[计算机软件及应用]水利普查成果应用建议.doc

北京星球数码科技有限公司第一次全国水利普查成果数据应用建议北京星球数码科技有限公司2011.11目 录1水利普查数据特点21.1普查对象和内容21.2空间采集与标绘对象22水利数据应用现状和应用思路43水利空间数据库建设63.1建设多级比例尺空间数据成果63.2制作多级比例尺专题应用地图74水利数据中心建设104.1总体思路104.2建设内容115水利数据共享平台建设135.1技术路线135.2建设内容136水资源监控管理信息平台197其他业务应用方向227.1三维方向227.2水环境227.3防汛减灾227.4生态修复22ii数据是一切工作的核心，是系统和业务实现的精髓所在。国家信息化委员会的报告和水利信息化顶层设计中都指出了数据的核心地位。随着第一次全国水利普查工作的开展，明年将进入数据汇总整理和建库阶段。将为实现水利普查工作的目标更近一步：全面查清我国江河湖泊和水利工程的基本情况，系统掌握我国江河湖泊开发治理保护状况，摸清经济社会用水状况，了解水利行业能力建设情况，建立国家基础水信息平台，为国家经济社会发展提供可靠的基础水信息支撑和保障。如何为今后国家（流域、省区）水利数据中心的建设提供空间数据组织、管理与表达的标准与规范之基础，为第一次全国水利普查空间成果数据在水利六大业务领域（防汛抗旱、水资源管理、水土保持、农水、城市综合水务等等）提供高效、便捷的应用与共享提供坚实的科技保障，是目前需要考虑的问题。本次水利普查处在国家一号文件的大背景下，同时也是国家水资源监控等重点投资项目的关键时间节点。因而，普查成果数据的应用一是要体现实用性，一切为水利六大核心业务服务；二是体现数据的先进性，体现空间信息科学、计算机、水利计算、数据模型等先进思想；三是发挥数据的富矿作用，成为水利相关应用的基础、落脚点、共享中心。下面从水利普查数据的特点开始，为普查成果应用提供一些思路建议。1 水利普查数据特点1.1 普查对象和内容第一次全国水利普查的范围为：中华人民共和国境内（未含香港、澳门特别行政区和台湾省）所有河流湖泊、水利工程、重点经济社会取用水户以及水利单位等对象。具体普查对象如下：河流湖泊：流域面积50km2及以上的河流和常年水面面积1km2及以上的湖泊。水利工程：包括水库、水电站、水闸、泵站、引调水、堤防、农村供水、塘坝、窖池及灌区和地下水取水井等十一类工程。经济社会取用水户：城乡居民生活、工业、建筑业及第三产业等用水单位，灌区、规模化畜禽养殖场及公共供水企业等取用水户。河湖开发治理保护：包括河湖取水口、地表水水源地、入河湖排污口、有治理保护任务的河流与湖泊。水土保持：包括水蚀、风蚀、冻融侵蚀区域，侵蚀沟道，淤地坝等主要水土保持措施。水利单位：包括水利行政机关、事业、企业、社团、乡镇水利管理单位等五类单位。1.2 空间采集与标绘对象空间数据采集的对象包括：河流湖泊、水利工程、经济社会用水、河湖开发治理保护、水土保持、行业能力等专题的对象，主要采集其空间位置和形态特征。空间数据可分为清查登记与填表上报两个阶段进行采集。清查登记阶段只采集清查名录中对象，建立具备条件的空间关系；填表上报阶段采集从普查名录中导出的对象；并建立新增对象的空间关系，继承普查名录中的业务关系。本次水利普查需采集与处理空间数据的对象类型为26类。其中26类中，7个由省级普查机构进行采集与处理，19个由县级普查机构进行采集与处理。如下表：普查主题序号普查对象类别对象类型执行层级河湖基本情况1面积为50km2及以上的流域单元与河流面/线省级2面积大于1平方公里的湖泊面省级3水文站和水位站点省级水利工程4水库工程线/面县级5水闸工程线县级6泵站工程点县级7堤防工程线县级8水电站工程点县级9引调水工程线县级10农村供水工程点县级11组合工程点县级12渠道线县级13灌区面县级14地下水取水井点县级经济社会用水15公共供水企业点县级16规模以上用水户点县级17规模化畜禽养殖场点县级河湖开发治理保护18河湖取水口点县级19地表水水源地点/线县级/省级20入河湖排污口点县级21水功能区划线省级22水资源分区面省级水土保持23水土保持治沟骨干工程_淤地坝线县级24土壤侵蚀面省级25侵蚀沟道线省级行业能力26水利行业单位点县级2 水利数据应用现状和应用思路从国家地理空间信息协调委员会办公室的报告、相关学术研究结论和实际调研情况来看，目前水利专业数据和空间数据的应用情况存在以下问题： 业务数据分散、没有统一标准 遥感（空间）数据重复购置 空间数据库重复建设 数据应用水平低 应用系统各自独立、信息孤岛 同时，随着水利信息化建设的逐步深化，各项业务应用的逐步开展，数据资源不足的矛盾表现得越来越突出。防汛抗旱、水资源管理、农村水利、水利工程建设管理等多个业务信息系统处于建设、设计的高峰期，急需水利基础数据、空间数据、遥感数据等数据资源的支持。因而，普查成果数据的应用思路就要围绕数据中心、水资源系统等重要系统的需要和特点展开。首先对成果数据进行分类处理、形成按专题业务组织的核心数据库，在此基础上，形成不同比例尺空间数据集，并为各类应用配置专题图；其次，结合现有工情数据、实时数据情况，建设水利数据中心或行业应用中心，为行业应用提供数据资源层支持；再者，围绕数据中心，结合当前云计算与分布式开发等先进技术，开发水利数据共享平台建设，彻底解决当前数据分散、应用水平低、重复建设等问题。最后，空间数据库、数据中心、共享平台，共同满足水利各相关业务部门对数据的需求，在防汛应急、水政管理等工作中，能快速便捷的提供各种相应的图件和数据、服务。数据在水利信息化中的地位支持水利核心业务3 水利空间数据库建设空间数据库建设以专题应用为框架（水资源管理、防汛抗旱、水土保持、工程规划等）进行建设，是吸纳空间属性一体化，为水利行业其他相关应用提供深层次的数据支持，为将来进行数据仓库建设、数据智能挖掘等提供数据模型和数据结构基础。主要内容包括多级比例尺空间数据建设和专题图建设。3.1 建设多级比例尺空间数据成果为了满足多级比例尺地图专题配置与制图的需要，实现以地理空间数据库为基础，对各类要素数据进行多专题、多级比例尺1:4000万、1：2000万、1:1000万、1:400万、1:200万、1:100万、1:50万、1:25万、1:10万、1:5万、1:2.5万的地图分层表达，需要对各类矢量数据进行处理包括数据抽取、要素分类、分级、分区、概化、统计、坐标统一等处理。以地理空间数据库为基础，在数据处理平台上对各类要素数据进行多专题、多级比例尺的地图分层表达，对多级比例尺空间数据（1:5万、1:25万、1:100万和1:400万）进行处理，包括数据抽取、要素分类分级等处理。3.2 制作多级比例尺专题应用地图以高分辨率卫星遥感数据（2.5米）、中高分辨率遥感数据（20-30米）、MODIS遥感数据（250米-1000米），以及1:400万、1:100万、1:25万、1:5万基础地理数据库作为基础底图，第一次全国水利普查空间数据成果、国家自然资源和地理空间数据库作为专题要素图层，将基础底图和专题要素图层空间套合，并依据专题地图编制规则，编制不同比例尺，集矢量和遥感影像地图为一体，面向多专题的水利专题地图服务产品体系。水利专题地图分为线划地图、影像地图两类。线划地图是以矢量基础地理信息数据，或与高程数据组合而成；影像地图以遥感影像为基础内容，叠加以矢量专题要素。依据对专题地图的分类，对9大类47小类相应的专题类别进行了数据组织与配置方案设计。序号专题类编号要素类01水利区划01流域分区02水资源分区03水功能区划04灌溉分区05水文分区02观测站网01水文站02水质监测站03墒情监测站04地下水监测站05水保监测站03河湖水系01河流02湖泊04水利工程01水库02水电站03水闸04泵站05引调水工程06堤防（海堤）07农村供水工程08塘坝09窖池10蓄滞洪区11圩垸12险点险段13跨河工程14治河工程15穿堤建筑物05水资源开发治理01灌区02公共供水企业03规模以上用水户04地表水水源地05地表水取水口06地下水集中式供水水源地07水井08河湖防护工程09入河排污口06水土保持专题01土壤侵蚀类别强度02侵蚀沟道03水保措施（包括梯田、坝地和谷坊）07水文01降雨量02径流量03输沙量和含沙量08水资源01地表水资源量02地下水资源量03水资源总量09水能资源01水能蕴藏量02水能资源点4 水利数据中心建设4.1 总体思路数据中心的建设目标是在建立成熟的业务技术和标准体系、持续共建共享机制的基础上，实现对水利行业各类数据、国内其它行业的水利相关数据以及国际水利相关数据的标准化、归一化和空间化组织与构造，形成数据中心多形式、多主题的基本数据存储，以支撑信息产品的生成、面向主题的新一代水利业务应用及多模式的信息发布与服务。水利数据中心在水利信息化综合体系中的位置数据中心建设围绕面向主题的业务应用。这是当前水利业务应用因需求提升而发展起来的新型水利业务应用模式，这些业务应用以在线分析（OLAP）和决策支持（DS）为主要特征，并可利用数据中心的信息发布与服务机制实现主题化的信息产品服务和个性化的功能服务。水利数据中心基本数据中的元数据集，则包括了信息模型、数据说明、目录、位置和本体等丰富内容，以支撑数据的标准归一化、空间化和主题化，支持信息产品的生成服务及分析型业务应用。4.2 建设内容水利数据中心的建设内容划分为三大部分：第一部分是基本的软硬件环境；第二部分是数据中心数据存储、交换与服务系统；第三部分是安全、备份、技术标准及其它基础工作。基本的软硬件环境：主要包括数据中心运行需要的场地、网络、服务器、存储设备、操作系统与（空间）数据库管理系统、应用服务器、空间及影像数据加工系统等。基本软硬件环境的配置，应充分共用现有设施设备和基本软件，不形成与现有设施相重复的冗余。存储、交换与服务系统：主要包括各类数据库、数据交换系统和信息服务系统三部分。数据库建设分为两部分。由各业务应用或原有专门建设与运行维护部门的已建数据库，逐步纳入数据中心。已由数据中心建设维护部门运行管理的数据库、数据标准归一化后重构的主题数据库、元数据库、数据产品库等统一纳入数据中心的建设与运行管理。基本的基础水利数字地图的加工建库，在国家级节点的统一规划与任务部署下，按统一的技术要求组织各级节点实施。其基本比例尺主要包括1：25万，1：5万和1：1万。应用系统，根据服务对象与需求，在统一的框架与技术标准的规范下，按综合规划，分步实施，急用先建的原则建设，并以实现信息整合基础上的综合性主题信息服务为突破口。安全、标准等其它基础工作：为了保持水利数据中心的整体性与一致性，技术标准除国家与水利行业标准外，其他所需技术标准、共享政策和管理规程，参照国家级数据中心的相关要求。安全体系除数据库管理的基本安全要求外，资源与身份认证依托水利电子政务的安全体系统一建设。备份系统按数据中心参考模型的基本划分原则，分级实施。5 水利数据共享平台建设5.1 技术路线 基于SOA进行平台架构设计 基于Web服务实现水利数据资源共享 基于目录服务实现水利资源服务门户 基于mashup实现分布式水利资源服务的叠加 基于空间分析服务与水利模型结合5.2 建设内容根据水利信息化发展的要求，逐步建设完成数据资源体系、公共服务平台、标准体系和应用体系建设。系统框架图 数据共享数据共享是平台的核心功能之一，该部分功能主要为用户提供多种水利空间数据资源，包括各级遥感影像产品、水利空间数据和水利专题产品数据的检索，通过数据资源目录的检索，定位多分辨率、多比例尺、多专题的水利空间信息。用户取得授权批准后，用户可以对数据进行下载。数据共享采用分级共享模式，根据不同的用户权限，对不同级别用户所具有的下载权限进行配置，保证中央节点数据资源向流域级、省级的数据共享。数据共享模块构建在数据查询功能模块的基础之上，通过对下层数据查询功能模块进行查询请求，完成对数据资源的快速定位。从功能划分，数据共享模块分为多源数据检索、数据在线提取和数据下载三个模块。 服务共享通过服务共享实现远程计算资源与数据资源的充分共享，达到资源的优化配置,为实现水利空间信息聚合提供服务基础。服务共享即处理能力和数据的捆绑式共享。通过在网络上提供空间数据服务，其他业务部门不需要在相同的数据资源处理上耗费同样的人力及物力，只需要远程调用相关服务，就可以实现其空间信息平台的快速构建与应用。通过服务共享，避免信息孤岛。服务共享模块由服务注册、服务申请和服务定位与查询模块三部分组成。服务注册是通过服务资源通过注册的方式，融合到平台中。服务申请是为了平台的各类用户，通过申请，从而获取地图服务资源。 数据浏览与查询分析数据浏览与查询分析功能模块是在基础电子地图基础上，针对水利应用相关的专题数据服务进行集中的展示。用户通过服务资源展示模块可以查询丰富的地图服务资源和影像服务资源。根据应用需求，对服务进行组织和要素图层显示控制。同时服务资源展示模块包括在线数据分析、地图标注和打印输出三部分功能框架。为服务资源的展示提供水利常用的在线数据分析功能，地图标注共享和地图打印输出功能。浏览与查询分析主要包括二三维数据展示、专题图服务、在线数据分析、地图标注和打印输出工具五个模块构成，其模块关系图如下图所示：用户通过二三维数据展示集中对地图服务进行浏览查看，通过专题图服务对服务内容进行查询、定位、要素图层显示控制、相关服务的聚合等专题图服务功能。专题图服务的功能扩展主要依托在线数据分析、在线信息标注和在线输出工具来提供。服务资源展示模块关系图 数据管理平台 资源目录管理 数据管理 服务管理 用户与权限管理、审批管理 在线制图标准化应用 制图引擎 多比例尺地图 各类专题图 门户平台 新闻、热点服务、知识库、系统定制、使用帮助、网站后台管理、单点登录 6 水资源监控管理信息平台根据国家水资源项目总体规划,水资源监控能力建设目标是：基本建立与用水总量控制、用水效率控制和水功能区限制纳污相适应的重要取水户、重要水功能区和主要河流断面三大监控体系，形成与实行最严格水资源管理制度相适应的水资源监控能力，逐步增强支撑水资源定量管理和“三条红线”监督考核的能力。建设各级水资源管理信息平台，形成集信息汇集与应用支撑为