水利信息化數據資源整合設計與實現

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.新疆維吾爾自治區網絡信息中心，新疆 烏魯木齊 830000）

1 背景

新疆水利信息化經過多年建設，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、水資源監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、缺乏統一規劃等原因制約，新疆已建各類水利業務系統分散在不同的軟硬件平臺之上、分割在不同的地區和部門，并由此帶來條塊分割、重復建設、信息共享和應用協同困難等各種問題[2］。

為有效支撐和服務新時期新疆水利業務和政務管理工作，從2020 年開展了新疆水利信息化數據資源整合工作。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據融合匯聚工作，實現新疆水利廳數據資源的“統一模型、一數一源、共建共享”。

已有水利信息化數據資源整合相關研究主要側重于對水資源資源整合思路和框架的研究，對數據資源聚合方式和水利對象模型的研究，對整合主體數據庫設計、異構數據源數據整合、空間數據可視化表達、數據快速檢索發現及水利大數據分析應用等關鍵技術的研究，對數據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據資源治理過程的研究。和已有文獻不同，本文側重于數據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，闡述和分析數據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

在實施數據資源整合的過程中，首先結合實施項目的實際情況，確定整合工作建設思路。通過數據整合，將各業務工作中產生的基礎地理、水文氣象、防汛抗旱、水資源管理、農村飲水等歷史和實時數據統一納入新疆水利廳資源整合共享數據庫中。工作思路見圖1。

圖1 新疆水利數據資源整合總體思路導圖

通過多源數據匯聚技術，將各類數據資源在新疆水利廳進行匯聚融合，工作原理見圖2。

圖2 多源數據融合實施原理

3 工作內容

依據新疆水利廳數據資源整合工作思路，開展數據資源規劃與標準體系建設、水利數據模型建設、基礎數據資源整合、地理空間數據資源整合、業務數據資源整合、數據資源目錄建設和數據資源管理體系建設等工作。

3.1 數據資源規劃與標準體系建設

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研的基礎上，參照執行已有水利行業標準規范，結合新疆“地廣人稀，區域維穩機制，國際河流”等特點，制定《新疆水利對象代碼編制規定》《新疆水利對象名錄》《新疆水利對象基礎信息數據庫表結構與標識符》《新疆水利數據共享管理辦法》等標準規范， 為順利開展資源整合后續工作任務奠定堅實的理論、業務和技術支撐基礎。

3.2 水利數據模型建設

在對現有數據資源進行梳理和分析的基礎上，采用面向對象方法，以對象的方式組織新疆水利數據資源。采取統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。水利對象數據模型見圖3。

圖3 水利對象模型構建圖

3.3 基礎數據資源整合

水利對象基礎信息數據庫中的存儲內容包括對象名錄、對象基礎信息和對象與對象之間關系三類信息，整合流程環節見圖4。

圖4 基礎數據資源整合實施過程圖

3.4 地理空間數據資源整合

地理空間數據資源整合包括對基礎地理空間數據和對遙感數據的整合。

（1）基礎地理空間數據整合

以新疆地理信息數據資源為主，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）遙感數據資源整合

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、元數據庫建設等內容。

3.5 業務數據資源整合

按照“一數一源”原則，對水利對象相關業務數據資源進行整合。確定水利對象每個維度的唯一“正源”，保證整合過程中數據來源的唯一性和可溯源性。業務數據資源整合實施過程見圖5。

圖5 業務數據資源整合實施過程圖

3.6 數據資源目錄建設

開展水利數據資源目錄建設，從而為整合后數據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，對數據資源進行目錄分類；在遵循新疆水利廳制定的數據資源分類編碼規范的基礎上，對數據資源分類進行編碼；參照數據資源目錄元數據相關標準，采用元數據抽取的方式進行數據資源目錄進行自動化生成。

3.7 數據資源管理體系建設

數據資源管理體系包括元數據管理系統、數據資源目錄系統、對象管理子系統和數據調用管理子系統。元數據管理系統管理信息內容主要包括：數據定義、內容、質量、表示方式、空間參考系、更新情況、數據庫表結構等。數據資源目錄系統實現新疆水利廳水利信息資源的統一管理和導航，為新疆水利廳水利數據資源服務提供快速便捷的訪問途徑。對象管理子系統主要用于管理水利對象的數據模型，是模型中各類標識對象的基本維護工具。數據調用管理子系統提供數據調用配置管理功能，實現對數據資源調用申請的管理和調用記錄統計。

4 結語

新疆水利廳數據資源整合工作從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、地理空間和業務數據資源，涉及水資源、山洪災害防御、農村飲水安全、水庫運行管理等多個業務管理專業。工作開展兩年以來，先后對水利廳機關各主要業務處室、廳直屬單位、自治區流域機構、各地州水利管理單位、水利行業相關公共服務行業數據資源進行了深度集成，將各類數據資源從各級部門原有業務系統數據庫等存儲介質向自治區水利廳網絡信息中心進行了集中匯聚存儲和數據治理，初步形成了標準統一、覆蓋全面、內容豐富、條目清晰、時間囊括歷史、實時和未來的新疆水利信息化數據倉庫。在此基礎上，搭建形成了新疆水利廳統一數據資源目錄和數據資源管理平臺，為新疆水利廳各類信息化應用建設提供了堅實的數據共享支撐能力。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，監測和業務數據2 億4 千多條，監測數據有效上報率達到89%。

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