江西省切坡建房调查信息采集管理系统设计与应用.pdf

?441用2023年5 月江西建材建设经济与管理江西省切坡建房调查信息采集管理系统设计与应洪策昌，刘火*，徐贵兴，郑舒明，宋会莹江西省地质局地理信息工程大队，江西南昌330001摘要：切坡建房是滑坡、崩塌等地质灾害常见的承载体，如何推进切坡建房地质灾害隐患治理，实现对切坡建房空间数据的高效管理，是当下的研究热点。针对传统切坡建房调查方式存在的采集记录繁琐、损耗社会资源高、成果数据整理缓慢等问题，文中结合江西省地质灾害防治工作需求，设计研发了一种基于GIS的切坡建房调查信息采集与管理系统。该系统由外业调查APP和内业信息管理平台组成，搭建了内外业一体化协同作业更新机制。试验证明，该系统的建成，将大幅度提高外业调查效率，提升调查信息的管理、更新能力，并为推动江西省地质灾害防治工作提供信息化技术支撑。关键词：切坡建房；系统设计；内外业一体化；外业调查APP；地质灾害防治中图分类号：TU-9文献标识码：B文章编号：10 0 6-2 8 9 0（2 0 2 3）0 5-0 4 4 1-0 4Design and Application of Information Collection Management Systemfor Cutting Slope Building Survey in Jiangxi ProvinceHong Cechang,Liu Huo*,Xu Guixing,Zheng Shuming,Song HuiyingGeographic Information Engineering Brigade,Jiangxi Provincial Bureau of Geology,NanChang,Jiangxi 330001Abstract:Slope building is a common carrier of geological disasters such as landslide and collapse.How to promote the control of hiddenhazards of slope building geological disasters and realize efficient management of spatial data of slope building is a current research hotspot.Aiming at the problems such as cumbersome collection and record,high loss of social resources,and slow sorting of result data in thetraditional method of cutting slope house construction survey,this paper combined with the needs of geological disaster prevention and controlin Jiangxi Province,designed and developed a GIS-based information collection and management system for cutting slope house constructionsurvey,which is composed of field survey APP and internal industry information management platform.A data updating mechanism forintegrated collaborative operation of internal and external industries has been established.The experiment proves that the completion of thissystem will greatly shorten the field investigation efficiency,improve the management and updating ability of investigation information,andprovide information technology support for promoting the geological disaster prevention and control in Jiangxi Province.Key words:Slope building;System design;Integration of domestic and foreign industries;Field Survey APP;Geological disaster prevention0引言切坡建房，是指在山区农村建房受场地限制，通常将山坡切挖，来拓展空间的一种建房方式1。然而，不合理切挖伴随着强降雨、人为工程活动等因素影响，容易引发崩塌、滑坡等地质灾害，严重威胁人们的生命财产安全 2 。江西省地质灾害整体以群发性小型山体滑坡、崩塌为主，具有点多面广、规模小、危害大、突发性强的特点。根据已掌握的资料统计，截至2 0 2 0 年10月底，全省已查明各类地质灾害隐患共8 0 4 6 0 处，威胁人员57.33万人，威胁财产共计16 2.5 2 亿元。据江西省住建厅于2 0 2 1年1月2 0 2 2 年5 月年多次统计数据显示，由切坡建房引发的地质灾害数量大约占灾害总数的七成。因此，科学开展地质灾害防治工作显得极其重要 3。作者简介：洪策昌（19 9 4-），男，江西上饶人，硕士，助理工程师，主要研究方向为“3S”技术研究与应用、地理信息数据处理及地理信息系统开发。通信作者：刘火（19 8 2-），男，湖北洪安人，硕士，高级工程师，主要研究方向为测绘地理信息物联网应用、地理信息系统的多元化广域性应用、航空摄影测量及自动化监测方法。随着互联网技术的快速发展，传统测绘行业正朝着信息化转型【4 ，加速测绘地理信息与地质行业融合发展。地质灾害治理与防治 5 需全面掌握地质灾害隐患点的空间分布、数量、基本属性信息等情况，而切坡建房数据具有海量性、属性信息多元化等特征，传统的数据采集手段存在效率低下、周期性长、耗费成本高等问题 6 ,给数据的采集、存储、管理等工作带来巨大挑战。本文基于江西省切坡建房调查工作的数据现状与业务需求，针对调查工作存在时间紧、调查对象广、调查范围大等问题，设计了“外业内业”一体化协同数字化调查系统 7 ，即根据切坡建房调查内容需求，使用外业调查APP采集所需的属性信息，并实时同步到内业管理信息平台。本文详细阐述了该系统的设计思路、系统功能模块、系统创新点，并以吉安市青原区作为试点区域来验证系统的可行性。结果显示，该调查系统与传统纸质调查方式相比，外业调查效率、数据存储与管理能力得到了显著提升。1需求分析依照江西省山区建房切坡地质灾害风险评价方法研究课题需求，对切坡建房点的切坡地质灾害现状、成灾机理及致4422023年5 月江西建材建设经济与管理灾因子进行分析，并规划设计调查信息要素，最终满足于涵盖边坡稳定性、易损性及风险评价等多项内容的切坡建房单点地质灾害风险半定量评估方法研究，切实保障人们生命财产安全。为满足切坡建房地质灾害风险评价因子的调查要求，通过与客户及时沟通，最终确定了符合用户需求的调查信息，业务需求分析如图1所示。此调查信息共分为16 大类，包括地貌特征、地层岩性、边坡高度、边坡坡度、边坡坡形类型、切坡与自然坡体的关系、现场有无变形迹象、降雨因素、人文环境周边交通设施、建房切坡时间、裂隙宽度、结构面类型、边坡风化程度、归一化植被指数（NDVI）、土层厚度、已发灾点密度等。资料收集整理现状调研现场踏勘设计仓地质灾害特征分析建房切坡调查工作现状分析阶段试点区选取孕灾环境研究成灾机理分析数据工具综合研究地形地貌工程状态地质水文气候环境地表植被坡脚地面滑崩数据采集数据管理坡塌致灾因子调查内容、方法及要求采集APP及数据库专家论证试点县区实践成本核算试点效果评价区实践验证调整成果整理软件及数据库系统图1江西省切坡建房调查工作业务需求分析图2系统设计方案2.1总体框架本系统按照“一套数据体系、一系统、多方用”的原则，梳理了江西省切坡建房调查业务流程，实现数据的全流程管理与共享，采用多层级架构模式，总体架构 8 1如图2 所示。（1）基础设施层。包括计算资源、存储资源、网络资源等物理资源，形成可动态扩展的高性能计算环境、大容量存储环境，满足海量数据存储、多类型用户并发应用和信息公开共享查询以及外部系统接人监管系统的需要。（2）数据资源层。系统的数据中心，包括基础数据、业务数据、共享数据、运行管理数据等，通过大数据管理与处理及多部门跨平台的交换与共享，实现数据管理与共享。（3）平台支撑层。主要是现有的信息化平台，例如国土空间基础信息平台。（4）应用服务层。应用层是系统的功能仓库，包括数据分配模块、数据管理模块、数据审核模块、“一张图”模块、统计分析模块、系统管理模块等。（5）用户层。根据用户等级及用户角色，包括省级、市级、县级、乡镇级、村级等五级行政管理人员和参与人员。2.2系统技术架构本系统基于B/S架构 9 ,前端采用的是Vue.js3框架，使用Element-Plus作为组件库，Vite作为模块打包工具，内置动态路由、用户权限控制、字典管理等功能。后端采用当前流行的SpringBoot技术框架，定制开发支持多数据库类型、API接口加解密、XSS安全性过滤、数据脱敏、灵活控制数据权限，集成了分布式事务解决方案，并集成Swagger接口文档，保证前端和后端开发的高效沟通。GIS地图模块使用了Leaflet轻量级电子地图框架，能够完全满足移动端地图的联动和显示操作，并在空间数据显示和查询模块，以海量切坡建房空间数据为基础，构建空间索引，建立以PostgreSQL为空间数据库引擎的空间数据存储和查询引用模块，为切坡建房调查项目提供了地理数据技术支撑。2.3系统功能实现在前期需求调研与分析的基础上，结合江西省切坡建房调查工作业务流程，紧紧围绕任务分配、外业信息采集、上传入库、数据审核、成果导出等5 个环节进行了详细设计与分析。该系统能有效提高信息采集及管理的自动化、数字化、信息化水平，助力社会与经济发展。2.3.1外业调查APP外业调查APP应用于移动终端，基于AndroidStudio开发环境，采用UniApp技术框架，外业采集信息采用SQLlite数据库存储在移动终端。该APP集地图定位、导航、任务管理、统计信息、系统设置等功能于一体，辅助调查员采集房屋基础数据、属性信息及举证现场照片。主要功能模块如下：（1）任务管理实现对调查任务的接收、显示和管理，支持对调查信息的录入、修改、删除等操作。（2）地图模块运用GPS定位、移动网络、天地图服务等技术，提供影像和量数据的煊染和展示、用户交互、GPS定位、导航等功能。辅助用户查看调查点数据在影像上的空间位置分布，并辅助用户定位并导航到调查点。（3）统计模块采用科学的算法，直观地显示调查任务的进度统计信息，便于用户实时掌握调查进度情况。进度统计信息以柱状图、圆环图展示不同调查状态（待调查、调查中、已调查）的数值及调查进度百分比。（4）数据采集根据调查业务需求，设计了调查的属性字段，该模块支持录人、编辑、查看、暂存及保存调查信息、举证现场照片等操作。（5）上传人库将外业调查信息批量上传至服务器，实现调查APP与内业管理平台的数据同步（6）系统设置支持设置用户信息、行政区划、密码等，并提供APP更新版本的功能。同时，为避免上传人库因服务器异常，导致调查数据无法正常上传提交，APP能将调查成果数据以压缩包（.zip）格式一键导出。2.3.2内业管理平台内业管理平台基于B/S架构，部署在桌面端，系统功能设计上，考虑了其兼容性、稳定性和安全性，帮助内业人员对外业调查信息的接人、存储与管理。为满足对建房切坡数据管理的需求，系统包含了任务分配、数据管理、数据审核、“一张图”统计分析、系统管理等功能。：4 4 3 2023年5 月建设经济与管理江西建材行政管理人员参与人员用户层省级、市级、县级、乡镇级、村级数据分配模块数据管理模块数据审核模块“一张图”模块应用服务层统计分析模块系统管理模块标准规范体系机制保障体系平台国土空间基础信息平台支撑层数据资源层基础数据业务数据共享数据运行管理数据基础计算资源存储资源网络资源设施层图2系统总体架构（1）任务分配作为衔接切坡建房内业信息系统和移动端APP的重要桥梁，在开展外业调查工作前，管理员通过内业管理平台的任务分配功能，以行政区划作为基本单元，将调查数据分配至移动端APP。（2）数据管理数据管理是一种基于GIS的数据仓库，能够对外业调查数据进行集中、高效和规范化存储。该功能模块支持对调查信息进行增加、删除、修改和查看等操作，并能将成果数据以表格（.x l s/.x l s x）形式导出。（3）“一张图”基于GIS技术、数据库技术，实现对各类图层数据的基本地图操作，包括打开图层、关闭图层、缩放图层、图层查询等；提供图形数据的空间查询、叠加分析、数据检索、数据更新等；支持对属性信息的数据浏览与查询、统计，并提供各类专题统计图表、专题图的制作与导出。（4）数据审核外业调查信息上传入库后，需对调查信息的属性、举证图片等内容的完整性、一致性进行检查。该功能模块支持审核人员对调查信息进行查看、编辑、修改、驳回等操作。（5）统计分析为辅助管理员准确、快速地监管项目进展情况，系统提供了强大的统计分析功能，对调查进度、质检进度、调查损耗的时间及经费等各项统计数据以报表的形式输出。（6）系统管理为了更好地管理用户对系统的操作，保障系统运行的持续性和安全性，该模块包括用户管理和日志管理。其中，用户管理是对用户权限、用户角色的设置，包括用户的增加、修改、删除、用户密码管理等；日志管理包括用户登录日志管理和操作日志管理，记录用户访问的起始时间、结束时间、登录终端、操作记录等信息。3系统应用考虑到吉安市青原区的地质条件、地形地貌等因素，经研究决定，以该区域作为试点研究区来验证系统的性能。青原区位于江西省中南部，处于南北中山地貌向中部丘陵地貌过渡区域，地层发育较齐全，岩浆岩出露面积广泛，包括沉积碎屑岩、碳酸盐岩、变质岩、岩浆岩及松散土体5 个岩体类型，出露面积也以变质岩、岩浆岩及碎屑岩为主。经统计发现，青原区共9 9 6 2 个切坡建房点，考虑到单个切坡建房点的调查时间较长及采集信息的复杂性，为验证系统的可靠性和有效性，本文选取2 0 0 个切坡建房为采样点，同时采用传统纸质调查和使用该系统调查两种方式，其余9 7 6 2 个切坡建房点采用系统数字化调查，调查员分别记录每个采样点的调查时长、存储空间大小等参数，两种调查方式的对比统计结果如表1所示。经统计分析，采用传统纸质调查方式，切坡建房点的平444上接第4 4 0 页）-2023年5 月建设经济与管理江西建材均调查时长为2 6 min46s，需耗费12 0 0 份纸张，且存在无法定位、导航、举证现场照片等弊端，后续成果数据也无法进行修改、更新等；采用该系统调查，切坡建房点的平均调查时长为20min32s，按单个切坡建房点需拍摄15 2 0 张照片来计算，经压缩处理技术，存储空间约占12.4 5 16.6 0 MB，且具备定位、导航、举证照片等功能，并能支持后期开展内业数据审核、成果数据修改与更新等工作。综上所述，该系统的建成，能大幅提高外业调查效率，提升调查成果数据的存储、管理、更新能力。另外，随着调查区域、调查用户的不断增加，系统的存储能力、适用性、稳定性等性能将会不断优化和改进，切实保障切坡建房调查工作的数字化、信息化需求。表1两种调查方式对比统计结果表平均调查存储空间大小优缺点时长无法定位、导航、举证传统纸质调查照片等；采集速率慢，消26min46s1200份纸张方式耗经济成本高、存储管理困难、更新难支持定位、导航、举证系统调查方式20min32s12.4516.60MB照片等；采集速度快，存储信息化、自动化更新4结语本文以切坡建房为对象，利用GIS技术、全球定位技术、互联网技术、数据库等技术，设计研发了一种服务于江西省切坡建房调查工作需求，并贯穿于外业信息采集、内业数据管理、数考虑计算范围对碳排放量大小的影响。工程现场施工环节会受到变更因素的影响，因而在计算中，需要在明确建筑工程预算定额的前提下，同时考虑固有材料设施的碳排放量以及临时设施应用产生的碳排放量。对于碳排放量的计算，应始终围绕单位碳排放量的数据来实现。建筑工程施工现场涉及的专业内容复杂繁多，计算中需要考虑多方面的数据信息。现阶段，我国尚未形成系统的能够实现建筑碳排放量计算和对比参考的数据库。在各地环境污染和具体施工情况不同的影响下，对于碳排放量进行计算和对比分析参考的标准也不同。针对该问题，在后续的计算研究中，可以充分发挥BIM模型的作用，将基于BIM技术原理构建的运算软件与信息管理系统结合起来，实现对数据库的建造和应用。考虑到以人工方式对碳排放量进行计算，易因人工操作失误而影响最终计算结果，以先进的BIM模型和系统软件来代替人工进行计算，对于提升碳排放量计算结果的准确性具有积极作用。3结语建筑材料的生产与运输以及各施工环节都是影响建筑施工碳排放量的主要因素。从整体上来看，碳排放量实测法以及据审核、数据更新等业务流程的“外业-内业”一体化信息管理系统，并选取吉安市青原区为试点调查区域，与传统纸质调查方式对比分析，试验证明，调查工作效率和存储能力得到了明显提升，验证了该系统的可行性和高效性。考虑试点区域的调查范围较小、存储所需空间小等，后续系统将在硬件设备、系统稳定性、适用性等做出优化和调整，以满足大范围内的调查需求，为江西省地质灾害防治工作提供信息化技术保障。参考文献【1】地质灾害防治知识【切坡建房篇】J】.大众科学，2 0 2 2（5）：56-57.2唐文强.浅谈崇州市农村不合理切坡建房引发地质灾害原因与防治建议J.四川地质学报，2 0 2 1，4 1（S1）：12 7-130.3袁良国.防控切坡临坡建房风险事关平安中国【J.南方国土资源，2 0 14（8）：1.4冯金福，吴霞，陈龙.测绘档案查询管理系统设计与实现J.江西科学，2 0 2 2，4 0（3）：5 8 5-5 9 0.5 5张立.浅析地质灾害治理与防治措施J.中国金属通报，2 0 2 2(12):231233.6 李思卓，赵辉，耿晓燕，等.地理空间数据存储管理系统设计与实现【J】.测绘与空间地理信息，2 0 2 2，4 5（10）：12 1-12 4.7穆凯，刘斌，辛海强.一体化减灾外业调查系统设计与实现【J.测绘科学，2 0 2 0，4 5（12）：19 1-19 6.【8 吴芮，韩锦琳，宋广.河长制河湖调查信息采集管理系统设计与应用J】.水利信息化，2 0 2 0（6）：7 5-7 8.【9 任力，花文胜，杨忠元.基于B/S架构的供水管网地理信息系统开发与实现J】，给水排水，2 0 0 8（11）：10 4-10 6.燃料端统计法仍然是当前建筑施工中应用最为广泛的方法。为发挥BIM信息模型等先进技术在建筑施工中的作用，应积极开发与碳排放量计算统计相结合的设施设备以及信息系统，能够在关注碳排放量的同时，为建筑施工提供更为科学的技术指导。参考文献【1】张楚蓓，王志浩，邓诗涵.云南省建筑行业直接与间接碳排放核算研究J】.产业与科技论坛，2 0 2 2，2 1（2 2）：35-37.2张琴.装配式建筑降低碳排放的主要路径与技术发展方向J.住宅与房地产，2 0 2 3，6 8 2（8）：36-38.3 陈乔。建筑工程建设过程碳排放计算方法研究D.西安：长安大学,2 0 14.4李小冬，王帅，张智慧，等.施工阶段环境影响的定量评价J。清华大学学报（自然科学版），2 0 0 9，4 9（9）：14 8 4-14 8 7.5董玉平，汪洪军，费恺，等.建筑工程施工阶段碳排放计量方法研究J.洁净与空调技术，2 0 2 2，119（4）：9 8-10 1.【6 张秀敏，吴朝晖.建筑物碳排放核算方法探析【J.工业技术经济,2 0 19,38（10）：31-4 0.