摘 要： 重慶市國家水土保持圖斑精細化監(jiān)管系統(tǒng)是基于WebGIS技術，采用B/S分布式架構模式構建的一個多源數(shù)據(jù)融合的過程可視化監(jiān)管平臺，可實現(xiàn)現(xiàn)場監(jiān)管數(shù)據(jù)的實時上傳與多源數(shù)據(jù)的前端展示。將系統(tǒng)應用于重慶市潼南區(qū)2022年國家水土保持重點建設工程集靈項目區(qū)，從總體措施完成進度、措施實施誤差、多源數(shù)據(jù)系統(tǒng)展示方面對系統(tǒng)監(jiān)測成果進行了展示。應用結果表明：通過監(jiān)管系統(tǒng)圖層疊加、空間分析功能，可核算項目各項水土保持措施的施工進度及施工誤差，并據(jù)此調整施工計劃；通過監(jiān)管系統(tǒng)，可實現(xiàn)室內虛擬現(xiàn)場監(jiān)管，為監(jiān)管人員提供身臨其境的施工現(xiàn)場體驗；通過WebGIS技術整合多源數(shù)據(jù)，可實現(xiàn)多源數(shù)據(jù)與地理信息的有效融合，提高整體監(jiān)管效能及監(jiān)管成果的實際應用價值。

關鍵詞： 多源數(shù)據(jù)融合；可視化監(jiān)管；WebGIS技術；國家水土保持重點建設工程；重慶市

中圖分類號： S157" 文獻標識碼： B" DOI：10.3969/j.issn.1000-0941.2025.01.010

［引用格式］ 宮春明，王星，蔣盛.基于WebGIS技術的重慶市國家水土保持圖斑精細化監(jiān)管系統(tǒng)設計與應用[J].中國水土保持，2025（1）：36-40.

為積極貫徹習近平總書記“節(jié)水優(yōu)先、空間均衡、系統(tǒng)治理、兩手發(fā)力”治水思路，2019年水利部提出了“水利工程補短板，水利行業(yè)強監(jiān)管”的水利發(fā)展改革總基調，旨在通過現(xiàn)代化和信息化手段提升監(jiān)管水平。國家水土保持重點建設工程措施數(shù)量繁多且分布分散，現(xiàn)有的監(jiān)管方式在監(jiān)管精確度與時效性上表現(xiàn)出明顯的不足，且信息共享機制也不夠完善，一定程度上制約了監(jiān)管工作的協(xié)調性[1-2]。目前，重慶市水土保持重點建設工程的監(jiān)管主要依靠每年一次的現(xiàn)場抽查，缺乏持續(xù)的過程監(jiān)管，上報的進度信息常缺乏現(xiàn)場監(jiān)管數(shù)據(jù)支持，導致監(jiān)管措施的實際執(zhí)行結果與設計方案之間存在較大的偏差。針對上述問題，重慶市構建了一套基于WebGIS技術的可視化監(jiān)管系統(tǒng)，旨在整合各類空間數(shù)據(jù)資源，實現(xiàn)圖斑的精細化管理和監(jiān)管成果的可視化展示，以提高監(jiān)管精確度與時效性，促進信息共享，提升監(jiān)管效能。

1 系統(tǒng)設計

重慶市國家水土保持圖斑精細化監(jiān)管系統(tǒng)是基于WebGIS技術構建的，系統(tǒng)框架采用B/S（Browser/Server）分布式框架模式進行開發(fā)，相比傳統(tǒng)的C/S（Client/Server）框架模式，該模式具有更新速度快、性能好和擴展性強的特點。系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)層、平臺支撐框架、服務層、應用層、用戶層構成（見圖1），通過后臺發(fā)布包括措施矢量圖在內的各類具有地理空間信息的數(shù)據(jù)，采用API接口調用天地圖功能定位現(xiàn)場點，展示現(xiàn)場點信息（包含措施圖斑信息、措施全景視圖、照片和視頻資料等），實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)共享，達到實時影像瀏覽、圖層疊加、空間分析、施工現(xiàn)場查詢等目標。

1.1 系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理

系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理分為項目數(shù)據(jù)管理、項目詳情管理、圖例數(shù)據(jù)管理、專題數(shù)據(jù)管理、用戶管理5個部分，上傳界面見圖2。其中：項目數(shù)據(jù)管理主要為措施矢量圖層的上傳，包括設計及已實施措施矢量圖層、正射影像圖的上傳；項目詳情管理主要將措施數(shù)據(jù)源上傳，并進行現(xiàn)場點編輯，上傳的措施數(shù)據(jù)源要求帶有相應的經緯度坐標及措施全景影像、現(xiàn)場照片等；圖例數(shù)據(jù)管理主要為專題圖圖例的上傳；專題數(shù)據(jù)管理主要包括土地利用及水土流失強度專題圖的上傳；用戶管理主要為賬戶權限的管理。

1.2 多源數(shù)據(jù)展示

通過多源數(shù)據(jù)展示界面（見圖3）可展示措施現(xiàn)場點信息及措施矢量圖，查看措施各階段的實施進度及施工狀態(tài)，并將圖層管理中的設計措施圖層與實施措施圖層進行圖層疊加，查看措施實施位置是否與設計的一致，以此判斷措施實施是否存在誤差；在措施現(xiàn)場點條目處，可及時查看措施的基本信息，包括施工進度及階段、施工現(xiàn)場近景圖、施工措施視頻及全景影像資料等，實現(xiàn)對項目全過程的監(jiān)管。

2 應用實例

2.1 項目介紹

重慶市潼南區(qū)2022年國家水土保持重點建設工程集靈項目區(qū)（北緯29°52′49″～30°18′18″，東經105°43′53″～105°55′34″）分為鷲臺片區(qū)、碉樓片區(qū)、集靈片區(qū)（見圖4）。項目區(qū)地形起伏較小，整體東北高、西南低，屬于盆地淺丘地貌區(qū)。氣候屬中亞熱帶濕潤季風氣候，年均氣溫17.9 ℃，年均降水量990.8 mm，降水主要集中在5—9月。植被類型屬川東盆地偏濕性常綠闊葉林亞帶，林地主要分布在山坡上，主要樹種為馬尾松、柏木、楝；經果林品種主要為青梅、花椒和桑。

項目設計建設經果林131.24 hm2，同時配套建設生產道路16.88 km、排灌溝渠5.83 km、沉沙池20座、蓄水池5座、高位水池1座、提灌站1座、竣工牌3處、宣傳牌1處、封禁碑3塊。

2.2 數(shù)據(jù)獲取及處理

1）數(shù)據(jù)獲取。先從國家水土保持重點建設工程信息管理系統(tǒng)中獲取項目區(qū)邊界、設計措施矢量文件，而后通過現(xiàn)場監(jiān)測獲取治理區(qū)正射、斜拍、全景及局部影像。共開展了4次現(xiàn)場監(jiān)測，分別為2022年6月、7月、9月、12月，利用無人機航拍，獲取3個治理片區(qū)現(xiàn)場實施措施的正射影像、施工現(xiàn)場的斜拍影像及全景影像；采用手機拍攝，獲取單項措施局部質量情況照片。

2）圖像處理。①正射影像拼接。通過Agisoft Metashape Professional（64 bit）軟件按以下步驟進行正射影像拼接[3]：導入照片—對齊照片—生成密集點云—生成網(wǎng)格—生成紋理—Build Tiled Model（構建平面模型）—Build DEM（構建數(shù)字高程模型）—Build Orthomosaic（生成正射影像圖）。②通過Web端登錄賬戶，制作全景圖并發(fā)布，同時獲取網(wǎng)址URL。③對無人機近景斜拍及移動端局部措施拍攝的照片進行整理，形成具有措施號及時間屬性的照片。④采用ArcGIS Map 10.8軟件，對導入的正射影像圖進行矢量化處理。

2.3 系統(tǒng)監(jiān)管成果

2.3.1 總體措施完成進度

將工程措施分階段進行工程量比例折算，并按各階段措施工程量與折算比例之積進行施工進度統(tǒng)計，以獲得單項措施真實施工進度［4］。對工程各措施的工程量、施工周期及工程造價進行措施權重的科學量化處理，得到措施權重當量（見表1），以科學衡量每種措施在整個工程中對進度貢獻度的影響程度。計算各措施某階段已實施量與其相應進度折算比例的乘積，得到措施某階段的完成量，再將該完成量與其對應的水土保持措施權重當量乘積值累加，獲得各措施某階段的總體貢獻度，然后將某階段的總體貢獻度與設計措施量總體貢獻度相比，即可獲得該階段措施實施完成的總進度，總進度用百分比表示。對于經果林面狀措施而言，在施工前就存在一定規(guī)模，只是在秋季適當進行補植，而其他面狀措施如封育治理及保土耕作均屬于軟措施，并不存在工程施工情況，因此系統(tǒng)中只對點狀、線狀措施施工總體進度進行核算。經系統(tǒng)核算，集靈項目區(qū)點狀、線狀措施施工進度見表2。由表2可知，集靈項目區(qū)點狀、線狀措施設計工程量總體貢獻度為59.42，而12月項目總體貢獻度達57.66，因此施工總進度為97.04%。從點狀措施的實施情況來看，蓄水池和沉沙池的實施情況在工程量上均滿足設計要求，分別完成100%和130%；從線狀措施的實施情況來看，生產道路實施情況在工程量上基本滿足設計要求，完成了97.99%，而排灌溝渠在工程量上存在較大差異，僅完成了80.45%。

2.3.2 措施實施誤差

現(xiàn)場措施圖斑能精細展示點、線、面措施的實施情況，將現(xiàn)場措施圖斑與設計措施圖斑進行矢量疊加，獲取疊加矢量圖。疊加矢量圖能清楚展示措施是否按設計方案實施，措施實施過程中存在哪些誤差。從12月獲取的9張集靈項目區(qū)疊加矢量圖中，可以看出項目截至12月的實施情況、存在哪些誤差（見表3、圖5）。從表3、圖5可以看出，截至12月面狀措施、線狀措施生產道路、點狀措施沉沙池整體按設計實施情況較好，整體完成度較高，但在實施位置上存在一定的差異，出現(xiàn)超出設計范圍、新增措施量的情況；線狀措施排灌溝渠、點狀措施蓄水池整體按設計實施情況一般，其中排灌溝渠整體完成度不高，蓄水池按設計的完成度不高，新增措施量大。從單個圖來看，截至12月除5號、7號圖斑全部完成外，其余圖斑均未完成，且5號、7號圖斑均存在超出設計量的情況。對比分析疊加矢量圖，發(fā)現(xiàn)點狀措施在實施數(shù)量的一致性上表現(xiàn)最優(yōu)，但在實施位置的一致性評價方面顯示出最弱的一致性水平；與此相反，線狀措施實施數(shù)量的一致性水平最弱，而面狀措施實施位置的一致性最佳。因此，僅依賴措施實施數(shù)量的一致性來評估國家水土保持重點建設工程的實施成效不夠全面，必須對措施實施位置的一致性進行深入分析，才能準確地量化和掌握重點工程實施過程中的誤差情況。

2.3.3 多源數(shù)據(jù)系統(tǒng)展示

系統(tǒng)利用影像底圖集成的現(xiàn)場點功能，允許用戶查看不同施工階段的全景影像數(shù)據(jù)。針對每一處全景影像區(qū)域，系統(tǒng)巧妙地增設了熱點標記，并存儲相應的措施近景照片。通過點擊熱點圖標，監(jiān)管人員可直觀查閱到措施當前及先前各階段的詳細近景照片（見圖6）。此方法的核心在于借助熱點鏈接手段，對全景影像與相應的近景措施照片進行了無縫銜接，同時賦予所有近景照片以地理坐標屬性，為施工現(xiàn)場情況的復查提供了精準的定位，確保能夠全面追蹤每項措施從準備至結束整個施工過程的現(xiàn)場實況。主管機構可通過應用三維全景技術結合近景實景照片的融合展示，實現(xiàn)在室內虛擬現(xiàn)場監(jiān)管體驗，深入了解各項措施的施工工藝流程，并能精確把握每種措施在不同施工階段的狀態(tài)特征，進而分析各階段的水土流失情況。這一創(chuàng)新性做法可確保對任何一種措施從施工初期直至竣工的全過程施工現(xiàn)場狀態(tài)都能進行完整記錄和可視化呈現(xiàn)，實現(xiàn)施工全周期現(xiàn)場痕跡管理，有助于優(yōu)化施工計劃，控制水土流失風險。

3 結束語

利用重慶市國家水土保持圖斑精細化監(jiān)管系統(tǒng)，對重慶市潼南區(qū)2022年國家水土保持重點建設工程實施了全過程圖斑精細化管理。通過該系統(tǒng)平臺，將設計措施矢量圖斑與過程正射影像圖中提取的過程措施矢量圖斑進行疊加對比，可了解各階段措施實施進度情況，評估措施設計水平及實施誤差，并據(jù)此調整施工計劃。系統(tǒng)在360°全景圖像上添加熱點鏈接，以展示各階段措施施工照片，實現(xiàn)室內虛擬現(xiàn)場監(jiān)管，為監(jiān)管人員提供仿佛身臨其境的施工現(xiàn)場體驗。系統(tǒng)進一步運用WebGIS技術整合多源數(shù)據(jù)，可以“一張圖”的形式集成展示措施矢量圖斑、全景影像、視頻、斜拍照片等多種信息[5-7]，實現(xiàn)了多源數(shù)據(jù)與地理信息的有效融合，提高了整體監(jiān)管效能及監(jiān)管成果的實際應用價值。

參考文獻：

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（責任編輯 張緒蘭）