胡健偉，余達征，陳雅莉

（1. 水利部水文局（水利信息中心），北京 100053；2. 長江委水文局，湖北 武漢 430010）

國家水文數(shù)據(jù)庫建設(shè)探討

胡健偉1，余達征1，陳雅莉2

（1. 水利部水文局（水利信息中心），北京 100053；2. 長江委水文局，湖北 武漢 430010）

水文資料是國民經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展的一項重要基礎(chǔ)資料和信息資源，國家水文數(shù)據(jù)庫的建設(shè)是經(jīng)濟、社會和水文事業(yè)發(fā)展的必然要求。簡述我國水文數(shù)據(jù)庫的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀，分析存在的主要問題，探討國家水文數(shù)據(jù)庫的建設(shè)方案，描述建設(shè)內(nèi)容，提出建設(shè)構(gòu)想和主要工作。

水文；數(shù)據(jù)庫；綜述；問題；建設(shè)方案

0 引言

水文資料是國民經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展的一項重要基礎(chǔ)資料和信息資源，事關(guān)水利事業(yè)發(fā)展和經(jīng)濟社會發(fā)展全局；關(guān)系到防洪、供水、生態(tài)、涉水工程等方面的安全。國家水文數(shù)據(jù)庫的建設(shè)將加快水文現(xiàn)代化、信息化建設(shè)的進程，推進水文行業(yè)科技進步，可以為國民經(jīng)濟建設(shè)和防災(zāi)減災(zāi)等提供更加全面、高效的水文水資源信息服務(wù)，可以為涉水問題的科學(xué)研究提供重要的資料保證，將會產(chǎn)生重大的經(jīng)濟和社會效益。

1 我國水文數(shù)據(jù)庫現(xiàn)狀

1.1 發(fā)展歷史

我國采用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)進行水文觀測始于1865年，1949年前水文測站較少，收集的水文資料有限。1949年以后，國家十分重視水文工作，水文事業(yè)投入不斷增加，水文站網(wǎng)和測驗技術(shù)得到了快速發(fā)展，水文觀測資料數(shù)量迅速增加，質(zhì)量也有明顯提高，水文觀測資料開展逐年整編，并以《中華人民共和國水文年鑒》方式刊印、貯存和提供用戶使用。20 世紀 80年代，為提高水文工作服務(wù)的效率與能力，水利部原水文司組織推動各流域機構(gòu)和省級水文部門應(yīng)用計算機處理水文數(shù)據(jù)，開始了我國以計算機為主要工具的水文信息分析處理工作，開發(fā)并推廣應(yīng)用了全國水文資料整編軟件，水文數(shù)據(jù)的計算機文件系統(tǒng)存儲與服務(wù)初具雛形。以此為基礎(chǔ)，提出了以三級節(jié)點模式建立全國分布式水文數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的整體構(gòu)想，并首先推動了作為數(shù)據(jù)存儲實體的省級和流域級節(jié)點建設(shè)工作，并明確水文數(shù)據(jù)庫僅存儲水文年鑒刊布的內(nèi)容。經(jīng)過 10 多a 建設(shè)，各流域機構(gòu)和各省(自治區(qū)、直轄市)水文數(shù)據(jù)庫已錄入水文整編資料約 96.7 萬站年（1 個測站 1a所有測驗項目的整編資料為 1 站年），約占所有已整編資料的 77%，部分單位購置了微機服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，初步具備了水文資料數(shù)字化存儲的能力和一定的數(shù)據(jù)查詢功能[1-3]。進入 21 世紀，由于缺少專項建設(shè)經(jīng)費支持，基礎(chǔ)水文數(shù)據(jù)庫建設(shè)進展緩慢，幾乎處于停滯狀態(tài)。2007年國務(wù)院第 496 號令公布了《中華人民共和國水文條例》，其中第四章“資料的匯交保管與使用”中，第二十六條規(guī)定了國家建立水文監(jiān)測資料共享制度，明確要求“水文機構(gòu)應(yīng)當(dāng)妥善存儲和保管水文監(jiān)測資料，根據(jù)國民經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展需要對水文監(jiān)測資料進行加工整理形成水文監(jiān)測成果，予以刊印。國務(wù)院水行政主管部門直屬的水文機構(gòu)應(yīng)當(dāng)建立國家水文數(shù)據(jù)庫”。為此，水利部水文局啟動了國家水文數(shù)據(jù)庫建設(shè)規(guī)劃的編制工作，列入了《全國水文基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)劃（2013—2020年）》。國家發(fā)展與改革委員會在批復(fù)的“全國水文基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)劃（2013—2020年）（發(fā)改委農(nóng)經(jīng)[2013] 2457 號）”中，批準了國家水文數(shù)據(jù)庫規(guī)劃的建設(shè)內(nèi)容，并將其列為規(guī)劃期內(nèi)首要重點建設(shè)項目。根據(jù)規(guī)劃內(nèi)容，水利部水文局 2014年啟動了國家水文數(shù)據(jù)庫建設(shè)工程前期工作，對現(xiàn)狀進行了調(diào)研，組織有關(guān)單位進行了可行性研究并編制了可研報告。2016年 8月，水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計總院代表水利部對國家水文數(shù)據(jù)庫建設(shè)工程可行性研究報告進行了審查，下一步將報國家發(fā)展與改革委員會審批。

1.2 現(xiàn)狀調(diào)查

2014年 5月，水利部水文局組織對各單位在水文數(shù)據(jù)庫建設(shè)和軟硬件現(xiàn)狀進行了調(diào)查?；厩闆r如下：

1）基礎(chǔ)水文數(shù)據(jù)庫。根據(jù)調(diào)查，截止 2013年，除水利部水文局以外的 39 個應(yīng)建庫單位，除新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團和海河水利委員會水文局未建庫外，其他相關(guān)單位都已建庫，數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)裝載量達到總量（僅指水文年鑒刊印數(shù)據(jù)）的 90% 以上，不少單位根據(jù)自身需要開發(fā)了自己的數(shù)據(jù)入庫和查詢服務(wù)軟件。

全國省級以上水文部門中，有 34 個單位配置了專用的基礎(chǔ)水文數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，其中 2010年以后配置服務(wù)器的有 18 個。使用 Oracle 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的有 7 個，使用 MS SQL 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的有 25 個，使用 Sybase 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的有 2 個。37 家建庫單位基礎(chǔ)水文數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)標準采用 SL 324—2005《基礎(chǔ)水文數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)與標識符標準》的僅有17 家，其余均未采用部頒標準。

2）其他專用水文數(shù)據(jù)庫。截止 2013年底，全國省級以上水利部門，均建設(shè)了防汛抗旱專用的實時雨水情數(shù)據(jù)庫，這些庫絕大多數(shù)據(jù)由水文部門管理和運行維護，且均配置有專用數(shù)據(jù)庫服務(wù)器， 28 個單位采用 MS SQL 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，10 個單位采用Oracle 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。此外，還有 19 個單位建設(shè)了水質(zhì)專用數(shù)據(jù)庫，6 個單位建設(shè)了地下水專用數(shù)據(jù)庫；16 個單位建設(shè)了土壤墑情專用數(shù)據(jù)庫；9 個單位為原始觀測數(shù)據(jù)建庫，2 個單位為河道地形數(shù)據(jù)建庫，1 個單位為水文調(diào)查資料數(shù)據(jù)建庫。

2 主要問題

近年來，經(jīng)濟社會快速發(fā)展對水文工作提出越來越高的要求，而作為水文工作重要基礎(chǔ)的水文數(shù)據(jù)庫還不能很好地跟上時代發(fā)展的步伐，直接影響水文更好地服務(wù)經(jīng)濟社會發(fā)展。根據(jù)調(diào)查與分析，問題主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

1）標準化程度不高。各類水文數(shù)據(jù)庫中相同水文要素的庫表結(jié)構(gòu)與標識符不一致，表結(jié)構(gòu)不合理，不全。缺乏在數(shù)據(jù)源建設(shè)、庫表結(jié)構(gòu)設(shè)計，以及數(shù)據(jù)庫運行維護、管理、安全和對外服務(wù)等多個方面的一個相互聯(lián)系、邏輯分明又功能齊全的水文數(shù)據(jù)庫標準體系。

2）數(shù)據(jù)源不完整不可靠。各級數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)組織模式與存儲內(nèi)容基本停留在“電子年鑒”的技術(shù)水平，水文資料已數(shù)字化的數(shù)據(jù)種類少、數(shù)量小、系列不完整、格式不統(tǒng)一、質(zhì)量參差不齊。缺乏一個集數(shù)據(jù)、圖表、文字、影像為一體的高端數(shù)據(jù)源體系。

3）應(yīng)用服務(wù)軟件功能單一[4]。各級水文數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用服務(wù)能力低下。各級水文數(shù)據(jù)庫運行維護管理、應(yīng)用服務(wù)等軟件不完備且缺乏統(tǒng)一平臺，信息類型和服務(wù)目標過于單一，服務(wù)面窄，處理水平低下。

4）運行環(huán)境標準不統(tǒng)一。各省級以上水文部門的數(shù)據(jù)庫軟硬件環(huán)境要求不統(tǒng)一，數(shù)據(jù)庫版本不一致，沒有覆蓋全國的數(shù)據(jù)交換與共享技術(shù)條件，沒有統(tǒng)一的管理要求，數(shù)據(jù)應(yīng)用障礙大，數(shù)據(jù)存儲備份安全措施不夠，服務(wù)能力不足，跨部門的數(shù)據(jù)共享難以實現(xiàn)。

3 建設(shè)方案探討

3.1 建設(shè)目標

通過 5a 時間，建成覆蓋中央、7 個流域、31 省（自治區(qū)、直轄市）、新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團的國家水文數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。完成全國各類基礎(chǔ)水文數(shù)據(jù)的收集、整理、加工、數(shù)字化和入庫，整合各類水文專用數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的管理、加工和服務(wù)功能，形成標準統(tǒng)一、技術(shù)先進、數(shù)據(jù)共享、功能實用、集中與分布相結(jié)合的運行管理和服務(wù)體系，為我國防汛抗旱、水資源管理及各類涉水工程提供有效支撐。

3.2 建設(shè)原則

1）統(tǒng)一規(guī)劃，分級建設(shè)。由于國家水文數(shù)據(jù)建設(shè)的長期性與復(fù)雜性，應(yīng)在統(tǒng)一規(guī)劃的基礎(chǔ)上，堅持基礎(chǔ)先行、急用先建，科學(xué)劃分各個建設(shè)項目，分階段逐步推進。水利部水文局，流域機構(gòu)及其下屬、省級及省級以下水文部門的水文數(shù)據(jù)庫建設(shè)統(tǒng)一納入國家水文數(shù)據(jù)庫體系。各級節(jié)點的建設(shè)應(yīng)在國家水文數(shù)據(jù)庫建設(shè)規(guī)劃的框架內(nèi)，嚴格按照水利部相應(yīng)的技術(shù)標準與建設(shè)管理辦法，分級組織實施。

2）整合資源，確保共享。國家水文數(shù)據(jù)庫各級節(jié)點建設(shè)，應(yīng)按水利信息化資源整合與共享的要求，充分利用已建的網(wǎng)絡(luò)、機房、服務(wù)器、存儲設(shè)備和數(shù)據(jù)庫管理軟件等基礎(chǔ)設(shè)施。必須在數(shù)據(jù)表示、存儲、服務(wù)等方面遵循統(tǒng)一的標準和規(guī)范。已建和在建的數(shù)據(jù)庫應(yīng)按標準要求進行信息資源整合，確保資源共享。

3）實用為本，適度超前。國家水文數(shù)據(jù)庫建設(shè)涉及面廣，具有技術(shù)復(fù)雜、建設(shè)周期長和管理難度大等特點，建設(shè)水平將影響水利信息化發(fā)展的全局。因此，在建設(shè)過程中應(yīng)以數(shù)據(jù)資源建設(shè)為先，以服務(wù)業(yè)務(wù)應(yīng)用為本，跟蹤信息技術(shù)發(fā)展，立足實用夠用，確保適度超前，既保證國家水文數(shù)據(jù)庫對業(yè)務(wù)應(yīng)用的強支撐性和可擴展性，又不搞“一步到位”。

4）協(xié)同推進，保障安全。國家水文數(shù)據(jù)庫建設(shè)涉及多級水文部門、多類業(yè)務(wù)，要理順國家水文數(shù)據(jù)庫建設(shè)與運行管理體制，明確數(shù)據(jù)生產(chǎn)、維護和管理等不同單位部門的職責(zé)，將國家水文數(shù)據(jù)庫建設(shè)與運行管理列入基本水文業(yè)務(wù)。同時，應(yīng)依托水利信息安全體系，加強用戶認證、訪問控制、數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)、數(shù)據(jù)安全保密等設(shè)施建設(shè)，保障國家水文數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運行和數(shù)據(jù)安全。

3.3 建設(shè)構(gòu)想

國家水文數(shù)據(jù)庫總體上由四個層面、兩大保障體系、五類服務(wù)對象共同構(gòu)成，其中四個層面包括基礎(chǔ)環(huán)境（網(wǎng)絡(luò)、存儲及計算環(huán)境）、數(shù)據(jù)資源層、應(yīng)用支撐平臺、業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)；兩個保障體系包括技術(shù)標準及管理規(guī)范、運行維護與安全管理體系；五類服務(wù)對象包括水行政主管部門、科研規(guī)劃設(shè)計機構(gòu)、社會公眾、管理對象和政府相關(guān)職能部門等。系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖 1 所示。圖中紅色框內(nèi)內(nèi)容為國家水文數(shù)據(jù)庫的建設(shè)主要內(nèi)容。

圖 1 國家水文數(shù)據(jù)庫總體架構(gòu)圖

1）基礎(chǔ)環(huán)境?；A(chǔ)環(huán)境是國家水文數(shù)據(jù)庫建設(shè)與運行的載體，為各級水文數(shù)據(jù)庫提供高速可靠的傳輸通道和存儲環(huán)境。國家水文數(shù)據(jù)庫網(wǎng)絡(luò)環(huán)境主要依托國家水利骨干網(wǎng)，存儲及計算環(huán)境主要依托現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施。

2）數(shù)據(jù)資源層。數(shù)據(jù)資源層是國家水文數(shù)據(jù)庫建設(shè)的核心內(nèi)容，主要包括數(shù)據(jù)源建設(shè)與數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的建設(shè)。數(shù)據(jù)源建設(shè)指基礎(chǔ)水文和各類水文專用數(shù)據(jù)的收集、整理、加工、數(shù)字化和入庫。其核心工作是基礎(chǔ)水文數(shù)據(jù)中水文測站基本信息和歷史沿革及年鑒等資料的建庫工作。其他各類水文專用數(shù)據(jù)主要通過數(shù)據(jù)庫整合，完成水文數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，并且滿足當(dāng)前業(yè)務(wù)系統(tǒng)的應(yīng)用。此外，開發(fā)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制系統(tǒng)[5]，對基礎(chǔ)水文數(shù)據(jù)進行嚴格的質(zhì)量控制，滿足水文年鑒資料有關(guān)精度的要求。

3）應(yīng)用支撐平臺。應(yīng)用支撐平臺為國家水文數(shù)據(jù)庫的建設(shè)和運行提供通用的應(yīng)用和集成服務(wù)，為國家水文數(shù)據(jù)庫建設(shè)中的資源整合和信息服務(wù)提供統(tǒng)一的技術(shù)架構(gòu)和支撐平臺，主要由各類商用和開發(fā)類通用支撐軟件共同組成。

4）業(yè)務(wù)應(yīng)用層。業(yè)務(wù)應(yīng)用層是系統(tǒng)服務(wù)應(yīng)用的核心，面向防汛抗旱、水資源管理、農(nóng)村水利建設(shè)、水土保持及涉水工程的規(guī)劃、設(shè)計等行業(yè)應(yīng)用服務(wù)需求，開發(fā)圖形、表格、GIS 和虛擬化相結(jié)合的數(shù)據(jù)服務(wù)。此外，通過開發(fā)服務(wù)接口向社會公眾提供必要的信息服務(wù)。

5）技術(shù)標準與管理規(guī)范。技術(shù)標準與管理規(guī)范是支撐國家水文數(shù)據(jù)庫建設(shè)和運行的基礎(chǔ)，是國家水文數(shù)據(jù)庫中存儲的數(shù)據(jù)可獲取、可信、可用的質(zhì)量保障，也是實現(xiàn)應(yīng)用協(xié)同和信息共享的重要保證。其主要內(nèi)容是整合各類水文數(shù)據(jù)庫標準，編制《國家水文數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)及標識符》，制定國家水文數(shù)據(jù)庫建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則。

6）運行維護與安全管理體系。運行維護與安全管理體系是保障系統(tǒng)應(yīng)用與安全運行的基礎(chǔ)，包括數(shù)據(jù)庫運行、維護及安全管理等一系列保障體系。主要工作是制定《國家水文數(shù)據(jù)庫運行管理辦法》《國家水文數(shù)據(jù)庫資料交換與共享管理辦法》和《國家水文數(shù)據(jù)庫應(yīng)用服務(wù)管理辦法》。

4 結(jié)語

目前，我國已經(jīng)建立了完整的水文監(jiān)測站網(wǎng)、完善的水文管理體系，具有良好的數(shù)據(jù)資源基礎(chǔ)和成熟的技術(shù)，培養(yǎng)了大批水文數(shù)據(jù)庫管理人員，配套了相關(guān)的技術(shù)標準，國家水文數(shù)據(jù)庫的建設(shè)具備了堅實的基礎(chǔ)。但是，國家水文數(shù)據(jù)庫的建設(shè)仍有很多困難需要解決，除了本文所述現(xiàn)有水文數(shù)據(jù)庫存在的現(xiàn)狀問題外，還有其他技術(shù)問題，如水文歷史數(shù)據(jù)的收集，電子化數(shù)據(jù)的溯源，測站編碼不統(tǒng)一[6]，水文數(shù)據(jù)的應(yīng)用和共享策略等。為解決這些問題，本文在國家水文數(shù)據(jù)庫建設(shè)構(gòu)想中，提出了建設(shè)過程中需要重點完成的工作內(nèi)容，并且需要在初步設(shè)計中進一步深入研究。

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Review of national hydrological database construction

HU Jianwei1, YU Dazheng1, CHEN Yali2
(1. Bureau of Hydrology, the Ministry of Water Resources, Beijing 100053, China; 2. Bureau of Hydrology, Changjiang Water Resource Commission, the Ministry of Water Resources, Wuhan 430010, China)

Hydrological data isan important basic dataand information resources of national economic constructionand social development. National hydrological database construction is the inevitable requirements of economic, socialand hydrological career development. This paper introduces the development historyand status of hydrological database in China,analyzes the main existing problems, discusses the construction project of National Hydrological Database, describes the contents of the construction,and puts forward the main construction work.

hydrological; database; review; problem; construction scheme

P337

A

1674-9405(2017)02-0001-04

10.19364/j.1674-9405.2017.02.001

2017-01-25

胡健偉（1979-），男，江蘇啟東人，高級工程師，從事水文監(jiān)測與情報預(yù)報研究。