太湖流域水環境數字信息化中的數據庫建設

摘 要：太湖流域是我國最大的綜合工業基地之一，對太湖流域水環境信息化的數據建設，有助于加快太湖流域環境保護信息化進程和提升環境監督管理的層次，使環境管理與決策更為科學、快捷與準確。本文旨在提出太湖流域水環境數字信息化中數據建設的技術路線，為太湖流域水環境數字信息化建設提供有益參考。

關鍵詞：水環境保護； 數字信息化； 數據庫建設

中圖分類號：P208 文獻標識碼：A 文章編號：1006-3315（2013）03-175-001

一、引言

太湖流域是我國最大的綜合工業基地之一，工業生產技術和裝備有很好的基礎。社會經濟的快速發展和城市化速度的加快，加劇了環境污染。各級領導和社會各界對環境保護部門的執法監督能力、科學準確的決策能力及其快速反應能力均提出越來越高的要求，因此環境保護部門要充分利用現有的信息、資源、技術，加快信息化建設的步伐，以適應信息時代對環境管理工作的要求。

二、數據建庫概況

“太湖流域水環境數字信息化”的系統數據包括基礎地理信息數據和環境專題信息數據兩大部分。

1.數據庫設計原則

“太湖流域水環境數字信息化”系統中的所有數據都放在空間數據庫里，數據庫設計過程中主要遵循的原則如下：

1.1一致性原則。對信息進行統一、系統的分析與設計，協調好各數據源，做到“數出一門”、“算法統一”、“度量一致”。保證系統數據的一致性和有效性。

1.2完整性原則。數據庫的完整性是指數據的正確性和相容性。要防止合法用戶使用數據庫時向數據庫加入不合語義的數據。對輸入到數據庫中的數據要有審核和約束機制。

1.3安全性原則。數據庫的安全性是指保護數據，防止非法用戶使用數據庫或合法用戶非法使用數據庫造成數據泄露、更改或破壞。要有認證和授權機制。

1.4規范化原則。通常，數據庫規范化一共有六個范式級別：1NF、2NF、3NF、BCNF、4NF、5NF。對本系統而言，做到第三范式（3NF）就足夠了。

2.數據庫設計目標

數據庫設計的好壞直接關系到開發周期和系統性能。數據庫設計的目標是：

2.1具有良好的數據庫性能。

2.2數據對象的關系清晰明了，符合業務邏輯。

2.3保證數據的完整性。相同類別數據存儲在同一數據庫邏輯空間中，保證數據在地理空間上的數據連續性、完整性。

2.4數據庫系統改換時，原有的系統設計要便于轉移，減少代碼重寫。

2.5可擴展性。數據庫應該具有較好擴展性。

2.6維護方便。數據庫需要經常進行存儲備份、歸檔以及數據修改等多項日常數據維護工作，有時候還要進行數據庫的恢復和數據的修復等方面的維護。

三、數據庫設計

GIS應用系統與一般的管理信息系統的根本區別就在于它能夠同時管理空間與屬性數據。要在數據庫中對這些數據進行有效管理，必須建立統一的地理要素分類體系，然后按照制定的編碼規則對地圖要素進行編碼。通過對地理要素分類，保證了系統數據的可擴展性，通過對地圖要素進行編碼，可以實現系統數據在各個子系統間共享。

1.數據庫的組織

“太湖流域水環境數字信息化”系統的數據庫中的數據按照格式可以分為矢量數據和柵格數據。在數據庫中，對于這兩種不同格式的數據分別組織，如圖2和圖3所示。

2.數據庫邏輯設計

環境GIS數據庫采用面向對象的空間數據模型（GeoDatabase）。通過要素集、要素類的方式來管理空間數據，屬性數據也存儲在統一關系數據庫中，從而實現空間數據與屬性數據的一體化存儲管理。

環境GIS數據庫結構設計時，將嚴格按照GeoDataBase數據模型管理空間數據的標準與規范進行。在邏輯結構上，按照基礎地理信息數據和環境專題信息數據進行要素集合的分類。

3.數據庫安全設計

數據庫的安全管理是指保護數據庫以防止不合法的使用所造成的數據泄露、更改或破壞。采用ArcSDE+RDBMS管理地理數據時，當ArcSDE啟動后，其服務器進程（giomgr）負責監聽、創建和維護客戶端與RDBMS的連接，同時還負責驗證RDBMS對象的有效性、對客戶端連接實施控制、執行管理工具等操作。對于每一個連接，giomgr都會分配一個gsrvr進程，由它完成客戶端與RDBMS之間具體的數據交互。實現正確連接的條件是，客戶端提供合法的數據庫用戶及密碼。客戶端通過該連接所能訪問的數據受限于ArcSDE管理員或數據庫管理員分配給其的權限。

四、數據維護

1.數據備份

系統的數據備份采用系統操作備份和數據庫自身備份兩種方法進行數據備份。

（1）系統操作備份。主要通過管理員級別用戶對數據利用系統功能進行手工備份。（2）數據庫在數據導入和更新時的備份。從數據庫開始建立起，就涉及到大量的備份工作。首先，數據入庫過程中，修改量大，修改頻率高，數據經常會發生變化。

2.數據恢復

數據恢復是指當數據庫遇到突發事件，如數據入庫過程中突然停電、錯誤的數據操作、惡意的數據破壞等，數據庫管理員要采取一定的策略，使數據得到最大程度的復原。

五、結束語

本文關于太湖流域水環境所建設的數據不僅有助于方便地獲取、存儲、管理和顯示各種太湖流域信息，而且可以對太湖流域環境進行有效的地圖展示、查詢、分析、統計，同時為污染源普查、環境監測與監察、自然生態保護以及建設項目環境管理、核與輻射安全監督管理等提供一個科學、高效、立體的應用基礎。