文 ｜马海志

智慧地铁 勘测先行

文 ｜马海志

马海志，测绘工程专业教授级高级工程师，现任北京城建勘测设计研究院有限责任公司董事长、党委书记职务，在中国测绘地理信息产业协会任理事、中国测绘地理信息学会会任常务理事、北京测绘学会任副理事长，为中国土木工程学会城市轨道交通勘测专业委员会主任；长期工作在工程勘察设计生产和科技推广第一线，先后主持和参与完成了北京、广州、伊朗德黑兰等国内外一系列地铁重点工程测量任务和国家大剧院、国家体育场“鸟巢”等国家重点工程测量项目和科研项目；获得国家科技进步二等奖1项，全国优秀工程勘察设计奖金奖1项，省部级优秀设计24项，省部级科技进步奖3项；作为主要发明人员获得国家专利4项；作为主创人员获得的国家计算机软件著作权6项，发表了在业内有影响的论文9篇，参加制定的规范标准和编写的专业著作8部。

随着500多个智慧城市试点建设的启动，我国智慧城市建设已正式进入实际落地阶段。“智慧”将全面进入社会建设的各个领域，是时代的要求和社会发展的必然趋势，而作为基础公共配套设施的轨道交通也将全面步入智慧通道。在2014年全国交通运输工作会上，交通运输部部长杨传堂提出了“四个交通”，即“综合交通、智慧交通、绿色交通、平安交通”的未来交通发展方向和理念，并明确提出要把智慧交通建设作为主战场，以信息化、智能化引领交通运输现代化。打造智慧地铁，大力推进城市轨道交通系统信息化、数字化、智能化建设，为建设智慧城市打下坚实基础，是新型城镇化建设的需要，更是绿色生态城市的基础设施和保障，具有广阔的发展前景。

遥相呼应——智慧地铁与勘测行业

智慧地铁建设为勘测行业提供需求引导和发展契机，勘测行业结合其独特优势为打造智慧地铁奠定良好的基础，二者关系密切、相辅相成。智慧地铁是综合运用传感网、物联网、移动终端设备、空间信息技术等新一代高新技术，提升对地铁设备设施、周边环境和灾害风险等的感知自动化与时效性，完善地铁从规划-设计-施工-运维的一体化、信息化管理体系，推进地铁建设、管理和服务更加精准化、高效化、智能化和便捷化发展。

勘测作为轨道交通建设的前期基础工程阶段，在轨道交通工程全产业链中具有重要的地位。从实施经验来看，地铁勘测工程从前期地质环境勘察到后续精密测量和形变监测，贯穿地铁建设全过程，其独特的优势和地位对地铁建造、运营和管理等具有非常重要的作用。如果在前期勘测阶段没有做好数据、标准、平台等的智慧化基础和铺垫，势必会影响后续整个智慧地铁的建设水平。因此，在以打造智慧地铁为目标的建设过程中，坚持勘测先行的理念和实施原则，具有必要性和紧迫性。

勘测助力于智慧地铁建设

智慧地铁按照地铁工程的建设阶段和需求不同，主要分为智慧建造、智慧运维和智慧客运。这三个阶段均离不开勘测专业的支撑，勘测专业为智慧地铁的实现提供海量基础数据，为智慧地铁构建提供强大的感知系统，为地铁建设提供技术、质量和安全保障。

为地铁智慧设计提供准确详实数据

相对于轨道交通行业传统二维设计所导致的信息量限制及建设过程信息的缺失等情况，基于建筑信息模型BIM的设计手段成为地铁智慧设计的突破点和热点，对提高设计生产率，减少设计返工，减少施工中曲解设计意图乃至提高智慧地铁建设的整体水平具有积极的意义。

要真正实现基于BIM的地铁智慧设计，地铁勘测数据资料必不可少。地铁地质勘察和地铁施工精密测量，不仅可查明地铁沿线及附属工程的工程地质和水文地质条件，包括隧道基岩、岩溶发育和地下水情况，城市高层建筑物地基、深基坑以及地下管线和管道情况，为地铁设计和施工提供所需的基础资料和设计参数。为确保隧道能按照预定路线施工、各段工程间的衔接和各区间隧道的贯通，进行的施工控制测量、细部放样测量、竣工测量、环境监测等工作，在地铁勘测过程中，形成了大量的、准确的、详实的地质、地形和地铁线路数据、图纸等资料。除此之外，采用先进的无人机倾斜摄影、三维激光扫描以及移动测量等测绘新技术，获取了城市环境和道路沿线的精细数据，这些资料是构建精准三维地质BIM，三维管线BIM，三维周边环境BIM模型的提供重要数据源。将传统勘测资料进行BIM转化后，进行综合集成构建三维地上地下全空间工程仿真环境，为地铁智慧设计奠定了关键的数据基础平台。

为地铁智慧施工提供多触角感知信息

智慧施工是在施工过程中通过全面感知、泛在互联和集成应用，从而有效提升生产效率和安全水平的一种信息化施工管理理论与实践。通过在勘测现场构建智慧工地强大感知系统，并将BIM、传感网、物联网技术与施工现场管理深度融合，实现更透彻的感知、更全面的互联和更深入的智能化的智慧施工。

施工现场全面掌控。基于传感物联网技术，通过智能物理基础设施，让传统的建筑工地长出“智慧大脑”。形象的说，就是让电线杆上长出了“眼睛”、“耳朵”和“鼻子”，看得到违规，听得到噪音，闻得到粉尘；混凝土底板不用人管，自己也能“量体温”；高支模全身遍布“末梢神经”，一有异常就发出警报，迅速提醒人员撤离，实现数据智慧采集是智慧施工的前提和关键。智慧施工实践在各地广泛开展，通过建立远程监控系统、基于物联网的设备和物料管理、机电设备运行监测等全方位感知实现智慧施工，弥补施工管理方法的缺失，解决施工管理过程中遇到的实际问题，提高施工管理效率和水平，实现精细化标准化绿色管理。

地质环境自动监测。地铁施工特殊性在于，除了对全面智能掌握和管理工地情况，对于地质环境变化监测尤为重要。地质环境不仅影响地铁选线、确定设计方案和施工方法、计算建设成本和建设周期，对于地铁建设施工和安全运维意义重大。随着传感器技术的不断创新，地铁勘测过程中，可以综合利用应变传感器、温度传感器、位移计、土压力、静力水准仪、倾角仪、多点位移计、裂缝计、听水器、加速度传感器等、振弦传感器、应力计传感器、形成的地铁监测无线智能传感网，作为轨道交通设备和环境的神经末梢感知器，实时感知监控列车运行环境的变化，地铁勘测专业结合先进的传感器技术打造一系列自动监测系统，对可能发生的地基变化、车站结构和隧道沉降形变、地下水变化等地质环境变化进行自动实时有效监测，并进行发展态势预测分析，为地铁智慧建造以及后续安全运维提供全方位感知系统。

为地铁智慧运维提供信息化技术保障和解决方案

地铁智慧运维是通过对所有资源进行统一实时的状态化跟踪与监控管理，获取重要故障和状态维修信息和客流分布情况等，并提供对设备寿命预测与维修优化、乘客动态引导与运力调整等的决策支持，实现对设施资产、设备运维以及应急预案等的精细化和智能化管理，从而保障运营安全，降低运维成本和能耗风险，改善地铁业态发展前景。

地铁智慧运维建设中，三维可视化智能管理平台是基础，感知互联是关键、大数据挖掘是重点、综合解决方案是核心。现代勘测单位相关部门积极引进和应用勘测专业高新技术，基于BIM技术和GIS技术，实现延续性和一致性的项目全生命周期三维可视化的信息模型管理平台研发。在此基础上，综合集成无线感知系统采集的信息，赋予所有组件和设备感知能力和生命力，为智慧运营大数据累积、深度挖掘、智能响应等提供技术保障和信息化平台。同时，结合地铁勘测行业优势和信息化技术优势，提供需求-专业-技术-建设紧密衔接的整体解决方案，发挥互通、互联、互动、整合的作用，推进跨专业知识融合与模式创新，将地铁运行维护提升到智慧地铁的全新高度。

结语

打造智慧地铁，需要超前谋划、统筹兼顾。智慧地铁的实现离不开勘测的数据支撑、感知系统及技术保障。因此，在以智慧地铁为目标的建设过程中，坚持勘测先行的理念，充分发挥勘测在智慧地铁建设中的地位和作用，以智慧地铁发展为契机，推动地铁勘测向标准化、信息化、智能化方向发展，为智慧地铁建设夯实基础。