基于高精度数字底图的数据治理技术与实践（广东省交通集团高速公路高精度数字底图构建及应用项目）

【摘要】：广东省交通集团高速公路高精度数字底图构建及应用项目以推动基础设施数字化改造、打造新型数字基础设施、初步形成数字孪生公路体系为目标，开展高精度地图采集、支撑引擎及平台建设与应用开发，构建以高精度地理数据为基础，时空信息为纽带的数字底座。依托高精度数字底图项目的建设成果，完成与数字高速公路建设相关的 4项标准规范的编制与发布，对数字高速公路建设具有重要指导作用。依托高精度数字底图提供的基础支撑，车主在高速公路驾车导航过程中，可以实时掌握高速公路交通状况、了解服务区充电桩使用情况、提前获知由权威部门发布的交通事故、交通管控等信息。

一、项目背景

作为交通大省，广东在我国现代化交通建设中扮演着重要角色。当前，广东省高速公路通车里程已突破 1.14万公里，连续 10年居全国第一，大湾区高速公路网密度位居全球湾区前列。庞大的高速路网、巨大的车流量，给高速公路保畅通、保安全带来挑战。

为进一步提升高速公路管理信息化、智能化水平以及公众的出行服务体验，广东省交通集团启动高速公路高精度数字底图构建及应用项目，为企事业单位、科研院所及社会大众提供覆盖全省所有高速公路的高精度数字底图服务。

二、实践行动

（一）项目建设内容

1、高精度数字底图构建技术研究

深入研究高精度地图数据制作及数字孪生相关技术，主要包括高精度数字底图整体框架、三维仿真建模、高速公路高精度地图引擎、数字孪生引擎及交通仿真技术。

2、基于空间数据及业务数据融合数据治理技术研究

分析各相关单位道路资产信息，建立适用道路资产管理的统一数据模型，并针对海量异构数据处理提出高效合理的技术方案，完成核心资产类数据治理及数据挂接上图。

3、全链条数字化应用升级研究

以高精度数字底图公共服务能力为支撑，建设路网运行及应急指挥调度“一张图”、路网机电设备管养“一张图”、道路设施养护及其应急处治“一张图”、道路资产集成呈现四大业务系统，为信息化应用体系建设提质增效。

4、高速公路全周期高精数字化与治理技术及标准研究

依托本项目，开展全生命周期高速公路设施数字化表达技术及标准研究、高速公路车流数字化表达技术及标准研究、数字高速公路数据治理及平台构建技术研究、高速公路高精底图数据共享交换研究。

（二）项目关键技术

1、基于数据融合的宏中观一体交通仿真模型

基于数据融合的宏观中观一体交通仿真模型技术，通过融合空间数据、交通流数据及道路基础数据，实现宏观仿真模型细化和中观仿真建立与校验，同时更加直观的展示车道占有率和拥堵形成、蔓延和疏散过程，有助于增强用户对交通模型分析结论的理解，促进科学决策。

2、基于高保真渲染的数字高速孪生场景构建

基于数字孪生云渲染和 WebGL渲染两种方式，采用高保真渲染技术，通过动态化的端云算力分配，支持超大规模的场景渲染，实现数字高速公路人、车、路、环境等多个场景的三维模型构建。

3、基于机器学习的多源数据融合技术

基于机器学习的多源数据融合技术，通过论证地图数据、交通流数据、道路基础数据及业务数据的可融合形式及特征，给出提取不同类型数据共同特征的模型化表示方法，提升数据质量和预测精度。

三、价值成效

本项目在底图能力建设方面完成全省 1.12 万公里高速公路全域高精度地图数据采集、1147公里重点路段精细化三维建模、504公里重点路段倾斜摄影建模。引擎能力建设方面，完成高精度地图引擎、数字孪生引擎、交通仿真引擎及开放服务平台的上线运行。

图 1 数字底座成果

数据治理系统集成方面，实现覆盖高速公路各业务的43项数据治理及上图展示，为业务应用四张图建设、图业融合图层中台建设提供数据支撑。

数字化应用升级研究方面，完成路网运行及应急指挥调度“一张图”、路网机电设备管养“一张图”、道路设施养护及其应急处治“一张图”、道路资产集成呈现四个“一张图”平台的上线运行。

图 2 四个“一张图”平台效果图

数据标准规范编制方面，依托项目在地理要素空间数据治理的工程实践经验，形成《高速公路交通流数字化表达技术规范》、《高速公路全生命周期地理要素高精度表达规范》、《高速公路高精数字底图数据治理规范》、《高速公路高精底图数据共享交换规范》四项标准。

图 3 四项标准成果

本项目在提质增效方面，实现路网联合监测与调度，提高通行效率，提升高速公路管理的信息化、智能化水平；加强养护施工管理数字化应用，提升道路安全保障能力。在降本增效方面，打造统一的高精度数字底图平台，并提供给相关单位共同使用，集约化建设高精度数字底图，减少项目重复建设，降低建设成本。依托本项目提供的业务数据、系统以及高精度数字底图数据，在高速驾车导航过程中，用户可以体验到车道级导航、超视距事件预警等服务，即使在雨雾天也可安全通行；在高速服务区，用户可以体验到服务区充电站导航、服务区开关闭态查看等服务；在通过收费站时，用户还可以提前获知由高速运营管理部门权威发布的收费站管控信息。

四、展望

高精度数字底图是全国首家省级超万公里高速公路高精度地图“数字底座”，可为高速公路建设、管理、养护、运营、服务等提供统一的地图和数据服务能力，提高高速公路运营管理效率。通过开展高精度数字底图新基建、路网智慧管控、智能养护与监测、大数据应急管理等创新研究，提升全省高速公路“规划、建设、营运、养护、应急救援”全业务链条的数字化、智能化水平。探索高速公路管理新模式，打造智慧出行新体验。

在后续工作中，广东交通集团将坚持创新驱动，持续开展数字公路全业务场景应用，助力优化粤港澳大湾区交通服务，引领高速公路行业数字化转型迈入新阶段。针对用户出行，协同高速公路管理部门，及时向社会发布出行前、出行中和出行后信息，为百姓提供安全、便捷、经济、舒适的出行服务。