基于國家海洋應(yīng)急管理平臺的數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)的設(shè)計

周雪

（國家海洋信息中心天津市300171）

基于國家海洋應(yīng)急管理平臺的數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)的設(shè)計

周雪

（國家海洋信息中心天津市300171）

由于海洋勘探開發(fā)溢油、港口污染、陸源排污、海洋傾廢甚至海島礁爭端等海洋應(yīng)急事務(wù)頻發(fā)，海洋應(yīng)急管理信息化的要求也不斷提高，越來越多的海洋單位開始建立自己的海洋應(yīng)急管理系統(tǒng)，通過整合單位內(nèi)分散的信息資源，對信息進行處理、交換，實現(xiàn)海洋數(shù)據(jù)管理的規(guī)范性以及各相關(guān)單位、單位部門間的數(shù)據(jù)共享，從而促進海洋應(yīng)急管理的信息化建設(shè)，提高海洋應(yīng)急管理的綜合服務(wù)能力。由于海洋數(shù)據(jù)種類繁多，如何把這些數(shù)據(jù)及時地匯總并應(yīng)用到應(yīng)急管理平臺中，成為海洋應(yīng)急管理體系建設(shè)的關(guān)鍵問題。建設(shè)數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)實現(xiàn)了海洋應(yīng)急數(shù)據(jù)之間的交換與共享。

跨平臺；數(shù)據(jù)獲取；數(shù)據(jù)交換；數(shù)據(jù)共享

1 項目背景

海洋應(yīng)急管理，管理應(yīng)對海洋自然災(zāi)害，我國擁有將近300萬km2的的海域和3.2萬km的海洋線，如此遼闊的海洋面積導致我國海洋災(zāi)害頻發(fā)，且種類繁多，危害巨大。2010年初發(fā)生的海冰危害，造成的港口封凍，航道停運和大面積的海洋生物死亡，直接經(jīng)濟損失高達64億元[1]。以“十五”期間海洋災(zāi)害統(tǒng)計狀況為例，在此期間，由海洋災(zāi)害造成的經(jīng)濟損失高達630億元，死亡人員約1 200人。其中風暴潮共發(fā)生67次，死亡失蹤人口377人，造成經(jīng)濟損失611億元，占全部海洋災(zāi)害造成經(jīng)濟損失的97%[2]。

國家應(yīng)急平臺體系建設(shè)已基本建成，聯(lián)結(jié)31個省（自治區(qū)、直轄市）、新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團、5個計劃單列市應(yīng)急平臺以及部分具有應(yīng)急職能的部門應(yīng)急平臺和部門值班系統(tǒng)。隨著海嘯、溢油、赤潮、港口污染和海島爭端等海洋應(yīng)急事件頻頻發(fā)生，為了正確、迅速地處置各種海洋突發(fā)事件，國家海洋局已建成了統(tǒng)一指揮、資源共享、準確預(yù)測、科學決策的應(yīng)急指揮業(yè)務(wù)化平臺，實現(xiàn)綜合協(xié)調(diào)、監(jiān)測監(jiān)控、信息報告、綜合研判、指揮調(diào)度、異地會商和現(xiàn)場圖像采集等功能。目前我國海洋應(yīng)急管理存在如下幾方面的問題。

1.1 基礎(chǔ)設(shè)施相對落后

隨著社會的不斷進步，面對海洋環(huán)境的不斷復(fù)雜，現(xiàn)有觀測系統(tǒng)的建設(shè)依然顯得略微薄弱。其中體現(xiàn)在幾個方面：離岸觀測目前采用浮標為主要觀測手段，由于浮標價格高昂，且拋灑不均勻，導致離岸數(shù)據(jù)的不全面。岸基觀測目前依靠海洋臺站，在3.2萬km的海岸線上分布著100多個海洋臺站，分布不甚合理，且間隔較大。

1.2 協(xié)同能力有待提高

相對于陸地環(huán)境，海洋環(huán)境更復(fù)雜多變，且區(qū)域劃分困難。所以在這一條件下，處理各類海洋災(zāi)害需要國務(wù)院應(yīng)急辦協(xié)調(diào)各有關(guān)部門以及地方政府等相關(guān)單位在統(tǒng)一的領(lǐng)導下，協(xié)同處理。因此，海洋災(zāi)害突發(fā)事件在管理上需要建立一種互連互通、信息共享和協(xié)同應(yīng)對的處理模式[3]。

1.3 信息管理系統(tǒng)相對落后

海洋應(yīng)急平臺目前處于一個“信息孤島”的位置，由于海洋應(yīng)急平臺與其他海洋業(yè)務(wù)系統(tǒng)處在不同的業(yè)務(wù)專網(wǎng)上，導致海洋應(yīng)急平臺數(shù)據(jù)庫與其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫之間并不能直接進行數(shù)據(jù)交換。

2 總體目標

從大數(shù)據(jù)的角度進行分析，海洋應(yīng)急研判依托對海洋應(yīng)急事件、海區(qū)突發(fā)事件、觀測信息、監(jiān)測信息和預(yù)警信息等各類數(shù)據(jù)的綜合分析，數(shù)據(jù)量越大，對應(yīng)急事件預(yù)判的準確性越高。針對一次國家級應(yīng)急事件而言，從國家應(yīng)急辦獲取應(yīng)急事件的最新情況，并與各相關(guān)單位聯(lián)合采取應(yīng)急預(yù)案與措施，可以避免因職能劃分不清造成的人力和物力的浪費而耽誤了應(yīng)急事件的黃金時間。對于沿海的海洋類突發(fā)事件，海洋局作為海洋管理機構(gòu)，需要及時了解事態(tài)發(fā)展情況并結(jié)合各類海洋實時信息對突發(fā)事件部署應(yīng)急預(yù)案。海洋應(yīng)急平臺數(shù)據(jù)交換應(yīng)用系統(tǒng)的建立，解決了數(shù)據(jù)從收集、存儲、處理到共享的一系列數(shù)據(jù)交換與共享問題，并保證了整個數(shù)據(jù)交換與共享過程中數(shù)據(jù)的及時性、完整性、一致性與安全性。從根本上解決了目前海洋應(yīng)急平臺數(shù)據(jù)庫空虛的問題，同時在經(jīng)過處理之后的數(shù)據(jù)，不僅可以用于海洋應(yīng)急平臺，還可以為國家級應(yīng)急平臺提供數(shù)據(jù)支撐，也可以為其他應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支撐，還可以提供瀏覽查詢等功能，極大地提高了數(shù)據(jù)的利用率。

2.1 及時性

系統(tǒng)將數(shù)據(jù)獲取由原來的通過移動存儲交換變成數(shù)據(jù)的自動獲取，數(shù)據(jù)由海洋站收集至各海區(qū)分局匯總，分局利用觀測網(wǎng)鏈路向海洋預(yù)報中心發(fā)送的同時經(jīng)海洋信息網(wǎng)鏈路發(fā)送至海洋局，保證了數(shù)據(jù)的及時性。

2.2 完整性

系統(tǒng)在數(shù)據(jù)處理過程中，從全局的角度，對數(shù)據(jù)庫進行綜合考慮，設(shè)立主鍵關(guān)聯(lián)各表，提高了數(shù)據(jù)處理過程的效率，為后續(xù)的數(shù)據(jù)共享提供了前提條件。

2.3 一致性

系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一的定義，從根本上避免了因字段沖突造成的錯誤，為后續(xù)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一處理與共享提供了可行條件。

2.4 安全性

系統(tǒng)提供了用戶管理與認證功能，為數(shù)據(jù)交換與共享提供了一個安全可靠的環(huán)境。

3 需求分析

海洋局的信息系統(tǒng)較多，且由于建設(shè)時間、投入情況的不同，使用的技術(shù)也不盡相同，使得國家海洋應(yīng)急平臺與其他各信息系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換存在一定困難。在海洋局網(wǎng)絡(luò)整合之后，合并冗余鏈路，網(wǎng)絡(luò)逐層向下延伸，數(shù)據(jù)逐層匯總，向上一級單位報送，最終在海洋局主節(jié)點匯總，并同時在信息中心進行數(shù)據(jù)備份。在網(wǎng)絡(luò)整合的基礎(chǔ)上，逐層匯總的數(shù)據(jù)最終先到達國家海洋局主節(jié)點，在國家海洋局進行數(shù)據(jù)處理整合后，發(fā)往不同單位或在本地保存。在國家海洋應(yīng)急平臺的基礎(chǔ)上建設(shè)數(shù)據(jù)交換應(yīng)用系統(tǒng)，為海洋應(yīng)急平臺與其他海洋信息系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換提供了極大的便利。

3.1 數(shù)據(jù)獲取

數(shù)據(jù)交換應(yīng)用系統(tǒng)主要涉及4類數(shù)據(jù)，并由不同的路徑獲取，數(shù)據(jù)獲取如圖1所示。

（1）第一種數(shù)據(jù)來源：由上級應(yīng)急單位下發(fā)的有關(guān)應(yīng)急事件的相關(guān)信息和下級單位上報的所屬海區(qū)發(fā)生的應(yīng)急事件的相關(guān)信息。對于這類數(shù)據(jù)，由于國家應(yīng)急體系建設(shè)的要求，所以海洋局與國家應(yīng)急辦采用相同的應(yīng)急管理平臺系統(tǒng)，并將系統(tǒng)部署至下級海區(qū)各分局，對于此類數(shù)據(jù)，由于各級單位使用的應(yīng)急管理平臺系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫的無異性，所以這部分數(shù)據(jù)可以歸并為一類情況，進行統(tǒng)一處理。

圖1 數(shù)據(jù)獲取

（2）第二種數(shù)據(jù)來源：是由國家海洋信息中心提供的基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)，此類數(shù)據(jù)多為GIS數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)獲取時，考慮到數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)大小等問題，以及數(shù)據(jù)保密程度，應(yīng)采取本地數(shù)據(jù)獲取方式。

（3）第三種實時類數(shù)據(jù)，由各種海洋觀測設(shè)備獲取的海洋實時數(shù)據(jù)。對于這類數(shù)據(jù)應(yīng)采取數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖镜睾螅到y(tǒng)自動識別獲取。

（4）第四種海洋局機關(guān)紙質(zhì)信息，對于這類信息，系統(tǒng)應(yīng)該充分考慮到，在系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)留有本地信息錄入功能。

3.2 數(shù)據(jù)存儲

根據(jù)數(shù)據(jù)獲取的實際情況，設(shè)計數(shù)據(jù)交換應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，滿足對各類數(shù)據(jù)的存儲，在數(shù)據(jù)庫設(shè)計時應(yīng)充分考慮到數(shù)據(jù)名稱沖突等問題。

3.3 數(shù)據(jù)處理

對本地數(shù)據(jù)進行處理，統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式，獲取統(tǒng)一的數(shù)據(jù)產(chǎn)品，為后續(xù)數(shù)據(jù)共享提供條件。根據(jù)用戶的實際需求，數(shù)據(jù)處理的環(huán)節(jié)應(yīng)統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式，綜合比較各類數(shù)據(jù)傳輸格式，XML更適用于此類異構(gòu)數(shù)據(jù)庫之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與傳輸，數(shù)據(jù)交換應(yīng)用系統(tǒng)將全部數(shù)據(jù)格式處理為XML格式，方面后期統(tǒng)一的傳輸與使用。在數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)，系統(tǒng)考慮到不同格式與XMM格式之間的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換。

3.4 數(shù)據(jù)共享

在統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式之后，數(shù)據(jù)交換應(yīng)用系統(tǒng)輸出統(tǒng)一的數(shù)據(jù)產(chǎn)品，供后期使用，根據(jù)用戶的實際需求，數(shù)據(jù)產(chǎn)品用途主要有兩種：第一種，進行數(shù)據(jù)傳輸，通過網(wǎng)絡(luò)專線傳輸至海洋應(yīng)急平臺系統(tǒng)，對于這部分數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)交換應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)海洋應(yīng)急平臺系統(tǒng)所需要的數(shù)據(jù)的不同和海洋應(yīng)急平臺數(shù)據(jù)庫的不同制定不同的方案。第二種，對于本地數(shù)據(jù)對用戶提供瀏覽、查詢等功能。

4 系統(tǒng)設(shè)計

數(shù)據(jù)交換應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)在實現(xiàn)需求分析的各項功能的基礎(chǔ)上，提高系統(tǒng)的運行性、實用性性和通用性等性能為出發(fā)點，對數(shù)據(jù)交換應(yīng)用系統(tǒng)進行全面的設(shè)計。數(shù)據(jù)交換應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)滿足以下幾方面的要求：

（1）系統(tǒng)接地性

數(shù)據(jù)交換應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)要以系統(tǒng)的實用性為出發(fā)點，在系統(tǒng)切合實際需求的基礎(chǔ)上，考慮數(shù)據(jù)交換技術(shù)的發(fā)展方向，選用先進成熟的產(chǎn)品和開發(fā)平臺，構(gòu)建一個切合實際、符合數(shù)據(jù)交換業(yè)務(wù)需求的系統(tǒng)。

（2）數(shù)據(jù)獲取標準化

數(shù)據(jù)交換應(yīng)用系統(tǒng)具有多種數(shù)據(jù)來源，且設(shè)計數(shù)據(jù)格式種類繁多的特點，系統(tǒng)需要設(shè)計統(tǒng)一標準的接口規(guī)范，保證各系統(tǒng)以統(tǒng)一標準實現(xiàn)數(shù)據(jù)接口。充分考慮到數(shù)據(jù)來源的多樣性，系統(tǒng)接口設(shè)計應(yīng)具備良好的可配置性和可擴展性，通過配置能夠適應(yīng)多種系統(tǒng)接口的適用性，滿足對各類數(shù)據(jù)進行獲取的實際需要。

（3）可靠性與安全性

軟/硬件資源需要數(shù)據(jù)交換應(yīng)用系統(tǒng)的7×24 h不間斷可靠運行，必須根據(jù)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)等設(shè)備的實際性能，制定完善的可靠性保證措施，保證系統(tǒng)高度可靠的運行。數(shù)據(jù)交換應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)遵循國家信息安全要求加強信息安全防護。系統(tǒng)對重要業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進行重點防護，同時對網(wǎng)絡(luò)攻擊、木馬軟件和系統(tǒng)頻繁調(diào)用具備一定的檢測和防御能力。

（4）可擴展性

在進行硬件配置、方案設(shè)計時，數(shù)據(jù)交換應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)充分考慮到國際應(yīng)急指揮未來的發(fā)展需要，使其具備良好的可擴展性。同時要考慮為系統(tǒng)的升級和硬件改造提供有力保證。

4.1 系統(tǒng)邏輯架構(gòu)

數(shù)據(jù)交換應(yīng)用系統(tǒng)邏輯架構(gòu)從上至下由接入層、應(yīng)用層、服務(wù)層、數(shù)據(jù)庫層和網(wǎng)絡(luò)層構(gòu)成，如圖2所示。整個系統(tǒng)架構(gòu)以應(yīng)用層和服務(wù)層為系統(tǒng)核心，資源層提供為支撐，接入層提供多種接入方式，為不同用戶提高高效、全面的服務(wù)服務(wù)。系統(tǒng)安全、運行維護和監(jiān)控日志管理貫穿系統(tǒng)的各個層面，為架構(gòu)中的各層次提供安全支撐服務(wù)。

4.2 數(shù)據(jù)組織

為了科學的管理和使用數(shù)據(jù)，為滿足數(shù)據(jù)交換應(yīng)用系統(tǒng)的實際需求，根據(jù)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)程度和數(shù)據(jù)存儲等特性，從邏輯上講數(shù)據(jù)交換應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫劃分為事件庫、觀測信息數(shù)據(jù)庫、監(jiān)測信息數(shù)據(jù)庫、預(yù)報信息數(shù)據(jù)庫、地理信息數(shù)據(jù)庫、基礎(chǔ)信息和統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)示意如圖3所示。

4.3 數(shù)據(jù)模型

數(shù)據(jù)模型是對數(shù)據(jù)特征的抽象表示，是對數(shù)據(jù)庫管理的教學形式框架表示，是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中用來提供數(shù)據(jù)信息表示和數(shù)據(jù)操作手段的形式構(gòu)架。數(shù)據(jù)交換應(yīng)用系統(tǒng)的主要業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)模型如圖4所示。

5 系統(tǒng)實現(xiàn)

數(shù)據(jù)交換應(yīng)用系統(tǒng)具體功能的實現(xiàn)在系統(tǒng)需求分析的基礎(chǔ)上、以系統(tǒng)設(shè)計為指導，實現(xiàn)系統(tǒng)最終目標。系統(tǒng)模塊具體功能實現(xiàn)，包括系統(tǒng)用戶界面設(shè)計實現(xiàn)和具體功能實現(xiàn)兩部分，通過系統(tǒng)模塊實現(xiàn)的描述最終實現(xiàn)可應(yīng)用的數(shù)據(jù)交換應(yīng)用系統(tǒng)。系統(tǒng)具體功能實現(xiàn)部分采用C/S結(jié)構(gòu)，采用JAVA語言開發(fā)的基于Oracle 10G數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)，具體模塊由數(shù)據(jù)管理、成果管理、用戶管理和系統(tǒng)管理4部分組成。

5.1 數(shù)據(jù)管理模塊

數(shù)據(jù)管理由數(shù)據(jù)添加、刪除、修改、導入、導出和發(fā)布組成。數(shù)據(jù)添加是在數(shù)據(jù)庫中添加新數(shù)據(jù)條目的過程；數(shù)據(jù)刪除是在確定數(shù)據(jù)有誤或過期的情況下從數(shù)據(jù)庫中刪除數(shù)據(jù)條目的過程；數(shù)據(jù)修改是對已添加數(shù)據(jù)進行修改的過程；數(shù)據(jù)倒入導出是對格式數(shù)據(jù)批量導入、導出數(shù)據(jù)庫的過程。

圖2 系統(tǒng)框架圖

數(shù)據(jù)添加功能是一個建立新的數(shù)據(jù)條目的過程，數(shù)據(jù)添加的時候通過數(shù)據(jù)添加頁面錄入的數(shù)據(jù)信息，調(diào)用程序單元，將數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫并生成唯一的數(shù)據(jù)編號。數(shù)據(jù)添加實現(xiàn)如圖5所示，此功能實現(xiàn)方法如下：

管理員或高級用戶打開數(shù)據(jù)新建功能界面錄入信息并保存。

（1）判斷事件名稱、事件類型、發(fā)生事件、區(qū)域代碼、經(jīng)度、緯度、事件詳情等必填元素是否都填寫完整，對于未填寫的元素進行提示。

（2）如果符合校驗則調(diào)用事件編號生成規(guī)則產(chǎn)生新的事件編號，并將此事件數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫并提示用戶數(shù)據(jù)添加成功。

5.2 成果管理模塊

共享管理模塊是由成果瀏覽和成果查詢兩部分組成。成果瀏覽是用戶瀏覽數(shù)據(jù)庫中已被審核發(fā)布數(shù)據(jù)的過程；成果查詢是用戶對于數(shù)據(jù)庫中全部已審核發(fā)布的數(shù)據(jù)進行關(guān)鍵字檢索的過程。

共享查詢功能是對數(shù)據(jù)庫中全部審核發(fā)布的數(shù)據(jù)進行按多種條件組合查詢的過程，可以根據(jù)需要選擇不同條件單獨或者組合查詢。數(shù)據(jù)查詢實現(xiàn)如圖6所示，此功能實現(xiàn)方法如下：

操作人員錄入查詢條件查詢

（1）判斷是否錄入查詢條件，如果沒有提示請錄入查詢條件。

（2）如果有查詢條件則根據(jù)條件調(diào)用后臺查詢語句返回查詢結(jié)果。

5.3 用戶管理模塊

用戶管理由用戶添加、刪除、修改、和權(quán)限制定4部分組成。用戶添加是指在數(shù)據(jù)庫中添加新用戶條目的過程；數(shù)據(jù)刪除是在確定用戶已經(jīng)離開工作崗位或離職的情況下從數(shù)據(jù)庫中刪除用戶條目的過程；數(shù)據(jù)修改是對已添加用戶基本信息進行修改的過程；制定權(quán)限是對用戶權(quán)限重新制定的過程。

5.4 系統(tǒng)管理模塊

圖3 數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)管理由修改密碼和退出登錄兩部分組成。修改密碼是用戶登錄系統(tǒng)后對登錄初始密碼進行修改的過程，退出登錄是用戶退出系統(tǒng)的過程。

6 結(jié)語

隨著國家應(yīng)急管理的逐步發(fā)展與完善，海洋應(yīng)急管理也逐步走上正規(guī)化與規(guī)模化，海洋應(yīng)急管理平臺也由以海洋局機關(guān)為核心節(jié)點，向沿海省廳、海區(qū)分局和下屬單位延伸，海洋應(yīng)急管理平臺的海洋應(yīng)急研判依托對海洋應(yīng)急事件、海區(qū)突發(fā)事件、觀測信息、監(jiān)測信息和預(yù)警信息等各類數(shù)據(jù)的綜合分析，數(shù)據(jù)量越大，對應(yīng)急事件的預(yù)判的準確性越高。數(shù)據(jù)交換應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計目標就是獲取各類海洋信息，增加各類海洋信息系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換，為海洋應(yīng)急平臺提供龐大的數(shù)據(jù)支撐。對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一處理，提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式并用于后期的數(shù)據(jù)共享服務(wù)。本文在研究了XML格式在數(shù)據(jù)交換領(lǐng)域的特性與優(yōu)越性以后，提出了以XML為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)交換模式，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)交換應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計方案。

圖4 數(shù)據(jù)模型圖

圖5 數(shù)據(jù)添加實現(xiàn)

圖6 數(shù)據(jù)查詢實現(xiàn)

81-83.

[2]呂建華，曲風風.完善我國海洋環(huán)境突發(fā)事件應(yīng)急聯(lián)動機制的對策建議[J].公共管理理論，2010（9）：131-134.

[3]中國海洋災(zāi)害公報[R].國家海洋局，1995-2010.

[1]齊平.我國災(zāi)害應(yīng)急管理研究[J].海洋環(huán)境科學，2006，25（4）：

2016-11-10