基于 WebGIS 的水文基本建設(shè)項(xiàng)目管理平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

王思遠(yuǎn)，宋運(yùn)凱，關(guān)保多，王少鵬

（黑龍江省水文水資源中心，黑龍江 哈爾濱 150001）

0 引言

隨著新時(shí)代水利和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)水文服務(wù)需求的不斷增強(qiáng)，水文基本建設(shè)項(xiàng)目的投資力度也不斷加大。根據(jù)《2020 年全國(guó)水文統(tǒng)計(jì)年報(bào)》統(tǒng)計(jì)，2020 年全國(guó)水文基本建設(shè)投入資金為 14.07 億元，較 2019 年增長(zhǎng) 1.16 億元，已連續(xù)多年保持增長(zhǎng)。隨著投入的加快，水文基建項(xiàng)目的管理任務(wù)日趨繁重[1]，對(duì)智能化、信息化的需求日趨強(qiáng)烈[2]，傳統(tǒng)水文建管模式已難以滿(mǎn)足需求[3-7]。水文基建項(xiàng)目具有以下特點(diǎn)：

1）空間跨度大，導(dǎo)致施工管理復(fù)雜、溝通協(xié)調(diào)不暢、檔案資料分散、收集整理困難等問(wèn)題。

2）設(shè)備占比高，意味著設(shè)備（尤其是進(jìn)口設(shè)備）管理工作量大，清查盤(pán)點(diǎn)難，招投標(biāo)周期長(zhǎng)[8]。

3）水文行業(yè)的特殊性，導(dǎo)致管理流程難以完全執(zhí)行水利水電工程的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定，例如質(zhì)量評(píng)定、驗(yàn)收規(guī)程等。

現(xiàn)有水文基本建設(shè)項(xiàng)目管理平臺(tái)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)現(xiàn)有建管平臺(tái)）在解決上述問(wèn)題方面較為乏力：

1）沒(méi)有適應(yīng)水文行業(yè)特性。一方面現(xiàn)有建管平臺(tái)不能直觀展現(xiàn)水文基本建設(shè)項(xiàng)目的地理空間分布特征；另一方面現(xiàn)有建管平臺(tái)流程設(shè)計(jì)大多直接套用水利水電工程標(biāo)準(zhǔn)，沒(méi)有依據(jù)水文行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制訂。

2）智能化管理能力不足。現(xiàn)有建管平臺(tái)大多僅具有靜態(tài)存儲(chǔ)資料的功能，缺少智能化管理。

3）缺少項(xiàng)目全生命周期管理。現(xiàn)有建管平臺(tái)往往忽視建設(shè)項(xiàng)目運(yùn)行管理階段管理，沒(méi)有覆蓋項(xiàng)目建設(shè)的全生命周期。

由于 WebGIS 可以實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的檢索、查詢(xún)、制圖輸出、編輯等 GIS 基本功能，因此，針對(duì)水文基本建設(shè)項(xiàng)目問(wèn)題，打造一套全生命周期智能化的基于 WebGIS 的水文基本建設(shè)項(xiàng)目管理平臺(tái)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)基于 WebGIS 的建管平臺(tái)）。

1 平臺(tái)設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)理念

基于 WebGIS 的建管平臺(tái)主要設(shè)計(jì)理念如下：

1）滿(mǎn)足水文基建項(xiàng)目特點(diǎn)。針對(duì)水文建設(shè)項(xiàng)目空間跨度大、管理難度高的特點(diǎn)，利用 WebGIS 技術(shù)直觀展示建設(shè)中的水文站網(wǎng)空間分布和測(cè)站信息，實(shí)現(xiàn)建設(shè)項(xiàng)目數(shù)據(jù)的采集、儲(chǔ)存、空間查詢(xún)和分析等功能。建設(shè)管理流程設(shè)計(jì)應(yīng)符合水文行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)規(guī)范化管理。

2）遵循先進(jìn)性原則。先進(jìn)性主要體現(xiàn)在智能化管理方面，主要包括智能化查詢(xún)，工程進(jìn)度智能化統(tǒng)計(jì)分析，重要節(jié)點(diǎn)和關(guān)鍵環(huán)節(jié)智能提醒，檔案資料完整性檢驗(yàn)和智能歸檔，以及水文儀器設(shè)備智能化監(jiān)督管理等。同時(shí)，利用 WebGIS 的網(wǎng)絡(luò)共享機(jī)制，實(shí)現(xiàn)水文建設(shè)信息的實(shí)時(shí)共享。

3）堅(jiān)持全生命周期原則。設(shè)計(jì)能夠覆蓋規(guī)劃設(shè)計(jì)、項(xiàng)目實(shí)施、工程驗(yàn)收及運(yùn)行管理的全生命周期的建管平臺(tái)。

1.2 總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

基于 WebGIS 的建管平臺(tái)，采用 B/S 模式，總體架構(gòu)設(shè)計(jì)圖如圖1 所示，包括以下 4 個(gè)層次：

圖1 總體架構(gòu)設(shè)計(jì)圖

1）采集傳輸層。提供建設(shè)管理基礎(chǔ)、實(shí)時(shí)信息的數(shù)據(jù)采集，利用物聯(lián)網(wǎng)卡、有線網(wǎng)絡(luò)等進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信，實(shí)時(shí)感知水文儀器設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。

2）數(shù)據(jù)管理層。包括數(shù)據(jù)整理和存儲(chǔ) 2 部分，主要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一接收、處理，并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在基礎(chǔ)、空間、實(shí)時(shí)、建設(shè)項(xiàng)目檔案等數(shù)據(jù)庫(kù)中。

3）應(yīng)用支撐層。提供工作流引擎、報(bào)表工具、GIS 軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件、統(tǒng)一身份認(rèn)證、業(yè)務(wù)流程管理等基礎(chǔ)工具，以有效支撐應(yīng)用系統(tǒng)。

4）業(yè)務(wù)服務(wù)層。圍繞水文建設(shè)管理的業(yè)務(wù)需要，提供信息展示、查詢(xún)，以及跟蹤、系統(tǒng)管理等服務(wù)，實(shí)現(xiàn)水文建設(shè)項(xiàng)目全生命周期管理。

2 功能設(shè)計(jì)

基于 WebGIS 的建管平臺(tái)的構(gòu)建，旨在利用WebGIS、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)建設(shè)項(xiàng)目管理數(shù)據(jù)的收集、存儲(chǔ)、分析和共享，使項(xiàng)目法人能夠直觀準(zhǔn)確地掌握水文建設(shè)項(xiàng)目動(dòng)態(tài)信息，提供全生命周期服務(wù)，包括信息展示、跟蹤管理、信息查詢(xún)和系統(tǒng)管理等 4 項(xiàng)服務(wù)功能，以及 14 個(gè)模塊。

2.1 信息展示服務(wù)

信息展示服務(wù)主要展示項(xiàng)目基礎(chǔ)信息，為水文基本建設(shè)項(xiàng)目管理決策提供數(shù)據(jù)支撐，功能結(jié)構(gòu)如圖2 所示，包括以下 4 個(gè)模塊：

圖2 信息展示服務(wù)功能示意圖

1）綜合首頁(yè)模塊。利用 WebGIS 技術(shù)，在二維地理空間下直觀展示水文建設(shè)項(xiàng)目位置信息，將現(xiàn)有建管平臺(tái)單一的文本查詢(xún)轉(zhuǎn)變?yōu)榈貓D與建管信息的交互式查詢(xún)，使查詢(xún)更加便捷，同時(shí)具有工程形象、資金支付等進(jìn)度的智能化統(tǒng)計(jì)分析功能，有效解決水文基建項(xiàng)目點(diǎn)多面廣、不易管理的問(wèn)題，有利于管理者把握全局，全面掌握建設(shè)動(dòng)態(tài)。

2）基礎(chǔ)信息模塊。主要展示項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容、項(xiàng)目變更、資金到位、參建單位及表格模板等基礎(chǔ)信息。

3）建管機(jī)構(gòu)模塊。主要展示項(xiàng)目建設(shè)管理辦公室（以下簡(jiǎn)稱(chēng)項(xiàng)目辦）所屬各部門(mén)及現(xiàn)場(chǎng)管理辦公室（以下簡(jiǎn)稱(chēng)現(xiàn)場(chǎng)辦）主要成員的姓名、職務(wù)、聯(lián)系方式等信息。

4）法律法規(guī)模塊。主要提供國(guó)家、地方、行業(yè)的相關(guān)法律法規(guī)和規(guī)范規(guī)程等資料。

2.2 跟蹤管理服務(wù)

跟蹤管理服務(wù)，指通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的業(yè)務(wù)流程，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行全過(guò)程統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)規(guī)劃設(shè)計(jì)—項(xiàng)目實(shí)施—工程驗(yàn)收—運(yùn)行管理的全生命周期智能化管理，具體功能示意圖如圖3 所示，包括以下 5 個(gè)模塊：

圖3 跟蹤管理服務(wù)功能示意圖

1）規(guī)劃與前期模塊。主要實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目前期工作管理，包括項(xiàng)目規(guī)劃、項(xiàng)目建議書(shū)、可行性研究報(bào)告、初步設(shè)計(jì)報(bào)告、施工圖及設(shè)計(jì)變更報(bào)告。在前期規(guī)劃方面，基于 WebGIS 的建管平臺(tái)能夠?qū)M建各類(lèi)水文測(cè)站的流域分布、站網(wǎng)密度等進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)水文站網(wǎng)布設(shè)合理性的科學(xué)評(píng)估。

2）實(shí)施階段模塊。包括實(shí)施計(jì)劃、標(biāo)段劃分、部分實(shí)施內(nèi)容，覆蓋從招投標(biāo)管理到合同工程驗(yàn)收的過(guò)程，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)建設(shè)項(xiàng)目重要節(jié)點(diǎn)和關(guān)鍵環(huán)節(jié)的智能提醒。在實(shí)施過(guò)程中，施工單位通過(guò)實(shí)時(shí)上傳施工文件及分享施工照片，監(jiān)理單位通過(guò)在線填報(bào)監(jiān)理日志、月報(bào)等方式，實(shí)現(xiàn)各參建主體的數(shù)據(jù)共享和協(xié)同工作，提升管理效率。

3）工程驗(yàn)收模塊。按照水文行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，有效推進(jìn)項(xiàng)目管理的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化，包括完工和竣工驗(yàn)收的管理，實(shí)現(xiàn)各階段驗(yàn)收材料的錄入、自動(dòng)檢驗(yàn)、智能化歸檔等功能。

4）項(xiàng)目監(jiān)督模塊。貫穿建設(shè)項(xiàng)目的始終，實(shí)現(xiàn)開(kāi)工核實(shí)并備案，以及質(zhì)量與安全監(jiān)督文件管理等功能。

5）運(yùn)行管理模塊。通過(guò)水文設(shè)施水毀修復(fù)和設(shè)備管理維護(hù)，保障設(shè)施設(shè)備的安全可靠運(yùn)行和水文工作的順利開(kāi)展。水文設(shè)施水毀修復(fù)，主要提供設(shè)施水毀或損毀修復(fù)的申報(bào)、批復(fù)等管理功能。水文設(shè)備管理維護(hù)，為新建水文測(cè)站儀器設(shè)備提供使用、更新、購(gòu)置、維修、保養(yǎng)、檢定和報(bào)廢等方面的全過(guò)程管理服務(wù)。利用物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)水文儀器設(shè)備的實(shí)時(shí)定位監(jiān)控、高效盤(pán)點(diǎn)清查、出入庫(kù)智能化管理；利用大數(shù)據(jù)分析，提供水文儀器設(shè)備保養(yǎng)、檢定的智能提醒功能，化被動(dòng)為主動(dòng)。

2.3 信息查詢(xún)服務(wù)

基于地理信息系統(tǒng)與建設(shè)項(xiàng)目檔案數(shù)據(jù)庫(kù)，管理者可實(shí)時(shí)便捷地查詢(xún)水文建設(shè)項(xiàng)目相關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)建管信息的共享，相關(guān)功能模塊分析如下：

1）檔案管理模塊。通過(guò)檔案資料的電子化，建立項(xiàng)目檔案文件級(jí)目錄數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)電子檔案資料的統(tǒng)一管理和共享。還可對(duì)各階段工程建設(shè)資料的完整性進(jìn)行自動(dòng)檢驗(yàn)并智能歸檔。

2）綜合查詢(xún)模塊。提供豐富的信息檢索方式，包括測(cè)站、標(biāo)段、責(zé)任單位等多種查詢(xún)模式。同時(shí)，提供模糊查詢(xún)功能，能夠在輸入信息不完備的情況下依據(jù)匹配程度給出查詢(xún)結(jié)果，提升了建管信息的查詢(xún)效率。

3）文件管理及大事記模塊。通過(guò)建設(shè)項(xiàng)目檔案數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)收發(fā)文件、月報(bào)簡(jiǎn)報(bào)、匯報(bào)材料、會(huì)議紀(jì)要、建管大事記等建設(shè)管理材料的編輯，查詢(xún)，閱覽等功能。

2.4 系統(tǒng)管理服務(wù)

配置系統(tǒng)管理模塊，根據(jù)項(xiàng)目辦及現(xiàn)場(chǎng)辦成員的職責(zé)分工，分配不同級(jí)別的賬戶(hù)、訪問(wèn)權(quán)限及模式。

3 功能實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用

基于 WebGIS 的建管平臺(tái)的主要功能展示界面分析如下：

1）綜合首頁(yè)界面。綜合首頁(yè)界面包括河流水系及站網(wǎng)分布圖、項(xiàng)目概況及通知公告、工程形象進(jìn)度、待審批表單、支付待確定表單等部分，能夠直觀展示水文建設(shè)項(xiàng)目位置和建管信息，并提供地圖與建管信息的交互式查詢(xún)，為水文基本建設(shè)項(xiàng)目管理決策提供數(shù)據(jù)支撐，界面圖如圖4 所示。

圖4 綜合首頁(yè)界面圖

2）實(shí)施階段界面。包括實(shí)施計(jì)劃、標(biāo)段劃分、實(shí)施內(nèi)容等部分，按照水文行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)流程，覆蓋從招投標(biāo)管理到合同工程驗(yàn)收的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化管理。

基于 WebGIS 的建管平臺(tái)在水文基建項(xiàng)目中的應(yīng)用場(chǎng)景如下：

1）統(tǒng)計(jì)分析方面。為實(shí)時(shí)掌握工程進(jìn)度及資金支付情況，項(xiàng)目辦一般設(shè)立專(zhuān)門(mén)統(tǒng)計(jì)員，匯總各部門(mén)上報(bào)的工程量及支付情況，形成旬月報(bào)，但溝通繁瑣且效率低下?；?WebGIS 的建管平臺(tái)提供工程形象和資金支付等進(jìn)度的智能化統(tǒng)計(jì)，管理者能夠?qū)崟r(shí)掌握進(jìn)度信息，極大提升了管理效率。

2）全生命周期管理方面。運(yùn)行管理階段的任務(wù)是保證水利工程處于良好的運(yùn)行狀態(tài)，但面臨著可能發(fā)生嚴(yán)重洪澇災(zāi)害使設(shè)施損毀的威脅，以及儀器設(shè)備管理維護(hù)工作量大的難題?；?WebGIS 的建管平臺(tái)可提供設(shè)施水毀管理功能，并且利用物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別和大數(shù)據(jù)等技術(shù)分析實(shí)現(xiàn)儀器設(shè)備使用、更新、購(gòu)置、維修、保養(yǎng)、檢定、報(bào)廢等的全過(guò)程管理。

3）檔案管理方面。水文項(xiàng)目檔案資料往往雜而分散，且管理單位一般沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的檔案管理人員，組卷歸檔難免問(wèn)題百出，整理周期長(zhǎng)。基于 WebGIS 的建管平臺(tái)通過(guò)檔案資料的電子化，建立了項(xiàng)目檔案文件級(jí)目錄數(shù)據(jù)庫(kù)，提供檔案資料的智能分類(lèi)歸檔功能，保證了歸檔資料的質(zhì)量和歸檔時(shí)效性。

4 結(jié)語(yǔ)

利用 WebGIS 技術(shù)，水文基本建設(shè)項(xiàng)目管理平臺(tái)可直觀展示建設(shè)中的水文站網(wǎng)空間分布，同時(shí)利用網(wǎng)絡(luò)共享機(jī)制，實(shí)現(xiàn)信息的實(shí)時(shí)共享；依據(jù)水文行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)跟蹤管理模塊，實(shí)現(xiàn)規(guī)范化管理；利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，為新建水文測(cè)站儀器設(shè)備提供全過(guò)程管理服務(wù)，保障設(shè)備的安全可靠運(yùn)行；通過(guò)智能化查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)分析，關(guān)鍵環(huán)節(jié)智能提醒，以及檔案資料智能歸檔等實(shí)現(xiàn)智能化管理，最終實(shí)現(xiàn)從規(guī)劃設(shè)計(jì)、項(xiàng)目實(shí)施、工程驗(yàn)收到運(yùn)行管理的全生命周期智能化管理。

展望未來(lái)，在水文現(xiàn)代化建設(shè)的背景下，水文基本建設(shè)項(xiàng)目管理平臺(tái)也需要不斷地發(fā)展完善：應(yīng)與 BIM 技術(shù)相結(jié)合，充分發(fā)揮 BIM 技術(shù)在設(shè)計(jì)、施工過(guò)程模擬及設(shè)施運(yùn)行模擬等全生命周期管理中的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)水文基建項(xiàng)目信息化建設(shè)；應(yīng)與大數(shù)據(jù)理論相結(jié)合，充分挖掘水文建設(shè)項(xiàng)目管理中的數(shù)據(jù)特征，對(duì)項(xiàng)目管理過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化，促進(jìn)管理效率和決策水平的提升。