潘 騰 黃澄寧

(杭州市環(huán)境信息中心，杭州 310003)

隨著我國環(huán)境行業(yè)信息化的推進，特別是環(huán)境信息系統(tǒng)在我國環(huán)保部門的運行已經(jīng)表明，信息在提高環(huán)境管理工作的質(zhì)量和效率放慢存在著巨大潛力。然而在環(huán)境行業(yè)信息系統(tǒng)的具體運行過程中，出現(xiàn)了制約信息化發(fā)展的問題——數(shù)據(jù)標準化建設(shè)工作嚴重滯后。由于缺乏統(tǒng)一的部署和組織，尤其是沒有統(tǒng)一權(quán)威的數(shù)據(jù)標準而造成系統(tǒng)初始化、維護、分析、利用上的混亂，表現(xiàn)為數(shù)據(jù)質(zhì)量差、統(tǒng)計分析工作和管理指揮工作發(fā)射管偏差，嚴重阻礙環(huán)境信息化建設(shè)的持續(xù)高速發(fā)展。因此，對數(shù)據(jù)進行規(guī)范化管理的數(shù)據(jù)標準化已成為信息化建設(shè)的當務(wù)之急。

近十年來，一些新的環(huán)境管理工作，都帶來了大量嶄新的環(huán)境信息，大量的數(shù)據(jù)和高度的處理復(fù)雜性，使得計算機進行輔助數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)分析成為必然，但與其他行業(yè)不同，環(huán)境信息數(shù)據(jù)缺乏規(guī)范，各地環(huán)保部門通常按照方便自己的方法來組織和管理自己的數(shù)據(jù)資料，開發(fā)相應(yīng)的軟件進行輔助管理和分析，使得不同數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)組織方式有很大的差異，各個環(huán)境信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)輸入輸出格式要求不一，這種信息描述的不統(tǒng)一性給數(shù)據(jù)庫之間、信息系統(tǒng)之間以及數(shù)據(jù)庫與信息系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交流帶來很大不便，使得環(huán)境數(shù)據(jù)的計算機自動處理和整合難以實現(xiàn)。對于結(jié)構(gòu)化的環(huán)境信息資源來說，解決信息資源在語義、表達、數(shù)據(jù)類型及格式、值域的一致性是實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享一個極為重要的方向。因此，建立通用的數(shù)據(jù)字典可以為環(huán)境數(shù)據(jù)庫的設(shè)計和數(shù)據(jù)采集、加工和處理提供標準支撐，為有效促進環(huán)境信息共享提供依據(jù)。

1 研究現(xiàn)狀

我國在環(huán)境信息數(shù)據(jù)的研究與收集方面開展得比國際稍晚，水平也存在一定的差距。但近年來也取得了比較大的進步，環(huán)境保護部先后出臺了《HJ/T 417－2007環(huán)境信息分類與代碼》和《HJ/T 419－2007 環(huán)境數(shù)據(jù)庫設(shè)計與運行管理規(guī)范》，這些對環(huán)境信息數(shù)據(jù)字典的研究和編制提供了理論指導(dǎo)和研究框架。2009年以后，環(huán)境信息化建設(shè)和數(shù)據(jù)標準研究力度加大，在環(huán)境保護部出臺的《國家環(huán)境信息化2009－2015年規(guī)劃》中，國家環(huán)境信息標準規(guī)范體系建設(shè)被作為基礎(chǔ)保障體系建設(shè)的重點項目之一。此外，2009年國家環(huán)境信息與統(tǒng)計能力建設(shè)項目全面開展技術(shù)標準規(guī)范編制工作，該項目提出了《環(huán)境數(shù)據(jù)集說明文檔格式標準》、 《環(huán)境數(shù)據(jù)集加工、匯交流程》、 《污染源在線監(jiān)控數(shù)據(jù)元技術(shù)規(guī)定》、《環(huán)境統(tǒng)計數(shù)據(jù)元技術(shù)規(guī)定》、《污染源監(jiān)督性監(jiān)測數(shù)據(jù)元技術(shù)規(guī)定》、《環(huán)境信息數(shù)據(jù)字典規(guī)范》、《污染源編碼》等27 項標準規(guī)范。其中，《環(huán)境信息數(shù)據(jù)字典規(guī)范》是國家層面上的環(huán)境行業(yè)內(nèi)的數(shù)據(jù)規(guī)范，該規(guī)范規(guī)定了環(huán)境信息數(shù)據(jù)字典的組成、內(nèi)容等基本框架，提出了環(huán)境管理信息集及其分類結(jié)構(gòu)，并提供了常見字典樣式和環(huán)境信息數(shù)據(jù)字典樣表。該規(guī)范為各級環(huán)境保護部門環(huán)境信息數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)字典的編制設(shè)計提供了參考框架，并可作為環(huán)境信息數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計驗收的參考依據(jù)。

2 基本概念

數(shù)據(jù)元(Data Element)和元數(shù)據(jù)(Mata Data)是數(shù)據(jù)標準化的對象。

數(shù)據(jù)元是指用一組屬性描述定義、標志、表示和允許值的數(shù)據(jù)單元，起到對系統(tǒng)中實體及其屬性進行唯一標志的作用，是不可再分的最小數(shù)據(jù)單元。如環(huán)境信息中常見的測站代碼、測站名稱、監(jiān)測頻次等。

元數(shù)據(jù)是關(guān)于描述數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)。它用于描述數(shù)據(jù)元屬性信息，如描述環(huán)境信息數(shù)據(jù)元的中文名稱、數(shù)據(jù)類型、長度、經(jīng)度、單位、值域、是否可為空等屬性的數(shù)據(jù)。元數(shù)據(jù)通過匯總存儲形成數(shù)據(jù)字典。

數(shù)據(jù)字典(Data Dictionary)是指涉及其他數(shù)據(jù)應(yīng)用和結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫，即用于存儲元數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫。它通過對規(guī)范化的元數(shù)據(jù)的管理，可以有效實現(xiàn)用戶跨系統(tǒng)和跨環(huán)境的數(shù)據(jù)共享。

3 環(huán)境信息數(shù)據(jù)字典的建立和構(gòu)建過程

3.1 環(huán)境信息數(shù)據(jù)字典的定義

環(huán)境信息數(shù)據(jù)字典是描述環(huán)境信息系統(tǒng)功能層次的術(shù)語、數(shù)據(jù)元素，是構(gòu)建環(huán)境信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)集數(shù)據(jù)元素最小單元的集合，存儲對環(huán)境信息數(shù)據(jù)庫體系結(jié)構(gòu)的描述，記錄環(huán)境數(shù)據(jù)的來源、說明、與其他數(shù)據(jù)的關(guān)系、用途和格式等信息。環(huán)境信息數(shù)據(jù)字典是一種結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)模型，也是實現(xiàn)部門間信息共享和開發(fā)環(huán)境信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)字典是在分析環(huán)境管理系統(tǒng)功能需求的基礎(chǔ)上，按照系統(tǒng)功能層之間一定的邏輯數(shù)據(jù)流關(guān)系來確定其所包含的數(shù)據(jù)元素，并以國際標準規(guī)定的格式進行描述的一種數(shù)據(jù)存儲、傳遞與管理的技術(shù)。

3.2 環(huán)境信息數(shù)據(jù)字典的構(gòu)建過程

環(huán)境信息數(shù)據(jù)字典的數(shù)據(jù)元素是構(gòu)成信息的最小單元，其構(gòu)建類似于人類語言關(guān)于拼寫和字詞的環(huán)境信息系統(tǒng)的“數(shù)據(jù)元素”統(tǒng)一的術(shù)語名稱、定義和格式。

3.2.1 確定環(huán)境數(shù)據(jù)集分類方法

目前多數(shù)環(huán)境數(shù)據(jù)分散于各部門，而且不同業(yè)務(wù)部門所管理的對象存在不同程度的重疊，環(huán)境數(shù)據(jù)紛繁復(fù)雜，建立環(huán)境信息數(shù)據(jù)字典就是要對分散于各部門的環(huán)境數(shù)據(jù)進行分類，形成具有一定邏輯關(guān)系的環(huán)境數(shù)據(jù)集，再在環(huán)境數(shù)據(jù)集基礎(chǔ)上，進行分類，形成具有一定邏輯關(guān)系的數(shù)據(jù)表，針對各數(shù)據(jù)表，發(fā)掘其所涵蓋的數(shù)據(jù)元。

(1)形成環(huán)境數(shù)據(jù)集

環(huán)境數(shù)據(jù)集是對各項環(huán)境管理業(yè)務(wù)領(lǐng)域涉及的環(huán)境信息的集合，數(shù)據(jù)集有助于現(xiàn)有數(shù)據(jù)元的定位。查找與某項環(huán)境管理業(yè)務(wù)相關(guān)的數(shù)據(jù)元信息使得數(shù)據(jù)集成為一個很有用處的工具，它能夠提供各項環(huán)境管理業(yè)務(wù)涉及到的所有數(shù)據(jù)元。

(2)建立分類論和本體論

環(huán)境數(shù)據(jù)集的分類至少可以通過兩種途徑實現(xiàn)，較為理想但非常麻煩的方法是，首先形成一個包括所有可能數(shù)據(jù)元的完備分類，然后將數(shù)據(jù)元放入事先定義好的數(shù)據(jù)集中。然而，最為實用的方法是，先形成一個基本的而相對較為簡單的分類，數(shù)據(jù)元根據(jù)分類放入事先定義好的數(shù)據(jù)集中，對于新加的數(shù)據(jù)元，允許其在使用嚴格規(guī)則的情況下主鍵完善。

在環(huán)境數(shù)據(jù)集分類中，每個節(jié)點是一個上位類的一個下位類。無論一個數(shù)據(jù)元被定義地如何好，分類對于其中的節(jié)點含義的確定描述具有極大的幫助。分類的另一個主要的作用在于有助于一個具體數(shù)據(jù)元的查找。分類通過大量的數(shù)據(jù)元描述支持導(dǎo)航查詢。一個基本的分類結(jié)構(gòu)能有助于數(shù)據(jù)元的查詢、分析和應(yīng)用。

3.2.2 確定元數(shù)據(jù)表達格式

根據(jù)已發(fā)布的有關(guān)元數(shù)據(jù)的國際標準、行業(yè)標準，結(jié)合杭州市環(huán)境信息數(shù)據(jù)化的特點，定義和描述元數(shù)據(jù)時采用中文名稱、最大出現(xiàn)次數(shù)、數(shù)據(jù)類型、值域、約束/條件、備注幾個屬性來描述。

第一，中文名稱

描述元數(shù)據(jù)元素的中文名稱。

第二，最大出現(xiàn)次數(shù)

元數(shù)據(jù)元素可以具有的最大實例數(shù)據(jù)。只出現(xiàn)一次的用“1”表示，重復(fù)出現(xiàn)的用“N”表示。不為1 的固定出現(xiàn)次數(shù)用相應(yīng)的數(shù)字表示，如“2”、“3”、“4”。

第三，數(shù)據(jù)類型

說明元數(shù)據(jù)元素的數(shù)據(jù)類型，對元數(shù)據(jù)元素的有效值域及允許的有效操作進行了規(guī)定。元數(shù)據(jù)元素的數(shù)據(jù)類型如表1 所示。

表1 元數(shù)據(jù)元素的數(shù)據(jù)類型

第四，值域

說明元數(shù)據(jù)元素可以取值的范圍。

第五，約束/條件

說明元數(shù)據(jù)元素是否必須選取的屬性，包括必選(M)、可選(O)和條件必選(C)。

(1)必選M

標明該元數(shù)據(jù)元素必須選擇

(2)可選O

根據(jù)實際應(yīng)用可以選擇也可以不選的元數(shù)據(jù)元素。已經(jīng)定義的可選元數(shù)據(jù)元素，可指導(dǎo)各業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)規(guī)范制定人員充分說明其業(yè)務(wù)信息資源。

(3)條件必選C

當滿足約束條件中所定義的條件時必須選擇。條件必選用于以下三種可能性之一:

·當在多個選項中進行選擇時，至少一個選項必選，且必須使用;

·當另一個元數(shù)據(jù)元素已經(jīng)使用時，選用一個元數(shù)據(jù)元素。

·當另一個元數(shù)據(jù)元素已經(jīng)選擇了一個特定值時，選用一個元數(shù)據(jù)元素。

第六，備注

對元數(shù)據(jù)元素的含義的進一步解釋，包括該元數(shù)據(jù)元素的約束/必選(必選、可選或條件必選)、最大出現(xiàn)次數(shù)、值域等方面內(nèi)容。當該元數(shù)據(jù)元素為條件必選時，應(yīng)注明其約束條件。

3.2.3 確定環(huán)境信息數(shù)據(jù)字典格式

環(huán)境信息數(shù)據(jù)字典包括數(shù)據(jù)字典管理信息、數(shù)據(jù)表信息、數(shù)據(jù)項(數(shù)據(jù)元)信息等。環(huán)境信息數(shù)據(jù)字典需對上述內(nèi)容進行規(guī)范化，以便以統(tǒng)一的表達形式完成環(huán)境信息數(shù)據(jù)字典的描述。根據(jù)元數(shù)據(jù)表達格式，對數(shù)據(jù)字典管理信息、數(shù)據(jù)表信息、數(shù)據(jù)項(數(shù)據(jù)元)信息，選擇合適的元數(shù)據(jù)元素來描述，形成規(guī)范化的環(huán)境信息數(shù)據(jù)字典。

一是，編制數(shù)據(jù)字典管理信息

環(huán)境信息數(shù)據(jù)字典管理信息的元數(shù)據(jù)元素如下:

數(shù)據(jù)字典編寫人、數(shù)據(jù)字典編寫日期、數(shù)據(jù)字典最后修改日期、數(shù)據(jù)字典的狀態(tài)、數(shù)據(jù)字典審核單位、數(shù)據(jù)字典審核人、審核日期。

對于數(shù)據(jù)字典管理信息的元數(shù)據(jù)元素，采用元數(shù)據(jù)表達格式的6 個屬性，即中文名稱、最大出現(xiàn)次數(shù)、數(shù)據(jù)類型、值域、約束/條件、備注進行描述。

二是，編制數(shù)據(jù)集信息

數(shù)據(jù)集信息的格式規(guī)范化主要包括數(shù)據(jù)集的元數(shù)據(jù)元素的描述規(guī)范化以及數(shù)據(jù)集的命名規(guī)范化兩方面。

(1)數(shù)據(jù)集的元數(shù)據(jù)格式

環(huán)境信息數(shù)據(jù)字典數(shù)據(jù)集信息的元數(shù)據(jù)元素如下:

數(shù)據(jù)集名稱、中文名稱、描述、監(jiān)管機構(gòu)、聯(lián)系人、聯(lián)系電話、聯(lián)系Email、聯(lián)系地址及郵編、更新單位、最近更新日期、記錄數(shù)、容量(MB)。

對于數(shù)據(jù)集信息的元數(shù)據(jù)元素，采用元數(shù)據(jù)表達格式的6 個屬性，即中文名稱、最大出現(xiàn)次數(shù)、數(shù)據(jù)類型、值域、約束/條件、備注進行描述。

(2)數(shù)據(jù)集命名格式

在環(huán)境信息數(shù)據(jù)字典中，環(huán)境數(shù)據(jù)集的管理還需要對環(huán)境數(shù)據(jù)集的分類和命名進行規(guī)范，以便于定義新增的數(shù)據(jù)集。

環(huán)境數(shù)據(jù)集命名規(guī)則為:分類信息名稱+ “數(shù)據(jù)集”。

三是，編制數(shù)據(jù)表信息

數(shù)據(jù)表信息的格式規(guī)范化主要包括數(shù)據(jù)表的元數(shù)據(jù)元素的描述規(guī)范化以及數(shù)據(jù)表的命名規(guī)范化兩方面。

(1)數(shù)據(jù)表的元數(shù)據(jù)格式

數(shù)據(jù)表信息的元數(shù)據(jù)元素如下:

數(shù)據(jù)表名稱、中文名稱、描述、監(jiān)管機構(gòu)、聯(lián)系人、聯(lián)系電話、聯(lián)系Email、聯(lián)系地址及郵編、更新單位、最近更新日期、記錄數(shù)、容量(MB)。

對于數(shù)據(jù)表信息的元數(shù)據(jù)元素，采用元數(shù)據(jù)表達格式的6 個屬性，即中文名稱、最大出現(xiàn)次數(shù)、數(shù)據(jù)類型、值域、約束/條件、備注進行描述。

(2)數(shù)據(jù)表命名格式

在環(huán)境信息數(shù)據(jù)字典中，數(shù)據(jù)表的管理還需要對數(shù)據(jù)表的分類和命名進行規(guī)范，以便于定義新增的數(shù)據(jù)表。

數(shù)據(jù)表通常包括對象基本信息目錄和管理信息目錄，命名規(guī)則:

·分類信息名稱+ “對象基本信息”·分類信息名稱+ “管理信息”

四是，編制數(shù)據(jù)項信息

數(shù)據(jù)項信息的元數(shù)據(jù)元素如下:

中文名稱、數(shù)據(jù)類型、長度、精度、單位、值域、是否可為空、備注。

對于數(shù)據(jù)項信息的元數(shù)據(jù)元素，采用元數(shù)據(jù)表達格式的6 個屬性，即中文名稱、最大出現(xiàn)次數(shù)、數(shù)據(jù)類型、值域、約束/條件、備注進行描述。

3.2.4 建立環(huán)境信息數(shù)據(jù)字典

通過對環(huán)境信息化發(fā)展要求、杭州環(huán)境發(fā)展要求的分析，結(jié)合杭州市環(huán)境信息化建設(shè)的實際情況，按照環(huán)境信息數(shù)據(jù)字典構(gòu)建過程和環(huán)境數(shù)據(jù)集分類方法、元數(shù)據(jù)表達格式、環(huán)境信息數(shù)據(jù)字典格式，建立了符合杭州市實際情況的環(huán)境信息數(shù)據(jù)字典。

4 環(huán)境信息數(shù)據(jù)字典內(nèi)容

杭州市環(huán)境信息數(shù)據(jù)字典內(nèi)容包括數(shù)據(jù)字典管理信息、環(huán)境數(shù)據(jù)集信息、環(huán)境數(shù)據(jù)表信息和數(shù)據(jù)項信息。

4.1 數(shù)據(jù)字典管理信息

環(huán)境信息數(shù)據(jù)字典管理信息包括數(shù)據(jù)字典編寫人、數(shù)據(jù)字典編寫日期、數(shù)據(jù)字典最后修改日期、數(shù)據(jù)字典的狀態(tài)、數(shù)據(jù)字典審核單位、數(shù)據(jù)字典審核人、審核日期。

4.2 環(huán)境數(shù)據(jù)集信息

根據(jù)杭州市環(huán)境數(shù)據(jù)的實際情況，結(jié)合國家環(huán)境信息分類與代碼［1］，形成環(huán)境數(shù)據(jù)集，包括環(huán)境質(zhì)量信息數(shù)據(jù)集、生態(tài)環(huán)境信息數(shù)據(jù)集、污染源信息數(shù)據(jù)集、環(huán)境管理業(yè)務(wù)信息數(shù)據(jù)集、環(huán)境科技信息數(shù)據(jù)集、環(huán)保產(chǎn)業(yè)信息數(shù)據(jù)集、環(huán)境政務(wù)管理信息數(shù)據(jù)集、環(huán)境政策法規(guī)標準數(shù)據(jù)集、環(huán)境保護相關(guān)信息數(shù)據(jù)集。

4.3 環(huán)境數(shù)據(jù)表信息

環(huán)境數(shù)據(jù)表是環(huán)境數(shù)據(jù)集的子集，每個環(huán)境數(shù)據(jù)集包含一個或多個環(huán)境數(shù)據(jù)表。以自然生態(tài)數(shù)據(jù)集為例，共包括自然生態(tài)基本信息、土壤生態(tài)、森林生態(tài)、水域生態(tài)、海洋生態(tài)、濕地生態(tài)、生物多樣性、生物安全性共8 張數(shù)據(jù)表。

4.4 數(shù)據(jù)項信息

數(shù)據(jù)項信息是根據(jù)環(huán)境業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)情況制定的環(huán)境業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)項，通過對環(huán)保業(yè)務(wù)調(diào)研、資料分析，提取數(shù)據(jù)項，根據(jù)已分類的環(huán)境數(shù)據(jù)集，將數(shù)據(jù)項歸入適當?shù)臄?shù)據(jù)集中，并采用數(shù)據(jù)項信息的元數(shù)據(jù)表達格式進行描述，形成環(huán)境數(shù)據(jù)項信息。

例如，對于數(shù)據(jù)項“裝機容量”，可劃分到污染源數(shù)據(jù)集中，其元數(shù)據(jù)描述如下:

中文名稱:裝機容量

數(shù)據(jù)類型:DECIMAL(16，3)

長度:16

精度:3

單位:萬千瓦

值域:

是否可為空:是

備注:

5 結(jié)論與展望

環(huán)境信息數(shù)據(jù)字典的編制在信息化發(fā)展中的重要作用和支撐地位，在業(yè)內(nèi)已達成廣泛共識。杭州市環(huán)境信息數(shù)據(jù)字典，按照向上積極采用適宜的國際標準或國家標準，向下突出環(huán)境管理與業(yè)務(wù)工作特點和需求原則，參考了包括GB/T 18391 《數(shù)據(jù)元的規(guī)范與標準化》在內(nèi)的大量國家標準，并圍繞元數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)元的基本概念、規(guī)范表達、命名、值域等數(shù)據(jù)元標準化內(nèi)容進行了規(guī)范化系統(tǒng)化闡述，目的是指導(dǎo)和規(guī)范環(huán)境信息數(shù)據(jù)字典的研究工作。

［1］國家環(huán)境保護總局HJ/T 417－2007．環(huán)境信息分類與代碼．

［2］環(huán)境績效評估指標體系研究——以云南省為例［J］．生態(tài)經(jīng)濟，2006，1．

［3］中國環(huán)境績效評估指標體系和評估方法研究［J］．環(huán)境管理，2008，14．

［4］基于PSR 模型的可持續(xù)發(fā)展研究［J］．軟科學(xué)，2002，16(05)．

［5］潘騰，等．杭州市環(huán)境績效考核指標體系的構(gòu)建及應(yīng)用研究［J］．環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2013，38(1):71－74．