刘磊：用数字化测绘技术助力工程建设
2024-01-27 次
刘磊：用数字化测绘技术助力工程建设最近，智能压路机很火，本是工程施工圈的事，却引起了更大范围的关注。山东四维卓识信息技术有限公司（下简称“四维卓识”）凭借着自主研发的“智能施工导航技术”这张王牌，开发了一系列数字化产品，并在机场、大坝、港口等建设中得到广泛的应用，助力了工程施工行业由机械化向数字化的转型升级。
四维卓识是一家成立仅四年的小微企业，至今员工总数不足30人；这也是一家有活力的企业，团队平均年龄只有27岁。最关键的是，这家国家高新技术企业和国家科技型中小企业，靠不断创新突破，适应市场需求，走出了自己的特色化道路。
近日，这家小微企业承担建设的“国家大型工程智能建造数字化测绘装备研发与应用”项目入选了国家重点研发计划“科技助力经济2020”重点专项项目，通过数字化测绘装备技术成果的研发及应用示范，将助力该企业新技术新应用更快更好地发展。据悉，四维卓识在数字工程领域已占有一席之地。
日前，习在企业家座谈会上表示，“大疫当前，百业艰难，但危中有机，唯创新者胜。”那么，这家以技术见长的企业有什么过人之处？如何保持自主创新能力？如何推动传统工程建设行业向数字化转型？
在今年这场特殊的战役里，全国各领域的众多高科技冲锋在抗疫前线，四维卓识虽然年轻，技术创新能力却不逊色。2020年3月18日，湖北鄂州机场复工复产第二天晚上，团队负责人刘磊就率领“战地小分队”成员抵达湖北鄂州项目施工现场，投入到复工复产的战役中。
“我们用青年创新、青年力量、青年智慧,助力鄂州‘四型机场’高质量建设。”透过数字工程技术团队年轻人的铿锵话语便可知，这是一支生龙活虎，有理想有抱负的团队，他们坚持创新，深耕于信息化测绘、数字化施工和智能化平台的研究与应用。
四维卓识团队负责人刘磊，师从中国工程院院士刘先林，跟随导师一直从事卫星导航应用理论与技术、大型建设工程数字化理论与应用和“3S”（卫星导航、遥感、地理信息系统）集成技术及应用的研究。所以，他深知测绘地理信息技术与大型工程施工里面“苦与累”的事儿。四年前，刘磊决定要“把论文和创新写到中国工程上”，基于北斗卫星高精度定位，他带领团队开展工程信息化创新性研发，用数字化技术确保工程质量，提升工程效率，改变工程施工行业“粗放式生产”的状况。
也许在很多人看来，要想在工程施工领域应用智能技术，进入门槛比较高，甚至要想说服建设工程施工领域采用新技术，也不是一件容易的事情。刘磊坚定地认为，建造行业转型升级的技术难点是保证工程质量、提高施工效率，基于这些工程难点，如果你能够在质量上、效率上有很大的改观，事实上客户是愿意采用新技术的，而且四维卓识有完全自主的数字终端和业务云平台设计开云网址、研发和生产的能力，并且拥有自主知识产权的核心算法以及掌握核心技术的高层次人才团队，产品研发都是来自一线工地，来自刚性需求。
其实，早在2008年，刘磊就与专家和科研团队一起在西南边陲研发“大型水利水电工程施工质量控制系统”，即数字大坝，首次将工程测量技术、卫星定位技术和无线通信技术进行高度集成，将地理信息技术与工程建造行业进行创新性融合，对于解决我国水利水电工程建设中存在的智能化水平低开云网址、工程管理难、质量效率不高等问题具有重要的现实指导意义。该课题被评为国家科技进步二等奖。
2015年，他又开始研究信息化测绘技术在大型水利水电等传统工程测量中的创新应用。在大坝等水利建筑物施工中，推广使用三维激光测量技术、无人机航测技术，创新性地建立了“数字工地”，这为后来的数字工程研发工作奠定了研究基础。
刘磊的这些积累，包括智能施工导航技术在内，后来都成了四维卓识的技术能力。更关键的是企业发展离不开团队首席科学家、刘磊的导师刘先林院士的大力支持。在四维卓识创始之初，刘先林院士就叮嘱刘磊和他的团队要朝着工程信息化方向努力，并提出“数字建造”理念。四年来，四维卓识并未忘记这一创业初心，刘磊带领团队，承担了这一行业多个示范工程，具备了起草和制定部分标准的行业资格。
特别是作为国家高新技术企业，四维卓识秉承“创新发展”的理念，根据国家基础建设工程存在的质量、成本、效率问题，自主研发高精度空间位置核心算法和关键技术产品，面向数字机场、数字大坝、数字公路、数字港口等多个行业领域，提供全生命周期数字化技术服务，推动了工程施工领域向智能化转型升级。刘磊被纳为山东泰山产业领军人才。
无人驾驶压路机就像一名战士，站在机场跑道路基上时刻准备着。随着指令发出，压路机按照设计好的施工路线开始作业，基于北斗定位技术及自主研发的核心位置算法，以及在压路机上安装的GNSS（全球导航卫星系统）、姿态、振动等多种传感器设备，无人压路机精准地执行着航向、转向，实时感知自己的位置和工作状态，并自动调整运行状态，将施工数据实时回传到平台，碾压过程可视化呈现在电脑屏幕上，一套动作下来，该压路机漂亮地完成了此次“驾考”……四维卓识无人驾驶压路机在首届“北斗+”创新创业大赛上获奖。
刘磊说，他至今仍清晰记得2017年5月那天的情景，当天四维卓识的无人驾驶压路机在四川阿坝藏族自治区国电集团大渡河双江口水电站建设的施工现场，自如地前进、后退、转弯、避障，准确地完成任务，通过了测试。
如今，无人驾驶压路机等智能化设备有了更广阔的用武之地。目前我国处于基础设施建设的高峰期，大型基础设施建设是国家战略工程，根据“十三五”计划和“一带一路”国家战略，国家要进行大量大型机场、大坝、水利水电枢纽建设。这些工程具有工程量大、施工机械化水平高、工期紧、质量要求高等特点，带来的工程建设质量、施工进度控制和安全问题尤为突出。因此，工程参建单位对优质高效的施工信息化手段有迫切的需求。
以往，传统的施工方式需依靠施工监理及参建各方对施工进度和质量控制进行人为的把控，导致信息交互程度不高，易出现误差，延误施工进度。四维卓识针对市场需求研发的智能建造数字化测绘装备和行业数据平台，改变了传统的施工方式，将过去的结果控制变为过程控制，确保了工程质量，提高了工作效率。
2017年2月，公司研发出第一项自主产权的核心产品——智能压实施工导航系统，应用于贵州夹岩大坝数字监控技术服务建设中，解决了土石方基础压实质量的实时控制问题。
刘磊告诉记者，该系统采用北斗高精度定位控制技术、压实度实时测算技术和云计算技术，实时采集压路机位置信息和振动轮的加速度信息，通过云端计算当前施工的碾压遍数、碾压轨迹、行车速度、振动状态和压实度等实时信息，并以图形化的方式展现给各施工参与方。就是说，所有压实施工各环节都以数字方式呈现，即“数字施工”。
有了这项技术，施工过程中出现施工偏差，系统马上自动发送报警信息，参建各方及时了解情况进行处置，从而提高现场管理水平和施工质量。这一技术实现了压实质量全过程的实时监控和施工信息的多方共享。据介绍，夹岩水利枢纽工程是“十三五”期间国家分步建设的172项重大水利工程之一，建成后将从根本上解决黔西北地区工程性缺水问题。可见，工程施工质量对于百年或千年大计工程来说有多重要。
这家看似不起眼的小微企业，通过四年的发展，在工程信息化领域取得了一些成绩，2018年以来，已经与中国中铁、中国建筑等工程建造领域的多家企业开展工程信息化合作。
2017年7月，四维卓识自主研发的强夯施工导航系统应用于山东蓬莱填海造陆工程中，运用精准控制技术对强夯机械进行智能化引导和控制，实现了夯点自动规划、夯点施工导航和强夯施工过程的在线万方的高质量填方工程。
2018年4月，四维卓识自主研发的智能旋挖种植施工导航系统应用于雄安“千年秀林”种植项目，用数字化测量取代了传统的人工测量和放样，通过该导航系统的引导，种植施工人员可以按照预先设定的数字孔位进行开挖种植，种植一亿两千万棵树木，速度提升3倍以上，种植效率大大提高，减少了划线定点人力物力投入。
2018年9月，四维卓识开始聚焦研发民航数字机场建设工程。中标了湖北鄂州民用机场一期走马湖水系综合治理工程数字化项目，刘磊带领数字工程团队结合民航工程智能建造施工特点，研制开发了土石方智能压实、数字强夯施工和桩机施工导航系统等相应的数字化测绘装备；还研发了民航机场数字建造管理平台，实现了工程施工可视化，施工管理数字化。2019年6月，该项目入选国家民航局“四型机场”示范项目。2020年3月，团队继续承接鄂州民用机场二期数字工地及数字化监控技术服务项目，用创新力量助力鄂州“四型机场”高质量建设。
今年，刘磊带领团队一边抗疫，一边积极复工复产，通过湖北鄂州民用机场的示范应用，上半年，又先后承担辽宁营口机场、湖北鄂州民用机场二期工程、广东新建湛江机场、广西北海不停航站坪扩建数字建设项目，实现社会效益和经济效益近1亿元。
刘磊说话很爽快，也很直接。公司员工尹彦婷告诉记者，“刘总工作起来也蛮拼的，作为公司技术带头人，他常常带领团队深入工程一线进行工程数字技术研究，工地就是他的第二个家，两三个月回公司一次，处理完事情就走。”今年春节有些特殊，他因为疫情被困在河南老家，一个多月后就去了湖北鄂州机场项目，目前还在那里。7月底，记者电话打给刘磊时，他已经到了湛江，两天后他又去了武汉。
正如刘磊所说，四维卓识的技术创新和产品研发都是来自一线工地，来自刚性需求。当年他们研制的无人驾驶压路机，就是针对新疆等偏远地区许多大型水利水电枢纽工程机械手短缺的市场特点，推出了精度控制在厘米范围内的北斗导航无人驾驶工程机械应用，恰逢其时地解决用户痛点，实现了空间技术、智能化技术和自动化技术相互结合与赋能，在一定程度上改造了传统的工程施工方式。目前，这项技术已成功应用于多个大型国家工程。
如今，这家看似不起眼的小微企业，却在建设工程施工领域干出了一番大事业，成为工程施工领域“知名企业”。那么，这家企业技术实力到底有多强呢？让数据说话：企业创立四年来，授权实用新型专利5项开云网址，获得28项软件著作权，建立省市级科研平台3项，获批省级以上立项项目6项。2019年1月，四维卓识的关键技术“智能施工导航技术”经科技评价鉴定为国际先进水平，同年10月，获得国家测绘科技进步二等奖。
推动数字化技术应用于工程建设领域，不仅解决了困扰施工企业多年的难题，也让四维卓识赢得了市场。2019年，四维卓识营业收入实现翻番。
数字引领未来。随着我国新基建重大措施的推进，信息技术的市场化应用将得到全面提升，数字化将为中国经济发展及产业结构调整赋能，促进传统建筑行业的转型升级，实现产业高质量发展。“未来，四维卓识也将继续用创新技术助力国家大型基础建设工程数字化建设。”刘磊表示。
本文为澎湃号作者或机构在澎湃新闻上传并发布，仅代表该作者或机构观点，不代表澎湃新闻的观点或立场，澎湃新闻仅提供信息发布平台。申请澎湃号请用电脑访问。
