基于黑龍江省水文數(shù)據(jù)中心建設(shè)

劉曉鳳

(黑龍江省水文局,哈爾濱 150001)

1 概 述

1.1 項(xiàng)目建設(shè)的背景

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,如何將有限的水資源管好、用好、調(diào)配好,實(shí)現(xiàn)社會(huì)與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展是擺在當(dāng)今水利工作者面前的嚴(yán)峻課題,而現(xiàn)有的工作手段已遠(yuǎn)不能滿足這樣的要求,表現(xiàn)出越來(lái)越嚴(yán)重的不適應(yīng)。隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,加強(qiáng)行業(yè)信息采集、傳輸、處理、存貯、管理和運(yùn)用的能力,全面提高決策水平,已成為我們工作中一項(xiàng)緊迫和重要的任務(wù)。

2007年 6月實(shí)施的《中華人民共和國(guó)水文條例》(簡(jiǎn)稱《水文條例》)明確規(guī)定,“國(guó)家建立水文監(jiān)測(cè)資料共享制度。水文機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)妥善存儲(chǔ)和保管水文監(jiān)測(cè)資料,根據(jù)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展需要對(duì)水文監(jiān)測(cè)資料講行加工整理形成水文監(jiān)測(cè)成果,予以刊印。國(guó)務(wù)院水行政主管部門(mén)直屬的水文機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)建立國(guó)家水文水資源數(shù)據(jù)庫(kù)”,“基本水文監(jiān)測(cè)資料應(yīng)當(dāng)依法公開(kāi)”。

黑龍江省地處祖國(guó)北端,有國(guó)際界江(河)黑龍江、烏蘇里江、綏芬河,建立黑龍江省水文數(shù)據(jù)中心既可以滿足黑龍江省的需要,又可以滿足共同開(kāi)發(fā)利用國(guó)際界河的需要。

黑龍江省水文數(shù)據(jù)中心建設(shè)是深入開(kāi)發(fā)利用水文水資源信息資源、規(guī)范基礎(chǔ)信息建設(shè)、有效實(shí)現(xiàn)信息共享、改造傳統(tǒng)工作模式、降低業(yè)務(wù)成本、提高工作效率的重要措施。在以上背景下,開(kāi)展黑龍江省水文數(shù)據(jù)中心建設(shè)非常迫切和必要。

1.2 水文水資源數(shù)據(jù)管理現(xiàn)狀與存在的問(wèn)題

目前,水文水資源數(shù)據(jù)一直按照《水文資料整編規(guī)范》等行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行人工分析處理,并采用刊印《中華人民共和國(guó)水文年鑒》和修建資料庫(kù)存放的方式保存水文水資源數(shù)據(jù),各水文部門(mén)獨(dú)立管理各自擁有的信息,一般采用手工檢索方式獨(dú)立向外提供水文水資源數(shù)據(jù)服務(wù)。

1)沒(méi)有建立符合新技術(shù)發(fā)展要求的信息管理平臺(tái),不能滿足水利發(fā)展和社會(huì)需求。

2)信息孤島現(xiàn)象嚴(yán)重阻礙信息共享。

目前,我省地表水、地下水、水質(zhì)等各部門(mén)采集和處理的水文數(shù)據(jù),沒(méi)有統(tǒng)一的信息管理平臺(tái),出現(xiàn)信息孤島,相互之間信息不關(guān)聯(lián),難以有效利用,嚴(yán)重阻礙水文水資源信息共享水平的提高。

3)缺乏先進(jìn)有效的數(shù)據(jù)管理手段,數(shù)據(jù)管理應(yīng)用成本較高,系統(tǒng)資源不能高效的發(fā)揮作用。

1.3 建設(shè)的必要性和緊迫性

1.3.1 國(guó)民經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的迫切要求

水文水資源數(shù)據(jù)是國(guó)家重要的基礎(chǔ)信息資源,建設(shè)黑龍江省水文數(shù)據(jù)中心,為經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展提供高效優(yōu)質(zhì)的“一站式”數(shù)據(jù)服務(wù),是信息時(shí)代的必然要求。

1.3.2 提高水文水資源數(shù)據(jù)服務(wù)能力的需要

為了提高水文水資源數(shù)據(jù)的服務(wù)水平,2001年,水利部頒發(fā)了《關(guān)于公開(kāi)提供公益性水文資料的通知》,并于 2002年恢復(fù)了水文年鑒的刊印工作,但由于缺乏與之配套的數(shù)據(jù)管理與服務(wù)平臺(tái),以致水文水資源數(shù)據(jù)的服務(wù)能力仍然嚴(yán)重落后于實(shí)際工作的需要,主要表現(xiàn)在:

1)缺乏統(tǒng)一集中的數(shù)據(jù)管理平臺(tái)。

2)數(shù)據(jù)共享程度較低。由于數(shù)據(jù)共享機(jī)制不健全,因此數(shù)據(jù)的規(guī)模效益難以充分發(fā)揮。

3)信息服務(wù)能力弱。數(shù)據(jù)服務(wù)主要限于原始資料的提供,缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)加工以及專業(yè)性的技術(shù)服務(wù),數(shù)據(jù)處理分析存在嚴(yán)重的低水平重復(fù)應(yīng)用,信息服務(wù)的效率及深度明顯不夠。

4)數(shù)據(jù)管理及服務(wù)工作環(huán)境差。由于缺乏統(tǒng)一的工作環(huán)境,長(zhǎng)期積累的大量水文基礎(chǔ)資料只能臨時(shí)分散存放,難以有效地進(jìn)行數(shù)據(jù)管理和服務(wù)。

1.3.3 黑龍江省資源環(huán)境基礎(chǔ)信息工作整體推進(jìn)的需要

水文水資源數(shù)據(jù)于 2003年被科技部納入國(guó)家科技基礎(chǔ)條件平臺(tái)科學(xué)數(shù)據(jù)共享中心,2004年又被列入國(guó)家自然資源與地理空間基礎(chǔ)信息庫(kù)的水利資源數(shù)據(jù)分中心,但其共享服務(wù)的基礎(chǔ)支撐工程——水文水資源數(shù)據(jù)中心至今仍未立項(xiàng),明顯落后于國(guó)內(nèi)氣象、科技、農(nóng)業(yè)等行業(yè),嚴(yán)重制約了國(guó)家資源環(huán)境基礎(chǔ)信息整體效益的發(fā)揮。

1.3.4 貫徹落實(shí)《中華人民共和國(guó)水文條例》的需要

2007年 6月 1日起實(shí)施的《中華人民共和國(guó)水文條例》第二十六條規(guī)定:“國(guó)家建立水文監(jiān)測(cè)資料共享制度。水文機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)妥善存儲(chǔ)和保管水文監(jiān)測(cè)資料,根據(jù)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展需要對(duì)水文監(jiān)測(cè)資料進(jìn)行加工形成水文監(jiān)測(cè)成果,予以刊印。國(guó)務(wù)院水行政管理部門(mén)直屬水文機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)建立國(guó)家基本水文水資源數(shù)據(jù)庫(kù)”。但目前水文水資源數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)和服務(wù)現(xiàn)狀還不能滿足當(dāng)前各行業(yè)、社會(huì)公眾以現(xiàn)代化方式對(duì)水文基本數(shù)據(jù)的應(yīng)用的需要。因此,要實(shí)現(xiàn)公益性基礎(chǔ)水文水資源數(shù)據(jù)公開(kāi)及對(duì)外發(fā)布與共享的目標(biāo),必須建立以計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)庫(kù)為支撐,基于網(wǎng)絡(luò)(I n t e r n e t/l n t r a n e t)平臺(tái)的信息服務(wù)系統(tǒng),保證水文水資源數(shù)據(jù)有序、安全、合理使用。

綜上所述,黑龍江省水文數(shù)據(jù)中心建設(shè)不僅是有關(guān)法規(guī)規(guī)定的義務(wù),也是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的迫切要求,因此水文水資源數(shù)據(jù)中心建設(shè)是十分必要的。

2 建設(shè)目標(biāo)與原則

2.1 建設(shè)目標(biāo)與主要功能

2.1.1 建設(shè)目標(biāo)

建成數(shù)據(jù)權(quán)威、技術(shù)先進(jìn)、服務(wù)高效的省級(jí)水文水資源數(shù)據(jù)中心,快速、準(zhǔn)確地為政府、社會(huì)各行業(yè)及公眾提供全省級(jí)水文水資源基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的“一站式”服務(wù)。

2.1.2 主要功能

2.1.2.1 數(shù)據(jù)組織與管理

集成整合全省水文水資源基礎(chǔ)數(shù)據(jù),并進(jìn)行集中存儲(chǔ)和管理。

2.1.2.2 數(shù)據(jù)共享與交換

采用與國(guó)際接軌的、符合國(guó)家水文水資源基礎(chǔ)數(shù)據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的共享應(yīng)用框架,實(shí)現(xiàn)全省乃至全國(guó)水文水資源基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的共享和高效交換。

2.1.2.3 數(shù)據(jù)更新與維護(hù)

對(duì)黑龍江省水文基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行持續(xù)和動(dòng)態(tài)的更新維護(hù),保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性、連續(xù)性和完整性。

2.1.2.4 數(shù)據(jù)加工與服務(wù)

為政府和社會(huì)提供標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)加工產(chǎn)品以及專業(yè)性的水文水資源監(jiān)控、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、評(píng)價(jià)分析等信息服務(wù),提高服務(wù)效率,同時(shí),還提供標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)專業(yè)分析工具,滿足用戶個(gè)性化的服務(wù)要求。

2.1.2.5 數(shù)據(jù)安全與保密

通過(guò)完備的系統(tǒng)安全體系和數(shù)據(jù)容災(zāi)備份,確保系統(tǒng)的不間斷運(yùn)行以及數(shù)據(jù)的安全;通過(guò)分級(jí)訪問(wèn)控制機(jī)制,實(shí)現(xiàn)不同密級(jí)數(shù)據(jù)的有效保護(hù)。

2.2 建設(shè)原則

2.2.1 先進(jìn)實(shí)用

采用當(dāng)今國(guó)內(nèi)、國(guó)際上先進(jìn)成熟的主流計(jì)算機(jī)信息技術(shù)和設(shè)計(jì)方法,要充分考慮到將來(lái)可能的發(fā)展,使建立的數(shù)據(jù)中心能夠最大限度地適應(yīng)今后技術(shù)和業(yè)務(wù)發(fā)展的需要,為今后系統(tǒng)的升級(jí)與擴(kuò)展留有充分的余地。軟硬件選型和各類接口設(shè)計(jì)需要自上而下統(tǒng)一設(shè)計(jì),以保證整個(gè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)一致,以利于數(shù)據(jù)和系統(tǒng)的集成、數(shù)據(jù)交換和共享。

2.2.2 安全可靠

在項(xiàng)目建設(shè)中應(yīng)充分考慮系統(tǒng)及不同種類信息的整體安全性、可靠性,既要保證合法用戶對(duì)信息的充分共享,又要防止數(shù)據(jù)的非法使用,避免國(guó)家資源的流失和泄密。

2.2.3 充分利用現(xiàn)有資源

充分利用目前現(xiàn)有的資源(數(shù)據(jù)資源、軟件資源和硬件資源),包括國(guó)家的公共信息基礎(chǔ)設(shè)施和相關(guān)行業(yè)的信息資源,發(fā)揮已有基礎(chǔ)設(shè)施和應(yīng)用系統(tǒng)的作用。通過(guò)資源整合,保證己有信息資源的充分利用,促進(jìn)信息資源共享,提高水文水資源信息的開(kāi)發(fā)利用能力和服務(wù)效率。

3 建設(shè)內(nèi)容

3.1 系統(tǒng)組成

數(shù)據(jù)中心總體結(jié)構(gòu)由業(yè)務(wù)系統(tǒng)和土建工程等兩部分組成,業(yè)務(wù)系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)(含數(shù)據(jù)及異地災(zāi)難備份系統(tǒng))、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)交換、信息服務(wù)和數(shù)據(jù)安全系統(tǒng) 5個(gè)部分。

3.2 土建工程

包括主體工程和附屬工程兩部分。

3.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)

黑龍江省水文數(shù)據(jù)中心應(yīng)有大容量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力、較高的數(shù)據(jù)加工處理與服務(wù)能力、高可靠的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)安全保障條件和及時(shí)的災(zāi)難恢復(fù)能力。

建設(shè)以 S A N架構(gòu)為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)存貯、交換和服務(wù)系統(tǒng)。存貯區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(S A N)架構(gòu)是當(dāng)代大型數(shù)據(jù)中心普遍采用的先進(jìn)技術(shù),它利用光纖和光交換機(jī)等數(shù)據(jù)交換設(shè)備,具有很高的服務(wù)效率、可靠性和可擴(kuò)展性。

3.4 數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)

數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)資源目錄體系、數(shù)據(jù)整合以及數(shù)據(jù)庫(kù)管理體系。

數(shù)據(jù)資源目錄體系包括體系管理架構(gòu)及元數(shù)據(jù)系統(tǒng)。數(shù)據(jù)中心采用元數(shù)據(jù)描述和管理整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和環(huán)境。針對(duì)水文水資源信息通過(guò)重復(fù)資源核查、信息優(yōu)化篩選、資源信息整理、儲(chǔ)存和數(shù)據(jù)版本排序登記等有效手段,建立具有全文檢索功能的水文水資源信息資源目錄搜索引擎系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)水文水資源信息資源的統(tǒng)一管理和導(dǎo)航,為信息資源服務(wù)提供快速便捷的手段和途徑。

數(shù)據(jù)整合包括數(shù)據(jù)分類整合、數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)源建設(shè)。

數(shù)據(jù)庫(kù)管理主要包括數(shù)據(jù)庫(kù)建庫(kù)管理、數(shù)據(jù)庫(kù)連接、數(shù)據(jù)庫(kù)狀態(tài)、數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)管理、代碼維護(hù)、數(shù)據(jù)庫(kù)操作權(quán)限管理、數(shù)據(jù)庫(kù)的備份與恢復(fù)管理、數(shù)據(jù)清理、系統(tǒng)維護(hù)操作。

3.5 數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)

數(shù)據(jù)交換中心是利用水文水資源數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)存貯中心、管理中心的基本架構(gòu),實(shí)現(xiàn)全省到流域機(jī)構(gòu)、國(guó)家數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)匯集,通過(guò)省水文數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)與各地(市)局、其他行業(yè)以及水利行業(yè)內(nèi)部的數(shù)據(jù)交換,保證數(shù)據(jù)在各部門(mén)、機(jī)構(gòu)之間的正確地傳遞。

數(shù)據(jù)交換中心通過(guò)統(tǒng)一的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn),交換的數(shù)據(jù)格式和數(shù)據(jù)本身都采用X ML進(jìn)行描述,消除由于應(yīng)用范圍、構(gòu)建方式、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)資源箋方面所產(chǎn)生的各機(jī)關(guān)系統(tǒng)間的差異,實(shí)現(xiàn)信息的高度共享,保證數(shù)據(jù)交換的透明、簡(jiǎn)便、可靠與安全。

3.6 信息服務(wù)系統(tǒng)

基于應(yīng)用服務(wù)平臺(tái),建設(shè)水文水資源綜合應(yīng)用系統(tǒng)。

應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)由數(shù)據(jù)共享與訪問(wèn)控制、空間分析、信息處理和專業(yè)應(yīng)用等服務(wù)中間件構(gòu)成。

3.6.1 數(shù)據(jù)共享與訪問(wèn)控制

采用分布式組件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享與訪問(wèn)控制服務(wù),定位在數(shù)據(jù)層與應(yīng)用系統(tǒng)之間,為系統(tǒng)內(nèi)外的所有數(shù)據(jù)共享和交換提供服務(wù);同時(shí)數(shù)據(jù)共享與訪問(wèn)控制實(shí)現(xiàn)為空間分析、遙感處理以及專業(yè)應(yīng)用服務(wù)提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的、通用的和可擴(kuò)展的平臺(tái)層。

3.6.2 空間分析服務(wù)

各項(xiàng)業(yè)務(wù)應(yīng)用中大都存在空間數(shù)據(jù)檢索、管理、分析等應(yīng)用的需求?？臻g分析服務(wù)屬于應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)的一部分,它將依托數(shù)據(jù)中心,滿足業(yè)務(wù)應(yīng)用對(duì)空間數(shù)據(jù)的需求。

水文水資源綜合應(yīng)用系統(tǒng)采用基于We b的瀏覽器/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)客戶機(jī)的零安裝,以便有效地減少系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)成本。

綜合應(yīng)用系統(tǒng)包括水文水資源信息發(fā)布、水文水資源數(shù)據(jù)查詢,水文水資源信息分析、系統(tǒng)維護(hù) 4個(gè)子系統(tǒng)。

3.7 數(shù)據(jù)安全系統(tǒng)

數(shù)據(jù)中心的信息安全建設(shè)重點(diǎn)是環(huán)境安全和數(shù)據(jù)安全,通信和網(wǎng)絡(luò)安全由網(wǎng)絡(luò)管理中心統(tǒng)一考慮。

通過(guò)下述措施解決數(shù)據(jù)安全問(wèn)題:

1)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的敏感數(shù)據(jù)項(xiàng)進(jìn)行加密,確保存放信息的機(jī)密性。

2)以數(shù)據(jù)安全為重點(diǎn),建立安全認(rèn)證體系,建設(shè)認(rèn)證中心(C A)。

3)對(duì)訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的用戶和訪問(wèn)過(guò)程有能力實(shí)施全程監(jiān)控,建立完善的分級(jí)授權(quán)訪問(wèn)控制體系。在具體的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)中要對(duì)各個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)和每條記錄都要有訪問(wèn)等級(jí)限制的明確標(biāo)志。當(dāng)用戶試圖使用未經(jīng)授權(quán)或不符合權(quán)力資格的資源時(shí),系統(tǒng)將拒絕執(zhí)行,并對(duì)非法檢索查詢的入侵者自動(dòng)跟蹤審計(jì)。

4 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)以上論述,我們對(duì)黑龍江省水文數(shù)據(jù)中心的建設(shè)的必要性和緊迫性有了一個(gè)初步的認(rèn)識(shí),并對(duì)如何組建、按什么規(guī)模組建以及建設(shè)內(nèi)容大致包括哪些有了一個(gè)初步的認(rèn)識(shí),為建設(shè)黑龍江省水文數(shù)據(jù)提供了詳細(xì)的建議。

[1] 劉寶.黑龍江省水文計(jì)劃管理系統(tǒng)建設(shè)及設(shè)想[J].黑龍江水利科技,2008,36(6):142-143.