水利信息化数据资源整合设计与实现

杜 文，宋曙春，李 勇，2

（1.黄河水利委员会信息中心，河南 郑州 450003；2.新疆维吾尔自治区网络信息中心，新疆 乌鲁木齐 830000）

1 背景

新疆水利信息化经过多年建设，形成了相对完善的水利信息化体系。近年来相继建成了国家防汛抗旱指挥系统、水资源监控能力建设等国家重点水利信息化项目。这些信息化应用虽然有力支持了水利业务工作，但总体来看还远没有形成全面服务、有效支撑、共建共享、协同工作的局面[1］。受各项目投资来源不同、建设管理各异、运行维护分散、缺乏统一规划等原因制约，新疆已建各类水利业务系统分散在不同的软硬件平台之上、分割在不同的地区和部门，并由此带来条块分割、重复建设、信息共享和应用协同困难等各种问题[2］。

为有效支撑和服务新时期新疆水利业务和政务管理工作，从2020 年开展了新疆水利信息化数据资源整合工作。通过摸清水利信息化家底，全面梳理新疆水利对象，开展面向14 个地州和厅直属单位的水利信息化数据融合汇聚工作，实现新疆水利厅数据资源的“统一模型、一数一源、共建共享”。

已有水利信息化数据资源整合相关研究主要侧重于对水资源资源整合思路和框架的研究，对数据资源聚合方式和水利对象模型的研究，对整合主体数据库设计、异构数据源数据整合、空间数据可视化表达、数据快速检索发现及水利大数据分析应用等关键技术的研究，对数据整合技术和整合共享方法的研究，或是对水利信息化资源整合过程中数据资源治理过程的研究。和已有文献不同，本文侧重于数据资源整合实施案例分析，通过结合新疆水利信息化资源整合工作实际情况，阐述和分析数据资源整合的实施全过程，并对实施过程中的关键技术进行讨论。

2 工作思路

在实施数据资源整合的过程中，首先结合实施项目的实际情况，确定整合工作建设思路。通过数据整合，将各业务工作中产生的基础地理、水文气象、防汛抗旱、水资源管理、农村饮水等历史和实时数据统一纳入新疆水利厅资源整合共享数据库中。工作思路见图1。

图1 新疆水利数据资源整合总体思路导图

通过多源数据汇聚技术，将各类数据资源在新疆水利厅进行汇聚融合，工作原理见图2。

图2 多源数据融合实施原理

3 工作内容

依据新疆水利厅数据资源整合工作思路，开展数据资源规划与标准体系建设、水利数据模型建设、基础数据资源整合、地理空间数据资源整合、业务数据资源整合、数据资源目录建设和数据资源管理体系建设等工作。

3.1 数据资源规划与标准体系建设

对新疆水利厅、直管流域和单位、典型地州（市）等水利单位进行广泛调研的基础上，参照执行已有水利行业标准规范，结合新疆“地广人稀，区域维稳机制，国际河流”等特点，制定《新疆水利对象代码编制规定》《新疆水利对象名录》《新疆水利对象基础信息数据库表结构与标识符》《新疆水利数据共享管理办法》等标准规范， 为顺利开展资源整合后续工作任务奠定坚实的理论、业务和技术支撑基础。

3.2 水利数据模型建设

在对现有数据资源进行梳理和分析的基础上，采用面向对象方法，以对象的方式组织新疆水利数据资源。采取统一口径对水利对象进行定义和命名，基于水利对象时间和空间特征，从基本属性、业务属性、空间描述等方面定义对象及对象间关系。水利对象数据模型见图3。

图3 水利对象模型构建图

3.3 基础数据资源整合

水利对象基础信息数据库中的存储内容包括对象名录、对象基础信息和对象与对象之间关系三类信息，整合流程环节见图4。

图4 基础数据资源整合实施过程图

3.4 地理空间数据资源整合

地理空间数据资源整合包括对基础地理空间数据和对遥感数据的整合。

（1）基础地理空间数据整合

以新疆地理信息数据资源为主，融合水利部“水利一张图”基础地理信息，补充建设“新疆水利一张图”，二者互为补充，互为完善。

（2）遥感数据资源整合

通过对新疆水利厅遥感资源进行梳理分析，整合已有遥感资源，建设遥感影像库。主要包括遥感资源梳理、遥感资源标准化处理、遥感影像入库、元数据库建设等内容。

3.5 业务数据资源整合

按照“一数一源”原则，对水利对象相关业务数据资源进行整合。确定水利对象每个维度的唯一“正源”，保证整合过程中数据来源的唯一性和可溯源性。业务数据资源整合实施过程见图5。

图5 业务数据资源整合实施过程图

3.6 数据资源目录建设

开展水利数据资源目录建设，从而为整合后数据资源的有序访问和共享提供目录清单。采用层次化、树状、可扩展、可伸缩的目录结构，对数据资源进行目录分类；在遵循新疆水利厅制定的数据资源分类编码规范的基础上，对数据资源分类进行编码；参照数据资源目录元数据相关标准，采用元数据抽取的方式进行数据资源目录进行自动化生成。

3.7 数据资源管理体系建设

数据资源管理体系包括元数据管理系统、数据资源目录系统、对象管理子系统和数据调用管理子系统。元数据管理系统管理信息内容主要包括：数据定义、内容、质量、表示方式、空间参考系、更新情况、数据库表结构等。数据资源目录系统实现新疆水利厅水利信息资源的统一管理和导航，为新疆水利厅水利数据资源服务提供快速便捷的访问途径。对象管理子系统主要用于管理水利对象的数据模型，是模型中各类标识对象的基本维护工具。数据调用管理子系统提供数据调用配置管理功能，实现对数据资源调用申请的管理和调用记录统计。

4 结语

新疆水利厅数据资源整合工作从2020 年初开始，整合范围包括14 个地州和厅直属单位的各类基础、地理空间和业务数据资源，涉及水资源、山洪灾害防御、农村饮水安全、水库运行管理等多个业务管理专业。工作开展两年以来，先后对水利厅机关各主要业务处室、厅直属单位、自治区流域机构、各地州水利管理单位、水利行业相关公共服务行业数据资源进行了深度集成，将各类数据资源从各级部门原有业务系统数据库等存储介质向自治区水利厅网络信息中心进行了集中汇聚存储和数据治理，初步形成了标准统一、覆盖全面、内容丰富、条目清晰、时间囊括历史、实时和未来的新疆水利信息化数据仓库。在此基础上，搭建形成了新疆水利厅统一数据资源目录和数据资源管理平台，为新疆水利厅各类信息化应用建设提供了坚实的数据共享支撑能力。目前平台集成新疆水利各类自然、工程和非工程水利对象25 万多个，监测和业务数据2 亿4 千多条，监测数据有效上报率达到89%。

以新疆水利厅数据资源整合工作为例，介绍了水利信息化数据资源整合的设计工作思路和实现方法。下阶段工作将以水利部“四预”工作要求为目标，拟从已有类型数据资源补充、数据质量提升和丰富扩展接入数据类别三方面开展工作。数据资源补充方面，计划对已有水利对象基础属性和基础地理数据成果进行补充、校核和完善，补充水利对象经纬度、对象间关系等基础信息，校验水利工程关键参数指标等数据的准确性。结合水利厅水文、水资源、水旱灾害防御、水工程运行、农村饮水安全等业务工作需求，补充完善监测和业务数据资源。数据质量提升方面，在2022 年年底前，以水资源取用水和水文水雨情数据为提升工作抓手，通过设置取水口及水雨情监测测站异常阈值，对已有监测数据进行过滤清洗，从而进一步提升监测数据的质量。在丰富扩展接入数据类别方面，在2022 年底前，对接国家防汛抗旱指挥系统社会经济数据库，补充完善各地州县级以上行政区划社会经济统计数据，从而进一步提升数据资源对新疆水利厅业务工作的综合决策支持能力。