我國城市建設已經從高速發展階段進入高質量發展階段，城市交通基礎設施建設增速放緩，發展重點轉向對存量設施的養護和管理。橋梁作為城市交通的重要節點，是制約城市交通穩定、可靠、高效運行的咽喉，是管理部門養護的重點。為解決運營期城市橋梁群養護過程中巡檢不全面、不及時的問題，本文提出利用BIM、物聯網、北斗定位等技術，構建信息系統，融合檢測信息與結構健康監測數據，為管養部門提供一體化監測平臺，輔助開展智慧化養護。1、在役橋梁健康監測存在的問題我國橋梁管理部門在管理實踐中，已經形成檢測評定、健康監測等結構安全管理體系，服務于橋梁的運營期養護。但受限于技術手段、工作流程，目前仍然存在亟待解決的問題。1.1城市橋梁檢測評估存在不足根據《城市橋梁養護技術標準》（CJJ99—2017）要求，城市橋梁必須按規定進行檢測評估，分為經常性檢查、定期檢測和特殊監測，其中定期檢測又分為常規定期監測和結構定期檢測。按照技術標準開展的橋梁檢測評估仍存在以下不足。(1）人工目測局限性大經常性檢查、常規定期檢測主要對裂縫、坑槽、車轍、跳車、殘缺等表觀病害進行檢查，且檢查以人工目測為主，病害檢出的檢出率、效率、準確率受檢測人員經驗影響較大。另外，受限于可達性，橋梁底面、高橋墩等的病害檢測存在較大難度，極易造成漏檢。(2）技術評級精細化不足為形成直觀、易理解的評價結果，《城市橋梁養護技術標準》根據橋梁完好狀態（BCI指數）將橋梁分為A～E共五級，根據結構狀況（BSI指數）同樣將橋梁分為A～E共五級，檢測評級并不能直接量化反映橋梁結構病害狀況，具有相同評級的橋梁其病害可能完全不同，橋梁評級并不能直接指導橋梁的精細化養護。1.2橋梁檢測與健康監測融合問題橋梁檢測評定屬于《城市橋梁檢測和養護維修管理辦法》中規定的行政主管部門應當開展的工作，是橋梁養護、維修的依據。而健康監測是利用橋梁結構部署的各類可實時感知與通信的傳感器，獲取橋梁服役環境、結構響應等相關數據，并通過對數據的分析，實現對橋梁結構實時狀態的監測和安全性能的評估，為制定橋梁養護方案和管理決策提供支持。然而現實情況是，由于法律法規不完善，技術水平不成熟，標準體系未建立，導致橋梁技術狀況檢測評定與橋梁健康監測難以有效融合，健康監測結果不能完全替代技術狀況檢測評定。2在役城市橋梁群監測系統構成針對當前我國城市面臨的橋梁新建速度放緩，服役期橋梁占比不斷上升，養護部門壓力激增的現狀，本文結合實踐，提出一套以GIS+BIM為底座，融合應用無人機傾斜攝影、物聯網、北斗定位等信息技術，通過對在役城市橋梁群進行監測的信息系統，將橋梁檢測評定、結構健康監測、交通運行等多維度數據進行融合，幫助管理部門提升日常管理水平，支撐開展精準養護。2.1系統總體架構系統自下而上分為五個層次：基礎支撐層、感知終端層、通信鏈路層、數據中心層、智慧應用層。基礎支撐層：提供系統部署所必需的環境，考慮到可擴展性和可維護性，本系統采用云部署方案，基礎支撐環境包括云計算資源、云存儲資源、云安全資源。感知終端層：由布設在被監測橋體上的設備和傳感器組成，包括北斗基準站、北斗監測站、傾角儀、位移計，溫濕度傳感器、高清攝像機等。通信鏈路層：根據現場網絡條件，采用光纖專網，或移動通信網絡，網絡帶寬最少滿足4G要求。數據中心層：根據數據類型、使用頻率等建設基礎數據庫、模型數據庫、非結構數據庫、動態數據庫。智慧應用層：開發橋梁一張圖、運行監測和智慧養護三個應用。圖1總體架構圖2.2監測數據采集城市橋梁群健康監測系統融合物聯網感知、機器視覺等多種采集手段，動態采集橋梁群的病害、結構等數據，打造城市橋梁群健康監測網絡。不同手段采集的數據如下：(1）物聯網感知物聯網感知由感知節點和傳輸網絡構成，感知節點為布設在被測橋體上的各類傳感器，對橋梁結構性能參數的實時、不間斷感知，并通過網絡回傳至控制中心進行匯總，為養護部門提供實時掌握橋梁結構微觀變化的千里眼。常見城市橋梁結構感知傳感器見表1。

表1常見城市橋梁結構感知傳感器傳感器需要牢固、可靠安裝于要求的位置，能夠在惡劣室外條件下穩定運行，滿足監測要求，同時做好防雷、防電磁干擾。(2）無人機圖像采集依賴于人工智能等計算機科學、攝影設備以及無人機等載體平臺的不斷發展和進步，無人機圖像采集在土木工程領域得到了廣泛的應用，該系統利用其遠距離、無接觸、可全檢、速度快的特點，利用無人機搭載不同的圖像模組，采集以下兩方面數據。①病害識別基于無人機平臺搭載高分辨率攝像頭，按照預設的路徑，對待檢橋梁進行繞飛，獲取橋梁所有可視表面的高分辨率圖像，利用圖像識別技術自動識別，提取并標注裂縫、破損、露筋、位移等病害信息，并記錄其準確空間位置。②傾斜攝影為整合所有傳感器感知數據、病害檢查數據、橋梁運行數據，基于統一底板進行展示，本系統構建城市橋梁群BIM模型，用于可視化展示以及制定養護決策。在役橋梁建設時序和基礎資料情況不同，對于沒有交付BIM模型或數字圖紙缺失的橋梁，本系統利用無人機搭載五鏡頭攝像機，根據預設的路線對橋梁采集橋梁結構和周邊環境信息，進行三維模型的快速構建，在BIM軟件中基于傾斜攝影模型，搭建精細化的橋梁三維模型，疊加橋梁運行、病害、養護等信息后，形成支撐橋梁健康監測的BIM模型。圖2無人機病害檢查2.3系統功能模塊(1）橋梁群一張圖在GIS地圖上疊加城市各橋梁BIM模型，形成橋梁群一張圖，展示城市內各橋梁的分布，可查看周邊的地形、道路、河流等信息，在每個橋梁的圖標上標注橋梁名稱和病害數量，兩側的看板中以指標和圖表的形式展示橋梁的類型分布、病害類型分布等信息，以直觀的方式向用戶展示橋梁群的基本情況和整體健康狀況。(2）運行監測主要實現對橋梁交通運行狀況、結構健康狀況、運行環境等的監測，交通運行狀況包括交通流量、交通事件、視頻監控等信息，結構健康狀況包括各傳感器回傳的位移、振動、應變等信息，運行環境包括環境溫度、濕度等信息。系統支持點選查看單個傳感器的實時數值，也可組合不同傳感器數據，組成監測網絡。系統可通過折線圖展示各參數的變化情況，當指標超過預設的閾值時，系統可自動報警。(3）智慧養護基于BIM模型，疊加病害信息、養護信息，形成橋梁養護檔案，用戶可通過拖拽模型，查看墩柱、底板等隱蔽位置的病害信息，指導養護部門制定養護策略。系統內置智能養護模型，根據系統動態感知的橋梁結構健康狀況，結合承載的交通量特點，推演結構病害的變化規律，指導預防性養護策略制定。3、西咸新區橋梁群應用案例西咸新區位于陜西省西安市和咸陽市建成區之間，為國家級新區，轄區內共有橋梁13座，其中大橋8座。建設了基于BIM的橋梁群監測系統，通過布設在橋體上的位移、振動、應變、溫濕度等傳感器，實現了對橋梁運行動態的實時監測和預警。系統通過定期的無人機排查，精準、快速定位了一系列位于底板下部、支柱頂端等人力難以觸及的病害。系統提供了基于GIS的城市橋梁群一張圖，可從全局視角查看橋梁分布、病害統計、交通力量等信息。在微觀層面，系統疊加了橋梁的BIM模型，用戶可對模型進行縮放、旋轉、分解等操作，以直觀方式展現橋梁特征，并可查看位于底板、橋墩等位置的病害信息。系統可實時查看結構健康監測設備的實時參數，并繪