〔摘 要〕以網(wǎng)絡(luò)為載體、以地理信息系統(tǒng)為平臺(tái)，開發(fā)了長(zhǎng)春市水資源優(yōu)化管理信息系統(tǒng)。該系統(tǒng)由硬件環(huán)境、軟件環(huán)境和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境組成，具有數(shù)據(jù)庫、信息傳遞、預(yù)測(cè)分析、業(yè)務(wù)查詢、電子地圖、信息發(fā)布等項(xiàng)功能。從平臺(tái)安全、網(wǎng)絡(luò)安全、數(shù)據(jù)安全、操作安全和用戶安全等方面，分析了系統(tǒng)的安全性。該系統(tǒng)為城市水資源的科學(xué)管理、合理配置、高效使用等提供技術(shù)支持，是實(shí)現(xiàn)水資源可持續(xù)利用、建設(shè)節(jié)水型社會(huì)的重要手段。

〔關(guān)鍵詞〕管理信息系統(tǒng)；水資源；可持續(xù)發(fā)展；安全性；長(zhǎng)春市

ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８－０８２１．２０１０．１１．０４１

〔中圖分類號(hào)〕Ｇ２５０.７４ 〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕Ａ 〔文章編號(hào)〕１００８－０８２１（２０１０）１１－０１５３－０３

Development of An Information System for Optimal

Water Resource Management of Changchun CityWang Ping

（Jilin Province Scientific and Technical Information Institute，Changchun 130021，China）

〔Ａｂｓｔｒａｃｔ〕Using internet as carrier and GIS as platform，an information system for optimal water resource management of Changchun City was developed.This system was composed of hardware，software，and web environments，has many functions including database，information transfer，prediction and analysis，business enquiry，electric map，information publication，etc.The system security was analyzed from platform security，web security，data security，operation security，and client security.The system could provide technological support for scientific management，reasonable assemblage，and efficient use of urban water resource，was an important approach to sustainable utilization of water resource and water-saving society building.

〔Ｋｅｙｗｏｒｄｓ〕management information system;water resource;sustainable development;security;Changchun City

長(zhǎng)春市是吉林省的省會(huì)和政治、經(jīng)濟(jì)、教育、文化、金融、交通、信息中心，是我國(guó)重要的重工業(yè)城市和汽車產(chǎn)業(yè)中心，同時(shí)也是歷史文化名城和重點(diǎn)糧食基地。該市位于北半球中緯地帶、松遼平原分水嶺的北側(cè)（北緯43°05′～45°15′，東經(jīng)124°18′～127°02′），幅員20 604km2，地貌由山地（9%）、臺(tái)地（41%）和平原（50%）組成。隨著人口的增長(zhǎng)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，水資源需求不斷上升，已經(jīng)成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的命脈。長(zhǎng)春市屬于極度缺水地區(qū)，人均水資源量380m3，僅為吉林省人均水資源量的25%和全國(guó)人均水資源量的17%。長(zhǎng)春市水生態(tài)環(huán)境惡化，水污染和浪費(fèi)嚴(yán)重，水資源利用率較低，還存在超強(qiáng)開采地下水的現(xiàn)象，給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活造成很多困難，已經(jīng)成為阻礙長(zhǎng)春市經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步的重要限制因素。建立長(zhǎng)春市水資源優(yōu)化管理信息系統(tǒng)，可以及時(shí)掌握用水動(dòng)態(tài)，符合水資源現(xiàn)代化管理、統(tǒng)一調(diào)配、高效配置的需要，代表了水資源管理的發(fā)展方向，為水資源的科學(xué)管理和決策提供技術(shù)支持，對(duì)長(zhǎng)春市乃至東北老工業(yè)基地振興戰(zhàn)略的實(shí)施和經(jīng)濟(jì)——社會(huì)——環(huán)境可持續(xù)發(fā)展具有不可替代的價(jià)值。

１ 系統(tǒng)的開發(fā)原則

１.１ 確保系統(tǒng)的安全性與可靠性

管理信息系統(tǒng)中含有大量重要的水資源數(shù)據(jù)，必須保證系統(tǒng)中各個(gè)組分、各個(gè)環(huán)節(jié)的安全可靠，嚴(yán)格設(shè)置介入權(quán)限，防止數(shù)據(jù)被非法竊取。同時(shí)，要對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行實(shí)時(shí)備份，確保系統(tǒng)無差錯(cuò)運(yùn)行。

１.２ 系統(tǒng)的開放性和擴(kuò)展性并重

水資源管理信息系統(tǒng)的開發(fā)涉及多個(gè)領(lǐng)域和方面，需要分階段逐步建設(shè)和完善。信息系統(tǒng)應(yīng)具有開放式結(jié)構(gòu)，具有實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的功能，在軟硬件方面保證良好的擴(kuò)展能力，便于與其它相關(guān)系統(tǒng)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和融合，完成系統(tǒng)的升級(jí)。

１.３ 技術(shù)的領(lǐng)先性和成熟度并重

采用成熟的技術(shù)，在保證系統(tǒng)功能的前提下，積極將最新的學(xué)術(shù)前沿思想和方法有機(jī)地引入到信息系統(tǒng)中，使系統(tǒng)具有優(yōu)異的性能，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫與直觀圖示相結(jié)合、地理信息系統(tǒng)與數(shù)理模型相結(jié)合。

１.４ 系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化

信息系統(tǒng)的建設(shè)，力求采用標(biāo)準(zhǔn)化方法，包括軟件開發(fā)、數(shù)據(jù)庫、計(jì)算規(guī)則、編碼代碼、評(píng)價(jià)手段、硬件配套、系統(tǒng)集成等。凡是已經(jīng)頒布了國(guó)家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或條例的，都應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行，尚沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)或條例的，應(yīng)采用慣例標(biāo)準(zhǔn)。

１.５ 系統(tǒng)的有效性和易用性并重

在保證系統(tǒng)有效性、實(shí)用性的同時(shí)，應(yīng)照顧到不同水平和層次的用戶，操作界面應(yīng)盡量簡(jiǎn)單和友好，易學(xué)、易用、易維護(hù)，便于管理和決策。

１.６ 保證子系統(tǒng)之間的無縫對(duì)接和集成

子系統(tǒng)在完成各自功能的同時(shí)，還要相互之間緊密集成，實(shí)現(xiàn)無縫對(duì)接。例如，在取水許可申請(qǐng)、水資源論證報(bào)告審批、年度用水計(jì)劃制定時(shí)，能夠便捷地反復(fù)調(diào)用數(shù)據(jù)庫信息、查詢系統(tǒng)以及決策支持系統(tǒng)。

２０１０年１１月第３０卷第１１期長(zhǎng)春市水資源優(yōu)化管理信息系統(tǒng)的開發(fā)Ｎｏｖ.，２０１０Ｖｏｌ.３０ Ｎｏ.１１２ 系統(tǒng)的功能

２.１ 數(shù)據(jù)庫功能

數(shù)據(jù)庫中包括常規(guī)、自動(dòng)和移動(dòng)觀測(cè)站的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，如地表水水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、地下水水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、降水水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、入河入湖水源水質(zhì)數(shù)據(jù)、金屬離子數(shù)據(jù)、有機(jī)農(nóng)藥數(shù)據(jù)、物理特性數(shù)據(jù)、苯類有機(jī)物數(shù)據(jù)、酚類有機(jī)物數(shù)據(jù)、非金屬無機(jī)物數(shù)據(jù)、金屬有機(jī)物數(shù)據(jù)、水生生物數(shù)據(jù)、有毒物質(zhì)數(shù)據(jù)、水文要素?cái)?shù)據(jù)、污染事故數(shù)據(jù)等［１］。各種數(shù)據(jù)要及時(shí)輸入系統(tǒng)，進(jìn)行整理和儲(chǔ)存。

２.２ 信息傳遞功能

以現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，通過Intranet、Internet服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器實(shí)現(xiàn)城市之間，城市與流域之間，城市與省級(jí)、國(guó)家水資源管理部門之間的信息遠(yuǎn)程傳遞和上報(bào)。

２.３ 預(yù)測(cè)分析功能

信息系統(tǒng)利用數(shù)理模型和統(tǒng)計(jì)方法，建立水量、水質(zhì)與多因子之間的回歸關(guān)系，用來預(yù)測(cè)和分析水資源及其動(dòng)態(tài)變化，為防汛減災(zāi)提供決策指導(dǎo)。

２.４ 業(yè)務(wù)查詢功能

信息系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)分為水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、空間遙感數(shù)據(jù)、污染排放數(shù)據(jù)、水文氣象數(shù)據(jù)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)等，各個(gè)要素的空間屬性疊加起來，為用戶提供了廣泛而方便的業(yè)務(wù)查詢功能。

２.５ 電子地圖功能

信息系統(tǒng)與地理信息系統(tǒng)、圖像處理、航空攝影、遙感數(shù)據(jù)相結(jié)合，具有電子地圖功能，與水資源相關(guān)的節(jié)點(diǎn)均可直觀地得以圖示，包括城市邊界、區(qū)縣邊界、各級(jí)流域分區(qū)邊界、居民生活區(qū)、工業(yè)區(qū)、農(nóng)業(yè)區(qū)、公園、綠地、氣象站、水文站、蒸發(fā)站、雨量站、排污口、水庫、湖泊、河流、濕地、鐵路、公路、環(huán)保監(jiān)測(cè)站、排污口等。

２.６ 信息發(fā)布功能

以網(wǎng)絡(luò)為載體、以地理信息系統(tǒng)為平臺(tái)，實(shí)時(shí)發(fā)布水資源動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，以及相關(guān)的通知、檢查、成果等［２］。

３ 系統(tǒng)的組成

３.１ 硬件環(huán)境

系統(tǒng)的硬件環(huán)境包括服務(wù)器（Pentium 4雙CPU2.0、內(nèi)存2G、256Ｍ顯卡、800G以上硬盤、21″液晶顯示器等）、客戶機(jī)（Pentium 4 CPU1.8G、內(nèi)存1G、128M顯卡、160G硬盤、21″液晶顯示器等）、配件設(shè)備（掃描儀、投影儀、數(shù)字化儀、噴墨和激光打印機(jī)等）、網(wǎng)絡(luò)器材（交換機(jī)、集線器、路由器、網(wǎng)線等）。

３.２ 軟件環(huán)境

系統(tǒng)的軟件環(huán)境包括地理信息系統(tǒng)軟件（MapInfo Professional、MAPGIS、Mobile Mapping等）、開發(fā)語言（VB、Java、Javascript、Vbscript等）、數(shù)據(jù)庫軟件（SQL Server 2000）、平臺(tái)軟件（Windows98/2000/XP）、服務(wù)器操作系統(tǒng)（Windows 98/2000/XP server/NT）、客戶機(jī)操作系統(tǒng)（Windows 98/2000/XP professional）等。

３.３ 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境

網(wǎng)絡(luò)作為水資源優(yōu)化管理信息系統(tǒng)的載體，把水資源使用者、水資源數(shù)據(jù)獲得者、數(shù)據(jù)整理者、數(shù)據(jù)分析者、數(shù)據(jù)利用者連接起來，將分布于各個(gè)采集點(diǎn)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至水資源管理中心。借助網(wǎng)絡(luò)，還可以查詢、瀏覽、檢索、發(fā)布有關(guān)信息，同時(shí)進(jìn)行模型計(jì)算和預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)分析。建立GPRS智能管網(wǎng)測(cè)控系統(tǒng)，能夠遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)水量、水壓、水質(zhì)、水溫、流速等項(xiàng)指標(biāo)，以及盜竊水資源、違法排污等事件。

３.４ 框架結(jié)構(gòu)

水資源優(yōu)化管理信息系統(tǒng)的總體框架結(jié)構(gòu)為數(shù)據(jù)庫與子系統(tǒng)的集成。

數(shù)據(jù)庫包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫（水文、氣象、城市規(guī)劃、社會(huì)經(jīng)濟(jì)、工程建設(shè)、人口、排污數(shù)據(jù)等，根據(jù)時(shí)空屬性可分為時(shí)間序列數(shù)據(jù)和空間分布數(shù)據(jù)）、地圖數(shù)據(jù)庫（圖形數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)等，如GIS數(shù)據(jù)、矢量化數(shù)據(jù)、遙測(cè)遙感數(shù)據(jù)及影像、GPS數(shù)據(jù)、航拍數(shù)據(jù)等）、方法數(shù)據(jù)庫（儲(chǔ)存各種標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算方法的數(shù)據(jù)庫，包括常規(guī)統(tǒng)計(jì)分析方法，如平均值、最大值、最小值、方差、正態(tài)分布檢驗(yàn)等，以及回歸分析、聚類分析、模糊數(shù)學(xué)、灰色預(yù)測(cè)、主成分分析等方法）、模型數(shù)據(jù)庫（與水資源分析、預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)有關(guān)的數(shù)理和化學(xué)模型，可以編譯為執(zhí)行程序（.EXE）或動(dòng)態(tài)連接庫（.DLL），連同模型參數(shù)、計(jì)算方法、相關(guān)說明、中間計(jì)算結(jié)果、最終計(jì)算結(jié)果一起存儲(chǔ)于系統(tǒng)中，對(duì)系統(tǒng)的性能和表現(xiàn)至關(guān)重要）、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫（根據(jù)不同層次的水資源更新信息，包括地下水信息、地表水信息、水污染信息、供水信息、需水信息、年度用水計(jì)劃信息、工程信息、規(guī)劃信息等，對(duì)水資源的動(dòng)態(tài)變化情況及時(shí)更新和補(bǔ)充，保證數(shù)據(jù)庫的時(shí)效性和準(zhǔn)確性）、多媒體數(shù)據(jù)庫（影像、視頻、圖片、聲音、文字等，涉及政策法規(guī)、管理?xiàng)l例、成果展示、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)劃方案、工程描述等）等。

子系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)維護(hù)子系統(tǒng)（在地理信息系統(tǒng)的支持下，進(jìn)行數(shù)據(jù)的維護(hù)）、系統(tǒng)控制子系統(tǒng)（借助人機(jī)對(duì)話，管理數(shù)據(jù)庫之間、子系統(tǒng)之間的集成，驗(yàn)證用戶身份，保證系統(tǒng)的安全運(yùn)轉(zhuǎn)和正常使用，負(fù)責(zé)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)輸入和結(jié)果輸出等）、系統(tǒng)管理子系統(tǒng)（包括水資源供需的管理、水環(huán)境質(zhì)量的管理、取水許可管理、水資源繳費(fèi)管理、文件管理等）、分析預(yù)測(cè)子系統(tǒng)（根據(jù)模型計(jì)算和仿真模擬結(jié)果，進(jìn)行水資源現(xiàn)狀分析和預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，包括生活用水、工業(yè)用水、農(nóng)業(yè)用水、林牧副漁業(yè)用水、生態(tài)用水等，為水資源科學(xué)規(guī)劃、合理配置和高效利用提供決策支持）、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)（包括地下水水位監(jiān)測(cè)、地表水水位監(jiān)測(cè)、地下水水質(zhì)監(jiān)測(cè)、地表水水質(zhì)監(jiān)測(cè)、排污監(jiān)測(cè)、地下水取水預(yù)警、地表水取水預(yù)警等）、信息發(fā)布子系統(tǒng)（包括水資源公報(bào)和成果發(fā)布，對(duì)水資源各種指標(biāo)及變化情況分析統(tǒng)計(jì)，撰寫、編輯水資源公報(bào)，把政策法規(guī)、地方條例、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、管理成果等通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)布）等［３］。

４ 系統(tǒng)的安全性

水資源優(yōu)化管理信息系統(tǒng)是長(zhǎng)春市各行業(yè)用水需求的信息平臺(tái)和決策依據(jù)，對(duì)于水資源可持續(xù)利用非常重要，其中涉及到國(guó)家機(jī)密。因此，必須確保系統(tǒng)的安全性，建立可靠的安全機(jī)制。

４.１ 平臺(tái)安全

采取適當(dāng)?shù)拇胧┍Ｗo(hù)系統(tǒng)的硬件設(shè)備及其環(huán)境，使計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、多媒體等設(shè)免遭火災(zāi)、水災(zāi)、有毒有害氣體、電磁波、地震等破壞。為布線系統(tǒng)留出充足空間，UPS標(biāo)準(zhǔn)配備，冗余電力供應(yīng)，保證健全的防火系統(tǒng)、煙塵監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)。存儲(chǔ)系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)存放的物理載體，直接決定數(shù)據(jù)庫的安全，在系統(tǒng)建設(shè)初期可采用“冗余磁盤陣列＋磁帶備份”系統(tǒng)，隨著系統(tǒng)的發(fā)展和完善，將來可升級(jí)為異構(gòu)SAN體系結(jié)構(gòu)［１］。

４.２ 網(wǎng)絡(luò)安全

采用防火墻、網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)掃描、網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)入侵監(jiān)測(cè)等項(xiàng)技術(shù)，為本系統(tǒng)提供網(wǎng)絡(luò)保護(hù)措施［１］。

４.３ 數(shù)據(jù)安全

數(shù)據(jù)安全是系統(tǒng)安全的重要組成部分，目的在于保護(hù)數(shù)據(jù)庫免遭非法使用。數(shù)據(jù)安全隱患涉及到系統(tǒng)完整性、系統(tǒng)授權(quán)、系統(tǒng)認(rèn)證等。本系統(tǒng)采用SQL Server 2000作為后臺(tái)數(shù)據(jù)庫軟件，該軟件基本能滿足數(shù)據(jù)庫的穩(wěn)定性和安全性。數(shù)據(jù)流傳輸過程中進(jìn)行DES加密，增大了破譯難度［４］。通過數(shù)據(jù)庫掃描器對(duì)數(shù)據(jù)庫軟件定期進(jìn)行漏洞查找和評(píng)價(jià)，通知數(shù)據(jù)庫管理員對(duì)安全隱患進(jìn)行修復(fù)［１］。采用數(shù)據(jù)庫定時(shí)備份，數(shù)據(jù)庫管理員的任何修改和刪除操作都將生成日志，便于數(shù)據(jù)恢復(fù)［５］。同時(shí)，輔以其他的數(shù)據(jù)庫安全技術(shù)，如數(shù)據(jù)校驗(yàn)、Recover Manager、B/S模式等，大大提高了系統(tǒng)的安全性［６］。

４.４ 操作安全

采用系統(tǒng)掃描技術(shù)，保障操作系統(tǒng)安全。對(duì)操作軟件進(jìn)行加密處理，非法用戶無法使用該軟件，如果強(qiáng)行破譯該軟件，系統(tǒng)將自動(dòng)毀掉［１］。

４.５ 用戶安全

用戶使用時(shí)，必須經(jīng)過嚴(yán)格的身份認(rèn)證，系統(tǒng)界面將檢驗(yàn)用戶的合法性，如賬號(hào)、密碼等。對(duì)用戶的使用權(quán)限進(jìn)行分級(jí)和授權(quán)，不同級(jí)別的用戶所能使用的軟件資源和獲得的數(shù)據(jù)資源不同。數(shù)據(jù)庫管理員擁有全部權(quán)限，開發(fā)維護(hù)使用人員擁有數(shù)據(jù)的增、刪、改、查，數(shù)據(jù)庫備份和恢復(fù)等權(quán)限，瀏覽訪問用戶只有數(shù)據(jù)查詢權(quán)限。無授權(quán)的用戶無法進(jìn)入該系統(tǒng)［１］。

５ 結(jié) 語

多功能、多目標(biāo)、多層次的城市水資源優(yōu)化管理信息系統(tǒng)的開發(fā)和建設(shè)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及水利、地理、氣象、管理、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等多個(gè)領(lǐng)域，學(xué)科門類多、設(shè)備要求高、信息量大、方法先進(jìn)，其總體目標(biāo)、框架、功能、結(jié)構(gòu)、內(nèi)容、安全等，要由相關(guān)知識(shí)領(lǐng)域的專業(yè)人員共同完成，既需要地理信息系統(tǒng)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，也需要管理部門的參與和決策部門的支持，這就決定了系統(tǒng)本身是一個(gè)不斷發(fā)展、不斷完善、不斷更新的開放系統(tǒng)。

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和生活水平的不斷提高，水資源和水環(huán)境問題日益加重。必須對(duì)水資源進(jìn)行科學(xué)管理，通過水資源的合理配置、高效實(shí)用，滿足全社會(huì)對(duì)水資源的需求，實(shí)現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用，有利地支持社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展?；诰W(wǎng)絡(luò)和GIS的城市水資源信息管理系統(tǒng)可以對(duì)整個(gè)轄區(qū)的水資源狀況進(jìn)行查詢和管理，對(duì)用水大戶進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，建立一整套水資源數(shù)據(jù)分類、儲(chǔ)存、交換、編碼、傳輸、訪問等標(biāo)準(zhǔn)體系，同時(shí)具有水質(zhì)安全監(jiān)控、水量安全監(jiān)控、災(zāi)害控制等功能，達(dá)到了“自動(dòng)化信息采集、數(shù)字化管理、網(wǎng)絡(luò)化共享、科學(xué)化決策”的建設(shè)目標(biāo)，成為建設(shè)節(jié)水型社會(huì)的重要組成部分。隨著“數(shù)字地球”、“數(shù)字中國(guó)”、“數(shù)字水利”的提出，傳統(tǒng)水利向現(xiàn)代水利、可持續(xù)發(fā)展水利的轉(zhuǎn)變，3G技術(shù)與水資源管理的緊密結(jié)合，水利信息化成為必然趨勢(shì)，代表了社會(huì)進(jìn)步發(fā)展的方向，具有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

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