基于工程测量的地铁信息管理系统开发相关问题分析

汤发树，陈俊海，陈大勇

(北京城建勘测设计研究院有限责任公司，北京 100101)

基于工程测量的地铁信息管理系统开发相关问题分析

汤发树∗，陈俊海，陈大勇

(北京城建勘测设计研究院有限责任公司，北京 100101)

针对城市轨道交通(地铁)从规划、设计、施工到运营维护各阶段信息管理需求特点，从工程测量专业角度出发，提出了城市轨道交通信息管理系统开发总体框架，在此基础上分析了系统开发中面临的问题，最后提出了系统建设的相关建议。

轨道交通；工程测量；管理；信息系统；开发

1 引 言

随着我国轨道交通(地铁)建设的快速发展，部分城市(如北京、上海、广州等)已经形成纵横交错的轨道交通网络，各中小城市也将逐步形成轨道交通网络体系，轨道交通已经成为城市极为重要的交通设施。轨道交通在从规划、设计、施工到运营维护的整个过程中，工程测量在工程定位、空间基础信息提供以及保证工程质量方面起着至关重要的作用。在轨道交通工程规划设计阶段，设计线路沿线的地面信息(如地形、地物等)及地下建(构)筑物(如管线、既有地铁等)的空间位置信息是基本的输入条件[1]；在施工阶段，工程测量在工程定位、工程质量控制、变形监测及竣工验收等方面提供信息支持；在运营维护阶段，工程测量在线路维护定位、设施维护管理定位、变形监测与应急处理等方面提供重要信息保障[2～4]。随着测绘技术与地理信息技术在各行各业应用的不断深入，国家提出“测绘地理信息发展‘十二五’总体规划纲要”，阐明了我国测绘地理信息行业的发展方向，在轨道交通领域，工程测量专业如何更好地为社会提供便捷的信息服务和决策支持，成为地铁测量行业的一个值得研究的问题。轨道交通信息管理系统实质上是基于地铁空间信息及网络服务的图形、属性一体化管理系统[5](故也可称为“轨道交通空间信息管理系统”)，轨道交通空间信息管理系统作为信息化建设的重要途径和技术保障平台，其建设工作势在必行。

目前，个别单位在一定程度上进行了轨道交通空间信息管理系统开发工作的尝试，但开发和应用力度还十分有限，因此，我国轨道交通空间信息管理系统建设工作仍处于起步阶段，究其原因，是由于信息系统开发和应用中存在诸多问题，阻碍了其信息化建设的进程。对问题进行分析总结，有助于提高认识，有的放矢，提高开发效率，推动轨道交通管理信息化建设的进程。

本文在轨道交通工程测量管理信息系统开发实践的基础上，进一步对轨道交通空间信息管理系统开发中存在的相关问题进行分析，并提出系统建设的相关建议，旨在为用户充分发掘自身信息化建设需求以及为同行业信息系统开发中进行可行性研究、需求分析和系统开发等工作起到抛砖引玉的作用。

2 轨道交通空间信息管理系统总体框架

地铁系统本质上是一个相互关联的立体空间网络体系，地铁信息以地铁空间位置为载体，地铁工程测量是其空间信息的提供者，其他相关专业为其相关属性信息的提供者。地铁空间信息管理系统集地铁信息管理及网络服务为一体，是地铁信息化建设的基础平台。本文的目的不是探讨如何开发一套系统，而是分析系统开发中存在的问题，为有助于进行相对全面的分析，首先，构想一个理想化系统，在实际应用中，用户可根据不同的应用目的选择不同的功能，开发适合自身需求的应用系统。

随着地理信息系统技术在各行各业的深入应用以及“3S”、“4D”技术的不断成熟，测绘专业与地理信息技术已经密不可分，传统的工程测量已经从单一的工程定位角色逐渐向为工程提供全方位空间信息及辅助决策服务角色转变。基于这种背景，本文从满足轨道交通从规划、设计、施工到运营维护全过程用户需求的角度出发，构建一个以数据库为核心的、提供空间信息和辅助管理决策的网络信息服务系统，系统总体结构如图1所示，其中，数据库中信息的主要内容见表2。

图1 轨道交通空间信息管理系统结构图

3 对信息系统建设中相关问题的分析

轨道交通空间信息管理系统建设工作是一项十分复杂的系统工程，各种问题错综复杂，如果不进行系统梳理，对信息系统建设工作必将形成一定的阻碍作用，下面就主要问题进行分类阐述。

3.1 需求定位问题

轨道交通空间信息管理系统由于其特有的空间特性及一般管理系统的共性，能为众多用户提供轨道交通工程的空间定位信息及相关的管理信息服务，以辅助用户进行科学决策。系统需求分析实质上是最终系统的应用定位问题，如果需求定位不够明确，不仅会使开发工作得不到有效支持，而且会导致最终产品的应用受到局限，同时对系统的可扩充性也将产生一定影响。因此，在实际系统开发前，必须进行深入的可行性研究和需求调研工作。本文就不同阶段，针对不同用户，就轨道交通空间信息管理系统作用和用户需求进行一定程度的挖掘，仅供相关用户及开发人员参考。

(1)规划设计阶段

轨道交通规划设计阶段需要全面掌握设计线路沿线的如下信息:地面地形、地物(道路、建(构)筑物、水系等)空间信息，地下建(构)筑物、管线、既有地铁等的空间信息，其他相关信息(如社会经济状况、地质条件等信息)，这些信息分散于不同的管理部门(如测绘行政部门，市政管理部门及相关单位)，其中遍布城市的地铁空间网络信息，至今仍未建立完整的体系，地铁空间信息及相关属性信息提供成为本系统在规划设计阶段的主要需求。

(2)施工阶段

地铁施工是一项时间跨度较大的(一般3年～5年)、较为复杂的系统工程，在地铁建设全过程中，地铁业主(建设方)、设计单位、测量单位、施工单位、监理单位及其他相关方为实现工程质量、安全、工期等目标而形成密切协作的共同体。地铁线路、结构及设备等空间位置及规格的正确性，是所有用户关注的焦点问题，工程测量在地铁建设阶段扮演着重要的角色。

在地铁建设阶段，测量单位一般负责统一全线测量基准、对全线控制性测量进行检测、协助业主进行空间信息提供、施工质量检查及相关的管理、有关位置信息的协调配合等服务。面对全线众多的施工标段，如何对所有相关用户提供方便、快捷的服务，是测量单位面临的重要问题，通过基于网络的轨道交通空间信息管理系统，能很好地解决上述问题。同时，通过信息管理系统，测量单位可整合测量成果，建立轨道交通测量数据库，解决纸质测绘资料给应用带来的低效问题，在此基础上实现无纸化办公和工程管理，大幅度地提高管理水平和工作效率。轨道交通空间信息管理系统在地铁建设阶段可提供的主要服务如表1所示。

施工阶段的系统需求表1

备注：1.网上审批业务流程是指测量单位内部的测量报告及相关资料质量审批流程，也可作为整个系统协同工作平台的一部分。

2.协同工作平台是基于网络的各相关用户信息快捷交流平台，可实现网上事务处理(如检测任务报验流程等)、信息发布、日程安排与信息提醒等服务。

3.测量成果信息在网上审批业务流程完成后自动存储在数据库中。

4.地铁设计信息、工程施工工期与进度信息可分别由设计与施工单位上传，也可由管理员统一入库。

5.由系统管理员进行系统维护及其他相关信息的录入，不同用户依据不同的权限使用本系统。

(3)运营维护阶段

在运营维护阶段，系统的主要功能是辅助地铁运营管理方进行隧道变形和设施维护管理。具体包括全线线路与基标位置信息，变形监测信息，地铁设施信息(如道岔、隔断门、消防、电力、热力、通号等设施的空间信息和属性信息)。系统应根据现状不断进行更新，为地铁运营维护提供全方位信息，为紧急事故救援的快速决策提供依据。

在实际系统开发时，很容易出现用户需求定位不明确就进行开发的情形，应针对具体的用户，充分地进行需求调研，以此界定系统功能。

3.2 多元信息的整合及维护管理问题

轨道交通空间信息管理系统以数据库为核心，信息资源的维护和更新是系统提供服务的基础。信息资源种类繁多，且分散于不同的单位和部门，入库的时间各不相同，在不同阶段其有效性也会发生变化。如何有效地对多元信息进行整合和维护十分重要，经分析总结，各种信息的基本内容、来源、用途、有效性以及更新策略见表2。在进行信息系统开发时，可根据信息系统应用的不同侧重点，参照表2制定合理的信息资源整合与维护方案。

信息资源整合及维护管理汇总表2

3.3 经济与技术可行性

经济与技术可行性是信息系统开发项目建议阶段必须认真考查的问题，轨道交通空间信息管理系统一般从资源获取、系统开发、数据库建立、系统运行与维护等方面进行可行性考查。针对上述系统的可行性考查见表3。

信息系统开发项目可行性考查表表3

从表3对比结果可知，在技术可行性方面，应重点处理好大数据量的传输、用户访问速度、访问权限控制等问题以及网上办公业务及协同工作模式的管理体制问题；在经济可行性方面，三维空间信息获取、三维模型建立及三维信息更新维护代价较大。在实际开发工作中，应针对不同的应用需求进行具体分析，循序渐进地对现有工作模式进行改进，分清主次，对信息资源及系统功能进行综合取舍，合理地确定系统开发方案。

3.4 项目开发过程的相关问题

轨道交通空间信息管理系统开发工作是一项十分复杂的系统工程，应采用系统工程方法对项目开发全过程进行管理，使项目处于良性循环中，以最终实现项目总体开发目标。考虑轨道交通空间信息管理系统开发的特点，需着重注意如下问题:

(1)用户认可

用户对项目的认可是项目启动的前提条件。轨道交通空间信息管理系统的主要用户一般包括地铁建设方(业主)、地铁运营管理方、测量单位，其他用户还包括规划、设计、施工、监理等。要获得用户的认可，首先必须进行深入的可行性调研和需求挖掘，由于具体的需求来自于用户单位的部门或相关专业，因此，必须充分与业务人员沟通交流，深入了解业务流程，主动发掘现行业务运行中的不足之处，只有这样，才能提出具有针对性和说服力的项目建议。

在进行项目建议时，应充分分析现有业务的不足，阐明系统运行带来的效益，对项目经济、技术可行性进行阐述，并提出初步的开发方案、计划和经费需求等。在条件具备的情况下，可为用户制作与展示原型系统，以便让用户更加直观地了解系统功能。在开发策略方面，应坚持先急后缓、先易后难、分期开发的策略，既可提高开发效率，又可在一定程度上规避项目风险。

(2)合理制订开发计划

开发计划应根据项目开发目标、用户需求而制订。制订开发计划前首先应进行项目工作分解，确定各分项工作的接口关系，然后结合各分项工作的工作量、各分项工作开发力量的投入以及项目的开发目标，最终制定出翔实、合理的开发计划。

(3)组织保障

为确保项目开发工作顺利实施，一般应设立项目组。项目组设项目负责人(项目经理)和技术负责人(项目总工)各1名，程序编制人员1～2名，信息处理人员1名，系统管理及维护人员1名。项目开发人员一般需具备软件工程、测绘、GIS以及项目管理方面的相关知识。由于地铁勘测企业的主业是完成工程任务，很可能出现对项目开发不够重视、人力资源不到位的情形，如项目开发人员因生产任务繁重而身兼数职，势必影响项目开发的进程，从而对项目的工期和质量产生严重影响，甚至导致开发工作完全停止，最终走向失败的结局。因此，在项目经用户认可而正式启动后，专职的开发人员是保证项目工期和质量的必要条件。

(4)科学管理

项目开发除制定合理的实施计划外，还应建立一整套项目协调、监督、评价、激励的科学管理体系。项目协调应重点保证项目组内部、项目组与相关领导层以及项目组与外部的交流畅通无阻；项目监督应重点检查项目实施过程重要节点的完成情况，包括项目开发成果、数据库建立、相关文档等的完成情况，可实行周报及例会制度；项目评价是考查项目阶段成果及最终成果满足预定要求的程度；项目激励机制是项目良性运作的催化剂，如果激励机制不能落到实处，项目运行部分环节就可能出现问题。因此，科学管理是项目过程控制的有效手段，也是顺利实现项目开发最终目标的有力保障。

3.5 关于管理体制建设

网上协同工作模式不仅能提高工作效率，大幅度减少信息交流成本，而且能使管理更加规范，因每项事务的各个节点，系统自动记录其处理时间，对科学的项目管理提供了有效的支持。目前，在地铁建设及维护阶段，各相关单位仍然采用人工管理模式进行信息处理和交流，各种管理制度也是基于人工管理模式而制定的，不支持基于B/S模式的网上协同工作模式，因此管理体制的改革(如对电子签名、电子印章的认可等)是系统有效运行的先决条件。

3.6 信息保密问题

由于系统的信息资源属于多源信息，信息量大，信息安全保障工作十分重要。因不同信息的保密要求是不同的，应充分收集用户对信息保密的要求，对多源信息进行保密分级，以此为基础设置不同角色用户的信息访问权限，确保信息访问的安全性。

4 系统建设相关建议

根据目前地铁建设和维护阶段的管理现状及对测量专业需求的分析，在对用户需求进行分类总结的基础上，提出基于地铁测量空间信息的几种典型系统，以满足不同单位(部门)、不同阶段的用户需求。

(1)面向测量单位的地铁测量项目管理系统；

(2)施工阶段多用户协同工作空间信息平台；

(3)运营维护空间信息及设施管理系统；

(4)地铁风险管理空间信息系统。

系统(1)服务于地铁测量单位测量工程管理、网上审核及提供相关的测量成果查询服务；系统(2)可实现施工期间测量资料的报验及检测服务流程、各单位对测量资料的查询、快捷信息沟通及其他相关服务；系统(3)可为地铁运营维护阶段空间结构定位、地铁设施管理提供信息服务和决策支持；系统(4)用于地铁结构、相关地表沉降变形监控、灾害预防、应急处理等的空间信息服务和决策支持。上述系统从应用上各有侧重，都是基于地铁空间信息的管理系统，在实际开发工作中，应从实际出发，在充分发掘系统需求的基础上，将上述系统进行有效结合，总体规划，分步开发，逐步扩充，使信息系统更好地满足地铁从规划、设计、施工到运营维护的整个过程中不同用户科学管理和决策的需要。

5 结 语

随着计算机软硬件技术、信息技术的不断发展，随着信息获取技术的不断提高，轨道交通空间信息管理系统的开发条件也将不断成熟。本文仅探讨了轨道交通空间信息管理系统的部分应用，更加广泛的应用有待于在实践中继续挖掘。目前，部分城市已经建立了三维电子地图系统，与二维信息相比，三维信息能更加直观，克服了二维空间下信息损失的缺点，现代化、科学化的城市规划、管理和决策离不开直观的城市地下空间三维信息系统的支持，建立基于三维空间信息的轨道交通空间信息管理系统，必将对城市规划管理及辅助决策起到越来越重要的作用。

[1] 和杉剑.GIS在城市地铁系统规划中的使用[J].科技资讯，2008(2).

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Tang Fashu，Chen Junhai，Chen Dayong

(Beijing Urban Construction Exploration＆Surveying Design Research Institute CO.，LTD，Beijing 100101 China)

Analysis of Issues Related to Development of Subway Information System Based on Engineering Survey

According to the characteristics of informationmanagement requirement of urban rail transit in the period of planning，design，construction and operation，the paper provides a development framework of urban rail transit information management system，and analyses the problems that faces in development on the basis of it，finally puts forward the related suggestions on system construction.The paper offers a reference for fully exploiting the requirements of informationization construction and information system development for the same industry.

rail transit；engineering survey；management；information system；development

1672-8262(2013)01-74-05

P208.2 文献标识码：A

2012—06—06

汤发树(1968—)，男，高级工程师，主要从事工程测量及信息系统开发工作。