水利信息化數(shù)據(jù)資源整合設計與實現(xiàn)

杜 文，宋曙春，李 勇，2

（1.黃河水利委員會信息中心，河南 鄭州 450003；2.新疆維吾爾自治區(qū)網(wǎng)絡信息中心，新疆 烏魯木齊 830000）

1 背景

新疆水利信息化經(jīng)過多年建設，形成了相對完善的水利信息化體系。近年來相繼建成了國家防汛抗旱指揮系統(tǒng)、水資源監(jiān)控能力建設等國家重點水利信息化項目。這些信息化應用雖然有力支持了水利業(yè)務工作，但總體來看還遠沒有形成全面服務、有效支撐、共建共享、協(xié)同工作的局面[1］。受各項目投資來源不同、建設管理各異、運行維護分散、缺乏統(tǒng)一規(guī)劃等原因制約，新疆已建各類水利業(yè)務系統(tǒng)分散在不同的軟硬件平臺之上、分割在不同的地區(qū)和部門，并由此帶來條塊分割、重復建設、信息共享和應用協(xié)同困難等各種問題[2］。

為有效支撐和服務新時期新疆水利業(yè)務和政務管理工作，從2020 年開展了新疆水利信息化數(shù)據(jù)資源整合工作。通過摸清水利信息化家底，全面梳理新疆水利對象，開展面向14 個地州和廳直屬單位的水利信息化數(shù)據(jù)融合匯聚工作，實現(xiàn)新疆水利廳數(shù)據(jù)資源的“統(tǒng)一模型、一數(shù)一源、共建共享”。

已有水利信息化數(shù)據(jù)資源整合相關研究主要側(cè)重于對水資源資源整合思路和框架的研究，對數(shù)據(jù)資源聚合方式和水利對象模型的研究，對整合主體數(shù)據(jù)庫設計、異構數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)整合、空間數(shù)據(jù)可視化表達、數(shù)據(jù)快速檢索發(fā)現(xiàn)及水利大數(shù)據(jù)分析應用等關鍵技術的研究，對數(shù)據(jù)整合技術和整合共享方法的研究，或是對水利信息化資源整合過程中數(shù)據(jù)資源治理過程的研究。和已有文獻不同，本文側(cè)重于數(shù)據(jù)資源整合實施案例分析，通過結合新疆水利信息化資源整合工作實際情況，闡述和分析數(shù)據(jù)資源整合的實施全過程，并對實施過程中的關鍵技術進行討論。

2 工作思路

在實施數(shù)據(jù)資源整合的過程中，首先結合實施項目的實際情況，確定整合工作建設思路。通過數(shù)據(jù)整合，將各業(yè)務工作中產(chǎn)生的基礎地理、水文氣象、防汛抗旱、水資源管理、農(nóng)村飲水等歷史和實時數(shù)據(jù)統(tǒng)一納入新疆水利廳資源整合共享數(shù)據(jù)庫中。工作思路見圖1。

圖1 新疆水利數(shù)據(jù)資源整合總體思路導圖

通過多源數(shù)據(jù)匯聚技術，將各類數(shù)據(jù)資源在新疆水利廳進行匯聚融合，工作原理見圖2。

圖2 多源數(shù)據(jù)融合實施原理

3 工作內(nèi)容

依據(jù)新疆水利廳數(shù)據(jù)資源整合工作思路，開展數(shù)據(jù)資源規(guī)劃與標準體系建設、水利數(shù)據(jù)模型建設、基礎數(shù)據(jù)資源整合、地理空間數(shù)據(jù)資源整合、業(yè)務數(shù)據(jù)資源整合、數(shù)據(jù)資源目錄建設和數(shù)據(jù)資源管理體系建設等工作。

3.1 數(shù)據(jù)資源規(guī)劃與標準體系建設

對新疆水利廳、直管流域和單位、典型地州（市）等水利單位進行廣泛調(diào)研的基礎上，參照執(zhí)行已有水利行業(yè)標準規(guī)范，結合新疆“地廣人稀，區(qū)域維穩(wěn)機制，國際河流”等特點，制定《新疆水利對象代碼編制規(guī)定》《新疆水利對象名錄》《新疆水利對象基礎信息數(shù)據(jù)庫表結構與標識符》《新疆水利數(shù)據(jù)共享管理辦法》等標準規(guī)范， 為順利開展資源整合后續(xù)工作任務奠定堅實的理論、業(yè)務和技術支撐基礎。

3.2 水利數(shù)據(jù)模型建設

在對現(xiàn)有數(shù)據(jù)資源進行梳理和分析的基礎上，采用面向?qū)ο蠓椒?，以對象的方式組織新疆水利數(shù)據(jù)資源。采取統(tǒng)一口徑對水利對象進行定義和命名，基于水利對象時間和空間特征，從基本屬性、業(yè)務屬性、空間描述等方面定義對象及對象間關系。水利對象數(shù)據(jù)模型見圖3。

圖3 水利對象模型構建圖

3.3 基礎數(shù)據(jù)資源整合

水利對象基礎信息數(shù)據(jù)庫中的存儲內(nèi)容包括對象名錄、對象基礎信息和對象與對象之間關系三類信息，整合流程環(huán)節(jié)見圖4。

圖4 基礎數(shù)據(jù)資源整合實施過程圖

3.4 地理空間數(shù)據(jù)資源整合

地理空間數(shù)據(jù)資源整合包括對基礎地理空間數(shù)據(jù)和對遙感數(shù)據(jù)的整合。

（1）基礎地理空間數(shù)據(jù)整合

以新疆地理信息數(shù)據(jù)資源為主，融合水利部“水利一張圖”基礎地理信息，補充建設“新疆水利一張圖”，二者互為補充，互為完善。

（2）遙感數(shù)據(jù)資源整合

通過對新疆水利廳遙感資源進行梳理分析，整合已有遙感資源，建設遙感影像庫。主要包括遙感資源梳理、遙感資源標準化處理、遙感影像入庫、元數(shù)據(jù)庫建設等內(nèi)容。

3.5 業(yè)務數(shù)據(jù)資源整合

按照“一數(shù)一源”原則，對水利對象相關業(yè)務數(shù)據(jù)資源進行整合。確定水利對象每個維度的唯一“正源”，保證整合過程中數(shù)據(jù)來源的唯一性和可溯源性。業(yè)務數(shù)據(jù)資源整合實施過程見圖5。

圖5 業(yè)務數(shù)據(jù)資源整合實施過程圖

3.6 數(shù)據(jù)資源目錄建設

開展水利數(shù)據(jù)資源目錄建設，從而為整合后數(shù)據(jù)資源的有序訪問和共享提供目錄清單。采用層次化、樹狀、可擴展、可伸縮的目錄結構，對數(shù)據(jù)資源進行目錄分類；在遵循新疆水利廳制定的數(shù)據(jù)資源分類編碼規(guī)范的基礎上，對數(shù)據(jù)資源分類進行編碼；參照數(shù)據(jù)資源目錄元數(shù)據(jù)相關標準，采用元數(shù)據(jù)抽取的方式進行數(shù)據(jù)資源目錄進行自動化生成。

3.7 數(shù)據(jù)資源管理體系建設

數(shù)據(jù)資源管理體系包括元數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)資源目錄系統(tǒng)、對象管理子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)調(diào)用管理子系統(tǒng)。元數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)管理信息內(nèi)容主要包括：數(shù)據(jù)定義、內(nèi)容、質(zhì)量、表示方式、空間參考系、更新情況、數(shù)據(jù)庫表結構等。數(shù)據(jù)資源目錄系統(tǒng)實現(xiàn)新疆水利廳水利信息資源的統(tǒng)一管理和導航，為新疆水利廳水利數(shù)據(jù)資源服務提供快速便捷的訪問途徑。對象管理子系統(tǒng)主要用于管理水利對象的數(shù)據(jù)模型，是模型中各類標識對象的基本維護工具。數(shù)據(jù)調(diào)用管理子系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)調(diào)用配置管理功能，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)資源調(diào)用申請的管理和調(diào)用記錄統(tǒng)計。

4 結語

新疆水利廳數(shù)據(jù)資源整合工作從2020 年初開始，整合范圍包括14 個地州和廳直屬單位的各類基礎、地理空間和業(yè)務數(shù)據(jù)資源，涉及水資源、山洪災害防御、農(nóng)村飲水安全、水庫運行管理等多個業(yè)務管理專業(yè)。工作開展兩年以來，先后對水利廳機關各主要業(yè)務處室、廳直屬單位、自治區(qū)流域機構、各地州水利管理單位、水利行業(yè)相關公共服務行業(yè)數(shù)據(jù)資源進行了深度集成，將各類數(shù)據(jù)資源從各級部門原有業(yè)務系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫等存儲介質(zhì)向自治區(qū)水利廳網(wǎng)絡信息中心進行了集中匯聚存儲和數(shù)據(jù)治理，初步形成了標準統(tǒng)一、覆蓋全面、內(nèi)容豐富、條目清晰、時間囊括歷史、實時和未來的新疆水利信息化數(shù)據(jù)倉庫。在此基礎上，搭建形成了新疆水利廳統(tǒng)一數(shù)據(jù)資源目錄和數(shù)據(jù)資源管理平臺，為新疆水利廳各類信息化應用建設提供了堅實的數(shù)據(jù)共享支撐能力。目前平臺集成新疆水利各類自然、工程和非工程水利對象25 萬多個，監(jiān)測和業(yè)務數(shù)據(jù)2 億4 千多條，監(jiān)測數(shù)據(jù)有效上報率達到89%。

以新疆水利廳數(shù)據(jù)資源整合工作為例，介紹了水利信息化數(shù)據(jù)資源整合的設計工作思路和實現(xiàn)方法。下階段工作將以水利部“四預”工作要求為目標，擬從已有類型數(shù)據(jù)資源補充、數(shù)據(jù)質(zhì)量提升和豐富擴展接入數(shù)據(jù)類別三方面開展工作。數(shù)據(jù)資源補充方面，計劃對已有水利對象基礎屬性和基礎地理數(shù)據(jù)成果進行補充、校核和完善，補充水利對象經(jīng)緯度、對象間關系等基礎信息，校驗水利工程關鍵參數(shù)指標等數(shù)據(jù)的準確性。結合水利廳水文、水資源、水旱災害防御、水工程運行、農(nóng)村飲水安全等業(yè)務工作需求，補充完善監(jiān)測和業(yè)務數(shù)據(jù)資源。數(shù)據(jù)質(zhì)量提升方面，在2022 年年底前，以水資源取用水和水文水雨情數(shù)據(jù)為提升工作抓手，通過設置取水口及水雨情監(jiān)測測站異常閾值，對已有監(jiān)測數(shù)據(jù)進行過濾清洗，從而進一步提升監(jiān)測數(shù)據(jù)的質(zhì)量。在豐富擴展接入數(shù)據(jù)類別方面，在2022 年底前，對接國家防汛抗旱指揮系統(tǒng)社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)庫，補充完善各地州縣級以上行政區(qū)劃社會經(jīng)濟統(tǒng)計數(shù)據(jù)，從而進一步提升數(shù)據(jù)資源對新疆水利廳業(yè)務工作的綜合決策支持能力。