摘要：與傳統(tǒng)模式公路工程的電子檔案不同，數(shù)字孿生公路數(shù)字化交付是基于結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的電子檔案交付，對其管理制度、系統(tǒng)建設(shè)、資源建設(shè)和安全管理提出了更高的要求。文章通過分析數(shù)字孿生公路的特點(diǎn)，從電子文件歸檔、電子檔案移交與接收、電子檔案長期保存等環(huán)節(jié)，研究了數(shù)字孿生公路工程電子檔案的管理問題，實(shí)現(xiàn)了文件數(shù)據(jù)采集和歸檔的全流程數(shù)字化。

關(guān)鍵詞：公路工程；檔案管理；數(shù)字孿生；數(shù)字化交付

中圖分類號(hào)：U495"""""""""""""""""""""""""""""""""" 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A"""""""""""""""""""""""""""""""""" 文章編號(hào)：1673?6478（2023）05?0111?03

Research on Electronic File Management of Digital Twin Highway Engineering

LIU Jiahui

（Shandong Provincial Communications Planning and Design Institute Group Co.， Ltd.， Jinan Shandong250101， China）

Abstract： Different from the traditional highway engineering electronic archives， digital twin highway digital delivery is based on structured data electronic archives delivery， which puts forward higher requirements for its management system， system construction， resource construction and safety management. By analyzing the characteristics of digital twin highway， this paper studies the management of electronic archives of digital twin highway engineering from the aspects of electronic file archiving， electronic file transfer and receipt， and long?term preservation of electronic files， and realizes the digitization of the whole process of document data collection and archiving.

Key words： highway engineering; archives management; digital twin; digital delivery

0 引言

經(jīng)過建造數(shù)字化、信息化階段的發(fā)展與積累，我國公路行業(yè)已經(jīng)開始進(jìn)入智慧建造的探索階段。數(shù)字孿生由于涵蓋感知控制、數(shù)據(jù)集成、模型構(gòu)建、模型互操作、業(yè)務(wù)集成、人機(jī)交互等核心技術(shù)，而被越來越廣泛應(yīng)用于公路工程設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維三個(gè)階段，發(fā)揮其信息優(yōu)勢、科學(xué)決策、精細(xì)管理、精準(zhǔn)服務(wù)、高效運(yùn)輸、安全主動(dòng)等作用，實(shí)現(xiàn)對交通運(yùn)輸體系中各種要素的全方位感知、全鏈條互聯(lián)、全協(xié)同運(yùn)行、高效率服務(wù)和可持續(xù)發(fā)展。

數(shù)字孿生公路由于數(shù)字孿生底座的支撐，可輕松實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)項(xiàng)目檔案材料收集、鑒別、整理、保管、傳遞、統(tǒng)計(jì)、查閱等數(shù)字化管理基本要求，可增強(qiáng)對檔案的保護(hù)，實(shí)現(xiàn)檔案的高效率利用及多方共享查詢，具有完整、實(shí)時(shí)和可追溯等優(yōu)勢?[1]。但數(shù)字孿生公路涉及設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營、維護(hù)等多個(gè)階段，平臺(tái)為多系統(tǒng)集成及具備交互服務(wù)功能等特性，給檔案的管理帶來新的挑戰(zhàn)。

1 數(shù)字孿生技術(shù)在公路工程的應(yīng)用

Michael Grieves教授2003年首次提出了“等同于物理產(chǎn)品的虛擬數(shù)字表達(dá)”的想法，直到2011年才被正式命名為數(shù)字孿生（Digital Twin）。與發(fā)達(dá)國家相比，數(shù)字孿生技術(shù)在我國的研究相對較晚。工信部、科技部等專項(xiàng)計(jì)劃的實(shí)施有力促進(jìn)了數(shù)字孿生技術(shù)的發(fā)展。相較于BIM（建筑信息模型）和智慧高速等概念在公路工程方面的應(yīng)用，數(shù)字孿生技術(shù)的引入時(shí)間更晚。

廣東省通過打造“高精度地圖 高質(zhì)量行業(yè)數(shù)據(jù) 統(tǒng)一地圖服務(wù)入口”地圖底座，初步建成省級(jí)數(shù)字孿生公路體系。國內(nèi)首個(gè)基于純視覺的全天候高速公路數(shù)字孿生技術(shù)在杭州灣跨海大橋建成應(yīng)用。國道320線嘉善段整治工程項(xiàng)目試點(diǎn)應(yīng)用“公路數(shù)字孿生建養(yǎng)平臺(tái)”。龐驍奕等從勘察設(shè)計(jì)企業(yè)角度，以BIM GIS（地理信息系統(tǒng)） IoT（物聯(lián)網(wǎng)）為核心技術(shù)，提出公路工程數(shù)字孿生技術(shù)思路與解決方案?[2]。黃杰提出多維感知數(shù)據(jù)融合的公路管養(yǎng)數(shù)字孿生系統(tǒng)，明確了其建設(shè)需求和準(zhǔn)則、系統(tǒng)整體框架、多層次綜合可視化框架及數(shù)字孿生模型互動(dòng)框架?[3]。申威等利用網(wǎng)絡(luò)通信、工程三維數(shù)字化、現(xiàn)代測繪等技術(shù)，基于BIM模型構(gòu)建工程數(shù)據(jù)平臺(tái)，研發(fā)公路工程三維數(shù)字孿生系統(tǒng)，為公路勘察設(shè)計(jì)、建設(shè)管理及運(yùn)營養(yǎng)護(hù)等階段的綜合管理與決策提供支撐?[4]。唐利民分析了路基路面結(jié)構(gòu)數(shù)字孿生模型的構(gòu)建框架，從數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)融合、仿真及數(shù)字孿生、孿生數(shù)據(jù)管理、“虛實(shí)交互，以虛控實(shí)”方面討論了路基路面數(shù)字孿生模型的構(gòu)建技術(shù)，提出了4種主要的數(shù)字孿生模型構(gòu)建方法?[5]。王嘉晨通過BIM設(shè)計(jì)模型和實(shí)景模型的融合，實(shí)現(xiàn)進(jìn)度推演管理中工程完工狀態(tài)的數(shù)字孿生，研究了BIM參數(shù)化建模和實(shí)景建模技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方案?[6]。

既有應(yīng)用實(shí)例和研究成果表明，BIM作為打造工程數(shù)字化的重要技術(shù)手段，通過海量化、精細(xì)化的模型數(shù)據(jù)完成了對工程項(xiàng)目全過程的智能化、信息化管理，結(jié)合GIS技術(shù)形象展現(xiàn)工程項(xiàng)目的外部環(huán)境和地理信息，以BIM GIS技術(shù)為核心的工程數(shù)字化平臺(tái)，具備三維可視化、信息綜合管理、多系統(tǒng)協(xié)同等特點(diǎn)，但目前BIM技術(shù)在應(yīng)用過程存在對數(shù)據(jù)的挖掘能力不足、提供的服務(wù)較為單一、人機(jī)交互體驗(yàn)一般等不足。

因此，通過公路BIM GIS IoT形成項(xiàng)目全生命周期優(yōu)化的數(shù)字引擎；集成設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)維各階段多種來源數(shù)據(jù)綜合實(shí)現(xiàn)全過程信息化、可視化管控；利用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能、虛實(shí)交互等技術(shù)深度挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值，實(shí)現(xiàn)歷史溯源、現(xiàn)狀評估、未來預(yù)測的項(xiàng)目綜合智慧化評估和管理。立足于利用數(shù)字孿生技術(shù)，深度融合其他領(lǐng)域優(yōu)勢，賦能傳統(tǒng)交通運(yùn)輸行業(yè)，提供公路建、管、養(yǎng)、運(yùn)全過程智慧化綜合服務(wù)，助力智慧交通體系全面發(fā)展，為人民提供美好出行服務(wù)是發(fā)展方向。

2 數(shù)字孿生公路檔案管理面臨的挑戰(zhàn)

2.1 傳統(tǒng)模式公路檔案管理

《建設(shè)項(xiàng)目檔案管理規(guī)范》（DA/T 28—2018）?[7]要求傳統(tǒng)模式公路工程項(xiàng)目電子文件歸檔一般采用物理歸檔，且可參照紙質(zhì)檔案的分類方案進(jìn)行整理。紙質(zhì)項(xiàng)目文件歸檔時(shí)，采取在線或離線歸檔的方式移交項(xiàng)目電子文件，要求在內(nèi)容、說明、描述和格式上與項(xiàng)目紙質(zhì)檔案保持一致并建立關(guān)聯(lián)。同時(shí)要求建設(shè)單位采用電子檔案管理系統(tǒng)管理電子檔案，系統(tǒng)應(yīng)具備分類、登記、組織、鑒定、處置、權(quán)限控制、檢索、利用、統(tǒng)計(jì)、備份、移交、系統(tǒng)管理等基本功能。

同時(shí)對工程檔案的數(shù)字化交付的范圍也相應(yīng)提出了要求：包含但不限于項(xiàng)目立項(xiàng)審批、勘察、設(shè)計(jì)、征地拆遷、工程招投標(biāo)及合同文件、項(xiàng)目管理文件、隱蔽工程驗(yàn)收、缺陷整改文件、交竣工圖紙文件、單位工程驗(yàn)收、合同驗(yàn)收、交竣工驗(yàn)收、重要設(shè)備文件等內(nèi)容?？梢哉f通過對傳統(tǒng)公路工程項(xiàng)目檔案整理、鑒定、保管、利用和統(tǒng)計(jì)等檔案管理工作，電子文件歸檔和數(shù)字化交付在項(xiàng)目建設(shè)中發(fā)揮著重要作用。

2.2 數(shù)字孿生公路檔案管理面臨的挑戰(zhàn)

由于數(shù)字孿生技術(shù)覆蓋公路工程設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維三個(gè)階段，并聚焦公路工程項(xiàng)目全生命周期優(yōu)化、聚焦設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)維全過程管控、聚焦公路“建管養(yǎng)運(yùn)”的綜合評估與管理，因此涵蓋施工過程信息的數(shù)字化交付是打通設(shè)計(jì)、施工與運(yùn)維三個(gè)階段的必要環(huán)節(jié)。

區(qū)別于傳統(tǒng)公路工程的電子檔案和數(shù)字化交付，數(shù)字孿生公路數(shù)字化交付是基于結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)并以電子檔案為呈現(xiàn)形式的交付方式。設(shè)計(jì)、采購、施工、運(yùn)維等階段產(chǎn)生的數(shù)據(jù)通過數(shù)字化管理平臺(tái)進(jìn)行集成，形成結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。并以此為基礎(chǔ)，轉(zhuǎn)換成以非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)呈現(xiàn)的電子文件，最后通過線上流轉(zhuǎn)、互通互聯(lián)的方式，在電子檔案管理系統(tǒng)中進(jìn)行電子簽章簽名，組卷歸檔形成電子檔案，最終交付至建設(shè)單位運(yùn)維平臺(tái)。

從傳統(tǒng)模式公路工程最初以竣工圖紙和紙質(zhì)版文件實(shí)現(xiàn)交付，逐步發(fā)展到以圖紙、圖表、聲像、紙質(zhì)文件與掃描件、實(shí)物等各種形式和載體的歷史紀(jì)錄實(shí)現(xiàn)交付，直至數(shù)字孿生公路工程的數(shù)字化交付這一主流模式的出現(xiàn)，對數(shù)字化交付檔案管理提出了挑戰(zhàn)。一是數(shù)字化交付缺乏電子檔案管理系統(tǒng)的支撐。國外數(shù)字化交付平臺(tái)技術(shù)較為先進(jìn)，但我國大多數(shù)企業(yè)的數(shù)字化建設(shè)尚處于初級(jí)階段，水平參差不齊，導(dǎo)致數(shù)字化交付的深度、水平差異較大，行業(yè)內(nèi)并未形成統(tǒng)一的數(shù)字化交付標(biāo)準(zhǔn)，基于輕量化BIM GIS的項(xiàng)目管理平臺(tái)與電子檔案管理系統(tǒng)搭建尤為重要。二是電子檔案單套制管理要求對檔案管理制度建設(shè)、系統(tǒng)建設(shè)、資源管理、安全管理等方面提出了更高的要求?！峨娮訖n案單套管理一般要求》（DA/T 92—2022）?[8]中明確電子檔案單套制的基本原則，規(guī)定了實(shí)現(xiàn)單套管理的要求和評估方法，要求實(shí)施全過程化的電子檔案管理系統(tǒng)，以保證電子歸檔文件的完整、真實(shí)、安全、可用。

3 數(shù)字孿生公路電子檔案管理

數(shù)字孿生公路數(shù)字化交付的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目建設(shè)過程的全流程掌控和數(shù)據(jù)的數(shù)字化采集、業(yè)務(wù)表單的網(wǎng)上流轉(zhuǎn)、簽名、電子存儲(chǔ)及管理、項(xiàng)目建設(shè)期檔案管理的“同步收集、同步整理、同步組卷”，建設(shè)期電子檔案系統(tǒng)的建設(shè)成為保障檔案管理效果的先決條件。

3.1 數(shù)字孿生公路的特點(diǎn)

公路工程具有量大、面廣、線長、與地形耦合度高、路基不規(guī)則等典型特點(diǎn)。數(shù)字孿生公路可理解為在虛擬空間內(nèi)映射與現(xiàn)實(shí)公路工程形態(tài)一致、能力相同、信息互通的“孿生雙胞胎”，通過與其他系統(tǒng)的交互賦予其對各類復(fù)雜事件的處理能力，利用數(shù)字化優(yōu)勢進(jìn)行仿真、模擬、預(yù)先獲得事件處理的最優(yōu)方案，通過虛實(shí)交互手段實(shí)現(xiàn)以虛控實(shí)的目的。整個(gè)過程恰如構(gòu)建出一個(gè)孿生生命體的過程，數(shù)字孿生體和現(xiàn)實(shí)實(shí)體具有相似的形態(tài)、相同的環(huán)境感知和信息獲取能力、發(fā)展到數(shù)字孿生體具備獨(dú)立的事件處理能力、具備與其他系統(tǒng)進(jìn)行交互和共智的社會(huì)性。

數(shù)字孿生公路體系劃分基礎(chǔ)支持、模型構(gòu)建、數(shù)據(jù)交互、系統(tǒng)功能、應(yīng)用服務(wù)五個(gè)層次?；A(chǔ)支持層由支持BIM GIS三維建模的道路、橋梁、隧道專業(yè)設(shè)計(jì)資料和GIS地理信息采集，以及支持信息采集、存儲(chǔ)、傳輸?shù)闹悄芨兄O(shè)備和通信手段組成；模型構(gòu)建層包括基于設(shè)計(jì)資料的公路工程三維建模，精細(xì)化模型拆解編碼形成的信息綜合集成管理數(shù)據(jù)庫，與地理信息資料融合實(shí)現(xiàn)BIM GIS三維場景還原；數(shù)據(jù)交互層包括進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、傳輸、存儲(chǔ)、管理、挖掘的“云?邊?端”數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)架構(gòu)，以及實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)實(shí)體與數(shù)字孿生體間信息的雙向互通，達(dá)到由實(shí)入虛、以虛控實(shí)的虛實(shí)交互手段；系統(tǒng)功能層為基于BIM GIS數(shù)字孿生體系三維可視、精準(zhǔn)映射、虛實(shí)交互、信息集成等特點(diǎn)的全壽命信息集成、沉浸式瀏覽體驗(yàn)、交通仿真等具體功能服務(wù)；應(yīng)用服務(wù)層以數(shù)字孿生體為底座，打通不同系統(tǒng)信息交換、數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)的通道，實(shí)現(xiàn)協(xié)同管理、資源共享、智慧共享，提供豐富的智慧高速應(yīng)用服務(wù)。

3.2 數(shù)字孿生公路電子檔案管理

3.2.1 數(shù)字孿生公路電子檔案管理系統(tǒng)

竣工檔案管理是對項(xiàng)目建設(shè)過程的文檔資料進(jìn)行采集、整理、歸納、分類存儲(chǔ)、傳遞、保管、鑒定、統(tǒng)計(jì)等過程的電子化管理。采用合法CA機(jī)構(gòu)的數(shù)字證書進(jìn)行電子簽名，電子認(rèn)證平臺(tái)對文件的電子簽名進(jìn)行統(tǒng)一驗(yàn)證，保證相關(guān)的電子文件安全、可用、完整、真實(shí)。

國家檔案局發(fā)布的《文書類電子檔案檢測一般要求》（DA/T 70—2018）?[9]，從真實(shí)、安全、完整、可用性4個(gè)類別提出電子檔案的45個(gè)檢測項(xiàng)目，其中16個(gè)真實(shí)性檢測項(xiàng)目，11個(gè)完整性檢測項(xiàng)目，9個(gè)可用性檢測項(xiàng)目，9個(gè)安全性檢測項(xiàng)目，覆蓋以下三個(gè)環(huán)節(jié)：電子文件歸檔、電子檔案移交及接收、電子檔案長期保存。

3.2.2 數(shù)字孿生公路電子檔案管理環(huán)節(jié)檢測

（１）電子文件歸檔環(huán)節(jié)

本環(huán)節(jié)需對歸檔信息進(jìn)行“真實(shí)、完整、可用、安全”四性檢測。真實(shí)性主要檢測電子文件內(nèi)容、來源、元數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)與內(nèi)容的關(guān)聯(lián)性；完整性主要檢測電子文件數(shù)據(jù)總量、元數(shù)據(jù)、內(nèi)容和歸檔信息包的完整性；可用性主要檢測電子文件元數(shù)據(jù)、內(nèi)容、軟硬件環(huán)境和歸檔信息包的可用性；安全性主要檢測歸檔信息包、歸檔載體和歸檔過程的安全性。

（２）電子檔案移交與接收環(huán)節(jié)

本環(huán)節(jié)是對移交信息包進(jìn)行“真實(shí)、完整、可用、安全”四性檢測，其檢測內(nèi)容與歸檔環(huán)節(jié)基本一致，主要區(qū)別是真實(shí)性檢測時(shí)需要對元數(shù)據(jù)項(xiàng)（全宗號(hào)、目錄號(hào)、分類號(hào)）進(jìn)行一致性檢測；不需要對歸檔范圍進(jìn)行完整性檢測；不需要對光盤合格性進(jìn)行安全性檢測。

（３）電子檔案長期保存環(huán)節(jié)

本環(huán)節(jié)是對保存信息包進(jìn)行檢測，與其他環(huán)節(jié)相比最大的不同在于檢測策略的設(shè)置。檢測策略設(shè)置主要依據(jù)數(shù)據(jù)規(guī)模、基礎(chǔ)設(shè)施、人員配備等情況調(diào)整檢測策略的周期；進(jìn)行定期和不定期的“四性”檢測。檢測內(nèi)容主要包括電子檔案的封裝格式和長期保存格式、元數(shù)據(jù)與內(nèi)容數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)方式、存儲(chǔ)路徑和方式、檢測指標(biāo)和周期、訪問授權(quán)策略和操作流程、備份策略和數(shù)據(jù)、保存載體等。

4. 結(jié)語

數(shù)字孿生公路集成了5G、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、BIM GIS等高科技信息技術(shù)，形成具有一定組織判斷和創(chuàng)新研究能力的更加高效、智能、快速的交通工程系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對交通運(yùn)輸體系中各種要素的全方位感知、全鏈條互聯(lián)、全協(xié)同運(yùn)行、高效率服務(wù)和可持續(xù)發(fā)展，推動(dòng)交通運(yùn)輸信息的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化。采用信息化手段實(shí)現(xiàn)從電子檔案采集形成、儲(chǔ)存積累到再利用、移交的全生命周期管理，對公路建設(shè)項(xiàng)目文檔進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化精細(xì)管理，推進(jìn)信息技術(shù)與電子檔案管理工作的深度融合，實(shí)現(xiàn)文件數(shù)據(jù)收集和歸檔的全流程數(shù)字化、電子化，實(shí)現(xiàn)檔案管理與施工進(jìn)度的協(xié)同一致，實(shí)現(xiàn)檔案審批、移交、驗(yàn)收的同步，提高了檔案歸檔效率及管理效益，顯著提升了行業(yè)發(fā)展質(zhì)量，為交通強(qiáng)國戰(zhàn)略推進(jìn)提供有力的支撐。

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