基于 WebGIS 的水文基本建设项目管理平台设计与实现

王思远，宋运凯，关保多，王少鹏

（黑龙江省水文水资源中心，黑龙江 哈尔滨 150001）

0 引言

随着新时代水利和经济社会发展对水文服务需求的不断增强，水文基本建设项目的投资力度也不断加大。根据《2020 年全国水文统计年报》统计，2020 年全国水文基本建设投入资金为 14.07 亿元，较 2019 年增长 1.16 亿元，已连续多年保持增长。随着投入的加快，水文基建项目的管理任务日趋繁重[1]，对智能化、信息化的需求日趋强烈[2]，传统水文建管模式已难以满足需求[3-7]。水文基建项目具有以下特点：

1）空间跨度大，导致施工管理复杂、沟通协调不畅、档案资料分散、收集整理困难等问题。

2）设备占比高，意味着设备（尤其是进口设备）管理工作量大，清查盘点难，招投标周期长[8]。

3）水文行业的特殊性，导致管理流程难以完全执行水利水电工程的标准和规定，例如质量评定、验收规程等。

现有水文基本建设项目管理平台（以下简称现有建管平台）在解决上述问题方面较为乏力：

1）没有适应水文行业特性。一方面现有建管平台不能直观展现水文基本建设项目的地理空间分布特征；另一方面现有建管平台流程设计大多直接套用水利水电工程标准，没有依据水文行业标准制订。

2）智能化管理能力不足。现有建管平台大多仅具有静态存储资料的功能，缺少智能化管理。

3）缺少项目全生命周期管理。现有建管平台往往忽视建设项目运行管理阶段管理，没有覆盖项目建设的全生命周期。

由于 WebGIS 可以实现空间数据的检索、查询、制图输出、编辑等 GIS 基本功能，因此，针对水文基本建设项目问题，打造一套全生命周期智能化的基于 WebGIS 的水文基本建设项目管理平台（以下简称基于 WebGIS 的建管平台）。

1 平台设计

1.1 设计理念

基于 WebGIS 的建管平台主要设计理念如下：

1）满足水文基建项目特点。针对水文建设项目空间跨度大、管理难度高的特点，利用 WebGIS 技术直观展示建设中的水文站网空间分布和测站信息，实现建设项目数据的采集、储存、空间查询和分析等功能。建设管理流程设计应符合水文行业标准，实现规范化管理。

2）遵循先进性原则。先进性主要体现在智能化管理方面，主要包括智能化查询，工程进度智能化统计分析，重要节点和关键环节智能提醒，档案资料完整性检验和智能归档，以及水文仪器设备智能化监督管理等。同时，利用 WebGIS 的网络共享机制，实现水文建设信息的实时共享。

3）坚持全生命周期原则。设计能够覆盖规划设计、项目实施、工程验收及运行管理的全生命周期的建管平台。

1.2 总体架构设计

基于 WebGIS 的建管平台，采用 B/S 模式，总体架构设计图如图1 所示，包括以下 4 个层次：

图1 总体架构设计图

1）采集传输层。提供建设管理基础、实时信息的数据采集，利用物联网卡、有线网络等进行网络通信，实时感知水文仪器设备的运行状态。

2）数据管理层。包括数据整理和存储 2 部分，主要对数据进行统一接收、处理，并将数据存储在基础、空间、实时、建设项目档案等数据库中。

3）应用支撑层。提供工作流引擎、报表工具、GIS 软件、数据库管理软件、统一身份认证、业务流程管理等基础工具，以有效支撑应用系统。

4）业务服务层。围绕水文建设管理的业务需要，提供信息展示、查询，以及跟踪、系统管理等服务，实现水文建设项目全生命周期管理。

2 功能设计

基于 WebGIS 的建管平台的构建，旨在利用WebGIS、物联网等技术，实现建设项目管理数据的收集、存储、分析和共享，使项目法人能够直观准确地掌握水文建设项目动态信息，提供全生命周期服务，包括信息展示、跟踪管理、信息查询和系统管理等 4 项服务功能，以及 14 个模块。

2.1 信息展示服务

信息展示服务主要展示项目基础信息，为水文基本建设项目管理决策提供数据支撑，功能结构如图2 所示，包括以下 4 个模块：

图2 信息展示服务功能示意图

1）综合首页模块。利用 WebGIS 技术，在二维地理空间下直观展示水文建设项目位置信息，将现有建管平台单一的文本查询转变为地图与建管信息的交互式查询，使查询更加便捷，同时具有工程形象、资金支付等进度的智能化统计分析功能，有效解决水文基建项目点多面广、不易管理的问题，有利于管理者把握全局，全面掌握建设动态。

2）基础信息模块。主要展示项目建设内容、项目变更、资金到位、参建单位及表格模板等基础信息。

3）建管机构模块。主要展示项目建设管理办公室（以下简称项目办）所属各部门及现场管理办公室（以下简称现场办）主要成员的姓名、职务、联系方式等信息。

4）法律法规模块。主要提供国家、地方、行业的相关法律法规和规范规程等资料。

2.2 跟踪管理服务

跟踪管理服务，指通过标准化、规范化的业务流程，对项目进行全过程统一管理，实现规划设计—项目实施—工程验收—运行管理的全生命周期智能化管理，具体功能示意图如图3 所示，包括以下 5 个模块：

图3 跟踪管理服务功能示意图

1）规划与前期模块。主要实现项目前期工作管理，包括项目规划、项目建议书、可行性研究报告、初步设计报告、施工图及设计变更报告。在前期规划方面，基于 WebGIS 的建管平台能够对拟建各类水文测站的流域分布、站网密度等进行分析统计，实现对水文站网布设合理性的科学评估。

2）实施阶段模块。包括实施计划、标段划分、部分实施内容，覆盖从招投标管理到合同工程验收的过程，能够实现对建设项目重要节点和关键环节的智能提醒。在实施过程中，施工单位通过实时上传施工文件及分享施工照片，监理单位通过在线填报监理日志、月报等方式，实现各参建主体的数据共享和协同工作，提升管理效率。

3）工程验收模块。按照水文行业标准设计，有效推进项目管理的规范化和标准化，包括完工和竣工验收的管理，实现各阶段验收材料的录入、自动检验、智能化归档等功能。

4）项目监督模块。贯穿建设项目的始终，实现开工核实并备案，以及质量与安全监督文件管理等功能。

5）运行管理模块。通过水文设施水毁修复和设备管理维护，保障设施设备的安全可靠运行和水文工作的顺利开展。水文设施水毁修复，主要提供设施水毁或损毁修复的申报、批复等管理功能。水文设备管理维护，为新建水文测站仪器设备提供使用、更新、购置、维修、保养、检定和报废等方面的全过程管理服务。利用物联网射频识别技术，实现水文仪器设备的实时定位监控、高效盘点清查、出入库智能化管理；利用大数据分析，提供水文仪器设备保养、检定的智能提醒功能，化被动为主动。

2.3 信息查询服务

基于地理信息系统与建设项目档案数据库，管理者可实时便捷地查询水文建设项目相关信息，实现建管信息的共享，相关功能模块分析如下：

1）档案管理模块。通过档案资料的电子化，建立项目档案文件级目录数据库，实现电子档案资料的统一管理和共享。还可对各阶段工程建设资料的完整性进行自动检验并智能归档。

2）综合查询模块。提供丰富的信息检索方式，包括测站、标段、责任单位等多种查询模式。同时，提供模糊查询功能，能够在输入信息不完备的情况下依据匹配程度给出查询结果，提升了建管信息的查询效率。

3）文件管理及大事记模块。通过建设项目档案数据库，实现对收发文件、月报简报、汇报材料、会议纪要、建管大事记等建设管理材料的编辑，查询，阅览等功能。

2.4 系统管理服务

配置系统管理模块，根据项目办及现场办成员的职责分工，分配不同级别的账户、访问权限及模式。

3 功能实现及应用

基于 WebGIS 的建管平台的主要功能展示界面分析如下：

1）综合首页界面。综合首页界面包括河流水系及站网分布图、项目概况及通知公告、工程形象进度、待审批表单、支付待确定表单等部分，能够直观展示水文建设项目位置和建管信息，并提供地图与建管信息的交互式查询，为水文基本建设项目管理决策提供数据支撑，界面图如图4 所示。

图4 综合首页界面图

2）实施阶段界面。包括实施计划、标段划分、实施内容等部分，按照水文行业标准设计业务流程，覆盖从招投标管理到合同工程验收的标准化、规范化管理。

基于 WebGIS 的建管平台在水文基建项目中的应用场景如下：

1）统计分析方面。为实时掌握工程进度及资金支付情况，项目办一般设立专门统计员，汇总各部门上报的工程量及支付情况，形成旬月报，但沟通繁琐且效率低下。基于 WebGIS 的建管平台提供工程形象和资金支付等进度的智能化统计，管理者能够实时掌握进度信息，极大提升了管理效率。

2）全生命周期管理方面。运行管理阶段的任务是保证水利工程处于良好的运行状态，但面临着可能发生严重洪涝灾害使设施损毁的威胁，以及仪器设备管理维护工作量大的难题。基于 WebGIS 的建管平台可提供设施水毁管理功能，并且利用物联网射频识别和大数据等技术分析实现仪器设备使用、更新、购置、维修、保养、检定、报废等的全过程管理。

3）档案管理方面。水文项目档案资料往往杂而分散，且管理单位一般没有专门的档案管理人员，组卷归档难免问题百出，整理周期长。基于 WebGIS 的建管平台通过档案资料的电子化，建立了项目档案文件级目录数据库，提供档案资料的智能分类归档功能，保证了归档资料的质量和归档时效性。

4 结语

利用 WebGIS 技术，水文基本建设项目管理平台可直观展示建设中的水文站网空间分布，同时利用网络共享机制，实现信息的实时共享；依据水文行业标准设计跟踪管理模块，实现规范化管理；利用物联网技术，为新建水文测站仪器设备提供全过程管理服务，保障设备的安全可靠运行；通过智能化查询、统计分析，关键环节智能提醒，以及档案资料智能归档等实现智能化管理，最终实现从规划设计、项目实施、工程验收到运行管理的全生命周期智能化管理。

展望未来，在水文现代化建设的背景下，水文基本建设项目管理平台也需要不断地发展完善：应与 BIM 技术相结合，充分发挥 BIM 技术在设计、施工过程模拟及设施运行模拟等全生命周期管理中的技术优势，促进水文基建项目信息化建设；应与大数据理论相结合，充分挖掘水文建设项目管理中的数据特征，对项目管理过程进行优化，促进管理效率和决策水平的提升。