基于WebGIS技术的重庆市国家水土保持图斑精细化监管系统设计与应用

摘 要： 重庆市国家水土保持图斑精细化监管系统是基于WebGIS技术，采用B/S分布式架构模式构建的一个多源数据融合的过程可视化监管平台，可实现现场监管数据的实时上传与多源数据的前端展示。将系统应用于重庆市潼南区2022年国家水土保持重点建设工程集灵项目区，从总体措施完成进度、措施实施误差、多源数据系统展示方面对系统监测成果进行了展示。应用结果表明：通过监管系统图层叠加、空间分析功能，可核算项目各项水土保持措施的施工进度及施工误差，并据此调整施工计划；通过监管系统，可实现室内虚拟现场监管，为监管人员提供身临其境的施工现场体验；通过WebGIS技术整合多源数据，可实现多源数据与地理信息的有效融合，提高整体监管效能及监管成果的实际应用价值。

关键词： 多源数据融合；可视化监管；WebGIS技术；国家水土保持重点建设工程；重庆市

中图分类号： S157" 文献标识码： B" DOI：10.3969/j.issn.1000-0941.2025.01.010

［引用格式］ 宫春明，王星，蒋盛.基于WebGIS技术的重庆市国家水土保持图斑精细化监管系统设计与应用[J].中国水土保持，2025（1）：36-40.

为积极贯彻习近平总书记“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”治水思路，2019年水利部提出了“水利工程补短板，水利行业强监管”的水利发展改革总基调，旨在通过现代化和信息化手段提升监管水平。国家水土保持重点建设工程措施数量繁多且分布分散，现有的监管方式在监管精确度与时效性上表现出明显的不足，且信息共享机制也不够完善，一定程度上制约了监管工作的协调性[1-2]。目前，重庆市水土保持重点建设工程的监管主要依靠每年一次的现场抽查，缺乏持续的过程监管，上报的进度信息常缺乏现场监管数据支持，导致监管措施的实际执行结果与设计方案之间存在较大的偏差。针对上述问题，重庆市构建了一套基于WebGIS技术的可视化监管系统，旨在整合各类空间数据资源，实现图斑的精细化管理和监管成果的可视化展示，以提高监管精确度与时效性，促进信息共享，提升监管效能。

1 系统设计

重庆市国家水土保持图斑精细化监管系统是基于WebGIS技术构建的，系统框架采用B/S（Browser/Server）分布式框架模式进行开发，相比传统的C/S（Client/Server）框架模式，该模式具有更新速度快、性能好和扩展性强的特点。系统由数据采集层、数据层、平台支撑框架、服务层、应用层、用户层构成（见图1），通过后台发布包括措施矢量图在内的各类具有地理空间信息的数据，采用API接口调用天地图功能定位现场点，展示现场点信息（包含措施图斑信息、措施全景视图、照片和视频资料等），实现空间数据共享，达到实时影像浏览、图层叠加、空间分析、施工现场查询等目标。

1.1 系统数据管理

系统数据管理分为项目数据管理、项目详情管理、图例数据管理、专题数据管理、用户管理5个部分，上传界面见图2。其中：项目数据管理主要为措施矢量图层的上传，包括设计及已实施措施矢量图层、正射影像图的上传；项目详情管理主要将措施数据源上传，并进行现场点编辑，上传的措施数据源要求带有相应的经纬度坐标及措施全景影像、现场照片等；图例数据管理主要为专题图图例的上传；专题数据管理主要包括土地利用及水土流失强度专题图的上传；用户管理主要为账户权限的管理。

1.2 多源数据展示

通过多源数据展示界面（见图3）可展示措施现场点信息及措施矢量图，查看措施各阶段的实施进度及施工状态，并将图层管理中的设计措施图层与实施措施图层进行图层叠加，查看措施实施位置是否与设计的一致，以此判断措施实施是否存在误差；在措施现场点条目处，可及时查看措施的基本信息，包括施工进度及阶段、施工现场近景图、施工措施视频及全景影像资料等，实现对项目全过程的监管。

2 应用实例

2.1 项目介绍

重庆市潼南区2022年国家水土保持重点建设工程集灵项目区（北纬29°52′49″～30°18′18″，东经105°43′53″～105°55′34″）分为鹫台片区、碉楼片区、集灵片区（见图4）。项目区地形起伏较小，整体东北高、西南低，属于盆地浅丘地貌区。气候属中亚热带湿润季风气候，年均气温17.9 ℃，年均降水量990.8 mm，降水主要集中在5—9月。植被类型属川东盆地偏湿性常绿阔叶林亚带，林地主要分布在山坡上，主要树种为马尾松、柏木、楝；经果林品种主要为青梅、花椒和桑。

项目设计建设经果林131.24 hm2，同时配套建设生产道路16.88 km、排灌沟渠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处、宣传牌1处、封禁碑3块。

2.2 数据获取及处理

1）数据获取。先从国家水土保持重点建设工程信息管理系统中获取项目区边界、设计措施矢量文件，而后通过现场监测获取治理区正射、斜拍、全景及局部影像。共开展了4次现场监测，分别为2022年6月、7月、9月、12月，利用无人机航拍，获取3个治理片区现场实施措施的正射影像、施工现场的斜拍影像及全景影像；采用手机拍摄，获取单项措施局部质量情况照片。

2）图像处理。①正射影像拼接。通过Agisoft Metashape Professional（64 bit）软件按以下步骤进行正射影像拼接[3]：导入照片—对齐照片—生成密集点云—生成网格—生成纹理—Build Tiled Model（构建平面模型）—Build DEM（构建数字高程模型）—Build Orthomosaic（生成正射影像图）。②通过Web端登录账户，制作全景图并发布，同时获取网址URL。③对无人机近景斜拍及移动端局部措施拍摄的照片进行整理，形成具有措施号及时间属性的照片。④采用ArcGIS Map 10.8软件，对导入的正射影像图进行矢量化处理。

2.3 系统监管成果

2.3.1 总体措施完成进度

将工程措施分阶段进行工程量比例折算，并按各阶段措施工程量与折算比例之积进行施工进度统计，以获得单项措施真实施工进度［4］。对工程各措施的工程量、施工周期及工程造价进行措施权重的科学量化处理，得到措施权重当量（见表1），以科学衡量每种措施在整个工程中对进度贡献度的影响程度。计算各措施某阶段已实施量与其相应进度折算比例的乘积，得到措施某阶段的完成量，再将该完成量与其对应的水土保持措施权重当量乘积值累加，获得各措施某阶段的总体贡献度，然后将某阶段的总体贡献度与设计措施量总体贡献度相比，即可获得该阶段措施实施完成的总进度，总进度用百分比表示。对于经果林面状措施而言，在施工前就存在一定规模，只是在秋季适当进行补植，而其他面状措施如封育治理及保土耕作均属于软措施，并不存在工程施工情况，因此系统中只对点状、线状措施施工总体进度进行核算。经系统核算，集灵项目区点状、线状措施施工进度见表2。由表2可知，集灵项目区点状、线状措施设计工程量总体贡献度为59.42，而12月项目总体贡献度达57.66，因此施工总进度为97.04%。从点状措施的实施情况来看，蓄水池和沉沙池的实施情况在工程量上均满足设计要求，分别完成100%和130%；从线状措施的实施情况来看，生产道路实施情况在工程量上基本满足设计要求，完成了97.99%，而排灌沟渠在工程量上存在较大差异，仅完成了80.45%。

2.3.2 措施实施误差

现场措施图斑能精细展示点、线、面措施的实施情况，将现场措施图斑与设计措施图斑进行矢量叠加，获取叠加矢量图。叠加矢量图能清楚展示措施是否按设计方案实施，措施实施过程中存在哪些误差。从12月获取的9张集灵项目区叠加矢量图中，可以看出项目截至12月的实施情况、存在哪些误差（见表3、图5）。从表3、图5可以看出，截至12月面状措施、线状措施生产道路、点状措施沉沙池整体按设计实施情况较好，整体完成度较高，但在实施位置上存在一定的差异，出现超出设计范围、新增措施量的情况；线状措施排灌沟渠、点状措施蓄水池整体按设计实施情况一般，其中排灌沟渠整体完成度不高，蓄水池按设计的完成度不高，新增措施量大。从单个图来看，截至12月除5号、7号图斑全部完成外，其余图斑均未完成，且5号、7号图斑均存在超出设计量的情况。对比分析叠加矢量图，发现点状措施在实施数量的一致性上表现最优，但在实施位置的一致性评价方面显示出最弱的一致性水平；与此相反，线状措施实施数量的一致性水平最弱，而面状措施实施位置的一致性最佳。因此，仅依赖措施实施数量的一致性来评估国家水土保持重点建设工程的实施成效不够全面，必须对措施实施位置的一致性进行深入分析，才能准确地量化和掌握重点工程实施过程中的误差情况。

2.3.3 多源数据系统展示

系统利用影像底图集成的现场点功能，允许用户查看不同施工阶段的全景影像数据。针对每一处全景影像区域，系统巧妙地增设了热点标记，并存储相应的措施近景照片。通过点击热点图标，监管人员可直观查阅到措施当前及先前各阶段的详细近景照片（见图6）。此方法的核心在于借助热点链接手段，对全景影像与相应的近景措施照片进行了无缝衔接，同时赋予所有近景照片以地理坐标属性，为施工现场情况的复查提供了精准的定位，确保能够全面追踪每项措施从准备至结束整个施工过程的现场实况。主管机构可通过应用三维全景技术结合近景实景照片的融合展示，实现在室内虚拟现场监管体验，深入了解各项措施的施工工艺流程，并能精确把握每种措施在不同施工阶段的状态特征，进而分析各阶段的水土流失情况。这一创新性做法可确保对任何一种措施从施工初期直至竣工的全过程施工现场状态都能进行完整记录和可视化呈现，实现施工全周期现场痕迹管理，有助于优化施工计划，控制水土流失风险。

3 结束语

利用重庆市国家水土保持图斑精细化监管系统，对重庆市潼南区2022年国家水土保持重点建设工程实施了全过程图斑精细化管理。通过该系统平台，将设计措施矢量图斑与过程正射影像图中提取的过程措施矢量图斑进行叠加对比，可了解各阶段措施实施进度情况，评估措施设计水平及实施误差，并据此调整施工计划。系统在360°全景图像上添加热点链接，以展示各阶段措施施工照片，实现室内虚拟现场监管，为监管人员提供仿佛身临其境的施工现场体验。系统进一步运用WebGIS技术整合多源数据，可以“一张图”的形式集成展示措施矢量图斑、全景影像、视频、斜拍照片等多种信息[5-7]，实现了多源数据与地理信息的有效融合，提高了整体监管效能及监管成果的实际应用价值。

参考文献：

［1］ 罗寿泰，吴光艳，翁忠华.福建省漳州市水土保持信息化项目监管实践与思考[J].亚热带水土保持，2023，35（3）：33-36.

［2］ 石伟，武志涛.基于GIS的区域水土保持成果可视化系统设计与应用[J].实验技术与管理，2022，39（4）：84-89，100.

［3］ ZHU Pingzong，ZHANG Guanghui，ZHANG Baojun，et al.Variation in soil surface roughness under different land uses in a small watershed on the Loess Plateau，China［J］.Catena，2020，188：104465.

［4］ 赵永军，冯伟，李团宏.水土保持重点工程形象进度研究[J].中国水土保持，2015（7）：8-10.

［5］ 张鹏，张文静.基于百度地图API的水土保持监督管理信息系统设计与开发[J].广东水利水电，2015（3）：52-55.

［6］ 夏勤浩.基于GIS的国土空间规划“一张图”实施监督系统的设计与实现[J].测绘与空间地理信息，2023，46（3）：79-82.

［7］ 王武修，吴双阳，刘莹.无人机遥感技术在水土保持监测中的应用[J].黑龙江水利科技，2023，51（5）：116-118，171.

（责任编辑 张绪兰）