摘要 文章以廣東高速公路為背景，運(yùn)用高精度移動測量等先進(jìn)IT技術(shù)構(gòu)建集團(tuán)高速公路“高精度數(shù)字底圖”，開展以高精地圖數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化為核心的數(shù)字化建設(shè)，重點(diǎn)開展業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)采集與融合治理、基礎(chǔ)支撐系統(tǒng)建設(shè)、高精度數(shù)字化資源服務(wù)引擎集成，以及路網(wǎng)運(yùn)行與應(yīng)急指揮調(diào)度可視化、路網(wǎng)機(jī)電設(shè)備管養(yǎng)可視化、道路設(shè)施養(yǎng)護(hù)與應(yīng)急處置可視化、道路設(shè)施設(shè)備動態(tài)集成呈現(xiàn)可視化等“一張圖”應(yīng)用展示，打造創(chuàng)新應(yīng)用的高速公路數(shù)字化資源服務(wù)開放平臺。

關(guān)鍵詞 廣東高速公路；高精度移動測量；高精度數(shù)字底圖

中圖分類號 U495 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）20-0029-04

0 引言

2021年，中共中央、國務(wù)院印發(fā)的《國家綜合立體交通網(wǎng)規(guī)劃綱要》，以及交通運(yùn)輸部印發(fā)的《交通運(yùn)輸領(lǐng)域新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)行動方案（2021—2025年）》中均將基礎(chǔ)設(shè)施全要素、數(shù)字化作為建設(shè)目標(biāo)和任務(wù)，并且在提升公路智慧化服務(wù)水平方面[1]，以及精準(zhǔn)定位、車道級應(yīng)用等高精度時空信息服務(wù)方面均提出了要求。在規(guī)劃綱要的重點(diǎn)任務(wù)中，再次明確提出了“構(gòu)建高精度交通地理信息平臺，加快各領(lǐng)域建筑信息模型技術(shù)自主創(chuàng)新應(yīng)用”[2-4]。

廣東省交通集團(tuán)作為全省高速公路建設(shè)運(yùn)營的主力軍，面向企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，應(yīng)加快推進(jìn)高精度交通基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化平臺建設(shè)，建立集團(tuán)“一張圖”支撐體系（含存儲計算網(wǎng)絡(luò)資源）和專網(wǎng)地圖，融合體系內(nèi)外的多源數(shù)據(jù)，以各類引擎為支撐，以開放平臺為統(tǒng)一出入口，向內(nèi)匯聚各類地理空間數(shù)據(jù)，向外統(tǒng)一提供地理空間數(shù)據(jù)及引擎服務(wù)能力，最終提升各業(yè)務(wù)管理水平，達(dá)到降本增效、助力集團(tuán)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的目的。

1 建設(shè)目標(biāo)

建設(shè)目標(biāo)包括數(shù)據(jù)資源建設(shè)、基礎(chǔ)支撐系統(tǒng)建設(shè)、四張圖可視化建設(shè)和大屏可視化及配套系統(tǒng)。數(shù)據(jù)資源建設(shè)包括數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化治理、數(shù)據(jù)資源管理平臺和數(shù)據(jù)集市，數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化治理是對43項(xiàng)道路設(shè)施設(shè)備資產(chǎn)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化治理，制定標(biāo)準(zhǔn)模型、轉(zhuǎn)換清洗、進(jìn)行多源數(shù)據(jù)整合、資產(chǎn)上圖工作，形成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)質(zhì)量報告；數(shù)據(jù)資源管理平臺提供標(biāo)準(zhǔn)模型標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)質(zhì)量管理數(shù)據(jù)服務(wù)軟件功能；數(shù)據(jù)集市是建設(shè)高速公路的數(shù)據(jù)指標(biāo)體系，構(gòu)建資產(chǎn)域、養(yǎng)護(hù)域、收費(fèi)域、監(jiān)控域、專題域等領(lǐng)域指標(biāo)并提供數(shù)據(jù)共享。基礎(chǔ)支撐系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、流式計算系統(tǒng)、地圖引擎封裝服務(wù)和共享接口安全管理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是數(shù)據(jù)接入和分發(fā)的工具，針對業(yè)務(wù)系統(tǒng)且各系統(tǒng)之間的網(wǎng)絡(luò)部署、技術(shù)體系等不同的業(yè)務(wù)現(xiàn)狀，提供滿足跨網(wǎng)訪問、多源異構(gòu)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，滿足數(shù)據(jù)資源建設(shè)的數(shù)據(jù)接入需求；流式計算系統(tǒng)基于分布式計算引擎，大數(shù)據(jù)量的實(shí)時數(shù)據(jù)處理能力，支持各項(xiàng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)實(shí)時處理及分析需求；地圖引擎封裝服務(wù)基于地圖引擎基礎(chǔ)能力，提供高精度地圖引擎、數(shù)字孿生引擎、交通仿真引擎的服務(wù)封裝，為集團(tuán)業(yè)務(wù)應(yīng)用開發(fā)提供便捷統(tǒng)一的接口；共享接口安全管理系統(tǒng)作為整體架構(gòu)服務(wù)接口流量的統(tǒng)一網(wǎng)關(guān)入口，提供統(tǒng)一服務(wù)發(fā)布管理、應(yīng)用接入管理、服務(wù)安全管控、服務(wù)監(jiān)測與告警等基礎(chǔ)能力。

圖1所示為可視化建設(shè)路網(wǎng)運(yùn)行及應(yīng)急指揮調(diào)度、路網(wǎng)機(jī)電設(shè)備管養(yǎng)、道路設(shè)施養(yǎng)護(hù)及應(yīng)急處置、道路設(shè)施設(shè)備動態(tài)集成呈現(xiàn)的可視化系統(tǒng)，展示數(shù)據(jù)資源及高精度數(shù)字地圖的建設(shè)成效。

2 整體設(shè)計

該設(shè)計依托廣東省交通集團(tuán)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)資源及高精度地圖資源，開展以高精地圖數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化為核心的數(shù)字化建設(shè)，重點(diǎn)開展業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)采集與融合治理、基礎(chǔ)支撐系統(tǒng)建設(shè)、高精度數(shù)字化資源服務(wù)引擎集成，以及路網(wǎng)運(yùn)行及應(yīng)急指揮調(diào)度可視化、路網(wǎng)機(jī)電設(shè)備管養(yǎng)可視化、道路設(shè)施養(yǎng)護(hù)及應(yīng)急處置可視化、道路設(shè)施設(shè)備動態(tài)集成呈現(xiàn)可視化等“一張圖”應(yīng)用展示，打造這些創(chuàng)新應(yīng)用的高速公路數(shù)字化資源服務(wù)開放平臺。

2.1 技術(shù)結(jié)構(gòu)

總體建設(shè)內(nèi)容包括數(shù)據(jù)資源建設(shè)、流式計算系統(tǒng)、四個“一張圖”可視化建設(shè)、基礎(chǔ)支撐系統(tǒng)建設(shè)，如圖2所示：

展示層包括了路網(wǎng)運(yùn)行及應(yīng)急指揮調(diào)度可視化、路網(wǎng)機(jī)電設(shè)備管養(yǎng)可視化、道路設(shè)施養(yǎng)護(hù)及應(yīng)急處置可視化、道路設(shè)施設(shè)備動態(tài)集成呈現(xiàn)可視化展示的4個可視化場景的應(yīng)用展示，讓用戶更加直觀地查看每個主題“一張圖”的數(shù)據(jù)情況。四張圖都包含相應(yīng)的業(yè)務(wù)功能，如資源的疊加上圖、資源查詢定位應(yīng)用等。

共享發(fā)布層為整體業(yè)務(wù)提供統(tǒng)一安全的服務(wù)能力入口，為上層信息化系統(tǒng)提供統(tǒng)一的服務(wù)發(fā)布管理、應(yīng)用接入管理、服務(wù)安全管控、服務(wù)監(jiān)測與告警等基礎(chǔ)能力；提供網(wǎng)關(guān)可視化管理功能，支持服務(wù)發(fā)布、認(rèn)證授權(quán)、應(yīng)用接入、流量控制、傳輸加密、監(jiān)測告警、日志審計等，構(gòu)建多業(yè)務(wù)隔離的彈性網(wǎng)關(guān)集群，將流量請求按需路由分發(fā)至多臺后端服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的水平擴(kuò)展，提升服務(wù)能力，并通過全面的彈力設(shè)計提升業(yè)務(wù)系統(tǒng)的可用性。

服務(wù)層是支撐服務(wù)層，為四個“一張圖”可視化展示提供服務(wù)支撐，包括地圖引擎封裝服務(wù)和數(shù)據(jù)共享服務(wù)，使用地圖的能力結(jié)合數(shù)據(jù)服務(wù)，可視化展示四個“一張圖”。

數(shù)據(jù)管理層是該項(xiàng)目對接的數(shù)據(jù)內(nèi)容，是項(xiàng)目數(shù)據(jù)資源的數(shù)據(jù)來源，有數(shù)據(jù)資源管理平臺：標(biāo)準(zhǔn)管理、數(shù)據(jù)質(zhì)量、主數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)安全、元數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)校正。數(shù)據(jù)集市：資產(chǎn)域、收費(fèi)域、養(yǎng)護(hù)域和監(jiān)控域。數(shù)據(jù)治理：數(shù)據(jù)分析、空間數(shù)據(jù)映射、標(biāo)準(zhǔn)模型制定、數(shù)據(jù)分級分類、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)映射和數(shù)據(jù)質(zhì)量分析，為高精度數(shù)字底圖提供數(shù)據(jù)支撐。

數(shù)據(jù)接入層由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和流式計算系統(tǒng)組成。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要對接業(yè)務(wù)系統(tǒng)、集團(tuán)數(shù)據(jù)中臺，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集與匯聚；提供結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)采集、文件數(shù)據(jù)采集、API接口采集，以及實(shí)時采集的方式。流式計算系統(tǒng)在數(shù)據(jù)接入層，提供數(shù)據(jù)的實(shí)時計算、任務(wù)管理、批處理服務(wù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的加工、分析、轉(zhuǎn)換等，發(fā)揮數(shù)據(jù)的內(nèi)在價值及時效性。

數(shù)據(jù)源層以數(shù)據(jù)資源管理為中心：一是提供軟件載體的數(shù)據(jù)資源管理平臺，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理、數(shù)據(jù)質(zhì)量管理、數(shù)據(jù)安全管理、主數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)管理、元數(shù)據(jù)管理等功能模塊；二是數(shù)據(jù)治理體系建設(shè)，完成數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)制定、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換清洗、空間數(shù)據(jù)映射、數(shù)據(jù)分級分類、數(shù)據(jù)質(zhì)量驗(yàn)證等體系建設(shè)；三是以資產(chǎn)主題、養(yǎng)護(hù)主題、應(yīng)急指揮主題、兩客一危專題的指標(biāo)數(shù)據(jù)。

2.2 整體部署架構(gòu)

應(yīng)用系統(tǒng)整體部署在信息化大區(qū)，其中在廣交云阿里云資源區(qū)部署數(shù)據(jù)資源管理平臺、數(shù)據(jù)集市兩個應(yīng)用系統(tǒng)，并使用阿里資源區(qū)的計算資源、中間件、數(shù)據(jù)總線等基礎(chǔ)能力；在廣交云百度資源區(qū)部署安全接口安全管理系統(tǒng)集群、流計算系統(tǒng)集群、數(shù)據(jù)采集管理系統(tǒng)集群及相關(guān)服務(wù)集群、四張圖可視化系統(tǒng)集群、任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)集群，以及告警監(jiān)控及采集組件。在生產(chǎn)大區(qū)，根據(jù)實(shí)際需要，在監(jiān)控網(wǎng)部署數(shù)據(jù)采集代理。

（1）廣交百度云區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)開放18 000與18 080端口，供位于監(jiān)控網(wǎng)區(qū)域的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)代理服務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)推送。

（2）廣交阿里云區(qū)域內(nèi)的數(shù)字監(jiān)測與運(yùn)行支撐系統(tǒng)開放8 140端口、高速公路機(jī)電運(yùn)維管理平臺開放8 282端口，供廣交百度云區(qū)域的采集系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

2.3 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

云數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計使用一套基本的工程指導(dǎo)原則，確保網(wǎng)絡(luò)設(shè)計能夠平衡可用性、安全性、靈活性、可管理性，以滿足當(dāng)前和未來的業(yè)務(wù)和技術(shù)需求?；镜墓こ毯图軜?gòu)原則為層次化、模塊化、高可用性、靈活性。

廣交云現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中有多個網(wǎng)絡(luò)模塊，每一個模塊均有相對獨(dú)立的設(shè)計，所有模塊均可作為獨(dú)立的組件，提供更高的整體系統(tǒng)可用性及更簡單的管理和運(yùn)作，各個模塊可隨著業(yè)務(wù)形態(tài)的變化進(jìn)行獨(dú)立優(yōu)化變更。

基于存量的網(wǎng)絡(luò)模塊，進(jìn)行了擴(kuò)展和部分優(yōu)化，比如增加安全區(qū)、新增接入互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。

云外網(wǎng)絡(luò)：包含公共用戶和終端用戶所在的互聯(lián)網(wǎng)區(qū)、異地數(shù)據(jù)中心及二級單位等遠(yuǎn)端區(qū)域、部署Oracle和小型機(jī)及SAN存儲的傳統(tǒng)業(yè)務(wù)托管區(qū)、異構(gòu)云平臺、專線接入?yún)^(qū)、運(yùn)維開發(fā)測試團(tuán)隊(duì)所在的運(yùn)維區(qū)等。

邊界網(wǎng)絡(luò)：為云外/云內(nèi)網(wǎng)絡(luò)提供網(wǎng)絡(luò)接入和邊界防護(hù)功能，該部分包括兩對防火墻和一對堆疊。

交換機(jī)組成：一對互聯(lián)網(wǎng)防火墻公網(wǎng)對接運(yùn)營商線路，主要實(shí)現(xiàn)對接互聯(lián)網(wǎng)層的安全防護(hù)；另外一對交換機(jī)對接內(nèi)網(wǎng)接入，完成對接異地IDC、異構(gòu)云、托管區(qū)及運(yùn)維開發(fā)區(qū)等。同時，為了提升整個網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的彈性和功能擴(kuò)展，充分發(fā)揮不同網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的功能特點(diǎn)。

底圖云平臺：整個廣交云百度資源區(qū)數(shù)據(jù)中心的核心資源區(qū)域，其中互聯(lián)網(wǎng)接入防護(hù)區(qū)結(jié)合邊界防護(hù)區(qū)為公網(wǎng)接入提供多重的深度防護(hù)；帶外管理區(qū)是一個與業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)完全隔離的運(yùn)維管理網(wǎng)絡(luò)，提供接入審計，為運(yùn)維人員提供操作管理的接入，上行至堡壘機(jī)上；互聯(lián)網(wǎng)接入云防護(hù)與綜合接入云防護(hù)實(shí)現(xiàn)方式按需進(jìn)行數(shù)據(jù)流向的控制，達(dá)到最終的防護(hù)目標(biāo)。

安全區(qū)網(wǎng)絡(luò)：為云數(shù)據(jù)中心提供云外網(wǎng)絡(luò)流量進(jìn)入廣交云百度資源區(qū)/阿里資源區(qū)網(wǎng)絡(luò)的安全防護(hù)和安全檢測，并為云數(shù)據(jù)中心提供遠(yuǎn)程接入服務(wù)和安全運(yùn)維審計。

專線接入?yún)^(qū)網(wǎng)絡(luò)：為專線接入?yún)^(qū)網(wǎng)絡(luò)和廣交云資源區(qū)之間提供安全邊界隔離，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步、視頻傳輸?shù)臄?shù)據(jù)檢查，保障數(shù)據(jù)交換的安全性。

2.4 業(yè)務(wù)系統(tǒng)訪問底圖整體方案

底圖構(gòu)建的能力服務(wù)主要有五部分，其中高速公路提供地圖基礎(chǔ)引擎、應(yīng)用開放平臺，提供地圖引擎封裝服務(wù)、底圖共享數(shù)據(jù)、四張圖可視化等三大部分。

地圖基礎(chǔ)引擎包括高精地圖引擎、數(shù)字孿生引擎、交通仿真引擎的地圖能力，應(yīng)用開放平臺是高精度數(shù)字地圖的門戶平臺，是項(xiàng)目能力的展示平臺，主要提供包括基礎(chǔ)地圖引擎、地圖引擎封裝服務(wù)、共享數(shù)據(jù)API等技術(shù)文檔的展示和管理，用戶可以在開放平臺統(tǒng)一瀏覽底圖能力的服務(wù)說明。

地圖引擎封裝服務(wù)是對高速公路地圖基礎(chǔ)引擎開展能力的封裝和增強(qiáng)。底圖共享數(shù)據(jù)是在底圖建設(shè)后共享的數(shù)據(jù)內(nèi)容，具體表現(xiàn)在數(shù)據(jù)資源的建設(shè)成果。四張圖可視化是基于地圖和數(shù)據(jù)開展的基礎(chǔ)圖層的可視化呈現(xiàn)。

集團(tuán)業(yè)務(wù)系統(tǒng)使用底圖有兩種形式：一是通過應(yīng)用開放平臺，查看底圖能力和相關(guān)技術(shù)文檔；二是通過共享接口安全管理系統(tǒng)訪問底圖能力服務(wù)，共享接口安全管理系統(tǒng)作為底圖服務(wù)的統(tǒng)一出口，與業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一對接和管理。

2.5 高精地圖數(shù)據(jù)建設(shè)設(shè)計方案

高精地圖是利用移動測繪車、差分定位技術(shù)、遙感、GIS和互聯(lián)網(wǎng)等相關(guān)技術(shù)，形成從數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理與地圖制圖、地圖渲染、地圖服務(wù)發(fā)布到平臺功能設(shè)計的完整技術(shù)服務(wù)方案，為智慧交通上層應(yīng)用提供精細(xì)化地圖支撐，滿足智能交通行業(yè)更加精細(xì)化的道路監(jiān)控和管理需求。結(jié)合高速公路業(yè)務(wù)場景，為高精度地圖引擎提供功能封裝，包括但不限于提供地圖API轉(zhuǎn)換（將圖商的API轉(zhuǎn)換成目前集團(tuán)在用的API，快速置換業(yè)務(wù)系統(tǒng)所使用的地圖）、高速公路場景功能封裝、二次開發(fā)文檔、示例中心、常見問題指引、滿足業(yè)務(wù)應(yīng)用的技術(shù)支撐等功能和服務(wù)。

“高速公路行業(yè)數(shù)字化”是將高速公路的世界與虛擬的數(shù)字表達(dá)鏈接起來，并在此基礎(chǔ)上創(chuàng)建“高速公路數(shù)字孿生底座”，通過采用數(shù)字化表達(dá)方式，為各業(yè)務(wù)板塊創(chuàng)新及增強(qiáng)提供數(shù)字支撐，從而推動集團(tuán)各板塊業(yè)務(wù)尋求全新的商業(yè)模式及服務(wù)模式。“數(shù)字化轉(zhuǎn)型”是企業(yè)戰(zhàn)略層面的概念，而不是追求眼前效益的機(jī)靈戰(zhàn)術(shù)。

對于廣東全省高速三維高精地圖，分為三個部分：一是基礎(chǔ)小型模型（如攝像頭、標(biāo)牌、桿件等）和復(fù)雜大型模型（如收費(fèi)站、服務(wù)區(qū)等），通過人工建模方式形成模型庫；二是隧道、橋梁或其他可參數(shù)化建模的模型，則通過參數(shù)化建模方法進(jìn)行建模；三是路面、道路標(biāo)線等要素，通過高精數(shù)據(jù)驅(qū)動自動生成。

高精數(shù)據(jù)預(yù)處理：采集的二維高精地圖數(shù)據(jù)，往往不能直接進(jìn)行三維高精地圖的生成，其原因主要如下：一是數(shù)據(jù)通常使用WGS-84經(jīng)緯度坐標(biāo)，在不同緯度，與歐拉距離代表的地面長度不一致，不易直接進(jìn)行三維建模；二是采集過程中，直接使用采集的點(diǎn)，不同區(qū)域的采樣間隔不一致，且由于測量精度及人工處理誤差等問題，矢量數(shù)據(jù)往往無法平滑展示，需要進(jìn)行內(nèi)插、平滑處理。

道路數(shù)據(jù)自動化建模處理：主要依托預(yù)處理好的道路高精數(shù)據(jù)，通過對道路數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)化建模的方式直接生成三維模型。不同參數(shù)化建模的具體方法見參數(shù)化建模章節(jié)。整體道路面的參數(shù)化建模方法如下：

（1）高精車道自動建模：將車道繪制成三維車道，是把車道分解成三角平面的組合，沿著車道中心點(diǎn)向著一個方向逐點(diǎn)計算，由一個個圖元連接而成。

（2）基于基礎(chǔ)模型的自動化建模處理：對于路面上的設(shè)施，其幾何形狀往往無法直接通過高精道路的矢量數(shù)據(jù)獲得。在采集高精道路時，通常只采集設(shè)施的坐標(biāo)點(diǎn)位置、外包圍盒及相關(guān)的屬性信息，需要結(jié)合模型庫中的模型，映射到高精地圖所對應(yīng)的要素，并生成三維高精地圖中的設(shè)備設(shè)施。

（3）地圖三維模型導(dǎo)出：導(dǎo)出單元的作用就是通過處理地圖數(shù)據(jù)并生成道路表面后，再對道路表面做局部劃分，以達(dá)到更好的利用效果，從而最大限度地利用模型的方便性。這是因?yàn)樵谧鲌D時，一般采用各外形點(diǎn)相對于坐標(biāo)原點(diǎn)的偏移量，而事實(shí)上各道路曲面的起點(diǎn)與ECEF坐標(biāo)系下的起點(diǎn)并不一致。若使所推導(dǎo)的道路表面模式具有不同的局部坐標(biāo)起點(diǎn)，為了滿足實(shí)際應(yīng)用需求，必須對各道路表面模型做相應(yīng)轉(zhuǎn)換。三維網(wǎng)格模型用于模擬器的物理模塊和渲染模塊。在物理模塊方面，由于道路曲面的幾何特征會對車體的姿態(tài)產(chǎn)生一定影響，因此并未對該模型進(jìn)行真實(shí)性檢驗(yàn)，以獲得精確的車體重心和道路曲面之間的對應(yīng)關(guān)系。

3 高精度數(shù)字底圖在高速公路中的實(shí)際應(yīng)用

交通仿真引擎基于大數(shù)據(jù)分析平臺，結(jié)合可視化信息化基礎(chǔ)設(shè)施模型、三維TGIS平臺、北斗定位及自建網(wǎng)絡(luò)定位等，將數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，建立相應(yīng)的屬性庫和圖形庫。

基于交通仿真引擎的監(jiān)控數(shù)據(jù)，結(jié)合交通流典型參數(shù)，對交通運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行識別，并預(yù)測未來數(shù)分鐘或一定時長周期內(nèi)的交通流狀態(tài)，可以便于及時采取適當(dāng)?shù)慕煌刂拼胧┖驼T導(dǎo)措施，分流擁堵路段，有效減少交通擁堵的發(fā)生概率。對交通流運(yùn)行狀態(tài)及運(yùn)行趨勢的預(yù)測，可以為交通管理措施，比如匝道控制、智能誘導(dǎo)、主線控制等提供預(yù)測基礎(chǔ)，以改變行車線路，誘導(dǎo)交通流，評價交通擁堵程度。

交通運(yùn)行狀態(tài)預(yù)測與評價依托交通仿真系統(tǒng)，通過路側(cè)感知設(shè)備對交通運(yùn)行狀態(tài)信息、氣象條件、路面狀況及結(jié)構(gòu)物狀態(tài)進(jìn)行采集，能夠?qū)崟r、快速監(jiān)測高速公路異常事件的發(fā)生，并預(yù)測復(fù)雜路網(wǎng)環(huán)境下交通事件發(fā)生后未來短時的交通擁堵發(fā)展態(tài)勢，以及交通事故與交通運(yùn)行的異常狀態(tài)，可以很好地為高速公路應(yīng)急處置提供快速、科學(xué)的決策支持，為公路運(yùn)營管理提供服務(wù)。

高速公路交通運(yùn)行狀況的實(shí)時分析和階段性預(yù)測功能建立在對交通流實(shí)時及未來分布形態(tài)正確分析的基礎(chǔ)上，這一分析需要利用動態(tài)交通需求的預(yù)測模型，包括交通數(shù)據(jù)分析、交通運(yùn)行狀態(tài)預(yù)測，為仿真方案提供數(shù)據(jù)支持，進(jìn)而可以對未來可能出現(xiàn)的交通擁堵等問題進(jìn)行提前識別，便于及時采取適當(dāng)?shù)慕煌ü芾泶胧?/p>

除此之外，數(shù)字孿生引擎基于UE5，自主研發(fā)一款數(shù)字孿生的可視化引擎，可將地理信息、人、車輛、道路、設(shè)備、環(huán)境等要素數(shù)字化，在網(wǎng)絡(luò)空間構(gòu)建一個與之完全對應(yīng)的“虛擬世界”，形成物理維度上的實(shí)體世界和信息維度上的虛擬世界同生共存、虛實(shí)交融的格局，是一個高擴(kuò)展性、強(qiáng)兼容性、應(yīng)用靈活的前端集成展示載體。

數(shù)字孿生引擎可完美融合物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、邊緣計算、交通仿真等技術(shù)，構(gòu)建服務(wù)智慧交通業(yè)務(wù)場景的“全域立體感知、萬物可信互聯(lián)、泛在普惠計算、智能定義一切、數(shù)據(jù)驅(qū)動決策”的數(shù)字孿生體。以成熟先進(jìn)的地圖測繪技術(shù)，快速采集地理信息進(jìn)行建模，以全要素數(shù)字表達(dá)技術(shù)精準(zhǔn)“描繪”物理世界，標(biāo)識感知技術(shù)實(shí)時“讀寫”真實(shí)物理樞紐，協(xié)同計算技術(shù)高效處理樞紐海量運(yùn)行數(shù)據(jù)，模擬仿真技術(shù)助力在數(shù)字空間刻畫和推演交通運(yùn)行態(tài)勢。

4 結(jié)束語

該文應(yīng)用GIS、數(shù)字孿生、交通仿真等技術(shù)手段全方位監(jiān)控和管理高速公路，開展業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)采集與融合治理、基礎(chǔ)支撐系統(tǒng)建設(shè)、高精度數(shù)字化資源服務(wù)引擎集成，以及路網(wǎng)運(yùn)行及應(yīng)急指揮調(diào)度可視化、路網(wǎng)機(jī)電設(shè)備管養(yǎng)可視化、道路設(shè)施養(yǎng)護(hù)及應(yīng)急處置可視化、道路設(shè)施設(shè)備動態(tài)集成呈現(xiàn)可視化等“一張圖”應(yīng)用展示，打造創(chuàng)新應(yīng)用的高速公路數(shù)字化資源服務(wù)開放平臺。

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收稿日期：2024-07-21

作者簡介：曹波（1989—），男，碩士研究生，工程師，主要從事高速公路機(jī)電監(jiān)理工作。