浅议大型数字流域可视化集成平台建设项目管理

钟桂良, 邱向东, 尹习双

(中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川 成都　610072)

浅议大型数字流域可视化集成平台建设项目管理

钟桂良, 邱向东, 尹习双

(中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川 成都610072)

摘要：随着计算机技术发展和信息管理水平提升，水电工程数字化已成为中国水电科技新的战略发展方向，数字流域已成为水电行业研究热点。数字流域以数字可视化集成平台为基础，达到提升流域水电开发建设管理与决策水平、保障工程建设质量和进度、降低流域开发综合成本的目的。在对大型数字流域可视化集成平台特点分析和开发管理特点探讨基础上，依托数字雅砻江三维可视化集成平台研发项目管理实践，探讨大型数字流域可视化集成平台研发管理，推动实现国内首个数字流域示范，促进数字工程核心竞争力、雅砻江流域开发建设的管理与决策效率和中国水电工程建设管理水平的提升。

关键词：项目管理； 数字流域； 可视化集成平台； 软件开发

0前言

大型流域的水电开发建设往往以梯级滚动方式进行。从单个工程来看，其勘测设计、施工建设与运行维护期常达上百年，在时间维度上需从工程全生命周期角度对分散在各个阶段和各参与单位的信息进行有效集中管理；而从整个流域来看，在同一时刻存在不同开发建设阶段的工程，在空间维度上也需要从全流域协同角度对分散在各个工程不同阶段的信息进行有效集中管理。随着计算机技术发展和信息管理水平提升，水电工程数字化已成为中国水电科技新的战略发展方向，催生了数字电站、数字水电工程、数字流域等新兴概念[1]。

所谓数字流域，以数字可视化集成平台为基础，通过工程三维地理信息、地质地震、水文气象等建设环境数字化，精细化三维枢纽、机电工程模型数字化，工程建造、安装过程仿真数字化，以及工程施工过程的主要信息采集与管控的数字化，将流域范围所有水电工程全生命周期中的主要设计、建设、采购、安装等信息以模型为核心进行综合集成，实现以工程计量数字化为核心的工程投资精细化管控，以质量信息数字化为核心的工程施工质量的精细化管控；以进度跟踪、仿真和优化为核心的工程施工进度管控和施工资源的优化配置，达到提升流域水电开发建设管理与决策水平、保障工程建设质量和进度、降低流域开发综合成本的目的。

当前国内外关于数字流域的研究与实施刚刚起步，是水电行业研究热点。雅砻江流域水电开发有限公司率先启动数字雅砻江平台的规划研究，目前已处于建设实施阶段；国电大渡河流域水电开发有限公司正开展大渡河流域数字化项目“智慧大渡河”规划研究；澜沧江等流域开发建设者也在筹划数字流域相关工作。笔者所在团队承担了雅砻江流域数字化平台建设I标(三维可视化信息集成展示与会商平台)项目，在此基础上探讨大型数字流域可视化集成平台研发管理，实现国内首个数字流域示范，对提升数字工程核心竞争力、提升雅砻江流域开发建设的管理与决策效率、提升中国水电工程建设管理水平均具有重要意义。

1大型数字流域可视化集成平台简介

1.1大型数字流域可视化集成平台技术架构

大型数字流域可视化集成平台，在专业数据管理和应用系统的基础上，对空间管理对象及其数据进行统一的编码和配置管理，实现平台中模型、空间对象与专业应用系统的数据资源相互关联，同时融合应用三维地理信息系统(3D-GIS)和建筑信息模型(BIM)技术，实现数据资源在三维环境下的集成和使用。平台总体架构如图1所示。

大型数字流域可视化集成平台的体系结构采用四层架构，包含数据层、组件服务层、应用层和用户层，总体应用架构如图2所示。其中数据层分为本地数据库和数据中心数据库：本地数据库主要包含平台所需的基础地理数据、三维模型数据和各个业务系统的主题数据；数据中心数据库来源于流域开发公司数据中心采集与整编的各个业务子系统数据。

1.2大型数字流域可视化集成平台技术难点

大型数字流域可视化集成平台，需要基于成熟稳定的图形平台，以及GIS与BIM的无缝融合技术体系，通过场景维护、参数驱动演示、多终端应用、多模式交互实现对流域开发涉及的空间对象与管理信息进行集成展示、分析应用。平台的技术开发主要有以下难点：

(1)流域TB级海量数据的并行计算与实时绘制。平台需要承载的数据有空间地理信息数据、工程三维模型数据、实时监控数据、业务结构化数据、流域开发与工程建设过程中来源于各参建单位与机构的图纸、报告、音频、视频、图像、报表等信息。数据种类多量大，数据有序有效管理以及直观展示，对平台的承载能力、场景管理能力及动态绘制能力提出了极大的挑战。

(2)GIS与BIM无缝融合。平台涉及流域上千公里范围内高精度地形及遥感影像数据，以及各工程BIM数据的有效集成与可视化展示。GIS与BIM无缝融合的技术是解决不同尺度模型展示的关键技术点，当前国内外还未有成熟技术解决方案。

(3)高山峡谷地区地形地质、地下厂房与机电系统的动态可视化表现。水电工程通常地处高山峡谷地区，其模型数据特点在空间分布上极不均匀，在重点工程部位呈现高密度集中的特点，种类包含地形、地质、动态施工模型、地面建筑物、地下厂房系统等，部分模型精度需要满足工程测量管理要求，与数字城市、交通等行业采用概化模型有着本质区别。目前为止国内外市场上未见有成熟的水电行业的GIS应用平台以及成功的应用案例，也无相关行业可供借鉴的成功案例。

(4)底层定制接口与特效支持。水电工程的场景复杂性要求图形平台能表现天气变换、景观植被、水流、机械施工、虚拟仪表、动态贴图、工程管理指标对比分析等需求。从宏观概况到微观特效，从概化表达到精确测量，对平台的可视化表达效果有极高的要求。

(5)多终端与集群大屏应用。要求平台支持iOS、android移动终端，以及离在线应用，并支持集群式大屏拼接，以适应数字化平台可能的多平台终端以及大屏会商需求。

(6)面向数据中心建设的信息集成与展现。平台采用的框架结构，要求对数据模型、数据标准、数据共享、工程建设数据管理等有深入的理解和认识，并需具备面向服务的体系结构以与数据中心核心技术路线一致。

2大型数字流域可视化集成平台开发管理特点

大型数字流域可视化集成平台开发管理的基本目的是，让项目在整个平台软件生命周期中(从需求分析、概要设计、详细设计、编码调试和测试验收、维护的所有过程中)都能在项目管理者的可监控之下进行，以满足预订的成本、按照预订的日程且保证质量的前提下，生产出满足客户需求的平台软件并交付给客户[2]。

大型信息系统集成项目管理容易出现以下问题和特点[3]：欠缺项目范围管理、疏于项目团队的管理和项目风险的管理比较落后。大型数字流域可视化集成平台开发管理除了上述大型信息系统集成项目管理的特点外，还具有以下特点：

(1)技术风险管控复杂。如上节所示，作为开创性的大型数字流域可视化集成平台，需要重点攻关解决的技术难点众多。在技术攻关过程的技术风险管控尤其复杂。

(2)干系方多，需求确认难。大型数字流域可视化集成平台，其用户涉及流域开发管理各总部部门、各工程项目管理局及电厂、各工程参建单位、各信息系统实施单位等机构人员，包含专业技术人员和管理人员。如此众多的干系方，各自的应用需要与意见不一致，将用户的全部意见收集起来进行分析以确认需求困难。

(3)源系统多，协同难度大。大型数字流域可视化集成平台，其数据来源于各业务系统及生产管理活动中，内容涉及流域建设全生命周期、不同参建单位，类型包含实时数据和非实时数据、结构化数据和非结构化数据，数据集成协同难度大；平台涉及的工程信息产生于流域建设、运营过程业务，信息之间涉及复杂的逻辑关系，需要对流域规划、工程建设、电力生产、梯级调度、水保环保、征地移民等流域全生命周期、各专业领域的业务内容和流程有全局考虑和深入认识，协同组织难度大。

3数字雅砻江三维可视化集成平台研发项目管理实践

雅砻江流域三维可视化信息集成展示与会商平台(简称：数字雅砻江三维可视化集成平台)是雅砻江流域水电开发有限公司规划的雅砻江流域数字化平台建设和应用的示范项目。该平台是基于流域基础地理信息系统和建筑信息模型，通过虚拟现实技术再现全流域真实管理和决策环境并集成表达决策所需的各种数据及分析结果，监控流域环境要素和人工过程的变化，实现流域水电开发的可视化管理，目的是为雅砻江公司实施流域开发管理提供辅助工具和决策支持服务。

在数字雅砻江三维可视化集成平台研发项目管理工程中逐步研究并实践，确保了数字雅砻江三维可视化集成平台研发项目顺利开展，实现了国内首个数字流域示范。

3.1技术风险管理

针对数字雅砻江三维可视化集成平台需要重点攻关解决的众多技术难点，为有效管控技术风险，通过项目启动前进行三维可视化基础平台选型、开发过程中跟踪管控技术研发的方式进行有效管理。

经过多年来水电工程数字流域和水电工程三维模型数据融合的研究，结合雅砻江流域真实基础地理信息和工程信息模型数据进行了大量验证，结合本项目对可视化平台的需求，按照实践指导选型的原则，对国内外行业内多家主流三维可视化基础平台进行验证与考察。从三维平台在GIS与BIM混合模型可视化表现效果、底层开发能力、二三维一体化技术架构体系，以及技术支持、接口开放、底层按需开发、云端一体化移动平台等多方面综合分析，选择超图公司SuperMap GIS作为雅砻江流域三维可视化基础平台。

在项目开发过程中跟踪管控技术研发，有效管控技术风险。以GIS与BIM融合技术为例，采用项目实际基础地理信息和示范工程三维数字移交模型，在项目前期即进行GIS与BIM融合技术验证，并根据技术验证结果反馈超图基础平台底层研发人员，快速响应技术开发需求，顺利实现BIM数据接入GIS平台。

3.2需求管理

针对数字雅砻江三维可视化集成平台干系方多，需求确认难的情况，通过项目启动前对标书需求深入理解、项目启动后与雅砻江公司总部主管部门交流需求、再至二级单位(如锦屏电厂、两河口管理局等)进行需求调研、汇总编写需求分析文档并请雅砻江公司总部主管部门和相关二级单位共同进行评审，以此确认开发工作需求基线。在此基础上，对需求变更进行控制，确定需求变更控制过程，进行需求变更影响分析，评估每项选择的需求变更，以确定它对项目计划安排和其它需求的影响。在需求交流和调研过程中，做好交流记录和需求分析文档确认，做到需求来源和需求变更有据可依。

3.3沟通管理

针对数字雅砻江三维可视化集成平台源系统多、协同难度大的情况，在项目启动前梳理项目涉及到的各管理信息系统和涉及的各组织机构，结合项目研发进度计划形成项目进展线，有效的对项目各阶段的沟通内容进行梳理，如图3所示；在项目建设进行过程中，按照项目进展线的计划，与工程建设管理信息系统、两河口大坝施工质量实时监控系统、电站电力二次系统、电力生产管理信息系统、大坝安全信息管理系统、水调自动化系统、流域梯级水库风险调度决策支持信息系统、流域征地移民信息管理决策支持信息系统、流域环保水保信息管理决策支持信息系统以及流域公共安全信息管理决策支持信息系统实施方交流数据情况，确认数字雅砻江三维可视化集成平台表现的专业数据来源，并通过高效的沟通实现数据接口的内容和方式确认。

3.4研发管理

结合项目实施的特点，在数字雅砻江三维可视化集成平台项目实施中引入敏捷开发模式，提高产品研发和项目实施的质量和效率，实现研发过程的进度和质量管理。敏捷开发操作流程如图4所示。

敏捷开发管理应用的主要流程为：在项目(产品)启动阶段，应制定总体计划并明确里程碑节点，并作为整个敏捷开发的总控阶段；根据产品化思路，将类似项目纳入到同一个产品线进行开发，一个产品线有且只有一个敏捷开发团队；项目经理作为产品和用户之间的唯一接口人，负责收集用户需求和迭代发布版本的现场部署；不同项目收集的需求进入到统一的产品backlog，由产品经理(PO)根据实际情况确定优先级；在一个迭代周期内，PO接收到的新的需求放入backlog但不影响团队正常的迭代工作，项目经理接收到的用户需求变更后以月为单位反馈给产品负责人，新需求可纳入下一个迭代周期；迭代版本发布后，对《需求规格说明书》和《总体设计报告》进行更新。

4结论

在数字流域已成为水电行业研究热点的时代背景下，通过对大型数字流域可视化集成平台特点分析和开发管理特点探讨，并依托数字雅砻江三维可视化集成平台展开研发项目管理实践，从技术风险管理、需求管理、沟通管理和研发管理等几方面探讨大型数字流域可视化集成平台建设项目管理，确保了数字雅砻江三维可视化集成平台研发项目顺利开展，促进了数字工程核心竞争力、雅砻江流域开发建设的管理与决策效率的提升。本文研究的大型数字流域可视化集成平台建设项目管理，解决了数字工程和数字流域项目高效建设的管理难题，将推动中国水电工程建设管理水平的提升。

图3　平台建设进展线

图5　敏捷开发操作流程

参考文献:

[1]倪维东，葛来龙，朱桂权.浅谈数字化水电站及其实现方案[J].装备制造技术，2010(11):92-93，96.

[2]肖心刚.论软件项目管理[D].大连海事大学.2013.

[3]张嗣文.大型信息系统集成项目管理中的问题与策略[J].科技与企业，2013(1)：46-47.

收稿日期：2015-09-14

基金项目：国家科技支撑计划(2013BAB05B05)

作者简介：钟桂良(1985-)，男，四川广安人，博士，工程师，主要研究方向：水电行业工程数字化、施工物联网监控。

中图分类号：TP 308

文献标志码：A

文章编号：1003-9805(2016)02-0053-05