劉銳晶，徐國(guó)山，安 睿

（天津市政工程設(shè)計(jì)研究總院有限公司，天津市 300051）

0 引言

交通運(yùn)輸是國(guó)民經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，加強(qiáng)其防災(zāi)養(yǎng)護(hù)力度、大力推進(jìn)信息化，對(duì)于實(shí)現(xiàn)交通運(yùn)輸新的跨越式發(fā)展具有十分重要的意義。加強(qiáng)公路養(yǎng)護(hù)管理，有效治理公路自然災(zāi)害，進(jìn)一步提高公路服務(wù)水平，能夠穩(wěn)定提高公路運(yùn)行狀況，挖掘公路巨強(qiáng)大的客貨運(yùn)輸潛力，實(shí)現(xiàn)交通產(chǎn)業(yè)升級(jí)，使社會(huì)公眾享有更多的信息資源[1]。

為此，天津市公路事業(yè)發(fā)展服務(wù)中心認(rèn)真貫徹落實(shí)《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于開(kāi)展第一次全國(guó)自然災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)普查的通知》（國(guó)辦發(fā)〔2020〕12 號(hào)）和交通運(yùn)輸部《自然災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)公路水路承災(zāi)體普查工作實(shí)施方案》（交公路函〔2020〕721 號(hào)）精神。由養(yǎng)護(hù)管理部牽頭，統(tǒng)籌組織，按照《天津市人民政府辦公廳關(guān)于成立天津市第一次全國(guó)自然災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)普查領(lǐng)導(dǎo)小組的通知》（津政辦函2020〕50 號(hào)）及《天津市公路交通設(shè)施自然災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)普查方案》（津交發(fā)〔2020〕197 號(hào)）等有關(guān)要求，全面獲取天津市干線(xiàn)公路、橋梁、隧道、高邊坡等設(shè)施重要信息，歷史災(zāi)害信息，重點(diǎn)掌握區(qū)域內(nèi)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)等情況，建立了天津市普通國(guó)省級(jí)干線(xiàn)公路數(shù)字化管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠有效管理與應(yīng)用第一次全國(guó)自然災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)普查工作成果，提升抗震防洪防災(zāi)能力，提升信息化管理水平，為公路運(yùn)營(yíng)管理提供權(quán)威的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)信息和科學(xué)決策依據(jù)；并為政府有效開(kāi)展自然災(zāi)害防治和應(yīng)急管理工作、切實(shí)保障社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展提供權(quán)威的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)信息和科學(xué)決策依據(jù)。

1 系統(tǒng)需求分析

從相關(guān)政策關(guān)注重點(diǎn)、公路信息化管理實(shí)際需求、已有研究成果等方面入手進(jìn)行需求分析，對(duì)系統(tǒng)功能進(jìn)行最優(yōu)設(shè)計(jì)。針對(duì)相關(guān)人員、重點(diǎn)工作工序、特殊事務(wù)相關(guān)信息化管理需求進(jìn)行總結(jié)、建模，從公路管理與自然災(zāi)害有效預(yù)警等實(shí)際工作重點(diǎn)與難點(diǎn)出發(fā)，逐步完善、形成數(shù)字化管理工具，最終形成天津市普通國(guó)省級(jí)干線(xiàn)公路數(shù)字化管理體系平臺(tái)。

該系統(tǒng)應(yīng)滿(mǎn)足如下需求：

（1）實(shí)現(xiàn)對(duì)自然災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)普查成果的本地化存留以及有效、統(tǒng)一管理，并建立長(zhǎng)期的數(shù)據(jù)更新和維護(hù)機(jī)制，支持自然災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)普查的持續(xù)開(kāi)展；

（2）實(shí)現(xiàn)對(duì)公路設(shè)施承載體災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先管理，實(shí)現(xiàn)公路設(shè)施、自然災(zāi)害信息的有效應(yīng)用，為公路運(yùn)營(yíng)管理提供權(quán)威的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)信息和科學(xué)決策依據(jù)；

（3）實(shí)現(xiàn)對(duì)自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)位發(fā)育情況的持續(xù)跟蹤，從注重災(zāi)后救助向注重災(zāi)前預(yù)防轉(zhuǎn)變；

（4）通過(guò)建設(shè)數(shù)字化管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)資源整合，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)一次錄入多次采用模式，提高數(shù)據(jù)資源共享性，減少工作人員的工作量，提高工作效率，并建立施工質(zhì)量追溯體系；

（5）集成交通行業(yè)相關(guān)規(guī)范，清洗已有數(shù)據(jù)并規(guī)范新進(jìn)數(shù)據(jù)輸入；利用規(guī)范后數(shù)據(jù)間的關(guān)聯(lián)性實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)調(diào)用、自動(dòng)計(jì)算、自動(dòng)繪圖等工作，降低由人工使用數(shù)據(jù)而產(chǎn)生的錯(cuò)誤概率，提高工作效率[4]；

（6）根據(jù)管理需求定期生成工作報(bào)告與臺(tái)賬，加強(qiáng)質(zhì)量控制，實(shí)現(xiàn)無(wú)紙化辦公；

（7）系統(tǒng)應(yīng)具備高度的安全性，能夠保證重要數(shù)據(jù)不泄露、不篡改，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一登錄認(rèn)證、統(tǒng)一接口。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)按照當(dāng)前較為典型的云端架構(gòu)+系統(tǒng)中臺(tái)+多重終端的技術(shù)架構(gòu)[2]，結(jié)合普通國(guó)省級(jí)干線(xiàn)公路數(shù)字化管理的實(shí)際需求，綜合考慮第一次全國(guó)自然災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)普查的工作內(nèi)涵[3]，建立系統(tǒng)總體框架，主要包含基礎(chǔ)支撐、綜合應(yīng)用、安全和運(yùn)維保障三部分建設(shè)內(nèi)容。天津市普通國(guó)省級(jí)干線(xiàn)公路數(shù)字化管理系統(tǒng)總體框架如圖1 所示。

2.1 基礎(chǔ)支撐

基礎(chǔ)支撐包括數(shù)據(jù)中臺(tái)和服務(wù)中臺(tái)兩部分，其中：數(shù)據(jù)中臺(tái)為風(fēng)險(xiǎn)普查、路網(wǎng)監(jiān)測(cè)、應(yīng)急處理、信息發(fā)布等公路數(shù)字化管理相關(guān)應(yīng)用提供完整的數(shù)據(jù)支撐。其主要由數(shù)據(jù)庫(kù)和模型庫(kù)組成，具備數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)匯聚、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)備份、數(shù)據(jù)共享等功能，能夠針對(duì)各種不同的業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行針對(duì)性的交換和分發(fā)。服務(wù)中臺(tái)用于為相應(yīng)工作提供應(yīng)用服務(wù)，包括統(tǒng)一接入服務(wù)、共享服務(wù)中心、基礎(chǔ)服務(wù)中心等。

2.2 綜合應(yīng)用

綜合應(yīng)用系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)概覽、總體一張圖以及信息管理三大應(yīng)用子系統(tǒng)。

（1）數(shù)據(jù)概覽子系統(tǒng)

主要用于實(shí)現(xiàn)天津市公路設(shè)施、自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)的總體及變化情況，包括公路自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)概覽、公路設(shè)施概覽等功能模塊。

公路自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)概覽用于幫助用戶(hù)掌握天津市公路風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)的總體及風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)變化情況。模塊能夠?qū)崿F(xiàn)天津市普通國(guó)省級(jí)干線(xiàn)公路風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)等級(jí)、種類(lèi)、分布態(tài)勢(shì)等情況的數(shù)量及同比、環(huán)比統(tǒng)計(jì)；能夠按年度、線(xiàn)路、行政區(qū)劃等多種角度對(duì)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)分布情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，實(shí)現(xiàn)決策者對(duì)于公路災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)情況的宏觀掌握。

普通公路設(shè)施概覽用于幫助用戶(hù)掌握天津市普通公路設(shè)施的總體及歷年變化情況。模塊能夠?qū)τ诠吩O(shè)施的總體情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，支持路段、橋梁、隧道、高邊坡、服務(wù)設(shè)施、地道、下穿點(diǎn)位、護(hù)欄等8 類(lèi)普通公路設(shè)施總體情況統(tǒng)計(jì)，用戶(hù)可通過(guò)點(diǎn)擊對(duì)象跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)一張圖查看具體分布及詳情；支持針對(duì)公路設(shè)施歷史變化情況進(jìn)行對(duì)比，協(xié)助用戶(hù)掌握設(shè)施發(fā)展情況；支持多種維度的公路里程統(tǒng)計(jì)以及路線(xiàn)附屬設(shè)施信息統(tǒng)計(jì)分析，以滿(mǎn)足用戶(hù)日常養(yǎng)管工作開(kāi)展中的數(shù)據(jù)需求。

（2）總體一張圖子系統(tǒng)

以GIS 為核心技術(shù)，能夠基于地圖直觀呈現(xiàn)公路設(shè)施、自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)分布圖、區(qū)劃圖，為下階段開(kāi)展防治工作奠定基礎(chǔ)。子系統(tǒng)包括公路一張圖、公路自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)一張圖等功能模塊。

公路一張圖子系統(tǒng)能夠?qū)⑵胀ü贰蛄?、隧道、高邊坡、服?wù)設(shè)施、地道、下穿點(diǎn)位等信息按照不同圖層進(jìn)行組織，用戶(hù)通過(guò)一張圖既能總覽區(qū)域公路現(xiàn)狀，又能根據(jù)需求查看某一具體圖層，便于快速獲取現(xiàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)；支持用戶(hù)對(duì)于各設(shè)施的具體詳情、現(xiàn)場(chǎng)照片進(jìn)行查看，同時(shí)支持不同時(shí)間、空間維度的數(shù)據(jù)查詢(xún)；支持用戶(hù)對(duì)于查詢(xún)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化下載，滿(mǎn)足用戶(hù)相應(yīng)數(shù)據(jù)使用需求。

公路自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)一張圖子系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)國(guó)省道（含高速）的崩塌、水毀等多要素災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)分布管理，為開(kāi)展防治工作奠定基礎(chǔ)。模塊能夠?qū)崿F(xiàn)崩塌、沉陷與塌陷、滑坡、泥石流、水毀在一張圖的總覽，全面掌握天津市公路設(shè)施自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)底數(shù)；支持用戶(hù)按照路線(xiàn)、行政區(qū)劃等不同分類(lèi)方式查看風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)分布；支持各風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)詳情、現(xiàn)場(chǎng)圖片、歷史記錄查看；支持不同時(shí)間、空間維度的查詢(xún)、下載。

（3）信息管理子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)支持自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)、公路設(shè)施的增刪改查，同步更新到數(shù)據(jù)庫(kù)和系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)位發(fā)育情況的持續(xù)跟蹤，包括公路自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)信息管理、普通公路設(shè)施管理、通知公告等內(nèi)容。

公路自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)信息管理用于實(shí)現(xiàn)崩塌、沉陷與塌陷、滑坡、泥石流、水毀等災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)增刪改查，并自動(dòng)更新到概覽和一張圖。系統(tǒng)支持手動(dòng)錄入以及批量?jī)煞N方式新增數(shù)據(jù)，系統(tǒng)能夠根據(jù)已有規(guī)則清洗錄入數(shù)據(jù)，并根據(jù)相應(yīng)算法自動(dòng)評(píng)定災(zāi)害等級(jí)。

普通公路設(shè)施管理用于實(shí)現(xiàn)普通公路設(shè)施的信息管理，支持設(shè)施的信息查詢(xún)、CRUD 操作、數(shù)據(jù)導(dǎo)出、信息有效性檢查等，能夠?qū)⑿薷暮蟮臄?shù)據(jù)同步更新到概覽與一張圖子系統(tǒng)中。

通知公告用于將任何數(shù)據(jù)的修改信息及時(shí)進(jìn)行公告，方便管理人員及時(shí)了解更新信息。

2.3 安全和運(yùn)維保障

主要包含網(wǎng)絡(luò)通信信息安全、數(shù)據(jù)資源信息安全、業(yè)務(wù)應(yīng)用信息安全和一體化運(yùn)維。網(wǎng)絡(luò)通信信息安全，明確網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求、訪問(wèn)控制設(shè)備功能要求、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備防護(hù)要求等[5]。業(yè)務(wù)應(yīng)用信息安全，明確身份鑒別功能模塊或系統(tǒng)防護(hù)軟件要求、授權(quán)訪問(wèn)控制功能模塊或系統(tǒng)防護(hù)軟件要求等。一體化運(yùn)維，主要實(shí)現(xiàn)外場(chǎng)機(jī)電設(shè)備和后臺(tái)硬件設(shè)備、數(shù)據(jù)庫(kù)、操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的運(yùn)行狀況的統(tǒng)一監(jiān)管、遠(yuǎn)程診斷和一般問(wèn)題的遠(yuǎn)程解決。

3 系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用

考慮到信息系統(tǒng)的業(yè)務(wù)需求、穩(wěn)定性、可靠性及高可用等需求，系統(tǒng)采用微服務(wù)架構(gòu)進(jìn)行開(kāi)發(fā)。系統(tǒng)中的每一個(gè)子系統(tǒng)均作為獨(dú)立服務(wù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，每項(xiàng)服務(wù)運(yùn)行在獨(dú)立進(jìn)程中，不同服務(wù)通過(guò)輕量級(jí)交互機(jī)制進(jìn)行通訊。這種具備獨(dú)立性、可擴(kuò)展性、隔離性的架構(gòu)能夠在保證系統(tǒng)的高可靠性、可用性的同時(shí)滿(mǎn)足未來(lái)的系統(tǒng)升級(jí)、擴(kuò)展的需求。

系統(tǒng)采用B/S 模式進(jìn)行搭建，依照標(biāo)準(zhǔn)的MVC模式進(jìn)行開(kāi)發(fā)，服務(wù)器端部署于云端，客戶(hù)端通過(guò)瀏覽器承載，可良好運(yùn)行于常規(guī)配置個(gè)人計(jì)算機(jī)中，滿(mǎn)足了相關(guān)用戶(hù)便捷訪問(wèn)的需求。

經(jīng)過(guò)近兩年的探索與建設(shè)，天津市普通國(guó)省級(jí)干線(xiàn)公路數(shù)字化管理系統(tǒng)已成功應(yīng)用于日常公路養(yǎng)護(hù)與管理工作中，為公路運(yùn)營(yíng)管理提供權(quán)威的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)信息和科學(xué)決策依據(jù)，系統(tǒng)運(yùn)行界面如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)截圖

4 結(jié)語(yǔ)

天津市普通國(guó)省級(jí)干線(xiàn)公路數(shù)字化管理系統(tǒng)結(jié)合云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、GIS 等技術(shù)，結(jié)合普通國(guó)省級(jí)干線(xiàn)公路數(shù)據(jù)化管理的實(shí)際需求，充分利用第一次全國(guó)自然災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)普查工作成果，有效提高了相關(guān)管理部門(mén)及工作人員對(duì)于公路養(yǎng)管以及災(zāi)害應(yīng)對(duì)能力，為進(jìn)一步提高公路服務(wù)水平做出了良好貢獻(xiàn)。下一步將繼續(xù)結(jié)合公路管理決策相關(guān)需求改進(jìn)升級(jí)本系統(tǒng)，將系統(tǒng)從數(shù)字化管理平臺(tái)逐漸過(guò)渡、升級(jí)為智慧化管理平臺(tái)，從實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、輔助決策等角度為天津市交通管理工作提供更大技術(shù)支持。