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摘要：高速鐵路的安全運(yùn)營離不開運(yùn)營高速鐵路精密工程測量，精密工程測量是保證高速列車安全平穩(wěn)行駛的重要手段。近年來，隨著現(xiàn)代信息化技術(shù)的發(fā)展，利用信息化的方式對測量作業(yè)和獲取的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，是運(yùn)營高速鐵路精密工程測量工作高效開展和科學(xué)管控的必然要求。文章通過對測量技術(shù)流程中的信息化需求進(jìn)行分析，闡述如何建設(shè)高效實(shí)用的信息化管理平臺(tái)，最后引用實(shí)例，展示了運(yùn)營高速鐵路精密工程測量信息化的具體應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞：運(yùn)營高速鐵路；精密工程測量；信息化管理平臺(tái)

1運(yùn)營高速鐵路精密工程測量

1.1測量內(nèi)容及質(zhì)量管控。高速鐵路建成通車后，為了保證高速列車的安全運(yùn)營，提高旅客乘坐高速列車的舒適度，需要對運(yùn)營高速鐵路進(jìn)行必要的精密工程測量維護(hù)工作。工作內(nèi)容主要包括精測網(wǎng)定期復(fù)測、重點(diǎn)地段基礎(chǔ)變形監(jiān)測及軌道線形測量等[1]。在高速鐵路運(yùn)營期間，精測網(wǎng)定期復(fù)測能保證測量維護(hù)工作基準(zhǔn)的精度及可靠性，在全線進(jìn)行精測網(wǎng)復(fù)測后，對變形比較嚴(yán)重的地段須進(jìn)行重點(diǎn)地段基礎(chǔ)變形監(jiān)測，復(fù)測獲取最新的測量成果?？蓪壍谰€形開展測量，確定線路平順性偏差量、制定整修方案、指導(dǎo)軌道精調(diào)，保障高速鐵路運(yùn)營質(zhì)量。運(yùn)營高速鐵路精密工程測量成果由三重質(zhì)量控制環(huán)節(jié)組成，涉及的單位主要包含鐵路集團(tuán)公司、測量公司、評估單位等[2]，其控制的主要流程為：（1）測量公司內(nèi)部自檢；（2）鐵路集團(tuán)公司對項(xiàng)目部提交的成果進(jìn)行質(zhì)檢；（3）第三方評估單位對測量公司提交的成果進(jìn)行審查、評估[3]。

1.2測量信息化管理平臺(tái)建設(shè)需求與意義。上述測量工作流程中，涉及大量的組織施工方案信息、各類控制網(wǎng)數(shù)據(jù)以及各種規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)資料，這些信息數(shù)據(jù)的特點(diǎn)是數(shù)據(jù)量巨大且更新頻率較為頻繁[4]，無法得到有效的保存和管理。隨著越來越多的高速鐵路在我國建成運(yùn)營，其運(yùn)營期的測量信息管理工作負(fù)擔(dān)越來越重，運(yùn)營高速鐵路測量信息整理維護(hù)的速度遠(yuǎn)不及測量信息更新速度，致使其有效性和時(shí)效性得不到保證，造成運(yùn)營高速鐵路測量信息管理工作不及時(shí)，給運(yùn)營高速鐵路的測量維護(hù)工作帶來影響?？紤]到上述運(yùn)營高速鐵路精密工程測量內(nèi)容繁多、流程復(fù)雜、參與單位多，故亟須建立高效規(guī)范的信息化管理平臺(tái)，采用統(tǒng)一的信息化標(biāo)準(zhǔn)[5]處理。通過信息化管理平臺(tái)對運(yùn)營高速鐵路測量作業(yè)流程的每一個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行信息化管理，杜絕數(shù)據(jù)文件丟失、管理不規(guī)范、預(yù)警反饋不及時(shí)等現(xiàn)象，使運(yùn)營高速鐵路精密工程測量作業(yè)的效率最大化和測量成果信息共享最大化。

2信息化管理平臺(tái)設(shè)計(jì)

2.1平臺(tái)總體設(shè)計(jì)原則。信息化管理平臺(tái)總體設(shè)計(jì)須遵循以下幾點(diǎn)原則：第一，運(yùn)營高速鐵路精密工程測量工作包含精測網(wǎng)定期復(fù)測、重點(diǎn)地段基礎(chǔ)變形監(jiān)測及線形測量等多項(xiàng)內(nèi)容，這些項(xiàng)目在作業(yè)安全控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)評估、成果應(yīng)用等方面具有一致性[6]，信息化管理平臺(tái)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮其通用性；第二，運(yùn)營高速鐵路由于線路和軌道結(jié)構(gòu)類型等不同，測量手段和測量數(shù)據(jù)文件格式也存在相應(yīng)的差別，信息化平臺(tái)系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)兼顧差異性；第三，運(yùn)營高速鐵路精密工程測量屬于長期維護(hù)項(xiàng)目[7]，信息化平臺(tái)系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)具備可擴(kuò)展功能，以便根據(jù)后續(xù)實(shí)際需求進(jìn)行維護(hù)升級(jí)；第四，應(yīng)具有分層和分模塊的思想，宜將運(yùn)營高速鐵路精密工程測量所涉及的精密測網(wǎng)復(fù)測、重點(diǎn)地段基礎(chǔ)變形監(jiān)測及線形測量等不同類型的測量項(xiàng)目分模塊設(shè)計(jì)；第五，數(shù)據(jù)管理、成果等過程應(yīng)分層次進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)；第六，信息化平臺(tái)系統(tǒng)應(yīng)能保證實(shí)時(shí)快速的數(shù)據(jù)共享[8]以及數(shù)據(jù)保存和管理的安全性。

2.2平臺(tái)邏輯框架設(shè)計(jì)。遵循平臺(tái)設(shè)計(jì)原則，根據(jù)運(yùn)營高速鐵路精密工程測量作業(yè)的技術(shù)流程特點(diǎn)，平臺(tái)邏輯框架可采用B/S架構(gòu)[9]?？蚣荏w系可分為三個(gè)不同層級(jí)，分別為可視化層、業(yè)務(wù)管理層、數(shù)據(jù)管理層。應(yīng)保證不同層級(jí)間的獨(dú)立性，層與層之間可通過不同的數(shù)據(jù)接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。

2.3平臺(tái)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)。信息化管理平臺(tái)的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下設(shè)計(jì)要求：（1）使用合適的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行開發(fā)。運(yùn)營高速鐵路精密工程測量信息化管理平臺(tái)可基于SQLserver或MySQL進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì)。SQLserver具有使用簡單、界面設(shè)計(jì)直觀、可適用豐富的編程語言、支持Web技術(shù)、軟件集成度高等特點(diǎn)。MySQL是非常好的開源數(shù)據(jù)庫，其占用內(nèi)存小，支持各種操作系統(tǒng)包括Windows系列和Linux等，屬于輕量型的數(shù)據(jù)庫，開發(fā)靈活，適合Web網(wǎng)站的開發(fā)。（2）數(shù)據(jù)組織合理。數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)應(yīng)始終圍繞各種數(shù)據(jù)源展開[10]，保證各個(gè)數(shù)據(jù)源的獨(dú)立性和相關(guān)性，方便用戶后續(xù)的數(shù)據(jù)分析。（3）數(shù)據(jù)表單設(shè)計(jì)合理。每條運(yùn)營線路各種數(shù)據(jù)能進(jìn)行實(shí)時(shí)快速的線上查詢，需要充分考慮數(shù)據(jù)表單結(jié)構(gòu)設(shè)置，對于復(fù)雜關(guān)系要設(shè)計(jì)合理的關(guān)聯(lián)，滿足實(shí)際工作的需求。（4）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模式優(yōu)化。數(shù)據(jù)分析是基于多期數(shù)據(jù)的對比，為保證用戶訪問和讀取歷史數(shù)據(jù)的便捷性，必須優(yōu)化數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)模式[11]，降低數(shù)據(jù)庫的存儲(chǔ)負(fù)荷，尤其是針對具有海量數(shù)據(jù)性質(zhì)的項(xiàng)目。（5）數(shù)據(jù)庫安全與權(quán)限設(shè)置嚴(yán)密。運(yùn)營高速鐵路精密工程測量數(shù)據(jù)具有保密性，采用不同權(quán)限設(shè)置管理用戶非常必要，同時(shí)也應(yīng)做好數(shù)據(jù)庫的安全備份工作[11]，防止惡意攻擊數(shù)據(jù)庫的行為發(fā)生。

2.4數(shù)據(jù)分析及預(yù)警體系設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析都是經(jīng)過人工處理后，再對異常信息進(jìn)行分析進(jìn)而預(yù)警，這種方式存在效率低下的問題和人為因素的干擾。云計(jì)算概念的提出，可以很好解決上述問題，將海量數(shù)據(jù)共享在Web云端[12]，通過移動(dòng)端APP和PC端調(diào)用相關(guān)計(jì)算函數(shù)，不再安裝其他計(jì)算軟件就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的在線處理和分析，滿足各類用戶的不同數(shù)據(jù)分析需求，消除潛在的誤報(bào)警風(fēng)險(xiǎn)，提高及時(shí)預(yù)警的能力。云計(jì)算提供的功能應(yīng)包括：（1）數(shù)據(jù)計(jì)算和檢核：包括精測網(wǎng)復(fù)測的原始數(shù)據(jù)平差計(jì)算和控制點(diǎn)的穩(wěn)定性分析、重點(diǎn)地段基礎(chǔ)變形監(jiān)測的內(nèi)外業(yè)數(shù)據(jù)檢核、線形測量的平順性綜合指標(biāo)計(jì)算等。（2）變形分析和預(yù)測：針對長期變形監(jiān)測或一定頻次的復(fù)測項(xiàng)目。結(jié)合常用的數(shù)學(xué)計(jì)算模型如灰色系統(tǒng)模型、Kalman濾波[13]、極限學(xué)習(xí)機(jī)、小波分析法等，通過構(gòu)建或改進(jìn)相應(yīng)計(jì)算模型[14-15]達(dá)到變形分析的目的。（3）多途徑、多手段預(yù)警：發(fā)現(xiàn)異常信號(hào)時(shí)，可通過短信、郵件、微信小程序等向用戶進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)警，保證預(yù)警的及時(shí)性和智能性。

3信息化管理平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用

3.1工程概況。中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司的運(yùn)營高速鐵路精測網(wǎng)復(fù)測與基礎(chǔ)變形監(jiān)測項(xiàng)目囊括了全國十余條運(yùn)營高速鐵路線路，總運(yùn)營長度超過3000km，是目前全國最大的運(yùn)營高速鐵路精密工程測量項(xiàng)目。為了做好上述項(xiàng)目的管理工作，上海局開發(fā)了“運(yùn)營鐵路技術(shù)數(shù)據(jù)處理咨詢評估服務(wù)平臺(tái)”。此信息化管理平臺(tái)基于B/S架構(gòu)開發(fā)，其主要功能涵蓋了測量任務(wù)管理、人員設(shè)備作業(yè)信息管理、數(shù)據(jù)傳輸與處理、數(shù)據(jù)分析、測量成果更新與共享、實(shí)時(shí)預(yù)警等。集團(tuán)公司、測量單位、第三方評估單位可在此平臺(tái)上進(jìn)行數(shù)據(jù)交互共享，實(shí)現(xiàn)運(yùn)營高速鐵路精密工程測量數(shù)據(jù)的信息化管理。

3.2信息化管理平臺(tái)應(yīng)用情況。（1）平臺(tái)主界面主要分為具體應(yīng)用和導(dǎo)航目錄兩部分，左側(cè)的具體應(yīng)用包含了項(xiàng)目類型、測量計(jì)劃、任務(wù)工作量、評估審核情況、實(shí)時(shí)預(yù)警信息等功能。右側(cè)的導(dǎo)航目錄分為高速鐵路應(yīng)用和普速鐵路應(yīng)用以及系統(tǒng)基礎(chǔ)應(yīng)用。用戶可根據(jù)需要選擇進(jìn)入對應(yīng)的模塊進(jìn)行操作。平臺(tái)主界面如圖1所示。（2）平臺(tái)數(shù)據(jù)分類。運(yùn)營高速鐵路精密工程測量數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)處理方法存在差異，難以做到統(tǒng)一處理[8]。因此平臺(tái)對獲取的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行了分類處理，在高速鐵路應(yīng)用模塊中，將運(yùn)營高速鐵路精密工程測量分為重點(diǎn)地段基礎(chǔ)變形監(jiān)測、線路精測網(wǎng)、線形測量三大部分。重點(diǎn)地段變形監(jiān)測模塊如圖2所示，在“重點(diǎn)地段變形監(jiān)測”模塊，將數(shù)據(jù)分為了4種類型，分別是沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)、橫向監(jiān)測數(shù)據(jù)、CPIII修復(fù)數(shù)據(jù)以及軌檢儀三維監(jiān)測數(shù)據(jù)。（3）數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)經(jīng)過分類導(dǎo)入相應(yīng)模塊后，用戶可在Web端利用預(yù)先設(shè)置好的計(jì)算程序進(jìn)行在線解算。例如，CPIII平面數(shù)據(jù)在上傳完成后，會(huì)自動(dòng)進(jìn)行質(zhì)量檢測，如果存在問題，需要人工進(jìn)行質(zhì)量檢查，用戶可以點(diǎn)擊“測段成果管理”導(dǎo)航菜單欄下的“測量分段成果處理”子導(dǎo)航欄，切換到測量分段成果處理管理頁面，如圖3所示。自由網(wǎng)和約束網(wǎng)的線上平差計(jì)算完成后，即可把平差結(jié)果保存到平臺(tái)數(shù)據(jù)庫中，并在“測段成果質(zhì)量管理”實(shí)時(shí)顯示其成果精度的合格信息，如圖4所示。（4）成果更新及。通過以上的分析和處理，在滿足相應(yīng)的限差要求后，方可啟用更新的成果數(shù)據(jù)。運(yùn)營高速鐵路精密工程測量的成果信息可以通過平臺(tái)的成果及預(yù)警信息查詢模塊進(jìn)行查詢。該模塊可以推送精密網(wǎng)復(fù)測、基礎(chǔ)變形沉降監(jiān)測、線形測量的最新成果及預(yù)警信息服務(wù)。運(yùn)營高速鐵路精測網(wǎng)復(fù)測成果查詢?nèi)鐖D5所示。點(diǎn)擊進(jìn)入任一具體區(qū)段后即可通過搜索功能進(jìn)行成果查詢?！斑\(yùn)營鐵路技術(shù)數(shù)據(jù)處理咨詢評估服務(wù)平臺(tái)”還可通過郵件、短信和微信小程序等，以網(wǎng)絡(luò)化多途徑的方式向用戶推送測量成果和預(yù)警信息，保證了測量成果的實(shí)時(shí)有效性。

4結(jié)語

運(yùn)營鐵路技術(shù)數(shù)據(jù)處理咨詢評估服務(wù)平臺(tái)經(jīng)過兩年時(shí)間的測試，平臺(tái)運(yùn)行情況良好，是目前運(yùn)營高速鐵路精密工程測量信息化管理的有力工具。目前，運(yùn)營高速鐵路精密工程測量的信息化管理方式還處于不斷完善的階段，雖然已有投入使用的高速鐵路信息化管理平臺(tái)系統(tǒng)，但從應(yīng)用情況來看，大多數(shù)平臺(tái)系統(tǒng)都存在以下幾點(diǎn)問題：（1）只針對某項(xiàng)業(yè)務(wù)進(jìn)行獨(dú)立規(guī)劃建設(shè)，沒有全方位考慮。（2）數(shù)據(jù)傳輸接口具有針對性，信息共享只能局限于某些部門或少數(shù)工作人員。（3）大多數(shù)系統(tǒng)基于特定瀏覽器開發(fā)，其他瀏覽器打開時(shí)具有延遲性，甚至存在網(wǎng)頁報(bào)錯(cuò)的現(xiàn)象。因此，各信息化管理系統(tǒng)在業(yè)務(wù)需求、信息共享等方面都具有一定的局限性。為彌補(bǔ)上述不足，應(yīng)統(tǒng)一信息化平臺(tái)系統(tǒng)傳輸接口，在一個(gè)能適應(yīng)各業(yè)務(wù)需求的信息化管理平臺(tái)面上進(jìn)行信息共享和業(yè)務(wù)交流。不但能提升運(yùn)營高速鐵路精密測量信息交互的效率和數(shù)據(jù)的共享程度，而且可以極大減輕信息化平臺(tái)系統(tǒng)的開發(fā)和維護(hù)的難度，降低信息化平臺(tái)系統(tǒng)的建設(shè)成本。此外，如何利用成熟的GIS思想去建設(shè)精密工程測量的信息化管理系統(tǒng)是下一步需要重點(diǎn)研究的問題。

作者:焦雄風(fēng) 譚社會(huì) 陳錚 王宜軍4張獻(xiàn)州 單位:西南交通大學(xué)地球科學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院 中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司 西南交通大學(xué)高速鐵路運(yùn)營安全空間信息技術(shù)國家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室 西安欏析時(shí)空軟件科技有限公司