智能建造技术在市政工程领域中的应用

伴随城市化率稳步提升，市政工程建设规模持续扩张项目复杂度显著增加。传统建设模式依赖人工经验与粗放式管理，致使各参与方信息交互迟滞，施工资源难以合理配置，由此产生成本超支、工期延误等系列问题，难以契合城市基础设施高质量建设的要求。 近年来，数字技术迭代革新，BIM、IOT、大数据、AI 等技术逐步融入市政工程领域，形成智能建造技术体系。这一技术体系基于数据 驱动，通过构建全流程数字化管理框架，打通规划设计、施工建设、运维管理等阶段的数据 链路，实现工程要素的实时感知、精确分析与科学决策。 

一、智能建造技术的集成化协同运作 

（一）多技术融合架构搭建 

智能建造依托 BIM、IoT、AI 及大数据等技术，构建出一体化的技术融合体系，为市政工程的全流程管理提供支撑。 BIM 作为数字化核心技术，以三维模型为载体整合工程全生命周期信息，打造信息共享的基础平台 ；IoT 技术则通过在施工现场、工程设备及建筑结构中部署传感器，实现对各类物理量的实时采集与传输，将实体工程与数字模型紧密关联 ；AI 与大数据技术为数据的深度分析与价值挖掘提供助力，AI 凭借其强大的模式识别与预测能力，对海量工程数据进行处理，为决策提供依据；大数据则为 AI 提供训练样本，并实现数据的高效存储与管理。 各技术间相互协同，BIM 模型为 IoT 数据 提供空间定位，IoT 数据可实时更新 BIM 模型； AI 与大数据分析结果反馈至 BIM，为设计优化、 施工决策提供支持，从而提升市政工程的整体管控水平。 

（二）全流程信息交互与共享 

从项目规划设计到运维管理的全生命周期中，智能建造技术构建了全方位的信息交互与共享机制。在规划设计阶段，设计人员基于 BIM 协同平台，通过实时共享设计模型与数据，打破专业间的壁垒，实现多专业的高效协作，避免设计冲突。施工阶段，IoT 技术将施工现场的设备运行状态、人员位置、材料使用等信息实时采集并上传至项目管理平台，与 BIM 模型进行关联，使管理者能直观了解施工进展。同时，大数据分析平台对采集的 数据进行处理，为施工资源调配、进度调整提供数据支持。运维 阶段，通过持续监测收集的结构健康数据与设备运行数据，更新 BIM 运维模型，实现对市政设施的精细化管理。 

二、智能建造技术在市政工程各环节的应用 

（一）规划设计阶段 

1.基于大数据的场地分析与方案优化在市政工程规划设计前期，大数据技术依托互联网，广泛收集城市地理、交通流量、人口分布等多源信息，构建数据库。借助地理加权回归模型（GWR）开展场地多维度分析，通过剖析不同地理空间数据的关系，确定项目最优选址。在此基础上，运用空间句法理论量化分析空间，获取不同空间的可达性和集成度指标，据此对市政工程内部功能分区进行科学规划，使各功能区域布局更趋合理。同时，借助参数化设计工具生成多个 设计方案，经多轮比选，筛选出综合效益最优的方案，为市政工程规划提供科学依据。

2.BIM 正向设计与协同设计在 BIM 正向设计中，设计人员通过专业软件（如 Navisworks 等）建立集建筑、结构、给排水等多专业于一体的三维模型。借助基于互联网的协同平台，各专业人员可实时访问、编辑同一模型，做到信息同步、协作高效。实际操作中，通过模型中的“碰 撞检查”功能，系统可自动检测各专业设计之间是否存在冲突，例如管线穿梁、构件重叠等问题，帮助设计人员在施工前就发现 并解决潜在错误。此外，基于模型的信息传递机制，各专业变更信息能及时同步，实现信息实时共享，提高设计效率，保障设计质量，有效减少因沟通不畅导致的设计失误。

（二）施工阶段 

1.智能施工装备与机器人应用在市政工程施工阶段，智能摊铺机、压路机、架桥机等自动化设备，以及测量机器人、焊接机器人等智能装备被广泛应用。智能摊铺机配备自动找平系统，利用激光传感器实时采集路面高程，通过控制系统精确调节摊铺厚度和坡度，从而确保路面平整度达到设计标准。同时，测量机器人可与 BIM 模型联网，自动获取测量任务，并通过全站仪精准定位关键施工点位， 实时回传数据，实现对施工精度的动态监控与反馈。这些技术手段不仅提高了施工效率和质量，也大幅减少了人工操作误差。

2. 施工进度与资源的智能化管理 借助 IoT 技术，在施工设备、材料和人员上部署传感器， 通过互联网实时采集设备运行状态、材料库存和人员位置等信 息。将其信息与 BIM 模型和进度管理软件相结合，基于关键路 径法（CPM）与计划评审技术（PERT）对施工进度进行动态监控， 一旦实际进度与计划进度偏差超过预设阈值，系统自动发出预 警。同时，系统还可基于资源情况进行智能优化，合理分配人力、设备和材料，提升资源利用效率。通过这一智能化技术体系， 显著增强了施工过程的协同性和响应能力，确保市政工程稳步推进、高效执行。 

（三）运维阶段 

1. 设施运行状态的实时监测与预警在市政基础设施中部署各类传感器，结合 IoT 技术和互联 网，可实时获取结构应力、位移、振动等关键运行数据。这些 数据被传输至后台数据分析平台，通过统计过程控制方法进行状态评估，判断设施是否处于正常运行范围。 当系统识别到监测数据超出安全阈值，会立即触发预警， 通知运维人员进行排查与处理，从而实现隐患早发现、早处置。 这种智能监测机制显著提升了市政基础设施的运行安全性和维护效率，为设施的稳定运行提供了有力保障。 

2. 基于 AI 的设施维护策略制定利用人工智能技术，对设施运行数据和历史维护记录进行深度挖掘。通过建立故障预测模型，如基于长短期记忆网络 （LSTM）的模型，预测设施故障发生的时间和部位。根据预测 结果，运用维护决策算法制定个性化维护策略，实现从被动维修到主动预防性维护的转变，延长市政基础设施的使用寿命， 降低运维成本，进而提升市政设施全生命周期管理的科学性与经济性。 

三、市政工程项目中的智能建造技术 应用案例分析 

（一）A 市海绵城市建设项目应用剖析 

1.全流程智能建造技术应用 A 市海绵城市建设项目运用多项前沿技术 推动项目开展。规划设计阶段，借助地理信息 系统（GIS）与水文水力模型（HEC-HMS），分 析城市地理和水文数据，构建初步规划。通过 建筑信息模型（BIM）技术搭建三维模型，开展碰撞检查，解决 245 处设计冲突。 施工阶段，物联网（IoT）技术赋能，85% 的施工设备安装传感器，实时采集运行参数。 以植草沟施工为例，传感器将土壤铺设厚度误 差控制在 ±2.5cm。无人机每 6 天巡查一次，利 用图像识别反馈 130 余处施工问题。 运维阶段，部署 4 大类 320 余个传感器， 收集设施运行数据，借助大数据和人工智能（AI） 算法，实现智能诊断与维护周期预测。

2. 应用成效 对比传统建设模式，智能建造技术在 A 市 海绵城市建设项目中的应用成效显著，具体数 据如表 1 所示。 由上述数据可知，智能建造技术大幅减少对比维度 传统模式智能建造模式变化幅度 设计变更次数 45 12 约 73.3% 施工周期（月） 20 16 20% 质量缺陷率 10% 4% 约 60% 运维响应时间（h） 36 8 约 77.8% 表 1 A 市海绵城市建设模式指标对比 了设计变更次数，有效缩短施工周期，降低质 量缺陷率，显著提升运维响应速度，全方位提 升了海绵城市建设与运维的效率和质量。 

（二）B 市城市快速路建设项目应用洞察 

1.多场景智能建造技术落地

B 市城市快速路建设项目借助智能建造技 术提升建设与运维水平。规划设计阶段，虚拟 现实（VR）技术助力收集 210 余条反馈，优化 设计方案，大数据分析合理规划 5 处出入口和 4 座互通式立交。

 施工阶段，智能摊铺机和压路机运用 高精度定位技术，将路面平整度误差控制在 ±1mm，压实度偏差控制在 ±0.6%。区块链技 术溯源 700 余批次主要材料信息，数字孪生技 术提前解决 110 余个施工问题。

 运维阶段，智慧运维管理平台集成物联网、 大数据和 AI 技术，450 余个传感器实时采集路 面和交通数据。

2. 应用成效 

对比传统建设模式，智能建造技术为 B 市 城市快速路建设带来显著变化，具体数据如表 2 所示。

综上，智能建造技术有效缩短设计阶段耗 时，降低材料浪费率和施工安全事故发生率， 大幅提前道路病害发现时间，实现了城市快速路建设与运维的 精细化、高效化管理。

 四、结语 

在市政项目中，GIS、BIM 等技术在规划设计阶段的应用， 有效提升方案科学性，降低设计变更频次。施工阶段，IOT 与 智能设备的部署，提升施工效率，保障工程质量。运维阶段， 大数据与 AI 的融入，增强设施故障预判能力，降低运维成本。 未来，市政工程领域需加大智能建造技术研发与推广，推动技 术与项目深度融合，以助力市政工程建设高质量发展。 

（作者单位 ：东明县城市建设公用事业服务中心）

摘自《中国建设信息化》2025年7月下