信息化技術在濟南水文工作中的建設應用

丁素媛 宋蘇林 馮 平

(濟南市水文局，山東 濟南 250014)

信息化技術在濟南水文工作中的建設應用

丁素媛 宋蘇林 馮 平

(濟南市水文局，山東 濟南 250014)

本文以濟南市水文局為例介紹了信息化技術在水文工作中的應用及效果，并提出了存在問題及建議。

信息化技術；水文工作；應用

當今社會已進入高技術信息化時代。水文是國民經濟建設和社會發展中的一項基礎工作，為了提高信息資源的應用水平和共享程度，提高水文的服務效能和管理技術，必須充分利用現代信息化技術，科學整合水文信息資源，完成由傳統水文向現代水文的轉變。

1 信息化技術建設背景

濟南市水文局已建成多個水文水資源業務系統，在各部分的工作中發揮了重要作用。但是，各個業務分系統缺乏統一規劃，應用相對分散孤立。為了實現各個系統的互聯互通，進一步提高工作效率，滿足社會經濟發展對水文信息化提出的更高要求，迫切需要結合濟南水文實際，有效整合所有水文資源，開展信息化技術的進一步應用建設。

2 信息化技術建設設計原則

2.1 統一標準，統一平臺

統一標準和統一平臺是信息化技術應用系統建設的基本要求，是系統內部之間進行信息交換、信息共享和業務協同的前提。在信息采集、傳輸、交換、存儲、共享等環節采用或制定統一的技術標準。通過規范統一的技術接口，整合現有的業務系統，擴建新的系統，集成第三方應用，使得系統具有良好的可擴充性。

2.2 技術先進，經濟實用

在堅持實用性的前提下采用國際先進成熟且性價比高的技術和方案，達到技術先進、節約投資、利于開發、方便維護管理的要求，做到一次規劃，長期受益。

2.3 突出重點，統籌考慮

在設計時既確保系統統一平臺建設的先進性，同時也綜合考慮到整個系統運行時的穩定性，保障系統的完整性和靈活性，突出重點，統籌考慮。

2.4 安全可靠，易于擴展

在標準體系支持下，充分考慮系統的安全可靠性，兼顧系統的開放性、可擴展性和易維護性，實現有效集成，為系統功能擴展和運行后的需求發展奠定基礎。

3 水文水資源信息一體化平臺的開發應用

3.1 一體化平臺技術采用

建設應用計算機軟件前沿技術和水文業務有機結合的統一體系。采用 Java技術，顯著提高系統的可移植性、安全性和可伸縮性；采用多層B/S結構；服務器集中式部署，降低系統維護成本；利用XML技術和SOAP協議進行對外的數據交互，使系統具有強大的開放性和可擴展性；使用AJAX的異步模式，提高系統的易用性和用戶體驗度等。

3.2 一體化平臺框架

本系統涉及到水利、國土、氣象等各個方面的信息，無論是地理信息還是水情、雨情、城市防洪、防汛、地下水、泉水等，涉及面都非常廣泛，整個系統需要部署統一的平臺，同時要重新建立城市水情綜合服務系統和地下水管理系統，另外還要提供未來的省廳及相關單位的數據接口。對繁冗復雜的數據進行統一管理的同時，還需給用戶以統一、友好的界面。

本次總體框架圖如下：

濟南市水文水資源信息一體化平臺總體框架圖

3.2.1 應用服務平臺

本次整個系統采用JavaEE框架技術規范，應用平臺采用Tomcat服務器系統。Tomcat Web服務器實現了所有JavaEE的規范和API，支持的標準新，集多種功能于一身。其關鍵功能包括：完全支持JavaEE、高度的擴展性、快速的靜態內容處理、群集、Open SSL、URL重寫和綜合性。

軟件開發將基于JavaEE應用體系規范、XML技術、Web Service構建一套分布式應用系統。采用一站式單點登錄(SSO)實現對各應用系統的訪問。JavaEE平臺包含有一整套的服務、應用編程接口(API)和協議，可用于開發基于Web的分布式應用。它定義了一套標準化、模塊化的組件規范；并為這些組件提供了一套完整的服務、以及自動處理應用行為的許多細節(例如：安全和多線程)。

軟件系統利用JavaEE技術實現整個業務系統的開發。采用Hibernate API完成對數據庫的讀取，其跨數據庫平臺、二級緩存機制極大減低了I/O硬讀取次數，提高了多用戶實時提取水資源數據的效率。采用Spring3.0技術完成業務邏輯的處理和表現層的交換。Web層采用富客戶端技術(Flex和JSP結合)封包實現瀏覽器和服務器之間的異步交互，讓用戶獲取各類信息的同時不必刷新整個網頁，提高了用戶的使用體驗滿意度。

采用Web Service規范來構建開放的SOAP訪問接口，而用戶界面則采用JSP和Flex技術來定制。Web Service規范了應用程序組件的包裝、接口標準，應用系統之間可以通過SOAP協議進行訪問，通過XML來交換數據，這為分布式應用之間提供了簡單、開放、標準的耦合新途徑。

3.2.2 數據庫管理平臺

本項目采用SQL Server 2008微軟最新的數據庫管理系統。出于性能考慮，一般不采用加密強度大的非對稱密鑰或證書直接加密數據，而使用對稱密鑰加密數據獲得較快的性能，然后使用證書或非對稱密鑰加密對稱密鑰。

3.2.2.1 安全性

SQL Server 2008 支持證書(certificate)、非對稱密鑰和對稱密鑰算法，一是防止敏感數據被泄漏，二是防止數據被篡改。對稱密鑰支持RC4、RC2、TripleDES和AES算法，而非對稱密鑰使用RSA算法。證書其實就是非對稱密鑰中公鑰的容器。密鑰管理是安全中比較弱的部分。SQL Server2008每一層都使用證書、非對稱密鑰和對稱密鑰的組合對其下面的一層進行加密，提高了密鑰安全性。

應用系統部署在Web應用服務器上，GIS地圖調用服務部署在GIS應用服務器上，系統的訪問基于單機單點方式。

系統的數據調用能夠在B/S模式下調取各類數據源，包括新建的雨量、水位、視頻等站點信息、氣象數據信息、水文信息等，對其進行空間分析和數據集成，同時集成氣象服務、視頻信息、一鍵報表等其他豐富的功能。

3.2.2.2 快照隔離

通過行版本(row versioning)控制技術，SQL Server 2008 除了原來支持的四種事務隔離級別(臟讀、提交讀、可重復讀、可串行讀)外新增了一個快照(SNAPSHOT)隔離級別，有可能使阻塞或死鎖成為歷史。SQL Server在TEMPDB中存放不同版本的數據行，select語句讀取這些不同版本的行，讀操作不阻塞寫數據，寫操作也不阻塞讀操作，這樣那些由于讀/寫爭用導致的大量死鎖的系統將從中獲得無窮益處。

3.2.2.3 與Arcgis Server無縫集成

在SQL Server 2008中，微軟提供了兩種新的空間類型：Geography和Geometry，而這兩種類型都是由ArcGis Server支持的。這兩種類型能夠滿足本系統的GIS用戶的需求，使用SQL Server 2008來訪問、存儲空間信息，并與企業級應用程序中的空間數據集成。

3.2.3 地理信息平臺

地理信息系統采用Arcgis Server 9.3 for Java版本，Arcgis Server是在一個以信息科技標準為基礎的服務器環境，來執行GIS業務規則操作的。ArcGIS Server將信息可視化和分析功能新增至現有的行業應用程序，明顯強化了業務操作和決策流程。三維GIS則采用ARCGIS-3D—CON-V9.3。開發人員可利用執行在服務器中事先設定的GIS服務器對象(如：地圖、地理編碼、地理數據處理)來建立新的對象，在Arcgis Server服務器中執行，提供應用程序使用。網絡應用程序用戶利用瀏覽器鏈接至內部網絡來執行在服務器上的網絡應用程序。

4 信息化系統開發應用效果

4.1 解決了原有水文業務系統多、亂、雜的問題

實現了將原有濟南水文各個分散獨立的系統有機統一于同一平臺，將幾乎所有水文業務囊括其中并有機展現， 解決了多業務系統雜亂并行的問題。

4.2 實現了水文水資源業務分級管理與面向不同用戶的特色信息服務功能

突破傳統網站布局定式，設計并制作了服務優先的新型網站，面向業務分級進行有序有效管理，根據不同用戶需求實現了自主查詢，突出了服務功能。

4.3 基于多維尺度分析的水文決策支持一鍵報表系統

從數據整合時生成的大量數據中提取出業務需要的信息，來幫助管理者完成水文決策支持。以現有采集數據和其他整編數據為基礎，系統可按照選定的月份、年份等時間信息，自動生成雨情簡報、城市水情簡報、水庫簡報、地下水動態簡報等報表和圖形，利用Chart技術，實現柱狀圖、曲線圖、餅圖具有動畫效果的Flash圖表，并且可以實現3D效果等諸多特效。利用服務器端導出技術可以直接將頁面導出為Word簡報文件等。

4.4 信息發布與門戶網站集成展示，與地理信息系統有機結合

創新式使用以展示地圖信息發布為主題、輔以文字新聞、圖片新聞的新門戶網站展示發布模式。將水文信息發布與地理信息系統有機結合在一起，公眾不僅可以查閱新聞及水文相關信息，還可以關注實時水文地理信息，為信息公開和大眾信息獲取提供更加人性化的服務。

5 存在問題及建議

a.信息平臺系統運行偶爾出現數據加載、導出時間過長，且數據篩選沒有完全實現智能化。系統運行程序需進一步優化，提高系統兼容性。實時數據接收后處理不夠到位，部分大數、錯數無法自動篩選改正，數據過濾性較差。需要進一步加強系統糾錯能力，提高智能化水平。

b.系統預留接口有待考證。當前的信息內容將會隨時間發展而不斷進行擴充完善，預留接口能否真正滿足未來要求，需要真正做到有預見性，操作起來方便實用。

c.操作管理后臺需要更加便捷。目前操作管理后臺應用起來還是比較復雜，遇到緊急狀況無法快速解決，操作較繁瑣，管理較費勁。前臺展示的正確性和實效性離不開后臺的管理支持，所以應更進一步提升操作管理后臺的便捷性。

d.門戶網站內容較全面，但是缺乏一定靈活性。需要臨時增減的內容，操作起來較麻煩，網頁設計缺乏一定靈活性，需要更進一步完善創新。

e.培養信息化專業技術人才。信息化建設離不開專業技術人員。目前管理人員專業技能相對薄弱，進一步加強基礎知識、系統安裝、運行及維護等培訓，掌握所需的技術與技巧，提高信息化水平，以保證水文信息化建設的順利進行和發展。

Construction application of information technology in Jinan hydrological work

DING Suyuan,SONG Sulin,FENG Ping

(JinanHydrologyBureau,Jinan250014,China)

Application and effect of information technology in hydrological work is introduced with Jinan Hydrology Bureau as an example.Problems and suggestions are proposed.

information technology;hydrological work application

10.16616/j.cnki.11-4446/TV.2015.09.019

TV21

B

1005-4774(2015)09-0060-03