數字畫像在城市道路養護中的應用探究

顧廣安

引言

隨著我國城鎮化進程發展的不斷推進，城市道路的建設里程也達到空前壯大的規模，如何提高城市道路的規范化管理和智能化養護，已經成為城市道路現代化管理領域內的核心目標。在當前產業數字化的背景下，引入云計算和大數據等先進技術，改變和替換傳統交通行業道路養護管理的工作體制和業務模式，采用科學合理的算法和模型，為城市道路養護管理工作的高水平發展提供了數據支撐和業務保證。文章以某地城市道路養護管理部門的業務需求為背景，適時引入先進的“數字畫像”模型，開啟了城市道路養護服務精細化的全新方向。

一、城市道路養護信息化管理重點

本文著重從信息化輔助方面來闡述城市道路在養護管理方面的重點：

1.完善城市道路養護管理體制。按照管理規范，城市道路在建設完成后，需要進入維護周期，需要在體制上由專門的團隊做道路的管理和養護工作。職責范圍主要包括：道路的養護作業、日常的巡視檢查及事件的上報、根據養護狀況編制養護計劃、道路養護計劃的實施及跟蹤、應急處置及服務保障等。

2.規范城市道路養護管理信息化流程。日漸提升的高水平信息化，已經作為城市道路養護管理的主要輔助手段，在道路的養護管理和決策中發揮著越來越重要的作用。由此誕生的信息化系統應該在參照國家的相關規范和作業標準的基礎上，形成一套標準化的系統輔助流程，從而更加有效地指導城市道路的養護作業。

3.合理設計道路原始數據的采集和決策化的模型。城市道路在養護管理的過程中尤其重要的是養護決策模型，該模型設計得是否合理會直接影響到城市道路的養護周期、資金投入等。另一方面，養護決策模型的輸入數據會涉及道路的基本信息和動態信息的采集、過濾、分析、匯總，該部分輸入數據的合理性及準確性，也是影響城市道路養護決策模型輸出的關鍵因素。

二、數字畫像在城市道路養護中應用

所謂的數字畫像，首先是匯集多方業務接口的資源數據，按主題分類作關聯存儲，形成城市道路養護的大數據中心，然后以養護基礎管理、養護報告、養護模型、養護評價體系等道路養護的主體對象為維度，實現基礎數據與業務數據以及歷史數據的歸集透視、分析挖掘，并能夠支持全維度業務場景的特征模型的構建、數據加載和圖形可視[1]。數字畫像聚焦于個體數據的采集和多源數據的融合關聯，形成清晰直觀的業務脈絡體系，以畫像的形式多方位具體展示。本文中數字畫像主要由四個部分構成：基礎信息部分、技術資料輸出報告部分、養護模型部分、養護評價體系部分。在實際的管理與養護工作中提供了科學性的研究和高效性的應用，從根本上優化了城市道路管理部門的工作目標，推進了城市道路向智能化管理轉型的指導方針。

（一）城市道路的基礎信息采集

數據是支撐信息化應用的基石，沒有數據的信息化應用是空洞和虛無的。城市道路養護信息化實現的前提就是采集和輸入各類道路相關的基礎數據。主要包括：城市道路信息、道路交叉口信息、車行道信息、人行道信息、道路其他設施信息和道路電子檔案信息等[2]。

其中，城市道路信息包括道路的基本信息、道路的路段單元信息、道路的評定單元信息、道路的屬性信息、道路的管養信息等；道路交叉口信息包括交叉口的基本信息、交叉口的屬性信息等；車行道信息主要是車行道的名稱、編碼、建設信息等各種屬性信息；人行道信息主要是人行道的名稱、編碼、方向、長寬面、結構等各種屬性信息；道路其他設施信息主要包括道路的分割物信息、側平石信息、井蓋信息、企業口信息等；道路電子檔案信息主要包括電子檔案管理、文檔的上傳及下載等各種管理操作。

城市道路基礎信息的采集目的就是解決數據孤島，將互相獨立且沒有任何關聯的結構化數據、非結構化數據，寫入大數據中心，把零散的數據按照邏輯關系做數據關聯，由此形成的大數據中心的基礎信息數據，這是數字畫像最基本的輸入數據，是數字畫像的基礎信息部分。

（二）城市道路的管理應用

1.日常巡查

日常巡查是城市道路養護的基礎工作，因為涉及道路管理和養護的專業知識，通常需要由專職人員負責，他們的職責是針對道路的車行道和人行道的路面外觀完好性、路基完整性、道路結構合理性、道路施工作業情況以及道路配套附屬設施等狀況進行檢查。日常巡查以工作人員的目測為主，對于日常巡查中發現的道路養護過程存在異常的情況下，應及時采取相應的道路養護措施并應作好相關記錄上報，出具城市道路養護日常巡查報告。

2.定期檢測

城市道路的定期檢測按照規范分為兩類，一類是常規檢測，檢測周期為每年一次；另一類是結構強度檢測，其檢測頻度要根據城市道路的養護等級來制定檢測周期：一般的，I等城市的道路養護每兩至三年執行一次；Ⅱ等城市的道路養護每三至四年執行一次；Ⅲ等城市的道路養護每四年執行一次。城市道路的常規檢測內容主要是針對車行道、人行道的平整度、道路的病害與缺陷、附屬設施的損壞狀況等作出養護方案上報審核，最終出具城市道路養護定期檢測報告。

圖1 城市道路養護定期檢測

3.專項檢測

當出現以下情況之一發生時，需要做城市道路的專項檢測：道路進行改擴建之前；道路發生不明原因的沉陷、開裂和冒水現象；在道路下進行管涵頂進、降水作業或隧道開挖等工程施工后；存在影響道路使用功能和結構安全的施工；道路路面及附屬設施超過設計使用年限時。專項檢測首先需要收集道路的設計和竣工資料、歷年養護及檢測評價資料等，其次檢測和分析道路的結構強度，然后對道路結構整體性能、功能狀況、使用性能等方面取樣進行分析，最終提出道路養護方案，同時出具城市道路養護專項檢測報告。

城市道路的日常巡查、定期檢測、專項檢測，構成了數字畫像的技術資料輸出報告部分，直觀易懂，同時也是管理部門上傳周期報告的依據和標準。

（三）城市道路的養護應用

城市道路的養護應用，是根據道路的檢測結果和評價模型作為基礎輸入，充分參考道路養護等級、道路的交通量、道路的結構與材料的使用性能變化等因素綜合確定的[3]。一般城市道路的養護對策分為預防性養護、病害維修、道路補強、道路翻修及改善等幾個類別。城市道路養護管理的具體業務范疇包括：養護標準的制定、道路路面性能預測、養護需求的搜集、養護資金的估算、養護資金的分配、養護計劃的實施和跟蹤[4]。

城市道路的技術檔案管理，城市道路管理部門需要建立和健全技術檔案管理制度，按照相關的規范將道路建設、設計竣工驗收、日常巡查、養護方案、道路檢查等各類原始數據信息入庫存儲，并作相應的分類和歸檔，以便在信息查詢、養護管理、道路資產、公眾服務等方面拓展應用，全面提升城市道路養護信息化的管理水平。

圖2 城市道路養護對策（養護標準）

該部分屬于數字畫像的養護模型部分，需要輸入道路養護的技術資料數據（歷史路況資料）、檢測報告數據（歷史檢測數據）、養護方案數據（歷史養護方案）以及第三方數據（氣象氣候數據、環境數據等），在進行多方業務海量數據信息融合及分析挖掘的基礎上，預測道路病害的發展規律，為道路預防性養護方案決策和資金分配提供技術支撐。

（四）城市道路的養護評價應用

城市道路養護評價指標主要由四個部分組成，分別是：車行道完好率、人行道完好率、路基與排水設施完好程度、其他設施完好程度，每個部分按照權重配比，最終形成城市道路養護評價的指標體系，如題參照下圖：

圖3 城市道路養護評價指標體系

由此得出：

車行道完好率的計算公式：CL=(F1-βΣF1iKi)/ F1*100%

人行道完好率的計算公式：PL=(F2-ΣF2iKi)/ F2*100%

路基與排水設施完好程度評分計算公式：SDL=100-Ssd

其他設施完好程度評分計算公式：QL=100-Sf

其中，F1是待評價的單元車行道總面積，F2是待評價的單元人行道總面積。

為了更加形象具體地展示道路養護的評價指標體系，文章以某城市的一段城市道路主干道的人行道為例，試算其人行道完好率。

人行道寬1.5米，長2000米，總面積3000平方米；人行道損壞面積四處：0.95 平方米、0.8 平方米、1.2平方米、0.9平方米；人行道換算系數（坑槽、啃邊）：3；PL=(F2-ΣF2iKi)/ F2*100%=[3000-(0.95+0.8+1.2+0.9)*3]/3000*100%=99.62%

道路養護評價體系充分參照了交通運輸部的《公路橋涵養護規范》，是數字畫像的重要組成部分，是道路養護大數據中心的數據治理標準，也是管理部門實施道路養護評價考核的依據，數字畫像的養護評價體系為養護管理業務的統籌管理、動態監督、風險評估、預警預測等全流程管控提供了科學有效的決策支持。

（五）生成城市道路養護數字畫像

通過匯總城市道路養護全生命周期的各類標準和數據，形成了以下的城市道路數字畫像，數字畫像由基礎信息（道路基本信息、路況信息、里程分布信息等），技術資料輸出報告（養護檢查分類統計信息、養護巡查事件信息、技術資料完備情況統計信息等），養護模型（養護計劃資金使用情況信息、養護評價指標等）構成，通過各個信息權重配比，得到城市道路養護評價體系（養護綜合評價）的直觀顯示，匯聚而成城市道路養護的“數字畫像”。

圖4 城市道路養護管理數字畫像

結束語

本文主要針對城市道路在傳統的思維模式下的養護現狀所做的分析，同時引入了城市道路養護評價的驗收標準和評價模型，最終以數字畫像的形式直觀地展現出來。數字化在傳統行業的價值將越來越大，城市道路養護的數字畫像既方便了基層技術人員的巡檢和總結，也約束了工程各單位提交材料的及時性和標準性，為財務、審計部門的預算、核算提供了真實有效的數字依據，為城市道路養護工作的管理者審批養護方案指明了方向。城市道路養護數字畫像將會在未來的城市道路養護信息化作業中扮演著越來越重要的角色，推動和促進城市道路養護作業健康、穩定、高效、可持續地發展。