＊劉菁 孔茹

（1.山東省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心 山東 250000 2.山東省煙臺生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心 山東 264000）

隨著大數(shù)據(jù)時代的到來，數(shù)據(jù)的重要性不言而喻，環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)更是支持環(huán)境保護(hù)工作的重要基礎(chǔ)，如何保證環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的完整性、一致性、歷史延續(xù)性，是決定環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)庫的主要因素。在不同歷史階段中，所使用的數(shù)據(jù)系統(tǒng)，它們在操作平臺、用戶界面、數(shù)據(jù)處理方式、表征形式以及對硬件資源的利用上各有不同，下面就針對幾個具有代表性的環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，并提出改進(jìn)建議，以解決因數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的不完善而帶來的各種問題。

1.環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)系統(tǒng)常見的3種基本數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)特點

(1)dBASEIII或Foxbase建立的數(shù)據(jù)庫

環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)庫，是90年代普遍使用的一種庫結(jié)構(gòu)，這種數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)采用dBASEIII或Foxbase系統(tǒng)建設(shè)[1]，符合巴斯范式要求，基本信息分解為多個數(shù)據(jù)表。以河流基本信息為例，基本信息由河流名稱數(shù)據(jù)表，斷面名稱數(shù)據(jù)表，所屬城市數(shù)據(jù)表，監(jiān)測項目代碼4個數(shù)據(jù)表構(gòu)成，監(jiān)測數(shù)據(jù)表又分為必測數(shù)據(jù)表和選測數(shù)據(jù)表，必測數(shù)據(jù)表鍵值只有斷面代碼和日期，選測數(shù)據(jù)表增加了監(jiān)測項目代碼。這種數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)在使用時，要關(guān)聯(lián)這6個數(shù)據(jù)表，才能得到一條完整的監(jiān)測數(shù)據(jù)。該歷史數(shù)據(jù)庫導(dǎo)出到第三方數(shù)據(jù)統(tǒng)計軟件后，很難直接查閱。即便是專業(yè)人員做導(dǎo)入，也要反復(fù)測試、核對，特別需要注意各數(shù)據(jù)庫之間的關(guān)聯(lián)順序，否則很容易造成數(shù)據(jù)疏漏。數(shù)據(jù)庫中的監(jiān)測數(shù)據(jù)采用數(shù)值型存儲，未檢出的監(jiān)測項目要在檢出限前加“-”號進(jìn)行標(biāo)識，在統(tǒng)計均值等問題時，需要特別注意“-”號帶來的問題。

這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是：一是減少了冗余，保存空間少，符合當(dāng)時計算機的存儲空間的要求；二是涵蓋所有的監(jiān)測項目，即便是之后的新增的監(jiān)測項目，也只需要在監(jiān)測項目信息庫中新增，不用修改數(shù)據(jù)庫就可以使用，適合環(huán)境保護(hù)工作發(fā)展的進(jìn)程。隨著計算機系統(tǒng)的發(fā)展，這種結(jié)構(gòu)已被新的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)所替代，但在整理、導(dǎo)入歷史數(shù)據(jù)等工作時，還會用到，在使用中要認(rèn)真查看資料，做好與歷史數(shù)據(jù)的銜接和匹配工作。

(2)ACCESS+SQL Server組合建立的數(shù)據(jù)庫

SQL Server是一個可擴展的、高性能的、為分布式客戶機/服務(wù)器計算所設(shè)計的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，系統(tǒng)管理先進(jìn)，支持Windows圖形化管理工具，支持本地和遠(yuǎn)程的系統(tǒng)管理和配置。但對計算機配置要求較高。Microsoft Office Access是由微軟發(fā)布的關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。是Microsoft Office的系統(tǒng)程序之一，具有強大的數(shù)據(jù)處理、統(tǒng)計分析能力，運行速度快，對計算機配置要求不高。這種組合結(jié)構(gòu)是在省級站布署使用SQL Server數(shù)據(jù)庫，在市、縣級站使用Access數(shù)據(jù)庫[2]。利用這種組合結(jié)構(gòu)很好的解決了當(dāng)時計算機配置參差不齊帶來的諸多問題。這套系統(tǒng)首次完成了系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)在線傳輸，減少出錯率，大大提高了數(shù)據(jù)及時性，工作效率得到了有效提升。

對數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)分析可以得知，河流、湖庫監(jiān)測數(shù)據(jù)存儲在一個數(shù)據(jù)表，飲用水、地表水、地下水存儲在一個數(shù)據(jù)表，通過識別碼進(jìn)行區(qū)分，因此同一個字段因為存儲的數(shù)據(jù)類別不同，存儲的監(jiān)測數(shù)據(jù)也不相同。如果直接從數(shù)據(jù)庫導(dǎo)出數(shù)據(jù)，要結(jié)合數(shù)據(jù)識別碼分析結(jié)構(gòu)和字段，才能得知字段所代表的數(shù)據(jù)名稱。該系統(tǒng)能直接導(dǎo)入、導(dǎo)出EXCEL等文件，極大的方便了使用人員，也給歷史數(shù)據(jù)的整理帶來了便利。但系統(tǒng)也存在一個問題，是由于Access系統(tǒng)的主鍵為自動生成的隨機數(shù)，當(dāng)多個城市在各自的計算機上增減點位代碼時，會生成相同的隨機數(shù)，再上傳到上一級數(shù)據(jù)庫時，就會造成數(shù)據(jù)的混亂，為避免這個問題，對點位的修改權(quán)限只能上收統(tǒng)一建立，再下發(fā)，這在應(yīng)用上有很大的局限性。

該系統(tǒng)點位信息合并為一個數(shù)據(jù)表，且監(jiān)測數(shù)據(jù)表里含有多個基本信息，即便自行導(dǎo)出，也可立即使用，極大地方便了用戶。數(shù)據(jù)采用字符型存儲，解決了未檢出填報問題，由于是字符型，對數(shù)據(jù)存儲時要有必須的數(shù)值檢查，以免存儲其它字符。監(jiān)測數(shù)據(jù)表為一個，沒有選測數(shù)據(jù)表，這樣隨著監(jiān)測要求的變化，若有新增監(jiān)測項目就要修改數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，很容易造成應(yīng)用系統(tǒng)產(chǎn)生其它問題，也正因為監(jiān)測項目的固定，也會造成歷史數(shù)據(jù)導(dǎo)入時，部分監(jiān)測項目無處可存的情況發(fā)生。

(3)SQL Server建立的數(shù)據(jù)庫

目前當(dāng)下流行的、普遍采用的數(shù)據(jù)庫就是SQL Server。監(jiān)測基本信息也逐步完善，存在適合多種平臺的應(yīng)用系統(tǒng)；監(jiān)測數(shù)據(jù)表的基本信息越來越細(xì)化、越來越豐富，導(dǎo)入、導(dǎo)出方便，表征形式多樣化，用戶權(quán)限管理、安全性都得到了提高。該系統(tǒng)主要實現(xiàn)完善基本數(shù)據(jù)庫的建立和數(shù)據(jù)的高效安全傳輸，各種應(yīng)用系統(tǒng)由各用戶在其基礎(chǔ)上再進(jìn)行二次開發(fā)應(yīng)用。該系統(tǒng)存在的問題依舊是監(jiān)測項目的不完整，雖然監(jiān)測項目已相對完善，但若有新增的監(jiān)測項目免不了修改數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)。特別是地表飲用水監(jiān)測項目較多，除填寫全分析數(shù)據(jù)以外，每月要填寫未監(jiān)測項目較多，造成不便。

2.常用的三種數(shù)據(jù)庫存在的問題分析和解決方法

簡單分析了以上三種結(jié)構(gòu)，再來看一下以上結(jié)構(gòu)是否存在普遍性的問題，又該如何解決這些問題，如何更合理的建立環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)呢?

以上數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)中往往因為設(shè)置主鍵等原因，基本信息表都沒含日期信息，并且很多開發(fā)人員，也認(rèn)為沒有建立日期信息的必要。但這種結(jié)構(gòu)類型的數(shù)據(jù)庫基本信息如有變化，不再使用的點位的信息依舊保存，對更改的信息就要替換原有的信息，這樣不僅不能完整的保留歷史信息，而且也會造成統(tǒng)計結(jié)果的不一致。

下面舉幾個實例進(jìn)行分析：

（1）在功能區(qū)噪聲監(jiān)測數(shù)據(jù)管理中，某點位的功能區(qū)類型原為工業(yè)區(qū)，隨著城市的發(fā)展，企業(yè)外遷或轉(zhuǎn)型等因素，現(xiàn)功能區(qū)類型更改為商業(yè)區(qū)，出現(xiàn)這種情況，要如何解決。以往通常的解決方案有兩個，一是把功能區(qū)類型直接修改成現(xiàn)狀的商業(yè)區(qū)，這樣統(tǒng)計當(dāng)前數(shù)據(jù)是可以的，但統(tǒng)計歷史數(shù)據(jù)時的評價結(jié)果就與原統(tǒng)計結(jié)果以及實際情況不符，要進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計評價工作，就要借助之前保存的統(tǒng)計結(jié)果，隨著時間的推移和人員的變化，很容易造成遺忘，造成數(shù)據(jù)統(tǒng)計錯誤。二是對該點位重新設(shè)一個編號，這樣同一個點位實際處理中就成為兩個不同點位來統(tǒng)計，這樣就解決了當(dāng)前以及歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計問題。但想要查看該點位歷史以來的變化情況，就比較麻煩，需要人工再合并兩個點位的數(shù)據(jù)后再進(jìn)行計算；這個問題在利用點位信息的生成的GIS圖時，也會出現(xiàn)同一個點位兩種不同的類型，需要每次都進(jìn)行人工處理，造成使用不便。

類似這種情況在基本信息表中填加上年度信息，就可以很好的解決。每一年的該點位的信息保持一致，如遇到信息變化，只修改當(dāng)前年度的信息即可。每一年對基本信息做一次維護(hù)，追加上一年的信息，修改年度和改變的信息。

（2）工作中還會遇到一種情況，就是不以年度為單位而改變基本信息，比較典型例子就是重點排污企業(yè)監(jiān)督性監(jiān)測的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的起止時間并沒有按照年度來變化，有的企業(yè)同一個年度會執(zhí)行兩種不同的標(biāo)準(zhǔn)，如果只增加年度字段也不能解決此類問題，所以基本信息的存儲還是要有完整的日期數(shù)據(jù)，在基本信息表里要包含年、月、日這些具體日期數(shù)據(jù)。

目前監(jiān)測數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)存儲，除重點排污企業(yè)監(jiān)督性監(jiān)測數(shù)據(jù)庫之外，大都是按監(jiān)測項目的排列存儲[3]。比如上面提到的地表飲用水全分析的項目，多達(dá)109項，這樣飲用地表水?dāng)?shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)就有109個監(jiān)測項目字段，再加上基本信息，不用說，也能想象的到這個表有多長。這么長的表不論是在軟件中使用，或者是導(dǎo)出到其它應(yīng)用軟件中，查看、計算、統(tǒng)計都是非常的不方便。即便是109項，也不能保證以后監(jiān)測項目的完整性。

（3）在土壤例行監(jiān)測要求中，需要監(jiān)測土壤的特征污染物，每個地塊的特征污染物可能都不相同。類似于這種情況，固定監(jiān)測項目模式的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，就不能很好的滿足工作需求?？赡芤磸?fù)修改數(shù)據(jù)庫、更新升級系統(tǒng)才能解決。為解決諸如此類問題，可以參照文中第一種監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，建立一個監(jiān)測項目庫和選測項目庫，或者將某些數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)表直接采用監(jiān)測項目+監(jiān)測數(shù)據(jù)的形式存儲，這樣，不僅可以滿足今后工作發(fā)展的要求，而且極大的方便了綜合數(shù)據(jù)分析人員的查看、統(tǒng)計等工作需要，并且還可以很方便的利用第三方統(tǒng)計軟件，例如EXCEL的數(shù)據(jù)透視表功能，更大地提高了工作效率。

3.結(jié)論

分析以上幾種環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)系統(tǒng)得知，環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)庫的建立，不僅考慮到當(dāng)前工作的需要，更要考慮到歷史數(shù)據(jù)導(dǎo)入的完整性和當(dāng)今環(huán)境監(jiān)測工作的發(fā)展需求。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)建設(shè)中充分做好調(diào)研，了解數(shù)據(jù)的歷史沿革，信息做到盡可能的完善，數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)盡可能的減少修改，這樣才可以不僅保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，而且更能保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的連續(xù)性、完整性和可比性。只有監(jiān)測數(shù)據(jù)信息化建設(shè)上了新臺階，才能更好地為環(huán)境科學(xué)分析、管理提供準(zhǔn)確依據(jù)，為政府各級主管部門進(jìn)行決策提供信息保障。