★智慧城市典型案例展示★
高速公路高精度数字底图构建及应用研究
邢万勇 曹波 彭思岭 李沛祺
许阳阳 陈媛 汪作为 朱强
广东省交通集团有限公司
广东利通科技投资有限公司
一、建设背景
当前，我国正全面推进交通强国与数字中国战略深度融合。自2019年起，国家相继发布《交通强国建设纲要》《数字交通发展规划纲要》等重要文件，明确提出要推动交通基础设施全要素、全周期数字化，构建覆盖全国的高精度交通地理信息平台，支撑自动驾驶、专业导航等高级应用。2021年，中共中央、国务院印发的《国家综合立体交通网规划纲要》，以及交通运输部印发的《交通运输领域新型基础设施建设行动方案（2021—2025年）》中均将基础设施全要素、全周期数字化作为建设目标和任务。在提升公路智慧化服务水平方面，对精准定位、车道级应用等高精度时空信息服务方面也提出了要求。此外，2023年交通运输部、国家铁路局、中国民用航空局、国家邮政局、中国国家铁路集团有限公司联合印发《加快建设交通强国五年行动计划（2023-2027年）》，要求持续推进现代化综合交通基础设施建设行动，加快建设交通强国。
广东省积极响应国家部署，《广东省数字交通“十四五”规划》明确要求构建交通基础设施资产“一张图”，通过三维实景采集、BIM+3DGIS等技术实现全域数字化管理，为基础设施资产在养护、运营、监测、应急、管理等方面应用奠定基础。为贯彻相关战略，广东省交通集团有限公司于2022年7月正式启动高速公路高精度数字底图构建及应用项目（以下简称“高精度数字底图”项目）建设工作，旨在通过高速公路核心要素数字化，为智慧城市“交通基础设施升级、跨域车流综合治理、公众出行服务优化”提供核心支撑，是新型智慧城市建设在交通领域的重要实践。
二、建设内容
1.高精度数字底图技术体系构建
项目以“云-网-图-数”为技术框架，以通用能力共建、业务分层解耦、数据跨域贯穿、业务协同联动为核心理念，搭建了以高精度数字底图为核心的覆盖全省高速公路的数字化基础设施，为上层行业应用提供强有力的能力支撑和数据共享服务。总体技术架构如下图所示：
图1 高精度数字底图技术架构
主要建设内容包括：
（1）空间数据采集与处理：采用高精度移动测量、倾斜摄影、激光扫描等技术，完成全省1.17万公里高速公路高精度地图采集，制作1147公里精细化三维模型、504公里倾斜摄影模型，并整合全国标精电子地图、数字高程模型（DEM）、数字正射影像（DOM）等基础数据，形成多尺度、多来源的空间数据库。
（2）高精底图引擎：项目建设高精地图引擎、数字孪生引擎、交通仿真引擎三大核心引擎，支撑智慧交通场景建设。高精度地图引擎具备空间数据管理、空间数据分析、车流路径还原、二三维地图可视化渲染、制图输出等功能，支持500并发用户访问，服务平均响应时间≤800ms。数字孪生引擎支持110万+道路资产模型的动态加载与渲染，实现车辆轨迹平滑展示（帧率≥30fps）、大型结构物（如桥梁、隧道）1:1实景映射，并提供三维测量、要素绘制等工具。交通仿真引擎提供交通状态感知、路网模型构建、宏中微观交通仿真、模型运行配置及评价结果输出等功能，基于历史数据的离线仿真，预测精度达85%，为路网管控提供决策支持。
（3）应用开放平台建设：提供低代码开发中心、共享服务系统、运维管理等功能，已封装78项地图图层服务、451项数据服务，支撑业务系统快速构建。
图2 三大核心引擎及多源空间数据融合效果
2.物联感知与数据治理技术突破
硬件服务化（HaaS）体系：创新提出物联感知“广东标准”，通过边缘接入设施（RSF）实现即插即用设备接入，构建涵盖50余类设备的标准化物模型库。目前已完成48万台终端设备的纳管，新增设备接入效率提升35%，从源头保障数据质量。
数据融合治理：基于空间数据及业务数据融合的数据治理技术，接入收费、监控、养护、路政、运维等业务系统的道路资产类数据，进行空间数据与业务数据挂接，融合治理后形成高速公路行业特色数据，提供449项数据指标、366项数据服务。编制形成《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，全面实现了道路资产数据治理从模型构建、数据处理、融合优化到标准固化的全链条技术突破，为高速公路数字化管理提供了坚实技术支撑。
3.全业务链数字化应用升级
在搭建的高精度数字底座基础上，服务高速公路建、管、养、运、服生态应用，建设路网运行及应急指挥调度“一张图”平台、道路设施养护及其应急处治“一张图”平台、路网机电设备管养“一张图”平台、道路资产集成呈现四个应用系统，并通过数据、业务、服务各层面升级创新，实现技术与业务深度融合，全面统筹、科学指导“一张图”图上应用创新。
图3 业务四张图效果
4.高精度数字底图典型试点应用
广珠西线高速公路荔湾南智慧收费站依托高精度数字底图的空间数据支撑与数字孪生引擎能力，融合物联网、大数据、人工智能等新一代信息技术，基于激光雷达+视频的雷视融合感知数据，构建覆盖“主线-广场-车道-交易设备”的全域感知网络，实现对城高结合部跨境车流、潮汐车流的全轨迹跟踪与精准管控。通过高精底图的1:1实景映射能力，将收费站物理空间、交通设施、车流状态、设备运行数据进行三维数字化呈现，结合交通仿真引擎对主线2公里范围内的车流进行预处理与态势预判，提前30分钟预测拥堵，动态调控车道资源，使单日最大通行能力提升25%，有效缓解跨境车流拥堵。
图4 高精度数字底图试点应用-荔湾南智慧收费站
三、创新亮点
1.底图技术：首创“时空对齐—图业融合—业务赋能”一体化架构
时空基准统一：通过多源异构数据轻量化融合技术，实现全省1.17万公里高速公路高精度地图全域覆盖，统一地理要素表达规范。
图业深度融合：开发54个业务图层，实现养护、应急、管控等业务与地图的动态关联，形成“数据驱动业务升级”的闭环生态。
六大全国首创：（1）建成首个省级超万公里高精度数字底座；（2）首次构建高速公路行业最大的数字孪生公路体系；（3）首次实现交通行业多源异构数据轻量化融合；（4）支撑省级高速公路首个“四张图”公路闭环管理机制；（5）建成首个“高精度地图+行业数据”开放服务平台；（6）首次统一高速公路地理要素表达、数据共享交换的技术框架。这些突破填补了省级超大规模交通数字底图建设的技术空白，为同类型智慧城市基础设施数字化建设提供了可借鉴的技术范式。
2.物联技术：突破硬件服务化（HaaS）与云边协同
物模型标准化：首创覆盖高速公路三大核心场景（服务区、隧道、路面）、打造50余个可按需扩展与动态调整的标准化物模型。
设备管控降本：兼容多类设备通信协议，实现多个路段、多类型设备的统一管控，构建“云边协同、纵向到底”的物联体系；支持不同厂商设备即插即用，场景适配变更周期缩短60%，大幅降低设备接入与运维成本。
云边协同治理：构建“边缘节点本地化处理+云端全局化治理”的协同体系，边缘侧毫秒级响应高实时性设备数据并同步上传云端；云端搭载融合规则引擎，自动识别异构数据格式，完成数据清洗、转换与标准化处理，解析准确率达98%以上。
3.行业应用：赋能路网智慧扩容与低空应用拓展
路网智慧扩容：依托高精度数字底图的数据和引擎能力，湾区路网管控项目实施管控后，局部区域路网车均行程时间降低17%，瓶颈点车辆汇入速度提升约57%，切实提升了路网整体运行效率。
低空应用拓展：依托高精度数字底图打造“可视、可控、可管”的无人机飞行服务中台，实现全流程管理与安全保障。兼容大疆、丰图等12种机型，支持7×24小时无人值守巡查、远程喊话、取证等功能，巡查成本降低40%，助力智慧交通高速公路场景无人机应用更高效、便捷、安全。
4.产业孵化：探索数据要素价值释放
以建设高质量数据集为支撑，以发挥数据要素价值为驱动力，构建了以高精度地理信息数据为基础、时空信息为纽带、融合高速公路行业特色的“一张图”图上作业体系，全面客观地映射交通系统运行规律，支撑及时准确的推演和调控，实现“以数映实”，赋能“内循环”实现交通行业管理服务效能的有效提升。同时，将孤立的收费、视频、轨迹、服务等异构数据转化为协同联动的“智慧交通数据资产”，有助于赋能“外循环”创新数据产品市场化运营机制，提升行业管理效能，拓展公众服务能力，实现数据价值变现，有力推动智慧交通建设与数字经济发展的深度融合。
四、推广价值
1.技术成果跨区域复制
标准输出：项目成果已转化为10项标准、12项核心专利（8项授权）、51项软著，为全国数字底座建设提供技术范本。
技术推广：项目整体技术架构已在江苏、北京、辽宁等省市落地，支撑其“交通一张图”建设。通过集约化统建模式，高精度地图采集成本降低超70%，平台建设周期缩短50%。
2.行业赋能效益显著
管理成效：累计服务52家单位，支撑88套系统，数据接口累计调用8596.74万次，其中地图服务接口调用1503.47万次。
社会成效：依托高精度数字底图为核心的底座能力，广东省交通集团自主研发的“粤通行”APP通过整合多源数据并结合AI预测，实现拥堵路段动态分流，节假⽇通⾏效率显著提升。
3.数据要素价值释放
以高精度数字底图为依托汇聚行业全要素数据，支撑多源异构交通大数据全生命周期治理，突破多元感知数据校准与融合、汇聚全空间交通动静态数据。通过二维到三维、静态到动态、单点到网络、单维到多维、简单逻辑到数据图谱五大突破，充分释放数据要素在交通行业中的乘数作用，实现交通行业数据高效运营与价值释放。
4.推广建议
一线城市可借鉴“数据经纪人模式+低空经济应用”，强化产业赋能；二三线城市可优先复制“高精度地图采集+基础应用平台”，降低建设成本；县域城市可适配“轻量化数字底图+核心业务（如应急指挥）”模式。项目成果可与各地智慧城市“城市大脑”、“交通一张图”建设深度融合，共同推动全国智慧城市交通领域的规范化发展。
END
编辑：于菲菲
初审：李 萍
审核：李 洁
