上海郊区水利基础数据库及应用系统建设的实践（王卫,蒋真毅,李瑜）

关键词：郊区水利 基础数据库 应用系统

Wang wei Jiang zhen-yi Li yu

（Shanghai Water Conservancy Management ,Shanghai ,200002 ,China）

Abstract ： construction and development on data base of shanghai suburban water conservancy is introduved, which lay a foundation for development of shanghai suburban water conservancy, which provide experience for information of suburban water conservancy of our country.

Key word：suburban water conservancy； foudamental data base； application system

上海郊区为外环线以外的地区，随着郊区水利工程的建设以及水务管理工作的深入开展，实现郊区水利现代化提上日程，在上海市水务局正式颁布了《上海市水务信息化规划》，确立了以信息化推动现代化的发展战略，为郊区水利信息化工作指明了方向。2005 年上海郊区水利行业基础数据库及应用系统建设开始启动，它既是郊区水利行业发展需要，也是水务信息化建设的重要组成部分，在建设上海市水务公共信息平台进一步深化开展的背景下，郊区水利基础数据库建设无疑是水务信息化建设中的重要一环，因此郊区水利基础数据库的建成具有重要的现实意义。

1 建设目标和任务

1．1 总体目标

按照《上海水务局信息化规划》、《上海市水务行业数据库及其管理信息系统建设导则》和《上海郊区水利现代化发展纲要》，对现有数据库进行改造设计，通过数据收集、处理，增加基础数据、事件数据等数据内容，建立能够全面覆盖郊区水利行业管理业务的郊区水利基础数据库，规范数据存储标准，并设计开发基础数据库管理系统，设计数据维护更新机制、流程和实现方式，实现数据规范管理和维护更新, 保证数据及时、准确、有效。

1 . 2 建设任务

根据郊区水利基础数据库建设提出的建设目标和建设要求，本系统主要进行郊区水利基础数据库和数据管理应用系统两部分内容的建设：

1.2.1 郊区水利基础数据库建设

郊区水利基础数据库主要实现对郊区水利行业相关信息的收集、整合、加工和管理。郊区水利基础数据库主要是对原有数据库进行重新设计，优化结构，规范存储，结合业务需要增加基础数据、事件（过程数据）和其它数据等各种数据内容，为日常管理和运行提供综合服务。

1.2.2 数据管理应用系统

数据维护管理和信息发布主要是开发基于网络的数据更新工具及数据信息查询系统。

2 系统建设原则

2.1 遵循标准，规范设计的原则

在数据库和管理信息系统建设过程中，需遵循《上海市水务信息化规划》和《水务管理信息标准》等国家或地方相关的技术标准和规范，进行规范化和标准化设计。

2.2 实用性和先进性并重的原则

系统设计在实用前提下力求先进。从上海市郊区水利行业业务管理特点、现有资料和技术条件出发，选择国内外先进而适用的科学技术，充分利用空间数据库技术、GIS 技术、计算机通信技术，采用主流、成熟的技术，随主流技术的发展而发展，系统具有良好的实用性。

采用先进的设计思想和设计方法，坚持一切从实际出发，一切为使用者着想的原则，系统设计以使用者的需要作为设计的出发点和归宿，求得先进性和实用性相统一。应用系统方面尽量采用可重用模块、中间件、构件等，实现应用系统的易扩充、易使用、易维护与高可靠性。服务器和网络方面以优化通讯流量，提高系统的管理性和安全性为重点。

2.3 可扩展性原则

任何系统的需求都不是一成不变的，但是如何改变就对我们的系统提出了可扩展性的要求，提高系统的可扩展性有很多好处：保持系统的稳定性和连续性；保护系统的原有投资，节约建设成本；缩短新系统的建设周期；提高新系统的稳定性。

因此在建设过程中强调可扩展的重要性，采取合理的软硬件平台和信息资源整合平台，建立可扩展的应用平台，从而保证系统的可扩展性。

2.4 安全性和可管理性原则

为了更好地保护宝贵的信息资源，确保万无一失，必须采用容灾备份，以防止并及时恢复由内在因素和危机环境造成的错误和灾难性故障、确保系统数据获取可靠性，通过完整的安全体系，保障数据安全和系统安全。

好的系统必然是可管理的，而且是易于管理的，从而为用户带来方便，提高应用水平，降低管理成本，所以在本系统建设中要采用合理的系统体系结构，方便实现系统资源（网络、软、硬件设备等）的集中式管理，降低系统运营成本。

3 总体建设方案

3.1 系统总体结构图

根据《上海市水务信息化规划》和《水务管理信息标准》，郊区水利基础数据库建设的总体框架图如上图，本系统建设范围主要是郊区水利基础数据库和基本的数据库管理应用系统。本系统主要在已有数据基础上，整合普查和采集数据、行政办事、应急处理等内容，建立郊区水利基础数据库。

在应用系统建设方面，本系统着重建设数据查询维护子系统、WebGis 子系统和一个空间数据后台维护子系统。

3.2 系统物理部署设计

系统设计配置数据库服务器、应用服务器和 WebGis 服务器分别用于空间、属性数据存储，应用服务和WebGis 服务。各相关单位部门主要采用IE 浏览器访问数据查询维护服务和WebGis 服务。数据库管理员采用桌面Gis 软件对空间数据进行维护管理。

4 基础数据库设计

数据库建设是整个项目中最重要的内容，它不但起着存储各种信息，供统计、查询、分析等使用的作用，而且使各个子系统之间的数据交换更为协调。随着计算机技术的飞速发展，尤其是网络技术的日趋完善，计算机信息管理系统逐步地从单机系统向分布式系统即多用户和网络系统发展，数据库设计的合理性、规范性、适应性，数据库之间的关系及设置直接关系到系统的优劣。

郊区水利基础数据库的设计建立在仔细分析各类信息间的相关性基础之上，在数据库的设计阶段有效地避免数据冗余，并确保维护数据的一致性。

郊区水利基础数据库还具备完整的数据备份和恢复等功能，系统管理员定期或在关键时间点（如数据批量更新后）对系统作备份，在必要时恢复数据库系统。

4.1 数据库设计原则

4.1.1 一致性和标准性

数据库的设计除遵循数据库设计的软件行业标准外，还遵循郊区水利行业的相关部委颁发的标准及行业的相关标准，以支持数据共享。

郊区水利基础数据必须规范化，要求提供统一的数据采集和处理标准。

4.1.2 安全性

数据库是整个郊区水利行业应用系统建设的核心，它的设计要保证安全性。对用户的管理和网络数据信息的发布应加强数据的安全性，做好对数据库访问的授权设计，把权限与数据结合起来，保证数据不被非法访问。在数据库设计时遵循权限与数据同步的原则，按照管理单位、水务行业用户等不同类别划分数据访问用户，在数据库层面实现对用户访问数据权限的控制，做到不同级别不同类型的用户只能访问、编辑、管理授权范围内的数据。

4.2 空间数据库技术

郊区水利基础数据库采用目前地理信息系统(GIS)行业最先进的空间数据存储技术-GeoDataBase 来存储地理空间信息。GeoDataBase 把地理空间数据存储于大型商业关系数据库中，实现了图形数据和属性数据的集中管理。与以前采用文件、文件-属性表存储空间信息的方式相比，GeoDataBase 将当前主流商业关系数据库的先进数据库技术应用于空间数据的存储管理，在稳定性、可靠性、并发操作性、存储安全性、易操作性等方面都有了质的飞跃。GeoDataBase 支持GIS 行业的多种开放式数据标准，对以后的空间数据共享、互操作提供了支持。

4.3 数据分类

4.4 数据存储

郊区水利基础数据库数据范围广，但数据内容相对较少而且来源集中，所以考虑采用集中式存储方式；同时考虑到存在空间和文本属性两种数据格式，所以将空间数据和属性数据分开存储，空间数据以shape 文件形式存储，属性数据存储于Sql Server中，便于更新和维护。

5 数据库内容

郊区水利基础数据库库存储郊区水利行业相关的各种数据。按照管理对象划分数据，每一类管理对象数据主要包括元数据、基础数据、事件（过程）数据和其它数据四部分内容。下面分别详细说明：

5.1 元数据

元数据是描述数据的数据，数据存储层的所有数据都必需建立元数据，用以描述各数据的数据状况。建立元数据便于用户快速检索查询到需要的数据内容，并即刻了解数据的质量、内容、更新情况等。

5.2 基础数据

基础数据主要包括河流、湖泊、水利分片、陆域地形图（铁路、道路、区划和建筑物）、遥感影象数据等。其中河流和湖泊是郊区水利关心和维护的数据，而其它数据一般只作为地图的背景图层显示，更新频率不高，需要时更新。下面主要介绍河流。

5.2.1 河流

5.2.1.1 空间数据

空间数据是指用来表示河流空间实体的位置、形状、大小及其分布特征诸多方面信息的数据。河流空间数据是一种线、面以及实体等基本空间数据结构来表示河流分布情况的数据。河流空间数据主要存储shape、河流代码和河流名称字段。

5.2.1.2 属性数据

河流属性数据包括：河流代码、河流名称、河流等级、规划等级、河流长度、河口宽度、通航等级、底高程、堤顶高程、起始区/县代码等。

5.3 设施数据

设施数据主要包括灌区、圩区、水闸、泵站（排涝泵站、灌溉泵站），下面主要介绍用的比较多的水闸。

5.3.1 水闸

5.3.1.1 空间数据

空间数据是指用来表示水利控制片空间实体的位置、形状、大小及其分布特征诸多方面信息的数据。水利控制片空间数据是一种面以及实体等基本空间数据结构来表示水利控制片分布情况的数据。水利控制片空间数据主要存储shape、水利控制片代码和水利控制片名称字段。

5.3.1.2 属性数据

水利控制片属性数据包括：水利控制片代码、水利控制片名称、面积、范围、行政区、备注等。

5.4 行业管理数据

行业数据主要包括：规划、工程建设、运行管理、防汛防台、冬春水利、农业节水行业管理所涉及的业务工作。

5.5 其它数据

其它数据主要指资料文档数据存储和管理，包括：科技成果、专题报告、政策法规、历史资料和影像图片。

6 WebGis 子系统

WebGIS 子系统以B/S 方式实现郊区水利基础数据库信息展示的空间辅助。WebGIS 子系统不作为该项目的主系统，他只作为郊区水利基础数据库应用系统的一个辅助工具，通过打开接口实现数据查询维护系统到WebGis 子系统的链接。WebGis子系统采用ARCIMS 平台软件，通过ASP、XML、HTML/DHTML、JavaScript 等技术，将基础地理环境、水利设施等信息以电子地图形式发布，可通过 Web 浏览器进行图层叠加、缩放漫游、查询统计等操作，也可以用多种专题图的形式反映郊区水利的专题信息。系统主要包括空间浏览查询、空间数据逻辑编辑和专题图打印输出等功能。

7 空间数据维护子系统

空间数据维护子系统已C/S 方式实现对空间数据的编辑与维护。由于前台WebGis子系统的数据编辑只实现了空间数据的逻辑编辑，并没有实现物理编辑，也就说空间数据还没有真真存储到图层当中，所以空间数据维护子系统除了进行对已有数据的编辑维护外，还要负责对用户通过WebGis 子系统请求的空间数据修改进行编辑维护。主要功能包括：空间数据导入导出、空间数据编辑和逻辑数据的审批处理。

8 信息安全和信息共享

8.1 信息安全

本系统中郊区水利基础数据库存储海量数据，各业务应用系统担负了排灌运行调度、设施管理等业务，信息安全尤为重要。为保障计算机网络系统、各业务应用系统的可靠、稳定运行工作，保障信息和数据的安全，防止有害信息的传播，系统建设依据《上海市水务局计算机安全管理办法》、依据上海市水务局公务网接入网安全保密方案进行安全设计和部署。利用公务网与外网物理隔离，政务网与外网逻辑隔离，数据安全备份等措施解决信息安全问题。

数据可靠性在软件管理方面通过 SQL Server 数据库管理软件来进行控制，其正确性通过数据校验，数据确认来实现，并建立相应的数据备份；在硬件设备上，所有服务器及主要的网络设备都进行RAID 级别的容错处理，配置UPS 并支持断电保护，另一方面，采取双机热备份方式，通过备份软件，对网络中的服务器磁盘及磁盘阵列做不同等级的RAID 容错，保证服务器系统在任一个硬盘出现故障及任何一台服务器出现故障时系统都可以正常运行。

8.2 信息共享

信息共享主要考虑水利管理相关部门层面和下属基层单位的数据共享两个方面。通过开放一定的数据访问权限，分别为水务管理部门和下属基层单位提供数据访问入口，提供数据更新、检索、访问、下载等相关服务，达到数据共享的目的。

9 结 语

本系统的开发利用大型数据库、中间件、模型分析、网络通讯、多媒体、GIS、RS 等技术和产品，实现对郊区水利行业数据的综合管理，实现对郊区水利信息共享和对水务公共信息平台及管理系统等业务的全面支撑，为新世纪郊区水利的新发展和实现现代化奠定了一定的基础，提供了有益的经验。参考文献

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