水利信息化數(shù)據(jù)資源整合設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

杜 文，宋曙春，李 勇，2

（1.黃河水利委員會(huì)信息中心，河南 鄭州 450003；2.新疆維吾爾自治區(qū)網(wǎng)絡(luò)信息中心，新疆 烏魯木齊 830000）

1 背景

新疆水利信息化經(jīng)過(guò)多年建設(shè)，形成了相對(duì)完善的水利信息化體系。近年來(lái)相繼建成了國(guó)家防汛抗旱指揮系統(tǒng)、水資源監(jiān)控能力建設(shè)等國(guó)家重點(diǎn)水利信息化項(xiàng)目。這些信息化應(yīng)用雖然有力支持了水利業(yè)務(wù)工作，但總體來(lái)看還遠(yuǎn)沒(méi)有形成全面服務(wù)、有效支撐、共建共享、協(xié)同工作的局面[1］。受各項(xiàng)目投資來(lái)源不同、建設(shè)管理各異、運(yùn)行維護(hù)分散、缺乏統(tǒng)一規(guī)劃等原因制約，新疆已建各類(lèi)水利業(yè)務(wù)系統(tǒng)分散在不同的軟硬件平臺(tái)之上、分割在不同的地區(qū)和部門(mén)，并由此帶來(lái)?xiàng)l塊分割、重復(fù)建設(shè)、信息共享和應(yīng)用協(xié)同困難等各種問(wèn)題[2］。

為有效支撐和服務(wù)新時(shí)期新疆水利業(yè)務(wù)和政務(wù)管理工作，從2020 年開(kāi)展了新疆水利信息化數(shù)據(jù)資源整合工作。通過(guò)摸清水利信息化家底，全面梳理新疆水利對(duì)象，開(kāi)展面向14 個(gè)地州和廳直屬單位的水利信息化數(shù)據(jù)融合匯聚工作，實(shí)現(xiàn)新疆水利廳數(shù)據(jù)資源的“統(tǒng)一模型、一數(shù)一源、共建共享”。

已有水利信息化數(shù)據(jù)資源整合相關(guān)研究主要側(cè)重于對(duì)水資源資源整合思路和框架的研究，對(duì)數(shù)據(jù)資源聚合方式和水利對(duì)象模型的研究，對(duì)整合主體數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)、異構(gòu)數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)整合、空間數(shù)據(jù)可視化表達(dá)、數(shù)據(jù)快速檢索發(fā)現(xiàn)及水利大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用等關(guān)鍵技術(shù)的研究，對(duì)數(shù)據(jù)整合技術(shù)和整合共享方法的研究，或是對(duì)水利信息化資源整合過(guò)程中數(shù)據(jù)資源治理過(guò)程的研究。和已有文獻(xiàn)不同，本文側(cè)重于數(shù)據(jù)資源整合實(shí)施案例分析，通過(guò)結(jié)合新疆水利信息化資源整合工作實(shí)際情況，闡述和分析數(shù)據(jù)資源整合的實(shí)施全過(guò)程，并對(duì)實(shí)施過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行討論。

2 工作思路

在實(shí)施數(shù)據(jù)資源整合的過(guò)程中，首先結(jié)合實(shí)施項(xiàng)目的實(shí)際情況，確定整合工作建設(shè)思路。通過(guò)數(shù)據(jù)整合，將各業(yè)務(wù)工作中產(chǎn)生的基礎(chǔ)地理、水文氣象、防汛抗旱、水資源管理、農(nóng)村飲水等歷史和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)統(tǒng)一納入新疆水利廳資源整合共享數(shù)據(jù)庫(kù)中。工作思路見(jiàn)圖1。

圖1 新疆水利數(shù)據(jù)資源整合總體思路導(dǎo)圖

通過(guò)多源數(shù)據(jù)匯聚技術(shù)，將各類(lèi)數(shù)據(jù)資源在新疆水利廳進(jìn)行匯聚融合，工作原理見(jiàn)圖2。

圖2 多源數(shù)據(jù)融合實(shí)施原理

3 工作內(nèi)容

依據(jù)新疆水利廳數(shù)據(jù)資源整合工作思路，開(kāi)展數(shù)據(jù)資源規(guī)劃與標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)、水利數(shù)據(jù)模型建設(shè)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資源整合、地理空間數(shù)據(jù)資源整合、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)資源整合、數(shù)據(jù)資源目錄建設(shè)和數(shù)據(jù)資源管理體系建設(shè)等工作。

3.1 數(shù)據(jù)資源規(guī)劃與標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)

對(duì)新疆水利廳、直管流域和單位、典型地州（市）等水利單位進(jìn)行廣泛調(diào)研的基礎(chǔ)上，參照?qǐng)?zhí)行已有水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，結(jié)合新疆“地廣人稀，區(qū)域維穩(wěn)機(jī)制，國(guó)際河流”等特點(diǎn)，制定《新疆水利對(duì)象代碼編制規(guī)定》《新疆水利對(duì)象名錄》《新疆水利對(duì)象基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫(kù)表結(jié)構(gòu)與標(biāo)識(shí)符》《新疆水利數(shù)據(jù)共享管理辦法》等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范， 為順利開(kāi)展資源整合后續(xù)工作任務(wù)奠定堅(jiān)實(shí)的理論、業(yè)務(wù)和技術(shù)支撐基礎(chǔ)。

3.2 水利數(shù)據(jù)模型建設(shè)

在對(duì)現(xiàn)有數(shù)據(jù)資源進(jìn)行梳理和分析的基礎(chǔ)上，采用面向?qū)ο蠓椒ǎ詫?duì)象的方式組織新疆水利數(shù)據(jù)資源。采取統(tǒng)一口徑對(duì)水利對(duì)象進(jìn)行定義和命名，基于水利對(duì)象時(shí)間和空間特征，從基本屬性、業(yè)務(wù)屬性、空間描述等方面定義對(duì)象及對(duì)象間關(guān)系。水利對(duì)象數(shù)據(jù)模型見(jiàn)圖3。

圖3 水利對(duì)象模型構(gòu)建圖

3.3 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資源整合

水利對(duì)象基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫(kù)中的存儲(chǔ)內(nèi)容包括對(duì)象名錄、對(duì)象基礎(chǔ)信息和對(duì)象與對(duì)象之間關(guān)系三類(lèi)信息，整合流程環(huán)節(jié)見(jiàn)圖4。

圖4 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資源整合實(shí)施過(guò)程圖

3.4 地理空間數(shù)據(jù)資源整合

地理空間數(shù)據(jù)資源整合包括對(duì)基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)和對(duì)遙感數(shù)據(jù)的整合。

（1）基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)整合

以新疆地理信息數(shù)據(jù)資源為主，融合水利部“水利一張圖”基礎(chǔ)地理信息，補(bǔ)充建設(shè)“新疆水利一張圖”，二者互為補(bǔ)充，互為完善。

（2）遙感數(shù)據(jù)資源整合

通過(guò)對(duì)新疆水利廳遙感資源進(jìn)行梳理分析，整合已有遙感資源，建設(shè)遙感影像庫(kù)。主要包括遙感資源梳理、遙感資源標(biāo)準(zhǔn)化處理、遙感影像入庫(kù)、元數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)等內(nèi)容。

3.5 業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)資源整合

按照“一數(shù)一源”原則，對(duì)水利對(duì)象相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)資源進(jìn)行整合。確定水利對(duì)象每個(gè)維度的唯一“正源”，保證整合過(guò)程中數(shù)據(jù)來(lái)源的唯一性和可溯源性。業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)資源整合實(shí)施過(guò)程見(jiàn)圖5。

圖5 業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)資源整合實(shí)施過(guò)程圖

3.6 數(shù)據(jù)資源目錄建設(shè)

開(kāi)展水利數(shù)據(jù)資源目錄建設(shè)，從而為整合后數(shù)據(jù)資源的有序訪問(wèn)和共享提供目錄清單。采用層次化、樹(shù)狀、可擴(kuò)展、可伸縮的目錄結(jié)構(gòu)，對(duì)數(shù)據(jù)資源進(jìn)行目錄分類(lèi)；在遵循新疆水利廳制定的數(shù)據(jù)資源分類(lèi)編碼規(guī)范的基礎(chǔ)上，對(duì)數(shù)據(jù)資源分類(lèi)進(jìn)行編碼；參照數(shù)據(jù)資源目錄元數(shù)據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，采用元數(shù)據(jù)抽取的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)資源目錄進(jìn)行自動(dòng)化生成。

3.7 數(shù)據(jù)資源管理體系建設(shè)

數(shù)據(jù)資源管理體系包括元數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)資源目錄系統(tǒng)、對(duì)象管理子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)調(diào)用管理子系統(tǒng)。元數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)管理信息內(nèi)容主要包括：數(shù)據(jù)定義、內(nèi)容、質(zhì)量、表示方式、空間參考系、更新情況、數(shù)據(jù)庫(kù)表結(jié)構(gòu)等。數(shù)據(jù)資源目錄系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)新疆水利廳水利信息資源的統(tǒng)一管理和導(dǎo)航，為新疆水利廳水利數(shù)據(jù)資源服務(wù)提供快速便捷的訪問(wèn)途徑。對(duì)象管理子系統(tǒng)主要用于管理水利對(duì)象的數(shù)據(jù)模型，是模型中各類(lèi)標(biāo)識(shí)對(duì)象的基本維護(hù)工具。數(shù)據(jù)調(diào)用管理子系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)調(diào)用配置管理功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)資源調(diào)用申請(qǐng)的管理和調(diào)用記錄統(tǒng)計(jì)。

4 結(jié)語(yǔ)

新疆水利廳數(shù)據(jù)資源整合工作從2020 年初開(kāi)始，整合范圍包括14 個(gè)地州和廳直屬單位的各類(lèi)基礎(chǔ)、地理空間和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)資源，涉及水資源、山洪災(zāi)害防御、農(nóng)村飲水安全、水庫(kù)運(yùn)行管理等多個(gè)業(yè)務(wù)管理專(zhuān)業(yè)。工作開(kāi)展兩年以來(lái)，先后對(duì)水利廳機(jī)關(guān)各主要業(yè)務(wù)處室、廳直屬單位、自治區(qū)流域機(jī)構(gòu)、各地州水利管理單位、水利行業(yè)相關(guān)公共服務(wù)行業(yè)數(shù)據(jù)資源進(jìn)行了深度集成，將各類(lèi)數(shù)據(jù)資源從各級(jí)部門(mén)原有業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)等存儲(chǔ)介質(zhì)向自治區(qū)水利廳網(wǎng)絡(luò)信息中心進(jìn)行了集中匯聚存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)治理，初步形成了標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、覆蓋全面、內(nèi)容豐富、條目清晰、時(shí)間囊括歷史、實(shí)時(shí)和未來(lái)的新疆水利信息化數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)。在此基礎(chǔ)上，搭建形成了新疆水利廳統(tǒng)一數(shù)據(jù)資源目錄和數(shù)據(jù)資源管理平臺(tái)，為新疆水利廳各類(lèi)信息化應(yīng)用建設(shè)提供了堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)共享支撐能力。目前平臺(tái)集成新疆水利各類(lèi)自然、工程和非工程水利對(duì)象25 萬(wàn)多個(gè)，監(jiān)測(cè)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)2 億4 千多條，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)有效上報(bào)率達(dá)到89%。

以新疆水利廳數(shù)據(jù)資源整合工作為例，介紹了水利信息化數(shù)據(jù)資源整合的設(shè)計(jì)工作思路和實(shí)現(xiàn)方法。下階段工作將以水利部“四預(yù)”工作要求為目標(biāo)，擬從已有類(lèi)型數(shù)據(jù)資源補(bǔ)充、數(shù)據(jù)質(zhì)量提升和豐富擴(kuò)展接入數(shù)據(jù)類(lèi)別三方面開(kāi)展工作。數(shù)據(jù)資源補(bǔ)充方面，計(jì)劃對(duì)已有水利對(duì)象基礎(chǔ)屬性和基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)成果進(jìn)行補(bǔ)充、校核和完善，補(bǔ)充水利對(duì)象經(jīng)緯度、對(duì)象間關(guān)系等基礎(chǔ)信息，校驗(yàn)水利工程關(guān)鍵參數(shù)指標(biāo)等數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。結(jié)合水利廳水文、水資源、水旱災(zāi)害防御、水工程運(yùn)行、農(nóng)村飲水安全等業(yè)務(wù)工作需求，補(bǔ)充完善監(jiān)測(cè)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)資源。數(shù)據(jù)質(zhì)量提升方面，在2022 年年底前，以水資源取用水和水文水雨情數(shù)據(jù)為提升工作抓手，通過(guò)設(shè)置取水口及水雨情監(jiān)測(cè)測(cè)站異常閾值，對(duì)已有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行過(guò)濾清洗，從而進(jìn)一步提升監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量。在豐富擴(kuò)展接入數(shù)據(jù)類(lèi)別方面，在2022 年底前，對(duì)接國(guó)家防汛抗旱指揮系統(tǒng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)，補(bǔ)充完善各地州縣級(jí)以上行政區(qū)劃社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，從而進(jìn)一步提升數(shù)據(jù)資源對(duì)新疆水利廳業(yè)務(wù)工作的綜合決策支持能力。