劉媛媛，任祖春，李鴻業(yè)，陳思奇

（1松遼水利委員會水文局（信息中心），吉林長春130021；2松遼流域水資源保護局，吉林長春130021；3水利部松遼水利委員會，吉林長春130021）

松遼流域水資源保護數(shù)據(jù)庫建設初探

劉媛媛1，任祖春1，李鴻業(yè)2，陳思奇3

（1松遼水利委員會水文局（信息中心），吉林長春130021；2松遼流域水資源保護局，吉林長春130021；3水利部松遼水利委員會，吉林長春130021）

根據(jù)流域水資源保護近期工作需求，以松遼流域國家水資源監(jiān)控能力建設項目數(shù)據(jù)庫成果為基礎(chǔ)，并參照其數(shù)據(jù)庫建設標準，完成了松遼流域水資源保護數(shù)據(jù)庫初步設計和建設，梳理整編了九類水資源保護基礎(chǔ)對象數(shù)據(jù)，完成了對象編碼，發(fā)布了空間地圖服務。數(shù)據(jù)庫的初步建成，初步改善了數(shù)據(jù)存儲分散、無法更新、版本不一致等問題，改變了數(shù)據(jù)的存儲、管理和對業(yè)務工作的支撐方式，并已在相關(guān)業(yè)務系統(tǒng)建設中得到了應用。

水資源保護；數(shù)據(jù)庫；松遼流域

0 引言

松遼流域水資源保護局“十三五”水資源保護工作的總體思路是“一個目標、兩個平臺、三個能力、四個重點”。以推進流域水生態(tài)文明建設為目標，加快完善水功能區(qū)監(jiān)督管理體系和松遼水系保護機制，全面提升水環(huán)境監(jiān)測能力、突發(fā)水污染事件應對能力和水資源保護信息化支撐能力，著力推進水功能區(qū)限制納污紅線考核、入河排污口管理、飲用水水源地保護以及水生態(tài)系統(tǒng)保護與修復。在業(yè)務信息化建設方面，提出了提升水資源保護業(yè)務協(xié)同水平，運用信息化手段提高水資源保護的監(jiān)控、預警和管理能力，提升信息共享程度的要求。經(jīng)過“十二五”期間的一系列項目建設，數(shù)據(jù)資源得到了一定程度的積累，但數(shù)據(jù)存在多頭建設、分散管理、未結(jié)構(gòu)化入庫、應用效率低等問題。為完善數(shù)據(jù)一致性，提高數(shù)據(jù)利用率和服務支撐能力，參照國家水資源監(jiān)控能力建設項目數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，以松遼流域國家水資源監(jiān)控能力建設項目數(shù)據(jù)庫成果（以下簡稱“流域水資源項目”）為基礎(chǔ)，完成了流域水資源保護基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫設計和數(shù)據(jù)整編入庫。

1 數(shù)據(jù)源和采用情況

按照水資源保護近期工作需求，初步的數(shù)據(jù)庫設計和數(shù)據(jù)整編共涉及九類對象，主要包括水功能區(qū)、水質(zhì)監(jiān)測斷面、入河排污口、水源地、污水處理廠、水功能區(qū)區(qū)界、水資源分區(qū)、取水口和自然保護區(qū)。除流域水資源項目提供水資源分區(qū)和行政分區(qū)等基礎(chǔ)區(qū)界數(shù)據(jù)外，原始數(shù)據(jù)主要有兩類存儲方式，即Esri產(chǎn)品系列數(shù)據(jù)及以excel存儲的帶經(jīng)緯度信息的表格數(shù)據(jù)。

Esri產(chǎn)品系列數(shù)據(jù)主要包含個人地理數(shù)據(jù)庫（geodatabase，9.0版本）和地圖工作空間文件（★.mxd）兩種。個人地理數(shù)據(jù)庫主要存儲了原有的水功能區(qū)空間數(shù)據(jù)，共有5個源數(shù)據(jù)庫，包含注記庫、境內(nèi)要素、境外要素、流域分區(qū)數(shù)據(jù)庫和流域全區(qū)數(shù)據(jù)庫。前三項主要包含了對象名稱注記信息、行政區(qū)等圖層，該項工作以水利部“一張圖”提供的天地圖空間服務為準，不采用原有數(shù)據(jù)格式。此外,地圖工作空間文件包含了共22個水源地保護區(qū)出圖文件，數(shù)據(jù)包含了以shape（.shp）存儲的矢量數(shù)據(jù)和以grid存儲的柵格數(shù)據(jù)（.dat、.adf），業(yè)務工作中需要作為一個整體使用，如果直接轉(zhuǎn)換到地理共享平臺的數(shù)據(jù)標準下，可能會出現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的偏移和變形，且對分層要素的建設沒有大的作用，因此僅采用作為22個獨立地圖服務的數(shù)據(jù)源，原始比例尺和投影參數(shù)等保持不變。

除上述數(shù)據(jù)外,此次整編和建庫工作綜合采用了個人地理數(shù)據(jù)庫分區(qū)數(shù)據(jù)庫的莫莫格向海要素層、全區(qū)數(shù)據(jù)的水功能區(qū)斷面、水質(zhì)監(jiān)測斷面、排污口等12個圖層的數(shù)據(jù)，以及水功能區(qū)編號資料、嫩江流域污水廠情況表、松遼流域水源地名錄等7張數(shù)據(jù)表的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2 整編方案

2.1 工作原則

按照《松遼流域水資源保護局“十三五”信息化建設方案》要求，在數(shù)據(jù)建設方面，遵照統(tǒng)一標準、互聯(lián)互通的原則，遵照與松遼委信息化建設總體標準一致的原則。有國標和行業(yè)標準的，采用行業(yè)標準；沒有行業(yè)標準的，參照國家水資源能力建設項目相關(guān)標準和委內(nèi)規(guī)范執(zhí)行；均沒有，自行制定，并向水利部松遼水利委員會報備。數(shù)據(jù)庫建設基于國家水資源監(jiān)控能力建設項目建成的五大基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫進行完善，國控未包含的數(shù)據(jù)庫自行建設，并納入國控數(shù)據(jù)系統(tǒng)中。

2.2 工作流程

由于原始數(shù)據(jù)沒有統(tǒng)一的、規(guī)范的可作為數(shù)據(jù)庫主鍵的編碼，且數(shù)據(jù)表的屬性項組成與入庫要求存在較大差距，為滿足數(shù)據(jù)庫建庫技術(shù)要求和業(yè)務工作需求，工作主要分為數(shù)據(jù)屬性對比拆分、數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)設計、數(shù)據(jù)名錄核對與編碼、數(shù)據(jù)庫建庫和數(shù)據(jù)入庫、地圖服務制作發(fā)布5項主要工作流程。對比原始數(shù)據(jù)項內(nèi)容與流域水資源項目數(shù)據(jù)庫的字段，進行逐一的拆分、匹配和整合，在此基礎(chǔ)上擴展設計松遼流域水資源保護數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)，核對數(shù)據(jù)名錄，完成對象編碼和整編，編制腳本建設數(shù)據(jù)庫實體并裝載數(shù)據(jù)，最終發(fā)布空間服務，同步完成水資源保護數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)、空間服務建設。

3 數(shù)據(jù)庫實施

3.1 數(shù)據(jù)屬性對比拆分

由于原始數(shù)據(jù)表中基礎(chǔ)類數(shù)據(jù)、空間信息和業(yè)務數(shù)據(jù)、階段性監(jiān)測信息糅雜在一起，因此首先參照流域水資源項目數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行數(shù)據(jù)屬性對比和屬性項歸類拆分，提取出基礎(chǔ)類屬性項并按照業(yè)務實際需求進行本地擴展，作為該類對象的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表源列，其次將原始數(shù)據(jù)中的空間信息屬性項提取出，作為空間數(shù)據(jù)表源列，經(jīng)空間數(shù)據(jù)匹配、完善或生成后，以流域水資源項目基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)的界線數(shù)據(jù)為依據(jù)，通過空間分析，獲取該類對象與三級水資源分區(qū)、行政縣、二級水功能區(qū)等面狀區(qū)域要素的關(guān)系，形成關(guān)系表源列。水功能區(qū)、入河排污口、取水口、水源地等數(shù)據(jù)均按照上述流程進行了屬性對比拆分和源列完善。水功能區(qū)區(qū)界是業(yè)務意義上人為定義的數(shù)據(jù)要素，與水質(zhì)監(jiān)測斷面均可歸類為河道斷面，并按照河道斷面的表結(jié)構(gòu)進行比對拆分。污水處理廠和自然保護區(qū)由于幾乎無可以匹配的字段，表中業(yè)務數(shù)據(jù)屬性項在實際工作中支撐作用較明顯，因此采用原數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)，僅規(guī)范字段名稱和數(shù)據(jù)類型。

3.2 數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)設計

由于該期數(shù)據(jù)源中的非基礎(chǔ)、空間屬性類數(shù)據(jù)，大多數(shù)屬于統(tǒng)計類業(yè)務數(shù)據(jù)，且數(shù)據(jù)時效性不十分明晰，兩者結(jié)構(gòu)不能相互匹配適應，因此該期數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)設計中，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫在流域水資源項目數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上對部分字段和數(shù)據(jù)表進行擴展，空間庫結(jié)構(gòu)沿用流域水資源數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)，對于統(tǒng)計類業(yè)務數(shù)據(jù)，則單獨建表。在擴展的部分，除一部分表格的字段擴展外，擴展了水保局水功能區(qū)與流域水資源項目一期水功能區(qū)代碼對照表、河流與水質(zhì)監(jiān)測斷面關(guān)系表、縣級行政區(qū)與水質(zhì)監(jiān)測斷面包含關(guān)系表等，初步解決現(xiàn)階段本地業(yè)務規(guī)則與上級單位業(yè)務規(guī)則的差異，滿足本地對象基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與流域水資源項目監(jiān)測數(shù)據(jù)、業(yè)務數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)查詢要求。對沒有表結(jié)構(gòu)可參考的基礎(chǔ)信息和業(yè)務數(shù)據(jù)屬性項，在規(guī)范字段的前提下，分別新建了基礎(chǔ)信息表和有關(guān)業(yè)務信息表。

3.3 數(shù)據(jù)名錄核對與編碼

數(shù)據(jù)名錄核對與編碼是水資源保護數(shù)據(jù)庫建設工作中最重要的一個環(huán)節(jié)，由于原始數(shù)據(jù)中大部分要素都沒有編碼，只是以流水號、序號、頁碼或?qū)ο驣D作為順序碼存儲，無法直接進行名錄匹配，因此對每一項要素，按照實際數(shù)據(jù)的情況和需要，進行了數(shù)據(jù)名錄核對，之后按照需要整理、編制數(shù)據(jù)編碼。在完成數(shù)據(jù)名錄核對的同時，也同步完成了空間數(shù)據(jù)對象名錄的核對、與國控一期數(shù)據(jù)對象的比對。

3.3.1 采用業(yè)務編碼，并建立對照表

一些對象在原始數(shù)據(jù)中有編碼，不適宜作為數(shù)據(jù)庫主鍵，但業(yè)務實際工作中，由多方達成共識和共同使用，同時這類對象在流域水資源項目中也有標準編碼規(guī)則和表結(jié)構(gòu)，對這類對象在建設中保持原有編碼，并建立與流域水資源項目的對象編碼對照表，如水功能區(qū)對象。水功能區(qū)原始數(shù)據(jù)僅有以“G167”開頭的11位編碼，取自某文件頁碼，在流域機構(gòu)與省區(qū)相關(guān)部門的業(yè)務工作交互中，均以此編碼為準，屬于用戶慣性編碼，按現(xiàn)狀需求必須予以保留，待流域水資源項目完善后，再修訂編碼對照表。由于此編碼來源于文件報告，在業(yè)務邏輯中具有一定的權(quán)威性，因此也以這個編碼進行空間數(shù)據(jù)的核定。松遼流域共有739個水功能區(qū)，其中一級區(qū)438個、二級區(qū)481個，二級區(qū)是一級區(qū)中的開發(fā)利用區(qū)，二次劃分為7個子區(qū)，因此一級區(qū)中有180個為嵌套對象，水功能區(qū)對象數(shù)為919個。由于空間數(shù)據(jù)的屬性表中存儲的一級區(qū)編碼存在格式不一致、編碼重復、空值等問題，無法直接進行匹配處理，對象數(shù)量也與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)不一致，而提供的參考資料《A0遼河區(qū)流域水功能區(qū)劃圖2015》和《A0松花江區(qū)流域水功能區(qū)劃2015》均為印刷出圖的PDF文件，水功能區(qū)的名稱已經(jīng)改為注記，無法直接進行搜索，因此核對整理過程主要以紙質(zhì)功能區(qū)劃圖作為位置基準和參考，按照基礎(chǔ)數(shù)據(jù)名錄，以二級流域分區(qū)為搜索單元，以河道干支流為搜索脈絡，以“地毯搜索”的方式，逐記錄搜索空間數(shù)據(jù)，并對于核對無誤的數(shù)據(jù)，在空間數(shù)據(jù)屬性表的“水保局一級區(qū)編碼”和“水保局一級區(qū)名稱”兩個字段中，錄入相應編碼。一級區(qū)中共有5組水功能區(qū)編碼存在重復，5個水功能區(qū)編碼沒有實體空間對象匹配；二級區(qū)中有2組功能區(qū)編碼存在重復，1個水功能區(qū)沒有實體空間對象匹配，3個水功能區(qū)空間對象沒有編碼對應。參照水利部“一張圖”平臺信息、業(yè)務輔助資料和業(yè)務人員的人工核對確認，調(diào)整修改了相應信息，進行了對象切分、合并、邊界修改等空間數(shù)據(jù)處理，確保水功能區(qū)名錄與空間數(shù)據(jù)能夠一一匹配。向海和莫莫格兩個國家級自然保護區(qū)水功能區(qū)對象原本存儲于獨立圖層中，在本次數(shù)據(jù)整編中，由于業(yè)務工作需求，保留與霍林河科爾沁自然保護區(qū)的空間重疊關(guān)系，暫時不進行切分和調(diào)整。

3.3.2 擴展和調(diào)整標準編碼規(guī)則

對于一些對象在原始數(shù)據(jù)中沒有編碼，在流域水資源項目中有編碼規(guī)則，但現(xiàn)行數(shù)據(jù)無法立即完成與流域水資源項目成果匹配的，為滿足業(yè)務應用調(diào)用的時效需求，以流域水資源項目編碼規(guī)則為基準，在字段的某一枚舉項上進行定義擴展，如水質(zhì)監(jiān)測斷面和入河排污口數(shù)據(jù)。水質(zhì)監(jiān)測斷面的數(shù)據(jù)源采用的是空間數(shù)據(jù)及附屬屬性表，因此首先將空間數(shù)據(jù)屬性表導出后，參照流域水資源項目編碼標準，由16位大寫英文字母與數(shù)字的組合編碼進行標識，即12位河流編碼+1位斷面位置碼+3位流水號，考慮水質(zhì)監(jiān)測斷面的特殊性，斷面位置碼設置了“7”作為水保局水質(zhì)監(jiān)測斷面的類型碼。入河排污口數(shù)據(jù)遵循的是第一次全國水利普查的編碼規(guī)則，此次整編中，考慮實際情況，將原規(guī)則中“所在縣的行政區(qū)6位碼”調(diào)整為“所在市的行政區(qū)6位碼”進行對象編碼。

一些對象數(shù)量較少，此次建設中可以完成與流域水資源項目成果的匹配，業(yè)務需求中也不存在已有編碼的，直接采用流域水資源項目編碼，并完成對象匹配。如水源地，流域機構(gòu)目前無直管水源地，經(jīng)核對，《水利部關(guān)于印發(fā)全國重要飲用水水源地名錄（2016年）的通知》（水資源函〔2016〕383號）附件《全國重要飲用水水源地名錄（2016年）》中原始數(shù)據(jù)中水源地名錄基本一致，因此采用流域水資源項目對象編碼規(guī)則，對可以匹配的對象直接采用編碼，對需要拆分的大伙房-桓仁水庫水源地、白石-鬧得海水庫水源地和流域水資源項目暫時沒有建設的水源地，按照編碼規(guī)則進行編碼。當編碼存在跨區(qū)時，向上調(diào)整一級行政區(qū)。

3.3.3 自定編碼規(guī)則

一些對象數(shù)據(jù)并非來源于水利系統(tǒng)，一些對象是業(yè)務中人為設計的對象，流域水資源項目成果中沒有可參考的對象，業(yè)務使用中暫無可關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)和明確關(guān)系需求，整編中采用自定義編碼，待有可參考規(guī)則后，再進行完善，如水功能區(qū)區(qū)界，是指某個水功能區(qū)的起止點或兩個水功能區(qū)的分界點，無實體對象可與之對應，但在實際業(yè)務工作中，又在業(yè)務應用系統(tǒng)的地圖展示中充當水功能區(qū)的“虛擬界碑”。綜合分析數(shù)據(jù)情況后，確定編碼格式為17位，所在河流編碼12位+“9”+流水號4位（松花江流域片以“s”+3位流水號，遼河流域片以“l(fā)”+3位流水號）。又如污水處理廠對象，采用“wscl+2位流水號”規(guī)則進行編碼。從環(huán)保行業(yè)獲得的自然保護區(qū)數(shù)據(jù)，按照省級行政區(qū)劃編碼3位+級別碼1位+主管部門類型編碼1位+省內(nèi)流水號4位進行編碼。

3.3.4 其他重要調(diào)整

由于編碼過程中大量使用到了對象與所在河流關(guān)系信息，但原屬性字段中僅有“所在水體”屬性指標可用，統(tǒng)計出“所在水體”屬性值幾乎全部為河流，因此將該字段與河流基本信息表進行匹配，獲取對象所在河流編碼。受第一次全國水利普查工作成果約束，原數(shù)據(jù)指標值中部分河流、河段名稱已經(jīng)做了調(diào)整，利用水利部“一張圖”平臺、業(yè)務輔助資料和百度等信息源，進行了比對，最終有烏爾遜河、五道白河等7條河流進行了對象調(diào)整，30項水體名稱進行了歸并調(diào)整，35條河流人工確認編碼。在空間位置方面，由于松遼流域國境線較長，受精度影響，個別沿界對象的空間位置超出了水利部“一張圖”的國界范圍，對這部分地物進行了位置微調(diào)或錯誤位置修正，以確保空間關(guān)系的正確獲取。

3.4 屬性數(shù)據(jù)庫建庫

根據(jù)數(shù)據(jù)屬性對比拆分和數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)設計情況，沿用和擴展表結(jié)構(gòu)的，復制流域水資源項目成果表結(jié)構(gòu)，擴展后加載數(shù)據(jù)；對于新建表的，編制建庫腳本，建庫后加載數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫版本選擇了oracle 11g，與松遼委整體數(shù)據(jù)庫平臺保持版本一致。

3.5 空間數(shù)據(jù)庫建庫和服務制作

為滿足空間數(shù)據(jù)與水利部“一張圖”、松遼委有關(guān)空間數(shù)據(jù)標準一致的要求，對除22個水源地外的空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行了投影調(diào)整，統(tǒng)一采用CGCS2000坐標系。并通過數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、地圖投影變化、融合、剪切等對象處理及拓撲關(guān)系檢查等步驟后，完成空間數(shù)據(jù)庫建設。以空間數(shù)據(jù)庫成果為基礎(chǔ)，在制圖軟件上進行地圖配圖后，發(fā)布成地圖服務，提供給業(yè)務應用系統(tǒng)訪問和調(diào)用。比例尺按照《關(guān)于使用國家水資源監(jiān)控能力建設項目空間數(shù)據(jù)庫地圖服務的通知》（水資源辦〔2014〕43號）中要求的20個層級進行設置，符號化參照了SZY402-2013《空間信息圖式》。服務發(fā)布和服務注冊遵照松遼委地理信息共享平臺的有關(guān)技術(shù)標準和要求進行。共制作單要素服務10個，專題服務22個。

4 結(jié)語

通過數(shù)據(jù)整編和數(shù)據(jù)庫建設，除直接應用流域水資源項目的12張數(shù)據(jù)表外，共整編建設8類水資源保護業(yè)務數(shù)據(jù)，包含739個水功能區(qū)（將開發(fā)利用區(qū)計入則為919個對象），水功能區(qū)區(qū)界斷面646個，水質(zhì)監(jiān)測斷面773個，入河排污口473個，地表水水源地43個，地下水水源地5個，污水處理廠42個，取水口4 640個，自然保護區(qū)222個（空間對象29個），制作地圖服務32個。目前，數(shù)據(jù)建設成果已經(jīng)應用在松遼流域水資源監(jiān)控能力建設（二期）項目應急系統(tǒng)和松遼流域水功能區(qū)監(jiān)督管理系統(tǒng)建設中，為流域水資源保護工作提供了數(shù)據(jù)支撐。

通過松遼流域水資源保護數(shù)據(jù)庫的初步建設，初步解決了原本分散存儲、格式不一致、無法更新和共用的問題，規(guī)范了名錄、結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)表達，改變了原有數(shù)據(jù)存儲和管理服務方式，更易于為業(yè)務應用系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支撐。但個別數(shù)據(jù)對象之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，從業(yè)務管理邏輯上并未能完全明確，仍需要不斷完善。數(shù)據(jù)庫建設和數(shù)據(jù)維護是一項長期且復雜的工作，業(yè)務需求與數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)之間的適應性和匹配、支撐程度極大的影響了數(shù)據(jù)庫的生命周期。及時、適度的按照業(yè)務應用需求，維護數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，是延長數(shù)據(jù)庫生命周期的重要措施。

TP392；TV213.4

B

1002—0624（2017）10—0059—04

2017-08-10