基于黑龍江省水文數據中心建設

劉曉鳳

(黑龍江省水文局,哈爾濱 150001)

1 概 述

1.1 項目建設的背景

隨著我國社會經濟的發展,如何將有限的水資源管好、用好、調配好,實現社會與環境的協調發展是擺在當今水利工作者面前的嚴峻課題,而現有的工作手段已遠不能滿足這樣的要求,表現出越來越嚴重的不適應。隨著計算機應用及網絡技術的發展,加強行業信息采集、傳輸、處理、存貯、管理和運用的能力,全面提高決策水平,已成為我們工作中一項緊迫和重要的任務。

2007年 6月實施的《中華人民共和國水文條例》(簡稱《水文條例》)明確規定,“國家建立水文監測資料共享制度。水文機構應當妥善存儲和保管水文監測資料,根據國民經濟建設和社會發展需要對水文監測資料講行加工整理形成水文監測成果,予以刊印。國務院水行政主管部門直屬的水文機構應當建立國家水文水資源數據庫”,“基本水文監測資料應當依法公開”。

黑龍江省地處祖國北端,有國際界江(河)黑龍江、烏蘇里江、綏芬河,建立黑龍江省水文數據中心既可以滿足黑龍江省的需要,又可以滿足共同開發利用國際界河的需要。

黑龍江省水文數據中心建設是深入開發利用水文水資源信息資源、規范基礎信息建設、有效實現信息共享、改造傳統工作模式、降低業務成本、提高工作效率的重要措施。在以上背景下,開展黑龍江省水文數據中心建設非常迫切和必要。

1.2 水文水資源數據管理現狀與存在的問題

目前,水文水資源數據一直按照《水文資料整編規范》等行業技術標準進行人工分析處理,并采用刊印《中華人民共和國水文年鑒》和修建資料庫存放的方式保存水文水資源數據,各水文部門獨立管理各自擁有的信息,一般采用手工檢索方式獨立向外提供水文水資源數據服務。

1)沒有建立符合新技術發展要求的信息管理平臺,不能滿足水利發展和社會需求。

2)信息孤島現象嚴重阻礙信息共享。

目前,我省地表水、地下水、水質等各部門采集和處理的水文數據,沒有統一的信息管理平臺,出現信息孤島,相互之間信息不關聯,難以有效利用,嚴重阻礙水文水資源信息共享水平的提高。

3)缺乏先進有效的數據管理手段,數據管理應用成本較高,系統資源不能高效的發揮作用。

1.3 建設的必要性和緊迫性

1.3.1 國民經濟社會可持續發展的迫切要求

水文水資源數據是國家重要的基礎信息資源,建設黑龍江省水文數據中心,為經濟社會可持續發展提供高效優質的“一站式”數據服務,是信息時代的必然要求。

1.3.2 提高水文水資源數據服務能力的需要

為了提高水文水資源數據的服務水平,2001年,水利部頒發了《關于公開提供公益性水文資料的通知》,并于 2002年恢復了水文年鑒的刊印工作,但由于缺乏與之配套的數據管理與服務平臺,以致水文水資源數據的服務能力仍然嚴重落后于實際工作的需要,主要表現在:

1)缺乏統一集中的數據管理平臺。

2)數據共享程度較低。由于數據共享機制不健全,因此數據的規模效益難以充分發揮。

3)信息服務能力弱。數據服務主要限于原始資料的提供,缺乏統一標準化的數據加工以及專業性的技術服務,數據處理分析存在嚴重的低水平重復應用,信息服務的效率及深度明顯不夠。

4)數據管理及服務工作環境差。由于缺乏統一的工作環境,長期積累的大量水文基礎資料只能臨時分散存放,難以有效地進行數據管理和服務。

1.3.3 黑龍江省資源環境基礎信息工作整體推進的需要

水文水資源數據于 2003年被科技部納入國家科技基礎條件平臺科學數據共享中心,2004年又被列入國家自然資源與地理空間基礎信息庫的水利資源數據分中心,但其共享服務的基礎支撐工程——水文水資源數據中心至今仍未立項,明顯落后于國內氣象、科技、農業等行業,嚴重制約了國家資源環境基礎信息整體效益的發揮。

1.3.4 貫徹落實《中華人民共和國水文條例》的需要

2007年 6月 1日起實施的《中華人民共和國水文條例》第二十六條規定:“國家建立水文監測資料共享制度。水文機構應當妥善存儲和保管水文監測資料,根據國民經濟建設和社會發展需要對水文監測資料進行加工形成水文監測成果,予以刊印。國務院水行政管理部門直屬水文機構應當建立國家基本水文水資源數據庫”。但目前水文水資源數據處理、存儲和服務現狀還不能滿足當前各行業、社會公眾以現代化方式對水文基本數據的應用的需要。因此,要實現公益性基礎水文水資源數據公開及對外發布與共享的目標,必須建立以計算機、數據庫為支撐,基于網絡(I n t e r n e t/l n t r a n e t)平臺的信息服務系統,保證水文水資源數據有序、安全、合理使用。

綜上所述,黑龍江省水文數據中心建設不僅是有關法規規定的義務,也是經濟社會發展的迫切要求,因此水文水資源數據中心建設是十分必要的。

2 建設目標與原則

2.1 建設目標與主要功能

2.1.1 建設目標

建成數據權威、技術先進、服務高效的省級水文水資源數據中心,快速、準確地為政府、社會各行業及公眾提供全省級水文水資源基礎數據的“一站式”服務。

2.1.2 主要功能

2.1.2.1 數據組織與管理

集成整合全省水文水資源基礎數據,并進行集中存儲和管理。

2.1.2.2 數據共享與交換

采用與國際接軌的、符合國家水文水資源基礎數據行業標準的共享應用框架,實現全省乃至全國水文水資源基礎數據的共享和高效交換。

2.1.2.3 數據更新與維護

對黑龍江省水文基礎數據進行持續和動態的更新維護,保證數據的實時性、準確性、連續性和完整性。

2.1.2.4 數據加工與服務

為政府和社會提供標準化的數據加工產品以及專業性的水文水資源監控、預測預報、評價分析等信息服務,提高服務效率,同時,還提供標準化的數據專業分析工具,滿足用戶個性化的服務要求。

2.1.2.5 數據安全與保密

通過完備的系統安全體系和數據容災備份,確保系統的不間斷運行以及數據的安全;通過分級訪問控制機制,實現不同密級數據的有效保護。

2.2 建設原則

2.2.1 先進實用

采用當今國內、國際上先進成熟的主流計算機信息技術和設計方法,要充分考慮到將來可能的發展,使建立的數據中心能夠最大限度地適應今后技術和業務發展的需要,為今后系統的升級與擴展留有充分的余地。軟硬件選型和各類接口設計需要自上而下統一設計,以保證整個系統的協調一致,以利于數據和系統的集成、數據交換和共享。

2.2.2 安全可靠

在項目建設中應充分考慮系統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信息的充分共享,又要防止數據的非法使用,避免國家資源的流失和泄密。

2.2.3 充分利用現有資源

充分利用目前現有的資源(數據資源、軟件資源和硬件資源),包括國家的公共信息基礎設施和相關行業的信息資源,發揮已有基礎設施和應用系統的作用。通過資源整合,保證己有信息資源的充分利用,促進信息資源共享,提高水文水資源信息的開發利用能力和服務效率。

3 建設內容

3.1 系統組成

數據中心總體結構由業務系統和土建工程等兩部分組成,業務系統包括數據存儲系統(含數據及異地災難備份系統)、數據管理、數據交換、信息服務和數據安全系統 5個部分。

3.2 土建工程

包括主體工程和附屬工程兩部分。

3.3 數據存儲系統

黑龍江省水文數據中心應有大容量的數據存儲能力、較高的數據加工處理與服務能力、高可靠的數據存儲安全保障條件和及時的災難恢復能力。

建設以 S A N架構為基礎的數據存貯、交換和服務系統。存貯區域網絡(S A N)架構是當代大型數據中心普遍采用的先進技術,它利用光纖和光交換機等數據交換設備,具有很高的服務效率、可靠性和可擴展性。

3.4 數據管理系統

數據管理系統包括數據資源目錄體系、數據整合以及數據庫管理體系。

數據資源目錄體系包括體系管理架構及元數據系統。數據中心采用元數據描述和管理整個系統的數據和環境。針對水文水資源信息通過重復資源核查、信息優化篩選、資源信息整理、儲存和數據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,實現水文水資源信息資源的統一管理和導航,為信息資源服務提供快速便捷的手段和途徑。

數據整合包括數據分類整合、數據集成、數據源建設。

數據庫管理主要包括數據庫建庫管理、數據庫連接、數據庫狀態、數據庫維護管理、代碼維護、數據庫操作權限管理、數據庫的備份與恢復管理、數據清理、系統維護操作。

3.5 數據交換系統

數據交換中心是利用水文水資源數據中心的數據存貯中心、管理中心的基本架構,實現全省到流域機構、國家數據中心的數據匯集,通過省水文數據中心實現與各地(市)局、其他行業以及水利行業內部的數據交換,保證數據在各部門、機構之間的正確地傳遞。

數據交換中心通過統一的規范和標準,交換的數據格式和數據本身都采用X ML進行描述,消除由于應用范圍、構建方式、系統結構、數據資源箋方面所產生的各機關系統間的差異,實現信息的高度共享,保證數據交換的透明、簡便、可靠與安全。

3.6 信息服務系統

基于應用服務平臺,建設水文水資源綜合應用系統。

應用服務平臺由數據共享與訪問控制、空間分析、信息處理和專業應用等服務中間件構成。

3.6.1 數據共享與訪問控制

采用分布式組件實現數據共享與訪問控制服務,定位在數據層與應用系統之間,為系統內外的所有數據共享和交換提供服務;同時數據共享與訪問控制實現為空間分析、遙感處理以及專業應用服務提供一個標準的、通用的和可擴展的平臺層。

3.6.2 空間分析服務

各項業務應用中大都存在空間數據檢索、管理、分析等應用的需求。空間分析服務屬于應用服務平臺的一部分,它將依托數據中心,滿足業務應用對空間數據的需求。

水文水資源綜合應用系統采用基于We b的瀏覽器/服務器體系結構,實現客戶機的零安裝,以便有效地減少系統的運行維護成本。

綜合應用系統包括水文水資源信息發布、水文水資源數據查詢,水文水資源信息分析、系統維護 4個子系統。

3.7 數據安全系統

數據中心的信息安全建設重點是環境安全和數據安全,通信和網絡安全由網絡管理中心統一考慮。

通過下述措施解決數據安全問題:

1)對數據庫中的敏感數據項進行加密,確保存放信息的機密性。

2)以數據安全為重點,建立安全認證體系,建設認證中心(C A)。

3)對訪問數據庫的用戶和訪問過程有能力實施全程監控,建立完善的分級授權訪問控制體系。在具體的數據庫設計中要對各個數據項和每條記錄都要有訪問等級限制的明確標志。當用戶試圖使用未經授權或不符合權力資格的資源時,系統將拒絕執行,并對非法檢索查詢的入侵者自動跟蹤審計。

4 結 語

通過以上論述,我們對黑龍江省水文數據中心的建設的必要性和緊迫性有了一個初步的認識,并對如何組建、按什么規模組建以及建設內容大致包括哪些有了一個初步的認識,為建設黑龍江省水文數據提供了詳細的建議。

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