xiàn)場(chǎng)照片視頻、所發(fā)文書(shū)等。

（2）巡查任務(wù)的發(fā)布執(zhí)行，巡查軌跡回放跟蹤。

（3）針對(duì)違規(guī)施工行為的行政處罰一般程序的電子審批流程。

（4）針對(duì)各類(lèi)施工項(xiàng)目的現(xiàn)場(chǎng)檢查筆錄，制式執(zhí)法文書(shū)的編輯、審批和下發(fā)。

（5）巡查人員位置實(shí)時(shí)定位、軌跡回放和巡查任務(wù)量考核。

（6）對(duì)各類(lèi)巡查、執(zhí)法工作數(shù)據(jù)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)，通過(guò)條件篩選，自動(dòng)形成各類(lèi)可定制電子臺(tái)帳、報(bào)表。

該系統(tǒng)一期建設(shè)于2016年3月30日正式通過(guò)驗(yàn)收，同時(shí)投入使用。為保證系統(tǒng)的順利推廣和應(yīng)用，我辦將系統(tǒng)使用納入巡查員的日常績(jī)效考核。目前普遍反映使用體驗(yàn)良好，管理效率顯著提高。

3 信息化產(chǎn)品選型

南京市地鐵交通設(shè)施保護(hù)辦公室負(fù)有地鐵保護(hù)區(qū)的巡查管理職責(zé)，把握地鐵的安全狀態(tài)，是一項(xiàng)極其重要卻又相對(duì)復(fù)雜的工作。以往在確定違法施工項(xiàng)目距離地鐵的距離時(shí)，巡查人員一般使用50米量尺對(duì)施工項(xiàng)目進(jìn)行反復(fù)的測(cè)量。然其難點(diǎn)在于傳統(tǒng)的丈量手段很難確定地鐵隧道邊界，其測(cè)量精度時(shí)常具有很大的不確定性。普通的GPS設(shè)備精度并不能滿(mǎn)足精確測(cè)量定性。普通的GPS設(shè)備精度并不能滿(mǎn)足精確測(cè)量及定位的需求，市場(chǎng)上一般的手機(jī)等設(shè)備的精度為10m左右。通過(guò)對(duì)多種設(shè)備的對(duì)比，最終選擇了華測(cè)X360魔方高精度GNSS模塊設(shè)備，經(jīng)驗(yàn)算、實(shí)測(cè)和鑒定，其GPS定位理論精度達(dá)到亞米級(jí)。

通過(guò)三設(shè)備定位的GPS數(shù)據(jù)均采取與RTK進(jìn)行精度對(duì)比分析，無(wú)論是從設(shè)備的理論精度還是實(shí)際表現(xiàn)的精度分析，華測(cè)X360比集思寶A5、華測(cè)L740都有更高的GPS精度表現(xiàn)。然此三設(shè)備實(shí)測(cè)表現(xiàn)肉眼幾乎無(wú)法分辨高低，綜合設(shè)備成本、精度偏差、巡查攜帶、操作和顯示集成等多方因素，決定選擇華測(cè)X360作為巡查員日常巡查設(shè)備。

4 信息化建設(shè)成效

南京市軌道交通保護(hù)區(qū)外部作業(yè)信息化工程管控系統(tǒng)已進(jìn)行三期建設(shè)，目前已實(shí)現(xiàn)以下功能：

（1）形成了已運(yùn)營(yíng)10條線路保護(hù)區(qū)巡查路線圖保護(hù)區(qū)施工項(xiàng)目分布圖及檢查信息等圖面資料。

（2）保護(hù)區(qū)高精度巡查，施工作業(yè)實(shí)時(shí)定位和測(cè)距，相關(guān)信息采集記錄。

（3）巡查記錄及文書(shū)系統(tǒng)遠(yuǎn)程取號(hào)、電子存檔、臺(tái)賬管理。

（4）行政處罰一般程序電子化審批接口搭建和預(yù)留。

（5）巡查員巡查任務(wù)發(fā)布和執(zhí)行情況、軌跡實(shí)時(shí)記錄及后期查詢(xún)。

（6）巡查員內(nèi)、外業(yè)工作日志自動(dòng)生成。

（7）各類(lèi)巡查、執(zhí)法數(shù)據(jù)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)及相關(guān)電子臺(tái)帳、報(bào)表生成、下載功能。

（8）保護(hù)區(qū)外部作業(yè)工程管控全要素?cái)?shù)據(jù)參數(shù)化，與

集團(tuán)門(mén)戶(hù)網(wǎng)站管理駕駛艙數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)對(duì)接。

以上功能基本實(shí)現(xiàn)了已運(yùn)營(yíng)10線軌道交通保護(hù)區(qū)巡查執(zhí)法管理的信息化建設(shè)。

5 信息化建設(shè)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)及展望

該系統(tǒng)經(jīng)過(guò)三期建設(shè)，目前已完全應(yīng)用于日常保護(hù)區(qū)巡查，效果良好。在很大程度上，依托信息化手段消除了大量地鐵結(jié)構(gòu)安全隱患，保障了地鐵的安全運(yùn)營(yíng)和順利建設(shè)。

隨著保護(hù)區(qū)巡查執(zhí)法信息化系統(tǒng)模塊的上線使用，較大程度的提高了執(zhí)法隊(duì)員的工作效率，也解決了諸如現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)位置難、取號(hào)發(fā)文難、內(nèi)部流轉(zhuǎn)繁瑣、大量臺(tái)帳冗余繁復(fù)、人工統(tǒng)計(jì)錯(cuò)誤率高等問(wèn)題。

但是地鐵保護(hù)區(qū)巡查執(zhí)法工作仍面臨嚴(yán)峻考驗(yàn)。目前急需將歷年來(lái)在地鐵保護(hù)區(qū)內(nèi)的施工、地質(zhì)、隧道病害歷史信息錄入數(shù)據(jù)庫(kù)，結(jié)合保護(hù)區(qū)基本信息圖層， 可為保護(hù)區(qū)管理團(tuán)隊(duì)采取相應(yīng)措施提供可靠依據(jù)。可用于分析不同環(huán)境中基坑支護(hù)類(lèi)型的選擇對(duì)軌道交通結(jié)構(gòu)保護(hù)的有效性，在國(guó)內(nèi)地鐵保護(hù)行業(yè)中分享應(yīng)用。

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