道路桥梁专业GIS子系统.doc

1.1.1 道路桥梁专业子系统1.1.1.1 现状分析道路桥梁管理处已管养和准备接收管养共222条道路合计235km，2个广场，36座桥梁包隧道。道路桥梁总面积680万m2，其中道路车行道面积492万m2，桥梁28万m2，人行道160万m2。因此，为提高设施的养护管理工作水平和工作效率，市政道路桥梁管理处急需进行信息化建设。目前，市政道路桥梁管理处已对管养的28座桥梁进行了全面的定期检测，并校对完善了桥梁技术资料，一期针对市政道路桥梁管理处的业务，急需重新开发道路桥梁信息管理系统，以提高市政道路桥梁管理处对道路桥梁设施的养护管理水平。1.1.1.2 系统定位道桥专业系统建设目标是建设一个充分利用计算机技术、GIS技术和通信技术，具有综合、海量信息（市政设施现状、历史资料，养护资料，决策模型等）处理能力，为公用事业管理局及市政道路桥梁管理处提供科学的决策依据，为市政设施养护人员提供详尽的地图和资料，辅助道路、桥梁设施养护等业务工作。它将是一个能满足平时各种业务工作、又能提供支持决策分析能力的多种用途的信息系统。通过系统的建设和应用，可以提高现有设施养护管理水平和能力，实现市政设施养护的科学化、规范化和现代化。针对项目建设的目标及惠州市市政道路桥梁管理处的具体业务需求，道桥专业系统的具体目标主要包括以下四点： 实现道路、桥梁（隧道）及其附属设施的数字化工作； 将与设施相关的规划、设计、施工、竣工、养护、管理等资料数字化，并与图形结合，达到图档一体化的效果； 辅助市政道路桥梁设施的基本养护管理； 实现市政养护决策支持。根据前期调研，市政道路桥梁管理处的功能可以分为三大类： 基本GIS功能 道路管理功能 桥梁管理功能其中，基本GIS功能是将道路、桥梁相关的对象的管理通过GIS进行可视化管理，并利用GIS空间分析功能，实现对这些对象的空间查询、分析和统计等基本功能，且为后续开发预留接口。1.1.1.3 道路管理功能设计道路管理模块空间数据管理道路档案管理道路养护管理道路分析决策道路数据管理道路信息查询统计GIS显示和报表输出档案编辑档案查询档案汇总图档互查设计档案竣工资料巡查档案养护资料状态评估预测分析预算分析养护计划统计分析养护策略图 Error! No text of specified style in document.82道路管理模块功能构架图1.1.1.3.1 道路空间数据管理遵循本项目制订的城市道路数据存储标准，实现数据输入、数据校验、数据安全性管理、数据更新等功能。并能根据用户的选择分层管理、显示、编辑道路数据。这里的基础数据包括：道路中心线、红线等数据外，还包括道路的附属设施数据路面、桥梁和附属设施信息的管理。道路空间数据管理主要包括：道路数据的编辑、道路数据的更新、元数据的管理、道路信息查询统计、GIS显示和报告输出等功能。1.1.1.3.2 道路信息查询统计集地图显示，信息查询，多媒体查询，三维巡航查询，定位，报表，制图等功能于一体，将市政道路管理信息和地图数据紧密结合在一起，直观的对市政道路信息进行查询和处理。1.1.1.3.3 GIS显示和报告输出等功能通过GIS地图和图表、柱状图、折线图、饼图等专题图形式显示分析结果并打印，各种查询汇总结果报表输出。1.1.1.3.4 道路档案管理针对每一条道路，建立道路的文档，主要包括：道路的技术资料、竣工资料、日常巡查、养护、小修、中修、维修、大修资料等。以空间数据为索引，实现图档一体化，并能实现图档互查。1.1.1.3.5 道路养护管理路面养护主要包括路基、路面、排水与防护、交通设施、绿化及附属设施等项，各项均包括：n 历史文档数据浏览n 路面现有资料查看n 路面采集资料输入n 维修记录n 日常检查等内容引入了路面使用性能的评价分析；路面的使用性能预估；路面养护维修对策的各种分析方法以及各种使用性能评价指数（路面损坏状况指数PCI、路面行驶质量指数RQI、路面结构承载能力数SI及路面抗滑指数SRI等）模型。下图道路巡查管理：图 Error! No text of specified style in document.1道路巡查管理下图为道路维修计划管理：图 Error! No text of specified style in document.2道路维修计划管理1.1.1.3.6 道路分析与决策对路面和附属设施的评价、决策和预测分析，对路面和附属设施之间的综合比较、分析。1.1.1.3.7 道路状态评价包括功能损伤评价、道路性能分析、道路结构承载能力评价、刹车阻力评价、交通状况分析和道路整体状况评估。1.1.1.3.8 预测分析通过城市道路性能曲线预测养护和维修的需求、进度和预算。1.1.1.3.9 预算分析使用用户自定义标准进行道路性能对投资的情景分析。1.1.1.3.10 养护计划分析利用道路状况评估、预测建模和预算分析结果来决定短期养护计划、中期养护计划、长期养护计划、养护重点、养护决策。1.1.1.3.11 统计分析主要利用单一效益指标、预算需求、维护策略和多元效益指标执行统计分析。1.1.1.3.12 养护策略支持通过条件评估、预测建模、预测分析以及计划工具为使用决策树的养护策略提供决策支持。下图为道路断面分析：图 Error! No text of specified style in document.3道路横断面分析1.1.1.4 桥梁管理功能设计下图是桥梁管理模块功能构架：桥梁管理模块信息管理养护管理档案管理查询统计决策分析地形图上显示属性编辑与显示三维显示专题显示计划与档案管理养护单位的管理养护模型分析桥梁技术资料竣工资料管理施工资料、设计资料管理养护技术文件桥梁条件查询桥梁信息统计BCI的计算费用的计算检测评估资料图 Error! No text of specified style in document.4桥梁管理模块功能构架图它们组成了一个较完整的管理系统，能帮助管理者保存珍贵的设计、施工、检测资料；积累可靠的数据和信息；高效率地处理大量的桥梁管理事件和情况；了解桥梁运营状况；制订科学有效的养护对策；合理分配有限的养护资源以及对养护项目进行优先排序，并为以后进一步开发、完善本系统打下良好的基础。1.1.1.4.1 桥梁基本信息的管理桥梁基本信息的管理包括：桥梁的显示、属性的编辑与查看、桥梁三维显示、桥梁按专题显示等功能。表 Error! No text of specified style in document.1桥梁基本信息功能说明桥梁的位置编辑与显示在地形图上增加、删除、修改桥梁的位置，并能够将桥梁显示在地形图上。桥梁的属性编辑与显示显示每一座桥梁的基本属性信息（见下图），并能够编辑相关的属性。桥梁的3维显示将桥梁进行3维建模，并可进行相关的显示。桥梁的专题显示按桥梁类别（I-V）显示；按桥梁状况显示（根据BCI值）；按桥梁功能显示（人行天桥、立交桥、跨河桥）；按材料显示（钢桥、石桥、砖桥等）；按跨径显示（特殊大桥、大桥、中桥、小桥）；按受力特点显示（简支梁桥、连续梁桥、悬臂梁桥、刚架桥、拱桥等）；按病害程度显示。下图为桥梁基本信息的显示：图 Error! No text of specified style in document.5桥梁基本信息显示下图为桥梁的统计汇总：图 Error! No text of specified style in document.6桥梁的统计汇总1.1.1.4.2 桥梁养护管理桥梁养护管理系统的基本功能有桥梁技术状况评价、桥梁使用状况预估、桥梁维修改建投资的经济分析模型和方法、桥梁维修对策集、养护项目的优化、桥梁养护维修对策需求分析这项。下图为桥梁养护的基本流程：图 Error! No text of specified style in document.7桥梁养护的基本流程图下表为桥梁养护管理框架。数据库桥梁日常检查桥梁技术状况评价模型桥梁使用状况预估模型桥梁维修对策集养护维修对策需求分析优化模型维修养护计划计划实施资金、养护政策、管理目标等约束条件图 Error! No text of specified style in document.90桥梁养护管理框架下表为桥梁养护管理的主要功能说明。表 Error! No text of specified style in document.2桥梁养护管理的主要功能表功能说明病害的编辑与查询将桥梁的病害输入系统，并能够进行查询与统计；用户在地图上可直接查找某一桥梁的相关数据资料，如桥梁基础数据、各构件病害、桥梁图片、病害照片、录像及文字资料等；也可以在桥梁的3维模型上，编辑、显示病害。病害处理跟踪针对病害，采取的维修措施，以及产生的相关资料。养护计划与养护文档针对每一座桥梁，保存它的养护计划，并将日常养护文档进行管理。养护单位的管理每一座桥梁的养护单位基本情况，与诚信表现。养护模型分析采用AHP层次分析法、模糊理论评判法、DSS人工智能决策理论建模，辅助桥梁养护计划的制定；根据桥梁情况，结合桥梁养护对策集，制定养护计划。养护费用模型用户通过该模型，输入工程量与实施时间，系统自动完成对单桥维修的各项费用计算并输出；该模型还专为用户提供了费率修改，各种费用表格输出功能，为用户合理安排有限的养护资金提供支持。维修排序为用户提供了“桥梁维修排序”、“桥梁检查计划”和“养护报告”的结果输出。其中养护报告模块可根据用户录入的各项数据自动生成各年度养护报告。下图为桥梁病害的三维显示：图 Error! No text of specified style in document.91桥梁病害的三维显示1.1.1.4.3 桥梁档案管理桥梁的整个生命周期中会产生大量的文档资料规划、设计、施工、竣工、验收、养护、巡检、小修、中修、大修、改扩建、废弃等。通过地理信息系统，以空间为索引，可以将这些资料管理起来，实现图档一体化。文档管理遵循以下原则：n 以一座桥梁为单位建档；n 养护文档应包括下列内容：桥梁主要技术资料，施工竣工资料、养护技术文件，巡检、检测、测试资料、桥梁自振频率、桥上架设管线等技术文件及相关资料。1.1.1.4.4 桥梁查询统计桥梁的查询与统计的主要功能见下表：表 Error! No text of specified style in document.3桥梁的查询与统计的主要功能表功能说明条件查询按图幅、按区域、按桥梁功能、按桥梁材料、按跨径、按受力特点、按病害程度等。条件统计按图幅、按区域、按桥梁功能、按桥梁材料、按跨径、按受力特点、按病害程度等。每座桥梁的设施统计针对每一座桥梁，统计它所拥有的设施数量：长度、宽度、面积、防撞栏杆、桥面铺装层、伸缩缝、填缝料、支座、栏杆油漆、钢梁油漆、隔音墙等。生成统计报表并打印输出依据惠州市公用事业管理局需要的格式，将桥梁信息或统计信息打印输出。1.1.1.4.5 桥梁决策与分析对桥面和附属设施的评价、决策和预测分析，对路面和附属设施之间的综合比较、分析。1.1.1.4.6 桥梁状态评价通过BCI评估桥梁的技术状况；通过BFI实现桥梁的功能评估。下图为桥梁BCI的计算：图 Error! No text of specified style in document.82桥梁BCI的计算1.1.1.4.7 预报模块根据桥梁的维护和成本记录进行桥梁维护造价分析，预报将来的维护造价；根据桥梁现在和将来的状况提出桥梁养护需求。1.1.1.4.8 维护规划模块根据桥梁评估数据和它在交通路网中的位置的重要性，提出一个最优的维护计划。1.1.1.4.9 资金分配模块根据所制定的桥梁维护计划和计划投入的资金，对有限的资金进行合理的分配和安排。1.1.1.4.10 决策支持模块针对桥梁的检测情况，根据桥梁评价方法、养护对策、养护标准和专家经验等信息，采用专家系统技术，并根据桥梁决策树（桥面系的养护对策、桥梁上部结构的养护对策、桥梁下部结构的养护对策、全桥状况的养护对策）形成桥梁相应的维护辅助决策。1.1.1.4.11 维护查找表模块提供维护数据的功能，用于持续准确的评估查找表，例如对损害类型的准确评估。道桥专业系统在实现市政基础系统的共有功能外，根据自身的特点，新增以下专业功能表 Error! No text of specified style in document.4道桥专业系统专业功能列表序号专业功能说明1道桥基础数据的管理遵循城市道桥数据存储标准，实现数据输入、数据校验、数据安全性管理、数据更新等功能。根据用户的选择分层管理、显示、编辑道路数据。2道桥档案管理针对每一道路和桥梁，建立道路的文档，主要包括：技术资料、竣工资料、日常巡查、养护、小修、中修、维修、大修资料等。以空间数据为索引，实现图档一体化，并能实现图档互查。3查询与统计集地图显示，信息查询，多媒体查询，三维巡航查询，定位，报表，制图等功能于一体，将道桥管理信息和地图数据紧密结合在一起，直观的对市政道路信息进行查询和处理。4分析与评价通过专家模型，随时提供道桥管理所需的各种数据报表和评价、决策报告，为道桥管理提供辅助决策的数据支持。5养护管理对道桥的养护实现流程化、可视化管理，并建