基于高速公路數(shù)字化建設(shè)的質(zhì)量保障體系研究與設(shè)計

中圖分類號：U415.1 文獻標志碼：A

0 引言

隨著政策文件的出臺，交通基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化成為國家戰(zhàn)略的重要組成部分[1-2]。高速公路作為交通基礎(chǔ)設(shè)施重要的組成部分，其網(wǎng)絡(luò)的高效運營與管理對區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展至關(guān)重要[3]。然而，傳統(tǒng)高速公路管理模式存在數(shù)據(jù)更新滯后、信息孤島嚴重、管理效率低下等問題[4]。為提升高速公路管理運營水平，亟需開展高速公路數(shù)字化建設(shè)工作[5]。通過數(shù)字化升級，構(gòu)建覆蓋全省的“一張圖”平臺。高速公路數(shù)字化建設(shè)的核心在于數(shù)據(jù)的準確性、系統(tǒng)的高效性與服務(wù)的安全性[6]。然而，高精地圖的采集、處理等涉及多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合等技術(shù)集成，缺乏科學的質(zhì)量保障體系將難以實現(xiàn)預(yù)期目標。因此，本文系統(tǒng)探討高速公路數(shù)字化質(zhì)量保障機制，旨在為行業(yè)提供參考框架。

1高速公路數(shù)字化建設(shè)的質(zhì)量保障體系現(xiàn)狀分析

隨著一系列政策深入推進，交通基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化已成為行業(yè)轉(zhuǎn)型升級的核心路徑[7]。當前，高速公路數(shù)字化建設(shè)以高精度地圖、BIM技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)感知為支撐，聚焦多場景，逐步形成以數(shù)據(jù)采集、融合治理和智能應(yīng)用結(jié)合的技術(shù)體系[8-9]。然而，數(shù)字化進程涉及多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合、復(fù)雜技術(shù)集成及跨系統(tǒng)協(xié)同，其質(zhì)量保障需覆蓋數(shù)據(jù)精度、系統(tǒng)穩(wěn)定性、安全合規(guī)性及服務(wù)連續(xù)性等多維度，成為行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵瓶頸，主要面臨以下問題：

（1）數(shù)據(jù)標準化與整合能力不足[10]。現(xiàn)有業(yè)務(wù)系統(tǒng)多采用獨立建設(shè)模式，數(shù)據(jù)接口與格式缺乏統(tǒng)一規(guī)范，導(dǎo)致地理信息、資產(chǎn)臺賬、實時監(jiān)測數(shù)據(jù)難以有效融合。部分關(guān)鍵數(shù)據(jù)因采集技術(shù)限制或更新機制缺失，存在完整性低、時效性差的問題，直接影響決策支持效能。

（2）技術(shù)實施風險突出[1]。高精度數(shù)據(jù)采集依賴激光雷達、多傳感器融合等前沿技術(shù)，外業(yè)作業(yè)面臨如隧道GNSS信號丟失、動態(tài)障礙物干擾等復(fù)雜場景適應(yīng)性挑戰(zhàn)，內(nèi)業(yè)處理需解決多源數(shù)據(jù)對齊、AI模型泛化性不足等問題。此外，測繪數(shù)據(jù)合規(guī)性管理尚未形成標準化流程，存在法律與安全風險。

（3）動態(tài)更新與運維壓力顯著[12]。數(shù)字化系統(tǒng)需持續(xù)對接養(yǎng)護巡檢、路況監(jiān)測等動態(tài)數(shù)據(jù)流，但現(xiàn)有更新機制普遍依賴人工干預(yù)，自動化程度低。部分項目因硬件資源擴展性不足、運維響應(yīng)滯后，導(dǎo)致數(shù)據(jù)服務(wù)性能下降甚至中斷，難以滿足實時性要求。

（4）應(yīng)急協(xié)同機制不健全[13]。現(xiàn)有應(yīng)急預(yù)案多側(cè)重于事后處置，缺乏基于數(shù)字化平臺的主動預(yù)警與資源優(yōu)化能力。跨部門協(xié)同響應(yīng)依賴傳統(tǒng)溝通方式，未充分整合高精度時空數(shù)據(jù)與AI分析技術(shù)，難以實現(xiàn)風險精準定位與處置資源快速調(diào)度。

綜上所述，當前高速公路數(shù)字化質(zhì)量保障體系在數(shù)據(jù)治理、技術(shù)落地、運維管理及應(yīng)急響應(yīng)等環(huán)節(jié)存在顯著短板。構(gòu)建覆蓋數(shù)據(jù)、技術(shù)、管理、服務(wù)全鏈條的質(zhì)量保障機制，既是實現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化向智能化躍遷的必然要求，也是破解行業(yè)共性難題、支撐智慧交通可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵路徑。

2高速公路數(shù)字化建設(shè)的質(zhì)量保障體系需求分析

2.1技術(shù)與流程的標準化需求

高速公路數(shù)字化建設(shè)的核心在于構(gòu)建統(tǒng)一的技術(shù)框架與規(guī)范化的實施流程[14]。當前，多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的處理是主要挑戰(zhàn)，針對現(xiàn)狀分析中數(shù)據(jù)標準化不足的問題，需構(gòu)建統(tǒng)一技術(shù)框架，制定數(shù)據(jù)接口規(guī)范與格式標準，實現(xiàn)地理信息、資產(chǎn)臺賬、動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)的無縫對接。此外，高精度地圖的生成與應(yīng)用涉及激光雷達、AI算法等復(fù)雜技術(shù)，需建立全流程質(zhì)量控制標準，涵蓋外業(yè)設(shè)備標定、內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理及模型迭代優(yōu)化，確保數(shù)據(jù)精度與可靠性。在工程實施層面，需統(tǒng)籌硬件部署、軟件開發(fā)、數(shù)據(jù)生產(chǎn)的資源分配，設(shè)計動態(tài)進度監(jiān)控機制，通過階段性成果驗收降低技術(shù)風險與返工成本，保障項目高效推進。

2.2數(shù)據(jù)安全與合規(guī)性需求

數(shù)字化進程中產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)包含高精度地理信息與敏感資產(chǎn)參數(shù)，其安全性與合規(guī)性是質(zhì)量保障體系的重要維度。需構(gòu)建多層次數(shù)據(jù)防護體系，從法律層面遵循測繪成果保密要求，對敏感信息進行脫敏處理；從技術(shù)層面采用加密傳輸、分布式存儲及訪問控制策略，防止數(shù)據(jù)泄露或篡改。同時，需建立數(shù)據(jù)全生命周期管理機制，規(guī)范采集權(quán)限、存儲備份、更新流程，確保數(shù)據(jù)從生成到銷毀各環(huán)節(jié)的可控性與可追溯性，滿足國家安全與行業(yè)監(jiān)管要求。

2.3應(yīng)急響應(yīng)與系統(tǒng)韌性需求

高速公路數(shù)字化系統(tǒng)需具備應(yīng)對突發(fā)事件的能力，通過智能化手段提升風險預(yù)警與處置效率[15]一方面，需整合路側(cè)感知設(shè)備、氣象數(shù)據(jù)、歷史案例庫，構(gòu)建基于AI的主動預(yù)警模型，實現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)異常、地質(zhì)災(zāi)害等風險的早期識別;另一方面，需依托高精度時空數(shù)據(jù)優(yōu)化應(yīng)急資源調(diào)度，設(shè)計跨部門協(xié)同響應(yīng)機制，縮短從事件發(fā)現(xiàn)到資源調(diào)配的決策鏈條。此外，系統(tǒng)需具備高可用性與容災(zāi)能力，通過硬件冗余、服務(wù)彈性擴展等技術(shù)保障極端場景下的業(yè)務(wù)連續(xù)性，避免因單點故障導(dǎo)致服務(wù)中斷。

2.4協(xié)同管理與動態(tài)迭代需求

上述需求并非孤立存在，而是相互關(guān)聯(lián)的動態(tài)整體。例如，數(shù)據(jù)標準化是安全合規(guī)的基礎(chǔ)，而應(yīng)急響應(yīng)效能依賴于高質(zhì)量數(shù)據(jù)的實時支撐。因此，需通過頂層設(shè)計實現(xiàn)技術(shù)、管理、制度的協(xié)同優(yōu)化，將安全規(guī)范嵌入技術(shù)開發(fā)流程，將應(yīng)急演練納入系統(tǒng)運維周期，形成閉環(huán)管理。同時，需建立需求動態(tài)迭代機制，適應(yīng)技術(shù)進步與政策變化，確保質(zhì)量保障體系持續(xù)匹配數(shù)字化建設(shè)的演進需求。

3高速公路數(shù)字化建設(shè)的質(zhì)量保障體系建設(shè)

3.1全流程質(zhì)量控制與標準化管理

高速公路數(shù)字化質(zhì)量保障需貫穿數(shù)據(jù)采集、處理、應(yīng)用全生命周期。在數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)，需制定統(tǒng)一的外業(yè)作業(yè)規(guī)范，明確多傳感器協(xié)同標定、復(fù)雜場景采集標準，確保原始數(shù)據(jù)的完整性與一致性；數(shù)據(jù)處理階段應(yīng)建立AI模型訓練、語義分割、質(zhì)檢流程的標準化體系，通過多源數(shù)據(jù)融合與邏輯校驗降低誤差累積風險。同時，需構(gòu)建軟硬件兼容性驗證機制，確保高精度地圖引擎、業(yè)務(wù)系統(tǒng)接口、異構(gòu)設(shè)備的無縫對接，避免因技術(shù)標準沖突導(dǎo)致功能失效。此外，通過定期組織第三方質(zhì)量評估與能力驗證，提升質(zhì)量保障體系的科學性與可持續(xù)性。

3.2動態(tài)化進度協(xié)同與資源優(yōu)化

針對數(shù)字化項目技術(shù)集成度高、實施周期長的特點，需建立統(tǒng)籌規(guī)劃、彈性調(diào)度、風險防控三位一體的進度保障機制。通過頂層設(shè)計明確各階段目標，采用模塊化開發(fā)模式分解任務(wù)，實現(xiàn)硬件部署、數(shù)據(jù)生產(chǎn)、系統(tǒng)開發(fā)的并行推進。引入數(shù)字化項目管理平臺，實時監(jiān)控資源分配與關(guān)鍵路徑進展，利用大數(shù)據(jù)分析預(yù)測工期偏差并動態(tài)調(diào)整資源配置。針對外業(yè)采集受環(huán)境干擾、政策變動等不確定性因素，需預(yù)設(shè)風險緩沖期，制定備選技術(shù)方案，最大限度降低不可控因素對整體進度的影響。

3.3多層級數(shù)據(jù)安全防護體系

數(shù)據(jù)安全是數(shù)字化建設(shè)的底線要求，需構(gòu)建法律合規(guī)、技術(shù)防御、制度約束協(xié)同驅(qū)動的保密體系，如圖1所示。在法律層面，嚴格遵循國家測繪與網(wǎng)絡(luò)安全法規(guī)，對高精度地理信息進行坐標加密與敏感內(nèi)容脫敏，確保公開數(shù)據(jù)的合法性與安全性；在技術(shù)層面，采用端到端加密傳輸、分布式存儲架構(gòu)及零信任訪問控制，阻斷非授權(quán)訪問與惡意攻擊。同時，建立數(shù)據(jù)分級分類管理制度，明確不同角色（如運維人員、生態(tài)合作伙伴）的數(shù)據(jù)使用權(quán)限，通過區(qū)塊鏈技術(shù)實現(xiàn)操作留痕與溯源追責。此外，定期開展安全審計與攻防演練，識別系統(tǒng)漏洞并優(yōu)化防護策略，形成動態(tài)完善的數(shù)據(jù)安全生態(tài)。

3.4智能化應(yīng)急響應(yīng)與韌性增強

數(shù)字化系統(tǒng)需從被動處置轉(zhuǎn)向主動防御，構(gòu)建全鏈條應(yīng)急保障機制。依托高精度地圖與物聯(lián)網(wǎng)感知網(wǎng)絡(luò)，整合氣象、地質(zhì)、交通流量等多維度數(shù)據(jù)，利用機器學習模型實現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)健康度評估、邊坡穩(wěn)定性預(yù)測等智能預(yù)警功能，如圖2所示。在應(yīng)急響應(yīng)環(huán)節(jié)，設(shè)計基于時空大數(shù)據(jù)的資源調(diào)度算法，優(yōu)化救援路徑規(guī)劃與物資調(diào)配效率，即依托高精度地圖構(gòu)建橋梁、邊坡等關(guān)鍵設(shè)施的數(shù)字孿生體，實時同步傳感器數(shù)據(jù)并模擬極端荷載、地質(zhì)變動等場景，生成多維度風險演化模型，為應(yīng)急決策提供可視化推演支持。同時，強化系統(tǒng)韌性設(shè)計，采用多云災(zāi)備、服務(wù)冗余、彈性擴展架構(gòu)，確保極端場景下的業(yè)務(wù)連續(xù)性。跨部門協(xié)同機制上，需打通交通、公安、醫(yī)療等機構(gòu)的數(shù)據(jù)壁壘，建立標準化應(yīng)急指令流轉(zhuǎn)平臺，實現(xiàn)信息共享與聯(lián)動處置，全面提升突發(fā)事件應(yīng)對效能。

4案例分析

為驗證本文提出的高速公路數(shù)字化建設(shè)質(zhì)量保障體系的實際效能，本章選取貴州G60滬昆高速至安順段數(shù)字化升級項目作為典型案例。

4.1 項目背景

貴州G60滬昆高速至安順段是連接貴州省會與安順市的重要交通動脈，承擔區(qū)域經(jīng)濟聯(lián)動與公眾出行的核心職能。2023年，該路段啟動數(shù)字化升級項目，旨在構(gòu)建一體化的數(shù)字平臺，實現(xiàn)路網(wǎng)運行監(jiān)測、應(yīng)急響應(yīng)、養(yǎng)護管理的全鏈條智能化。項目核心任務(wù)包括部署激光雷達、高清攝像頭及氣象傳感器等路側(cè)智能感知設(shè)備，搭建高精度地圖平臺，開發(fā)跨部門協(xié)同管理系統(tǒng)，構(gòu)建多層次數(shù)據(jù)安全防護體系。項目的實施不僅響應(yīng)了國家交通基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化轉(zhuǎn)型的號召，而且為貴州省智慧高速公路建設(shè)提供了實踐樣板。

4.2實施挑戰(zhàn)與需求

項目初期面臨多重技術(shù)與管理挑戰(zhàn)。首先，數(shù)據(jù)標準化不足成為主要瓶頸，交通監(jiān)控、氣象監(jiān)測、資產(chǎn)臺賬等子系統(tǒng)采用獨立建設(shè)模式，數(shù)據(jù)格式與接口規(guī)范不統(tǒng)一，地理信息數(shù)據(jù)存在坐標偏差，導(dǎo)致多源數(shù)據(jù)融合困難。其次，技術(shù)實施風險突出，如激光雷達在隧道內(nèi)因GNSS信號丟失導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集失敗率超過 30% ，AI算法對復(fù)雜天氣的適應(yīng)性不足，直接影響數(shù)據(jù)精度與模型可靠性。此外，動態(tài)更新機制滯后，養(yǎng)護巡檢數(shù)據(jù)依賴人工錄入，更新周期長達24小時，無法滿足實時路況監(jiān)測需求。最后，應(yīng)急協(xié)同效率低下，交通事故發(fā)生時，交警、路政、醫(yī)療部門的信息共享仍依賴傳統(tǒng)電話溝通，平均響應(yīng)時間超過30分鐘，嚴重制約了應(yīng)急處置效能。這些問題集中暴露了高速公路數(shù)字化建設(shè)中普遍存在的技術(shù)割裂、管理分散與制度缺位，亟需系統(tǒng)性質(zhì)量保障機制破解瓶頸

4.3質(zhì)量保障體系的應(yīng)用實踐

針對上述挑戰(zhàn)，項目組基于本文提出的質(zhì)量保障體系框架，從全流程控制、動態(tài)協(xié)同、安全防護、智能響應(yīng)4大維度推進實踐。在全流程質(zhì)量控制與標準化管理中，制定傳感器標準規(guī)范，統(tǒng)一激光雷達、攝像頭安裝參數(shù)，隧道內(nèi)增設(shè)慣性導(dǎo)航模塊，GNSS信號丟失率從 30% 降至 5% 。數(shù)據(jù)處理階段引入多源數(shù)據(jù)對齊算法，建立地理信息與資產(chǎn)臺賬的映射關(guān)系，坐標誤差控制在0.1米以內(nèi)。同時，通過模擬復(fù)雜天氣場景優(yōu)化AI模型訓練，算法識別準確率提升至 92% 。系統(tǒng)集成階段開發(fā)基于的標準化接口，打通各子系統(tǒng)形成“一張圖”平臺，顯著提升數(shù)據(jù)整合效率。在動態(tài)化進度協(xié)同與資源優(yōu)化方面，項目采用模塊化開發(fā)模式，將任務(wù)分解為感知層建設(shè)、平臺開發(fā)、數(shù)據(jù)治理3大并行模塊，通過靈活調(diào)度資源縮短工期 20% 。引入項目管理平臺實時監(jiān)控硬件部署進度，結(jié)合大數(shù)據(jù)預(yù)測設(shè)備延遲風險，提前啟動備選預(yù)案。針對外業(yè)采集受環(huán)境干擾的問題，預(yù)設(shè)風險緩沖期并制定多套技術(shù)替代方案，有效降低不可控因素對進度的影響。多層級數(shù)據(jù)安全防護體系建設(shè)中，技術(shù)層面采用國密算法對高精度地圖數(shù)據(jù)進行端到端加密，部署分布式存儲架構(gòu)；制度層面建立數(shù)據(jù)分級分類管理制度，將養(yǎng)護數(shù)據(jù)設(shè)定為“內(nèi)部機密”，公開路況信息通過脫敏處理發(fā)布；審計層面每季度開展第三方滲透測試，修復(fù)漏洞12處，利用區(qū)塊鏈技術(shù)實現(xiàn)操作日志不可篡改。智能化應(yīng)急響應(yīng)與韌性增強方面，整合路側(cè)感知與氣象數(shù)據(jù)構(gòu)建邊坡穩(wěn)定性預(yù)測模型，成功預(yù)警3次山體滑坡風險；開發(fā)基于高精度地圖的應(yīng)急路徑規(guī)劃算法，將救援車輛到達時間縮短至15分鐘；建立跨部門協(xié)同平臺實現(xiàn)指令實時同步，響應(yīng)效率提升 40% 。此外，采用多云災(zāi)備架構(gòu)實現(xiàn)主備數(shù)據(jù)中心秒級數(shù)據(jù)同步，保障極端天氣下的業(yè)務(wù)連續(xù)性。

4.4實施效果評估

通過質(zhì)量保障體系的全面應(yīng)用，項自取得顯著成效。數(shù)據(jù)整合效率大幅提升，多源數(shù)據(jù)融合耗時從8小時縮短至1小時，地理信息完整率達 99.5% ；技術(shù)風險有效控制，AI算法在復(fù)雜天氣下的識別準確率提升至 92% ，外業(yè)返工率降低 15% ；應(yīng)急響應(yīng)能力顯著增強，交通事故處置時間從45分鐘降至20分鐘；項目總成本通過動態(tài)資源調(diào)度與風險緩沖機制節(jié)約約 12% 。實踐表明，本文提出的質(zhì)量保障體系在破解數(shù)據(jù)孤島、技術(shù)風險與協(xié)同瓶頸方面具有顯著優(yōu)勢，為高速公路數(shù)字化建設(shè)提供了可復(fù)用的系統(tǒng)性解決方案。

5結(jié)語

高速公路數(shù)字化建設(shè)是交通行業(yè)邁向智能化、服務(wù)化轉(zhuǎn)型的核心驅(qū)動力，其質(zhì)量保障體系的完善直接關(guān)系到數(shù)據(jù)價值釋放、管理效能提升、公眾出行安全。本文通過系統(tǒng)性分析當前質(zhì)量保障體系在數(shù)據(jù)治理、技術(shù)落地、安全合規(guī)及應(yīng)急響應(yīng)等環(huán)節(jié)的突出問題，提出覆蓋全流程控制、動態(tài)化協(xié)同、多層級防護、智能化韌性的一體化解決方案。該方案以技術(shù)標準化、管理彈性化、制度規(guī)范化為核心，通過構(gòu)建統(tǒng)一數(shù)據(jù)接口、分層安全架構(gòu)與智能預(yù)警模型，實現(xiàn)從數(shù)據(jù)采集到應(yīng)用的全鏈條閉環(huán)管理；依托動態(tài)資源調(diào)度與跨部門協(xié)同平臺，增強系統(tǒng)對復(fù)雜場景的適應(yīng)性與響應(yīng)效能。研究表明，通過構(gòu)建標準化技術(shù)框架、彈性進度管理機制、數(shù)據(jù)安全生態(tài)及智能應(yīng)急平臺，能夠有效破解數(shù)據(jù)孤島、技術(shù)風險、協(xié)同滯后等瓶頸，為數(shù)字化建設(shè)提供穩(wěn)定性強、適應(yīng)性高的質(zhì)量保障支撐。

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（編輯姚鑫）

Research and design of quality assurance system based on highway digital construction

HUANG Yuan1，XIE Guangxing'， ZHOU Yang2 （1.Guizhou Expressway Group Co.，Ltd.，Guiyang ，China;2.Guizhou Zhongnan Transportation Technology Co.，Ltd.，Guiyang ，China）

Abstract：Inorder torelease thevalueof dataand improve operational eficiencyinhighwaydigital construction，this papersystematicallyanalyzescorechallnges incurrent digitalconstruction，including insufficient data standardization， high technical implementation risks，lagging dynamic updates，and weak emergency cordination.A comprehensive quality asurance system is proposed，integrating full-processcontrol，dynamiccollaboration，security protection，and intelligentresponse.Thesolution is constructed from three dimensions：technology，management，and institutional mechanisms. Key measures include standardizing data acquisition and procesing to ensure accuracy，adopting flexible resource scheduling and risk early-warning mechanisms to guarantee project progress， establishing a multi-level data securitysystem for compliance，anddesigning AI-driven early-warning models with cross-departmental colaboration platforms to enhance emergency response.The research demonstrates thatthissystem efectively addresss data silos， technical risks，and coordination bottlenecks，providing systematic quality assurance for highway digitalization. Key words： highway; digital construction; quality assurance system; data security

作者簡介：黃媛（1988—），女，高級工程師，碩士;研究方向：高速公路數(shù)字化規(guī)劃與信息建設(shè)，智慧高速，智慧管養(yǎng)等。