程益聯(lián)，付 靜

（水利部水利信息中心，北京 100053）

水利數(shù)據(jù)整合共享研究

程益聯(lián)，付 靜

（水利部水利信息中心，北京 100053）

水利數(shù)據(jù)是各種水利政務(wù)和業(yè)務(wù)活動過程中產(chǎn)生的，具有現(xiàn)實(shí)應(yīng)用和歷史價值。如何將各水利政務(wù)和業(yè)務(wù)應(yīng)用產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，建立起普遍聯(lián)系，為實(shí)現(xiàn)不同水利政務(wù)和業(yè)務(wù)之間信息共享，最終實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)協(xié)同，將水利數(shù)據(jù)整合形成有機(jī)的水利數(shù)據(jù)資源，是相關(guān)工作成敗的關(guān)鍵。對水利數(shù)據(jù)整合共享的目標(biāo)、任務(wù)范圍、整合技術(shù)與管理、共享內(nèi)容與方式等進(jìn)行初步探索和研究。

水利數(shù)據(jù)；整合；共享

0 引言

實(shí)現(xiàn)水利數(shù)據(jù)共享、業(yè)務(wù)協(xié)同以提高工作效率提高，改善服務(wù)水平，都要求對目前分散的水利數(shù)據(jù)進(jìn)行整合。水利系統(tǒng)內(nèi)部各種水利政務(wù)和業(yè)務(wù)應(yīng)用參差不齊、地區(qū)間發(fā)展不平衡、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范不足與欠妥，以及各地蓬勃開展的水利數(shù)據(jù)中心建設(shè)，都對水利數(shù)據(jù)的整合共享提出了迫切需求。對此，各級領(lǐng)導(dǎo)高度重視，應(yīng)用需求十分迫切，加之信息技術(shù)的迅速發(fā)展，使得水利數(shù)據(jù)整合共享成為可能。那么影響水利數(shù)據(jù)共享的核心問題是什么呢，除管理因素外，主要是各種數(shù)據(jù)庫的語義一致性問題，即：對象及其屬性的語義一致性問題，主要就技術(shù)問題進(jìn)行探討。

1 目標(biāo)

水利數(shù)據(jù)整合共享目標(biāo)是通過對既有分散水利數(shù)據(jù)的規(guī)范化管理，形成對象和屬性語義一致的水利數(shù)據(jù)資源體，實(shí)現(xiàn)對水利數(shù)據(jù)資源的有序管理與靈活應(yīng)用，切實(shí)提高各級水行政主管部門及涉水事務(wù)的數(shù)據(jù)共享、業(yè)務(wù)協(xié)同、工作效率和服務(wù)水平。至少實(shí)現(xiàn)以下 4 個具體目標(biāo)：

1）實(shí)現(xiàn)對水利數(shù)據(jù)的有序管理；

2）滿足水利應(yīng)用對水利數(shù)據(jù)靈活和快速獲取；

3）做到水利數(shù)據(jù)持續(xù)更新，保持“常用常新”；

4）提高水利數(shù)據(jù)共享與應(yīng)用的能力和水平。

2 任務(wù)范圍與工作定位

水利數(shù)據(jù)整合共享是水利信息化資源整合共享的重要組成和核心內(nèi)容，其與相關(guān)水利信息化資源整合共享工作關(guān)系如圖1 所示。水利數(shù)據(jù)整合共享工作任務(wù)主要涉及 2 個方面，4 個部分。1）技術(shù)框架與管理體系建立，主要開展技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范制定，包括數(shù)據(jù)、服務(wù)等管理與運(yùn)行的一系列技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，確保水利數(shù)據(jù)與服務(wù)聚合與對外服務(wù)的有效開展，解決水利數(shù)據(jù)在采集、傳輸、存儲、服務(wù)，以及建設(shè)和運(yùn)行管理方面的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范；配合開展管理規(guī)程及指標(biāo)制定，包括和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范相適應(yīng)的一系列管理規(guī)程及指標(biāo)，確保標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的有效執(zhí)行，解決標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范執(zhí)行過程中的一致性問題。2）對既有水利數(shù)據(jù)整合；a.開展水利數(shù)據(jù)資源規(guī)劃，采用面向?qū)ο蟾拍?，對涉水?dāng)?shù)據(jù)資源進(jìn)行梳理和分析，建立水利數(shù)據(jù)模型，明確水利對象屬性數(shù)據(jù)的權(quán)威來源，確?！耙粩?shù)一源”；b.開展水利數(shù)據(jù)整合，根據(jù)水利數(shù)據(jù)資源規(guī)劃工作確定的水利數(shù)據(jù)模型，建立水利對象基礎(chǔ)信息、空間與業(yè)務(wù)關(guān)系、空間特征和屬性數(shù)據(jù)庫，并將各種水利政務(wù)和業(yè)務(wù)應(yīng)用既往產(chǎn)生的數(shù)據(jù)整理入庫，為后續(xù)水利政務(wù)和業(yè)務(wù)應(yīng)用產(chǎn)生的數(shù)據(jù)入庫提供持續(xù)的解決方案，以及建設(shè)為提高數(shù)據(jù)使用靈活性和效率的數(shù)據(jù)倉庫等。水利數(shù)據(jù)整合共享框架如圖2 所示。

圖2 水利數(shù)據(jù)整合共享框架示意圖

3 整合技術(shù)與管理

3.1 水利數(shù)據(jù)模型

眾所周知，任何一個數(shù)據(jù)都是描述了客觀世界實(shí)體或概念一個維度的特征，水利數(shù)據(jù)也不例外?？陀^世界實(shí)體或概念又可通稱為對象，某個領(lǐng)域數(shù)據(jù)就是領(lǐng)域?qū)ο筇卣鞯目偤停鳛橐粋€領(lǐng)域，水利數(shù)據(jù)就是水利對象特征的總和。通過水利對象及其之間關(guān)系，將水利數(shù)據(jù)變成了有機(jī)的水利數(shù)據(jù)資源。水利數(shù)據(jù)模型主要包含水利對象分類分級體系、實(shí)體對象模型、元數(shù)據(jù)模型和多維主題應(yīng)用。

3.1.1 水利對象分類體系

水利對象分類分級體系按照“固定框架和有序擴(kuò)展”相結(jié)合的原則，固定框架分為 2 個大類、4 個中類、8 個小類，再在 8 個小類中有序擴(kuò)展基礎(chǔ)類，確保所有水利對象基礎(chǔ)類的并集是全集，任何 2 個基礎(chǔ)類交集是空集，水利對象分類分級如表1，2 所示。

表1 水利對象自然類分級表

3.1.2 水利實(shí)體對象模型

水利實(shí)體對象模型以對象為核心，實(shí)現(xiàn)空間特征、業(yè)務(wù)屬性、對象關(guān)系和時態(tài)信息的完整描述和一體化管理?？臻g特征描述：根據(jù)空間表達(dá)實(shí)際需要，將具有空間特征的水利對象按照不同比例尺，建立相應(yīng)的表達(dá)映射，保障同一對象在不同比例尺下采取適當(dāng)形式表達(dá)（如：統(tǒng)一對象在不同比例尺下的面狀真形和點(diǎn)狀符號表達(dá)）；業(yè)務(wù)屬性描述：根據(jù)水利政務(wù)和業(yè)務(wù)應(yīng)用產(chǎn)生和共享特點(diǎn)，一體化構(gòu)件多維度業(yè)務(wù)屬性，確?！耙粩?shù)一源”；對象關(guān)系描述：除水利對象空間關(guān)系外，還統(tǒng)一描述多重業(yè)務(wù)關(guān)系，為水利數(shù)據(jù)的綜合分析和大數(shù)據(jù)應(yīng)用奠定基礎(chǔ)；時態(tài)信息描述：實(shí)現(xiàn)水利對象數(shù)據(jù)時態(tài)的統(tǒng)一描述和管理，包括兩個方面，一方面是作為水利對象生命周期的起始和終了時間，另一方面是各空間和業(yè)務(wù)屬性的采集或處理時間。

3.1.3 水利多維主題應(yīng)用

水利多維主題應(yīng)用解決按照水利實(shí)體對象模型有序管理的水利數(shù)據(jù)如何解決面向多維主題的快速靈活應(yīng)用問題。主要提供 2 種形式的數(shù)據(jù)重組服務(wù)：1）采用數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)視圖技術(shù)，根據(jù)每個主題應(yīng)用需求，將按照水利實(shí)體對象模型有序管理數(shù)據(jù)，重新組合形成新的數(shù)據(jù)視圖，實(shí)時提供數(shù)據(jù)服務(wù)；2）按照數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)，根據(jù)每個主題應(yīng)用需求，將按照水利實(shí)體對象模型有序管理數(shù)據(jù)，重新組合形成新的數(shù)據(jù)集市，定期抽取數(shù)據(jù)提供數(shù)據(jù)服務(wù)。前者提供的數(shù)據(jù)服務(wù)更加實(shí)時，但受實(shí)時抽取限制訪問速度可能較慢；后者提供的數(shù)據(jù)服務(wù)時效受限，但訪問速度更佳。

表2 水利對象非自然類分級表

3.1.4 水利元數(shù)據(jù)模型

水利元數(shù)據(jù)模型是在數(shù)據(jù)操作日志的基礎(chǔ)上，逐級抽取分別形成對象、對象類和數(shù)據(jù)集等 3 級元數(shù)據(jù)，并在此基礎(chǔ)上，形成數(shù)據(jù)資源目錄。通常首先使用數(shù)據(jù)資源目錄，逐級追蹤、定位，發(fā)現(xiàn)需要查詢的數(shù)據(jù)。一般來講，可以按照任何維度生成相應(yīng)的數(shù)據(jù)資源目錄，顯然這樣生成的目錄多于繁雜無法使用，數(shù)據(jù)資源應(yīng)按照相對通用目錄體系（如：行政、流域、對象主要等級別）構(gòu)建，在全國范圍之內(nèi)建立水利數(shù)據(jù)中心各節(jié)點(diǎn)通用的數(shù)據(jù)資源目錄，除此之外各水利數(shù)據(jù)中心節(jié)點(diǎn)還可以編制具有自身特色的數(shù)據(jù)資源目錄。

3.1.5 水利對象代碼

水利對象代碼是開展水利數(shù)據(jù)資源管理的關(guān)鍵，是水利數(shù)據(jù)模型建立和保持各種關(guān)系的紐帶，是實(shí)現(xiàn)縱（各級水利部門之間）橫（各種水利政務(wù)和業(yè)務(wù)之間）2 個方面水利數(shù)據(jù)保持語義一致和數(shù)據(jù)常用常新的保障。根據(jù)水利對象分類，水利對象分為自然和非自然 2 大類[2]，作為自然類水利對象一般與行政無關(guān)，大都跨行政區(qū)，作為非自然類水利對象一般歸行政區(qū)管，大都不跨行政區(qū)，鑒于此，為了保持水利對象在全國范圍內(nèi)代碼唯一性和方便水利對象增加時編碼的可操作性，對于自然類水利對象代碼采用分類體系碼+ 流域分區(qū)碼+ 順序編碼；對于非自然類水利對象代碼采用分類體系碼+ 行政政區(qū)碼[1]+ 順序編碼，分別構(gòu)成該類水利對象在水利對象集合中的全局唯一代碼。

考慮到水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中賦予代碼的水利對象，并采用其標(biāo)準(zhǔn)代碼管理著一定的歷史數(shù)據(jù)，為解決因代碼不一致造成的數(shù)據(jù)訪問困難，在水利數(shù)據(jù)模型中仍然保留相關(guān)信息，建立 2 種代碼的一對一映射關(guān)系即可數(shù)據(jù)共享訪問。

3.1.6 水利對象關(guān)系

水利對象關(guān)系主要分為 2 類，即：空間和水利業(yè)務(wù)（政務(wù)）關(guān)系[3]。水利對象空間關(guān)系主要表現(xiàn)為對象空間抽象表達(dá)——點(diǎn)、線、面在空間上的位置邏輯關(guān)系，如：點(diǎn)在線上、點(diǎn)在面內(nèi)、線與線銜接等。對象業(yè)務(wù)（政務(wù)）關(guān)系主要表現(xiàn)為不同類型水利對象之間存在的水利政務(wù)和業(yè)務(wù)關(guān)系，如：單位與水利工程之間的管理與被管理關(guān)系、水庫工程與灌區(qū)工程之間的供水和用水關(guān)系等。部分水利業(yè)務(wù)（政務(wù)）關(guān)系可以利用水利對象空間關(guān)系推理出來，如：河流上的泵站存在供水和取水關(guān)系。

3.2 水利數(shù)據(jù)管理

3.2.1 水利數(shù)據(jù)中心管理的數(shù)據(jù)

水利數(shù)據(jù)中心是進(jìn)行水利數(shù)據(jù)整合共享的中樞，除開展數(shù)據(jù)整合和提供數(shù)據(jù)服務(wù)外，無自己的水利政務(wù)和業(yè)務(wù)領(lǐng)域，因此，水利數(shù)據(jù)中心應(yīng)至少管理好3種類型的數(shù)據(jù)：1）水利對象基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，主要涵蓋水利數(shù)據(jù)中用來標(biāo)識水利對象個體屬性（如：水利對象代碼、名稱、所在地、所屬流域等）數(shù)據(jù)；2）水利對象關(guān)系（如：描述空間關(guān)系的空間數(shù)據(jù)、各種業(yè)務(wù)關(guān)系等）數(shù)據(jù)；3）水利對象需要在不同水利政務(wù)和業(yè)務(wù)之間共享的數(shù)據(jù)，簡化在水利政務(wù)和業(yè)務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)共享的復(fù)雜度。

3.2.2 水利數(shù)據(jù)中心與水利政務(wù)和業(yè)務(wù)部門分工

水利數(shù)據(jù)中心負(fù)責(zé)各種數(shù)據(jù)的日常管理與維護(hù)，以及非水利政務(wù)和業(yè)務(wù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)生產(chǎn)組織實(shí)施工作，各水利政務(wù)和業(yè)務(wù)應(yīng)用由各專業(yè)單位或部門使用，并于使用過程中自動完成對專業(yè)數(shù)據(jù)的生產(chǎn)和核實(shí)工作，并根據(jù)共享關(guān)系和抽取規(guī)則，自動將水利政務(wù)和業(yè)務(wù)共享數(shù)據(jù)抽取存儲與水利數(shù)據(jù)中心共享庫?？偠灾麛?shù)據(jù)中心主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)管理及相關(guān)規(guī)則的制定和監(jiān)督執(zhí)行，各水利政務(wù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)生產(chǎn)寓于水利政務(wù)和業(yè)務(wù)工作過程中。

3.2.3 水利對象代碼管理

水利數(shù)據(jù)中心負(fù)責(zé)涉水?dāng)?shù)據(jù)（服務(wù)）管理所需對象的管理，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，維護(hù)一套對象編碼、名稱等名錄系統(tǒng)，確保整個系統(tǒng)中對象的唯一和語義一致；各水利政務(wù)和業(yè)務(wù)應(yīng)用使用單位或部門負(fù)責(zé)新水利對象登記申請。實(shí)際上，水利對象的登記申請應(yīng)寓于相關(guān)水利政務(wù)和業(yè)務(wù)應(yīng)用過程中完成登記注冊。水利對象代碼一經(jīng)注冊，將終身賦予該水利對象使用，即使該水利對象消亡也不得再另行分配給其他水利對象使用，保持歷史、現(xiàn)在和未來水利數(shù)據(jù)的一體化管理。

3.2.4 共享庫數(shù)據(jù)字典管理

水利數(shù)據(jù)中心負(fù)責(zé)涉水?dāng)?shù)據(jù)管理所需數(shù)據(jù)字典的管理，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，維護(hù)一套水利對象需要在各水利政務(wù)和業(yè)務(wù)之間進(jìn)行共享信息的共享數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)字典，確保整個系統(tǒng)中字段描述的唯一和語義一致；各水利政務(wù)和業(yè)務(wù)應(yīng)用單位或部門按照“一數(shù)一源”的原則負(fù)責(zé)提出共享數(shù)據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)字典登記申請。

3.2.5 非水利對象代碼管理

涉及非水利對象數(shù)據(jù)管理所需的對象，對象編碼、名稱等以其所屬管理系統(tǒng)所賦予的代碼和名稱，水利數(shù)據(jù)中心、各水利政務(wù)和業(yè)務(wù)應(yīng)用單位和部門將直接引用。

4 共享內(nèi)容與方式

4.1 共享內(nèi)容

水利數(shù)據(jù)中心統(tǒng)一建設(shè)水利數(shù)據(jù)資源目錄、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用共享數(shù)據(jù)庫，對外提供權(quán)威、完整、全面的數(shù)據(jù)共享服務(wù)。

4.1.1 水利數(shù)據(jù)資源目錄

根據(jù)每類水利對象特點(diǎn)，參照通常水利政務(wù)和業(yè)務(wù)分類（如：行政管理、所在流域、水利對象規(guī)模等）構(gòu)建數(shù)據(jù)資源目錄，由水利數(shù)據(jù)中心統(tǒng)一建設(shè)數(shù)據(jù)資源目錄數(shù)據(jù)庫，作為共享內(nèi)容，對外提供水利數(shù)據(jù)資源目錄服務(wù)。

4.1.2 水利基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫

水利數(shù)據(jù)中心統(tǒng)一建設(shè)水利基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，主要涵蓋水利數(shù)據(jù)中用來標(biāo)識水利對象個體屬性（如：水利對象代碼、名稱、所在地、所屬流域等），以及水利對象關(guān)系（如：描述空間關(guān)系的空間數(shù)據(jù)、各種業(yè)務(wù)關(guān)系等）的數(shù)據(jù)集合作為共享內(nèi)容，為水利業(yè)務(wù)或政務(wù)應(yīng)用，提供權(quán)威、全面、完整和一致的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)共享服務(wù)。

4.1.3 水利應(yīng)用共享數(shù)據(jù)庫

水利數(shù)據(jù)中心統(tǒng)一建設(shè)應(yīng)用共享數(shù)據(jù)庫，主要涵蓋在不同水利政務(wù)和業(yè)務(wù)之間需要共享的由特定水利政務(wù)和業(yè)務(wù)活動產(chǎn)生的水利對象屬性數(shù)據(jù)（如：水文業(yè)務(wù)活動中產(chǎn)生的降水量、水文、流量，水資源政務(wù)管理工作中產(chǎn)生的水資源公報(bào)數(shù)據(jù)等），作為共享內(nèi)容，為水利政務(wù)和業(yè)務(wù)應(yīng)用，提供權(quán)威、全面、完整和一致的應(yīng)用數(shù)據(jù)共享服務(wù)。

4.2 共享方式

4.2.1 聯(lián)機(jī)數(shù)據(jù)共享

水利數(shù)據(jù)中心提供聯(lián)機(jī)數(shù)據(jù)共享，是給社會大眾和特定數(shù)據(jù)使用人員提供數(shù)據(jù)資源目錄查詢服務(wù)和部分水利對象屬性數(shù)據(jù)的在線查詢，更重要的是為各種水利政務(wù)和業(yè)務(wù)應(yīng)用提供聯(lián)機(jī)數(shù)據(jù)訪問接口，達(dá)成為水利政務(wù)和業(yè)務(wù)應(yīng)用提供權(quán)威、全面、完整和一致的應(yīng)用數(shù)據(jù)的目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)協(xié)同。

4.2.2 脫機(jī)拷貝共享

為滿足某些業(yè)務(wù)系統(tǒng)對水利數(shù)據(jù)特殊應(yīng)用需求，水利數(shù)據(jù)中心也根據(jù)具體數(shù)據(jù)使用申請與審批，采用拷貝方式提供數(shù)據(jù)服務(wù)，僅僅實(shí)現(xiàn)在水利政務(wù)和業(yè)務(wù)應(yīng)用之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

5 結(jié)語

水利數(shù)據(jù)整合共享是一個長期和不斷完善的過程，必須堅(jiān)持技術(shù)和管理的并重，才能將各種水利數(shù)據(jù)變成有機(jī)整體，達(dá)成有序管理和靈活應(yīng)用目標(biāo)，真正實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享與業(yè)務(wù)協(xié)同，提升水利信息化及現(xiàn)代化水平和能力。

[1] 水利部信息中心辦公室.水利信息化頂層設(shè)計(jì)[R].北京：水利部信息中心辦公室，2009.

[2] 蔡陽.國家防汛抗旱指揮系統(tǒng)技術(shù)叢書：應(yīng)用支撐與數(shù)據(jù)匯集平臺[M].北京：中國水利水電出版社，2012.

[3] 中華人民共和國民政部.中華人民共和國行政區(qū)劃手冊（2009）[R].北京：中國地圖出版社，2009.

[4] 付靜，程益聯(lián).水利信息系統(tǒng)應(yīng)用支撐平臺探討[J].水利信息化，2014 (6): 1-4.

[5] 程益聯(lián)，劉九夫.水利普查對象和指標(biāo)編碼初探[J].水利信息化，2010 (2): 22-24.

[6] 程益聯(lián)，郭悅.水利普查對象關(guān)系研究[J].水利信息化，2012 (1): 23-27.

Study on Integration and Sharing of Water Resources Data

CHENG Yilian, FU Jing
(Water Resources Information Center, the Ministry of Water Resources, Beijing 100053, China)

Water resources data which are generated in the progress of various water resources government affairs and business activities have practical application value and historical value.The key of successful work is how to make the data establish universal relation for realizing information sharing between different water conservancy government affairs and business, realizing business collaboration and making water conservancy integrate and form organic water resources data resources.The article does preliminary exploration and research of the objectives, task range, technology and management of integration, sharing content and way of integration and sharing of water resources data.

water resources data; integration; sharing

TP391；TV39

A

1674-9405(2014)06-0013-05

2014-12-01

程益聯(lián)（1963－），男，安徽全椒人，教授級高工，長期從事水利信息化有關(guān)工作。