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摘要:
隨著計算機技術發展和信息管理水平提升，水電工程數字化已成為中國水電科技新的戰略發展方向，數字流域已成為水電行業研究熱點。數字流域以數字可視化集成平臺為基礎，達到提升流域水電開發建設管理與決策水平、保障工程建設質量和進度、降低流域開發綜合成本的目的。在對大型數字流域可視化集成平臺特點分析和開發管理特點探討基礎上，依托數字雅礱江三維可視化集成平臺研發項目管理實踐，探討大型數字流域可視化集成平臺研發管理，推動實現國內首個數字流域示范，促進數字工程核心競爭力、雅礱江流域開發建設的管理與決策效率和中國水電工程建設管理水平的提升。
關鍵詞:
項目管理;數字流域;可視化集成平臺;軟件開發
0前言
大型流域的水電開發建設往往以梯級滾動方式進行。從單個工程來看，其勘測設計、施工建設與運行維護期常達上百年，在時間維度上需從工程全生命周期角度對分散在各個階段和各參與單位的信息進行有效集中管理;而從整個流域來看，在同一時刻存在不同開發建設階段的工程，在空間維度上也需要從全流域協同角度對分散在各個工程不同階段的信息進行有效集中管理。隨著計算機技術發展和信息管理水平提升，水電工程數字化已成為中國水電科技新的戰略發展方向，催生了數字電站、數字水電工程、數字流域等新興概念［1］。所謂數字流域，以數字可視化集成平臺為基礎，通過工程三維地理信息、地質地震、水文氣象等建設環境數字化，精細化三維樞紐、機電工程模型數字化，工程建造、安裝過程仿真數字化，以及工程施工過程的主要信息采集與管控的數字化，將流域范圍所有水電工程全生命周期中的主要設計、建設、采購、安裝等信息以模型為核心進行綜合集成，實現以工程計量數字化為核心的工程投資精細化管控，以質量信息數字化為核心的工程施工質量的精細化管控;以進度跟蹤、仿真和優化為核心的工程施工進度管控和施工資源的優化配置，達到提升流域水電開發建設管理與決策水平、保障工程建設質量和進度、降低流域開發綜合成本的目的。當前國內外關于數字流域的研究與實施剛剛起步，是水電行業研究熱點。雅礱江流域水電開發有限公司率先啟動數字雅礱江平臺的規劃研究，目前已處于建設實施階段;國電大渡河流域水電開發有限公司正開展大渡河流域數字化項目“智慧大渡河”規劃研究;瀾滄江等流域開發建設者也在籌劃數字流域相關工作。筆者所在團隊承擔了雅礱江流域數字化平臺建設I標(三維可視化信息集成展示與會商平臺)項目，在此基礎上探討大型數字流域可視化集成平臺研發管理，實現國內首個數字流域示范，對提升數字工程核心競爭力、提升雅礱江流域開發建設的管理與決策效率、提升中國水電工程建設管理水平均具有重要意義。
1大型數字流域可視化集成平臺簡介
1．1大型數字流域可視化集成平臺技術架構
大型數字流域可視化集成平臺，在專業數據管理和應用系統的基礎上，對空間管理對象及其數據進行統一的編碼和配置管理，實現平臺中模型、空間對象與專業應用系統的數據資源相互關聯，同時融合應用三維地理信息系統(3D－GIS)和建筑信息模型(BIM)技術，實現數據資源在三維環境下的集成和使用。大型數字流域可視化集成平臺的體系結構采用四層架構，包含數據層、組件服務層、應用層和用戶層。其中數據層分為本地數據庫和數據中心數據庫:本地數據庫主要包含平臺所需的基礎地理數據、三維模型數據和各個業務系統的主題數據;數據中心數據庫來源于流域開發公司數據中心采集與整編的各個業務子系統數據。
1．2大型數字流域可視化集成平臺技術難點
大型數字流域可視化集成平臺，需要基于成熟穩定的圖形平臺，以及GIS與BIM的無縫融合技術體系，通過場景維護、參數驅動演示、多終端應用、多模式交互實現對流域開發涉及的空間對象與管理信息進行集成展示、分析應用。平臺的技術開發主要有以下難點:
(1)流域TB級海量數據的并行計算與實時繪制。平臺需要承載的數據有空間地理信息數據、工程三維模型數據、實時監控數據、業務結構化數據、流域開發與工程建設過程中來源于各參建單位與機構的圖紙、報告、音頻、視頻、圖像、報表等信息。數據種類多量大，數據有序有效管理以及直觀展示，對平臺的承載能力、場景管理能力及動態繪制能力提出了極大的挑戰。
(2)GIS與BIM無縫融合。平臺涉及流域上千公里范圍內高精度地形及遙感影像數據，以及各工程BIM數據的有效集成與可視化展示。GIS與BIM無縫融合的技術是解決不同尺度模型展示的關鍵技術點，當前國內外還未有成熟技術解決方案。
(3)高山峽谷地區地形地質、地下廠房與機電系統的動態可視化表現。水電工程通常地處高山峽谷地區，其模型數據特點在空間分布上極不均勻，在重點工程部位呈現高密度集中的特點，種類包含地形、地質、動態施工模型、地面建筑物、地下廠房系統等，部分模型精度需要滿足工程測量管理要求，與數字城市、交通等行業采用概化模型有著本質區別。目前為止國內外市場上未見有成熟的水電行業的GIS應用平臺以及成功的應用案例，也無相關行業可供借鑒的成功案例。
(4)底層定制接口與特效支持。水電工程的場景復雜性要求圖形平臺能表現天氣變換、景觀植被、水流、機械施工、虛擬儀表、動態貼圖、工程管理指標對比分析等需求。從宏觀概況到微觀特效，從概化表達到精確測量，對平臺的可視化表達效果有極高的要求。
(5)多終端與集群大屏應用。要求平臺支持iOS、android移動終端，以及離在線應用，并支持集群式大屏拼接，以適應數字化平臺可能的多平臺終端以及大屏會商需求。
(6)面向數據中心建設的信息集成與展現。平臺采用的框架結構，要求對數據模型、數據標準、數據共享、工程建設數據管理等有深入的理解和認識，并需具備面向服務的體系結構以與數據中心核心技術路線一致。
2大型數字流域可視化集成平臺開發管理特點
大型數字流域可視化集成平臺開發管理的基本目的是，讓項目在整個平臺軟件生命周期中(從需求分析、概要設計、詳細設計、編碼調試和測試驗收、維護的所有過程中)都能在項目管理者的可監控之下進行，以滿足預訂的成本、按照預訂的日程且保證質量的前提下，生產出滿足客戶需求的平臺軟件并交付給客戶［2］。大型信息系統集成項目管理容易出現以下問題和特點［3］:欠缺項目范圍管理、疏于項目團隊的管理和項目風險的管理比較落后。大型數字流域可視化集成平臺開發管理除了上述大型信息系統集成項目管理的特點外，還具有以下特點:
(1)技術風險管控復雜。如上節所示，作為開創性的大型數字流域可視化集成平臺，需要重點攻關解決的技術難點眾多。在技術攻關過程的技術風險管控尤其復雜。
(2)干系方多，需求確認難。大型數字流域可視化集成平臺，其用戶涉及流域開發管理各總部部門、各工程項目管理局及電廠、各工程參建單位、各信息系統實施單位等機構人員，包含專業技術人員和管理人員。如此眾多的干系方，各自的應用需要與意見不一致，將用戶的全部意見收集起來進行分析以確認需求困難。
(3)源系統多，協同難度大。大型數字流域可視化集成平臺，其數據來源于各業務系統及生產管理活動中，內容涉及流域建設全生命周期、不同參建單位，類型包含實時數據和非實時數據、結構化數據和非結構化數據，數據集成協同難度大;平臺涉及的工程信息產生于流域建設、運營過程業務，信息之間涉及復雜的邏輯關系，需要對流域規劃、工程建設、電力生產、梯級調度、水保環保、征地移民等流域全生命周期、各專業領域的業務內容和流程有全局考慮和深入認識，協同組織難度大。
3數字雅礱江三維可視化集成平臺研發項目管理實踐
雅礱江流域三維可視化信息集成展示與會商平臺(簡稱:數字雅礱江三維可視化集成平臺)是雅礱江流域水電開發有限公司規劃的雅礱江流域數字化平臺建設和應用的示范項目。該平臺是基于流域基礎地理信息系統和建筑信息模型，通過虛擬現實技術再現全流域真實管理和決策環境并集成表達決策所需的各種數據及分析結果，監控流域環境要素和人工過程的變化，實現流域水電開發的可視化管理，目的是為雅礱江公司實施流域開發管理提供輔助工具和決策支持服務。在數字雅礱江三維可視化集成平臺研發項目管理工程中逐步研究并實踐，確保了數字雅礱江三維可視化集成平臺研發項目順利開展，實現了國內首個數字流域示范。
3．1技術風險管理
針對數字雅礱江三維可視化集成平臺需要重點攻關解決的眾多技術難點，為有效管控技術風險，通過項目啟動前進行三維可視化基礎平臺選型、開發過程中跟蹤管控技術研發的方式進行有效管理。經過多年來水電工程數字流域和水電工程三維模型數據融合的研究，結合雅礱江流域真實基礎地理信息和工程信息模型數據進行了大量驗證，結合本項目對可視化平臺的需求，按照實踐指導選型的原則，對國內外行業內多家主流三維可視化基礎平臺進行驗證與考察。從三維平臺在GIS與BIM混合模型可視化表現效果、底層開發能力、二三維一體化技術架構體系，以及技術支持、接口開放、底層按需開發、云端一體化移動平臺等多方面綜合分析，選擇超圖公司SuperMapGIS作為雅礱江流域三維可視化基礎平臺。在項目開發過程中跟蹤管控技術研發，有效管控技術風險。以GIS與BIM融合技術為例，采用項目實際基礎地理信息和示范工程三維數字移交模型，在項目前期即進行GIS與BIM融合技術驗證，并根據技術驗證結果反饋超圖基礎平臺底層研發人員，快速響應技術開發需求，順利實現BIM數據接入GIS平臺。
3．2需求管理
針對數字雅礱江三維可視化集成平臺干系方多，需求確認難的情況，通過項目啟動前對標書需求深入理解、項目啟動后與雅礱江公司總部主管部門交流需求、再至二級單位(如錦屏電廠、兩河口管理局等)進行需求調研、匯總編寫需求分析文檔并請雅礱江公司總部主管部門和相關二級單位共同進行評審，以此確認開發工作需求基線。在此基礎上，對需求變更進行控制，確定需求變更控制過程，進行需求變更影響分析，評估每項選擇的需求變更，以確定它對項目計劃安排和其它需求的影響。在需求交流和調研過程中，做好交流記錄和需求分析文檔確認，做到需求來源和需求變更有據可依。
3．3溝通管理
針對數字雅礱江三維可視化集成平臺源系統多、協同難度大的情況，在項目啟動前梳理項目涉及到的各管理信息系統和涉及的各組織機構，結合項目研發進度計劃形成項目進展線，有效的對項目各階段的溝通內容進行梳理，如圖3所示;在項目建設進行過程中，按照項目進展線的計劃，與工程建設管理信息系統、兩河口大壩施工質量實時監控系統、電站電力二次系統、電力生產管理信息系統、大壩安全信息管理系統、水調自動化系統、流域梯級水庫風險調度決策支持信息系統、流域征地移民信息管理決策支持信息系統、流域環保水保信息管理決策支持信息系統以及流域公共安全信息管理決策支持信息系統實施方交流數據情況，確認數字雅礱江三維可視化集成平臺表現的專業數據來源，并通過高效的溝通實現數據接口的內容和方式確認。
3．4研發管理
結合項目實施的特點，在數字雅礱江三維可視化集成平臺項目實施中引入敏捷開發模式，提高產品研發和項目實施的質量和效率，實現研發過程的進度和質量管理。敏捷開發操作流程如圖4所示。敏捷開發管理應用的主要流程為:在項目(產品)啟動階段，應制定總體計劃并明確里程碑節點，并作為整個敏捷開發的總控階段;根據產品化思路，將類似項目納入到同一個產品線進行開發，一個產品線有且只有一個敏捷開發團隊;項目經理作為產品和用戶之間的唯一接口人，負責收集用戶需求和迭布版本的現場部署;不同項目收集的需求進入到統一的產品backlog，由產品經理(PO)根據實際情況確定優先級;在一個迭代周期內，PO接收到的新的需求放入backlog但不影響團隊正常的迭代工作，項目經理接收到的用戶需求變更后以月為單位反饋給產品負責人，新需求可納入下一個迭代周期;迭代版本后，對《需求規格說明書》和《總體設計報告》進行更新。
4結論
在數字流域已成為水電行業研究熱點的時代背景下，通過對大型數字流域可視化集成平臺特點分析和開發管理特點探討，并依托數字雅礱江三維可視化集成平臺展開研發項目管理實踐，從技術風險管理、需求管理、溝通管理和研發管理等幾方面探討大型數字流域可視化集成平臺建設項目管理，確保了數字雅礱江三維可視化集成平臺研發項目順利開展，促進了數字工程核心競爭力、雅礱江流域開發建設的管理與決策效率的提升。本文研究的大型數字流域可視化集成平臺建設項目管理，解決了數字工程和數字流域項目高效建設的管理難題，將推動中國水電工程建設管理水平的提升。
作者：鐘桂良 邱向東 尹習雙 單位：中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司
參考文獻:
［1］倪維東，葛來龍，朱桂權．淺談數字化水電站及其實現方案［J］．裝備制造技術，2010(11):92－93，96．
［2］肖心剛．論軟件項目管理［D］．大連海事大學．2013．
［3］張嗣文．大型信息系統集成項目管理中的問題與策略［J］．科技與企業，2013(1):46－47．
