（地图制图学与地理信息工程专业论文）水务规划综合业务数据库框架研究.pdf

摘要 摘要 基于水利行业的专业需要，要提升水务规划的业务水平，必须依 托g i s 等先进科技。随着该技术的深入推进，水务规划综合业务数 据库相关技术的研究显得日益迫切，也直接影响到专业层面的进一步 开发运用。本文结合水务规划信息系统一期工程的运用，重点对涉及 水务规划业务的数据库技术进行了深入研究。首先，以优化规划业务 流程为突破口，运用流程再造的管理思想，加强业务流程的规范化、 标准化；其次，对典型水务规划综合业务涉及的信息源细化分类，结 合优化后业务流程，研究、制定数据结构及标准；最后，利用空间数 据库技术的最新成果，构建符合水务规划综合业务需要的空间数据库 框架，并对进一步工作的方向进行了简要的讨论。 关键词：地理信息系统，水务规划，空间数据库，a r c s d e ，b p r a b s t r a c t b a s e do nt h es p e c i a lc h a r a c t e r so fw a t e rc o n s e r v a n c y , i t st h eg i sa n do t h e ri t t e c h n i q u et h a tc a na c t u a l l yi m p r o v et h el e v e lo ft h ep l a n n i n go fw a t e rr e s o u r c e s a l o n gw i t ht h ed e e p e ru s i n go fg i s ，i tb e c o m e sm o r ei m p o r t a n tt h a tt h er e s e a r c ho i l t h ed a t a b a s er e l a t e dt e c h n i q u es p e c i a l i z e di nt h ew a t e rp l a n n i n g ，w h i c hh a sa f f e c t e d g i s ，sp o t e n t i a lu t i l i t y i nt h i sp a p e r , w ef o c u so nt h ed a t a b a s et e c h n i q u er e s e a r c hf o r t h ei n t e g r a t e do p e r a t i o no ft h ew a t e rp l a n n i n g f i r s tt h es t a n d a r d i z a t i o no ft h e w o r k i n gp r o c e ：d u r eo fw a t e rp l a n n i n gi so p t i m i z e da n dm a d eb yi d e ao f b p r ( b u s i n e s sp r o c e s sr e e n g i n e e r i n g ) t h e nt h es t r u c t u r ea n d s t a n d a r dt e m p l a t eo ft h ed a t a w h i c hw a ss p e c i a l i z e di nw a t e rp l a n n i n gi se s t a b l i s h e d i nt h ee n d ，t h ep r o f e s s i o n a l d a t a b a s ef r a m eh a sb e e nb u i l db yt h en e w e s tt e c h n i q u eo fs p a t i a ld a t a b a s et e c h n o l o g y t h ep r o b l e m sr e q u i r i n gf u r t h e rs t u d i e sa r ea l s od i s c u s s e d k e vw o r d s ：g i s ，t h ep l a n n i n go fw a t e rr e s o u r c e s ，s p a t i a ld a t a b a s e ，a r c s d e ，b p r 1 1 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，结合 在职具体项目的开展进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的 内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表 或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡 献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创 性声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名： 辫 歹，两年二月，g 日 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， 同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、 扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供 本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有 关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前 提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者签名：彩以彩 砌8 年2r gb 第l 章引言 1 1 概述 第1 章引言 随着g i s 技术的发展以及基础数据的不断完善，地理信息系统对提高水务 规划工作的质量和效率发挥越来越重要的作用，水务规划对g i s 系统的依赖性 也越来越大。但随着运用的进一步深入，若要高效、实用地发挥地理信息系统 在水务规划业务中的辅助决策作用，除了需要开发基于g i s 的水务规划专业模 块外，作为系统运用基础的专业数据库方面的技术瓶颈也同时凸现，造成g i s 系统运用水平难以提高。因此，迫切需要研究一套高效模拟现实水务规划业务 数据库的结构及模式，同时也需要研究如何将专业规划的研究成果通过g i s 系 统来表达，更好为决策提供便捷、高效的服务。因此，依托g i s 系统的地理表 达等技术优势，若能研究一套科学的水务规划综合业务数据库结构模式，将可 以大大推进g i s 在水务规划方面的运用水平。 作为上海市水务规划设计研究院的一名技术人员，结合工程硕士专业研究 方向，在总结我院一期信息系统初步运行的经验教训的基础上，主要针对专业 规划业务涉及的数据库框架进行较为深入的研究。首先，综合分析了我院水务 规划业务特点，以“流程再造技术”分析并优化业务工作流程，以加强项目管 理为主线，优化业务流程，为构建合理数据库系统制定工序合理的项目管理组 织结构、规范业务流程；其次，按照水务规划业务的特点，细化分析业务类型 及其数据源，迸一步梳理业务数据的结构及标准；最后，参考和利用最新的地 理数据组织模型方面的最新成果，如空间数据库技术、图像压缩技术等，构建 符合水务规划综合业务需要的空间数据库框架，并对进一步工作的方向进行了 简要的讨论。 1 2 研究的背景和课题的提出 1 2 1 信息化潮流及水利信息化建设 第l 章引言 1 2 1 1 全球j 下跨入信息社会 人类社会j 下在从工业社会迈向信息社会，当今发展信息技术、信息产业， 实现信息化，已成为各国参与世界范围经济、政治、军事竞争和进行综合国力 较量的焦点，信息化已成为新世纪的世界性潮流。 自从1 9 9 8 年美国副总统戈尔提出“数字地球”概念以来，冠以“数字 为 名的概念越来越多，总的来说，全球各行业非常重视信息科技对未来社会经济 发展的重要性，人类社会已进入到一个以信息数字化为主要特征的高科技经济 时代。 1 2 1 2 我国水利信息化建设规划 面对世界信息化潮流的挑战，党中央和国务院非常重视信息化建设，把我 国信息化建设作为国家战略任务加以推进。水利信息化建设在全国各行业也是 启动比较早的，明确了”以水利信息化带动水利现代化”的发展思路。2 0 0 2 年启 动了”金水工程”，根据全国水利信息化规划( ”金水工程”规划) ，结合”十一 五”水利发展的需求，”十一五”期间，水利信息化发展的总目标是：建立起比较 完善的水利信息基础设施、功能比较完备的水利业务应用、统一规范的技术标 准和安全可靠的保障系统，构建与水利改革与发展相适应的水利信息化综合体 系，初步实现水利信息化，为国家、流域、区域经济持续发展对新时期水利工 作的总体要求提供相适应的水利信息化支撑。 对照规划目标，水利信息化将是一个长期而艰巨的历史过程，目前的水利 信息化现状具体表现为： l 、信息资源不足。时效较差、种类不全、内容不丰富、基准不同、时空搭 配不合理等，特别是信息的数字化和规范化程度过低，更加重了信息资源开发 利用的难度。 2 、信息共享困难。服务目标单一，导致条块分割；标准规范不全，形成数 字鸿沟；共享机制缺乏，产生信息壁垒；基础设施不足，阻碍信息交流。 3 、应用基础薄弱。除因信息资源限制导致的应用水平低外，对信息技术在 水利业务应用的研究不充分、大多数水利业务数学模型还难以对实际状况做出 科学的模拟。各级水利业务部门低水平重复开发的应用软件功能单一、系统性 差、标准化程度低，信息资源开发利用层次较低、成本高、维护困难，不能形 成全局性高效、高水平、易维护的应用软件资源。 为此，根据“金水工程”规划，确定了分期实施的步骤，近期目标是基本 完成重点工程的建设，部署其他业务应用，基本形成水利信息化的综合体系， 有效解决信息资源不足和资源共享困难，力争在水利部、七大流域机构和经济 2 第l 章引言 发达地区率先基本实现水利信息化；中期目标是基本实现水利信息化，为实现 水利现代化奠定基础；远期目标是在全国全面实现水利信息化。 在规划期内，水利信息化建设的基本任务是：建设水利信息基础设施，营 造水利信息化保障环境，围绕十大重点业务应用，建立和完善水利信息化综合 体系。 1 2 1 3 上海“数字水务”的规划与现状 按照全国信息化建设要求，上海作为国际化大都市，提出了“数字上海” 的建设目标。为系统思考、整体推迸上海市的水务信息化工作，根据上海市” 十五”国民经济和社会信息化重点专项规划，2 0 0 3 年上海市水务局组织编制了 上海市水务局信息化规划，提出了总的发展目标和要求是依托上海信息产业 优势，顺应现代信息技术的发展趋势，围绕”安全、资源、环境”三位体的发 展战略，结合水务管理的行业特点，以需求为导向、以应用为核心，与”数字上 海”建设相同步，全力推进以数据平台、网络平台和应用平台为基本框架，以三 大行业基础数据库、局核心数据库和社会服务系统、决策辅助系统、政务管理 系统为主要内容的”数字水务”建设。 体制上，市、区县水务局和系统内各个企事业单位度成立了第一把手为组 长的信息化领导小组，并落实信息化管理部门和单位，在全系统形成了主要领 导亲自抓、分管领导分头抓、操作部门具体抓的工作格局。 机制上，加强上海水务系统各层次信息化建设的统一规范管理，市水务局 从2 0 0 3 年开始颁布了上海市水务局信息化建设管理办法和上海市水务局 信息系统安全管理办法，以确保信息系统的建设运行既符合总体规划、体现分 层建设的需求，又保证摆脱重建轻管的尴尬和局系统信息资源整合的实现。 市水务局坚持以标准化建设推动数据平台建设，规范了水务局系统建设地 理信息系统的应用系统平台、坐标体系和信息发布架构体系，随后又相继颁布 了排水、供水、水利行业管理信息术语、分类编码、数据结构和图式标准，规 范三个行业的信息标准，整合信息资源，推动信息共享。 经过近几年的信息化建设，市水务局在数据采集、数据内容、数据质量上 取得了一定成果。在电子地图方面，积累了市区以2 0 0 0 年以来每三年更新的 1 ：5 0 0 数字地形图、2 0 0 3 年以来每年更新的0 6 1 米分辨率卫星遥感，全市以2 0 0 1 年以来侮2 年更新的1 ：1 0 0 0 数字地形图、2 0 0 3 年以来每年更新的1 6 0 米分辨 率卫星遥感以及每2 年更新的高清晰度航片遥感数据；同时，水务局基本建立 了基于1 9 9 9 年的水资源普查数据库，建设了包括道路、桥梁、行政区划、建筑 物、河流、水务设施、水利分片、圩区灌区、遥感影像等信息的水务基础数据 3 第1 章引言 平台，并实现各种基础数据背景无缝叠加，并向局系统单位地理信息系统应用 免费提供统一基础数据，为今后数据交换共享和整合应用打下扎实基础。 在局属企事业单位数据库建设方面：供水行业建立了供水管网、泵站、生 产企业、用水户数据库等基于行业管理的数据库。排水行业建立了排水运行调 度监控系统、市区排水信息系统、地下管网、污染源普查及其信息管理系统， 同步建设排水行业基础数据库。水利行业按照业务分为河道水闸、水文、堤防、 滩涂、排灌等管理内容，部分单位已经建设了国家水文数据库、河道、堤防、 水闸等行业管理数据库。 在水务局层面，建设”水务公共信息平台”，整合现有已建的信息系统和数 据资源，实现对全市水务信息的宏观管理，减少重复投资，提高决策管理水平， 有力地支撑了水务管理真正实现”安全、资源、环境”三位一体的发展战略。 可见，在市政府的统一领导和部署下，结合水务行业需要，“数字水务”的 建设进展比较顺利，为水务行业的建设、管理提供了可靠的技术支撑，推动了 全系统信息化的建设。 1 2 。2 水务规划g i s 运用现状及课题的提出 由于各级政府部门的重视和推动，信息化工作伴随着社会经济发展获到了 较大进步，无论从软硬件配置上，还是人员培养上，均达到一定水平。水务行 业的信息化的建设得到充分发展，办公自动化、网络化基本普及。其中g i s 在 水利行业的应用也越来越深入、越来越广泛。 目前，g i s 在我国水利行业的应用已经颇具规模，在水资源管理、防汛抗旱、 水土保持监测、水环境监测评估、水文地质、农田灌溉、水利工程规划等应用 领域中得到了广泛的应用并产生很大影响。作为行业的龙头，水利规划涉及大 量社会、自然、经济信息，特别在地理数据的运用上，充分依托g s ，大大提 高了工作效率，节省了大量的人力物力，提高了规划设计和管理决策的科学性， 从而产生了巨大的经济效益与社会效益。 根据调查和检索，g i s 技术虽然在水利行业运用广泛，但水利规划属于整个 水利专业体系中的一个分支，目前国内外还没有针对水利规划专门开发的g i s 软件，对g i s 技术的运用目前也主要停留在规划资料的信息查询等基础应用上， 要深层次融入专业运用中，从专业特点及g e s 技术发展趋势看，基于g i s 平台 的二次开发是主流方向，相关舰划没计单位也正在积极筹备或进行中。 上海市水务规划设计研究院( 以下简称水舰院) 是隶属上海市水务局的事 4 第1 章引言 业单位，专业从事水务规划设计、水务规划管理和水务科技研究。按照上海市 水务局信息化规划，切实开展本单位的信息化建设，并为规划业务提供必要的 技术支撑，以需求为导向，以应用为核心，2 0 0 3 年编制了上海市水务规划设 计研究院信息化规划，在客观分析水规院信息化现状的基础上，提出了建立与 局数据平台、网络平台和应用平台相一致的“2 1 3 ”工程：包括对内、对外两个 网络，一个水务规划综合数据库，三个应用系统即院务管理信息系统、规划业 务信息系统和规划设计决策支持系统。据此规划，启动了“上海市水务规划综 合信息系统一期 项目，该项目利用计算机和网络技术，对整个水务规划院的 业务进行了分类整合，对河道蓝线编制实现了流程化管理，涵盖了水务规划院 的项目、档案、图书管理以及日常业务处理等内容，具有较强的综合性、系统 性和实用性。 一期信息系统由于采用了g i s 技术，对水务规划数据和业务数据可进行有 效管理，不仅方便水务规划数据定位与查询，而且可有效地在c a d 环境下进行 g i s 平台的蓝线实体编制。经过一段时期的运用实践，已充分表明水务规划综合 信息系统将g i s 技术融入到实际规划业务中，切实提高了规划工作效率。 但根据规划业务需要，从“水利、供水、排水 三位一体的实际要求出发， 要深层次地运用好综合信息系统，数据的综合、统一、标准管理是前提和基础， 要实现水务规划系统j 下常运转，必须解决数据的标准化和数据统一管理的问题。 因此，也就顺势提出了水务规划业务综合数据库框架研究的课题。 1 3 研究的依据和现状条件 1 3 1gls 现状及发展 地理信息系统( g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m 简称g i s ) 是一项以计算机 为基础的新兴技术，围绕着这项技术的研究、开发和应用，形成了一门交叉性、 边缘性的学科，是管理和研究空间数据的技术系统，在计算机软硬件支持下； 它可以对空间数据按地理坐标或空间位置进行各种处理、实现对数据的有效管 理、也可研究各种空间实体及相互关系，是采集、储存、管理、分析和捕述整 个或部分地球表面与有关空间地理数据的空间信息系统。通过对多因素的综合 分析，它可以迅速地获取满足应用需要的信息，并能以地图、图形或数据的形 式表示处理的结果。 5 第1 章引言 目前世界上常用的g i s 软件已达4 0 0 多种，它们大小不一，风格各异。国 外较著名的有a r c n f o ，g e n a m a p ，m g e 等；国内较著名的有m a p g i s ，g e o s t a r 和c i t y s t a r 等。虽然g i s 起步晚，但它发展快，目前已成功地应用到一百多个 领域。 g i s 技术主要具有以下三个方面的特征比1 ：1 ) 、具有采集、管理、分析和输 出多种地理空间信息的能力，具有空间性和动态性；2 ) 、以地理研究和地理决 策为目的，以地理模型方法为手段，具有区域空间分析、多要素综合分析和动 态预测能力，产生高层次的地理信息；3 ) 、由计算机系统支持进行空问地理数 据管理，并由计算机程序模拟常规的或专门的地理分析方法，作用于空问数据， 产生有用信息，完成人类难以完成的任务。 g i s 作为一个综合性的系统，有着不同的构成元素，一般认为主要由计算 机硬件、软件、数据、用户和应用模型等五部分组成：1 ) 、硬件：g i s 运行的 硬件平台，用于存储、处理和显示数据，是标准的计算机硬件；2 ) 、软件：执 行系统存储、分析、显示地理数据等各项操作功能，包括地理数据输入、处理 工具，空间数据库管理工具，空间查询、分析、可视化表达工具等；3 ) 、数据： 包括空间数据和属性数据，空间数据是反映事物地理空间位置及相互关系的信 息，属性数据是反映空间事物名称、数量等其它特征的信息；4 ) 用户：包括 g i s 系统开发人员和g i s 技术的最终用户；5 ) 、应用模型：g i s 具体应用问题的 解决需要构建专门的应用模型，如最短路径分析等应用，它是g i s 产生社会效 益的关键所在，也是g i s 生命力的重要保证。 尽管现存的地理信息系统软件很多，但对于它的研究应用，归纳概括起来 有二种情况。一是利用g i s 系统来处理用户的数据；二是在g i s 的基础上，利 用它的开发函数库二次开发出用户专用的地理信息系统软件。目前己成功地应 用到了包括资源管理、自动制图、设施管理、城市和区域的规划、人口和商业 管理、交通运输、石油和天然气、教育、军事等九大类别的一百多个领域。在 美国及发达国家，地理信息系统的应用遍及环境保护、资源保护、灾害预测、 投资评价、城市规划建设、政府管理等众多领域。近年来，随我国经济建设的 迅速发展，加速了地理信息系统应用的进程，在城市规划管理、交通运输、测 绘、环保、农业、制图等领域发挥了重要的作用，取得了良好的经济效益和社 会效益。 g s 在各行业中的应用主要概括为以下几类： 1 对地理空间数据管理的应用，即以多种方式录入的地理数据，以有效的 数据组织形式进行数据库管理、更新、维护、进行快速查询检索，以多种方式 6 第1 章引言 输出决策所需的地理空间信息。目前流行的数据库管理系统，与g i s 中数据库 管理系统在对地理空间数据的管理上，存在两个明显的不足；一是缺乏空间实 体定义能力；二是缺乏空间关系查寻能力，这使得g i s 在对空间数据管理上的 应用日趋活跃。如为城市市政工程的规划、管理等部门提供有效的查询服务。 2 g i s 在综合分析评价与模拟预测中的应用。g i s 不仅可以对地理空间数据 进行编码、存储和提取，而且还是现实世界模型，可以将对现实世界各个侧面 的思维评价结果作用其上，得到综合分析评价结果：将自然过程、决策和倾向 的发展结果以命令、函数和分析模拟程序作用在这些数据上，模拟这些过程的 发生发展，对未来的结果作出定量的和趋势预测，从而预知自然过程的结果， 对比不同决策方案的效果以及特殊倾向可能产生的后果，以作出最优决策，避 免和预防不良后果的发生。 3 g i s 的空间查询和空间分析功能的应用。为了便于管理和开发地理信息 ( 空间信息和属性信息) ，在建库时是分层处理的。也就是说，根据数据的性质 分类，性质相同或相近的归并一起，形成一个数据层。这样g i s 对单副或多副 图件及其属性数据进行分析和指标量算。这种应用以原始图为输入，而查询和 分析结果则是以原始图经过空间操作后生成的新图件来表示，在空间定位上仍 与原始图一致。因此，也可将其称为空间函数变换。这种空间变换包括叠置分 析、缓冲区分析、拓扑空间查询、空集合分析( 逻辑交运算、逻辑并运算、逻辑 差运算) 。这方面应用例子有很多，例如在城市规划过程中，对城市中救护车、 救火车的分布位置以及行车路线和控制的规划；如何安排多路警车交通路线， 以保证在紧急时刻，在任意地方应至少能有一辆警车在事发后最短时间内赶到 出事地点；在环境保护方面，对水土流失导致土地资源的破坏进行评价； 4 g i s 的输出功能在地图制图中的应用。地理信息系统的发展是从地图制 图开始的，因而g i s 的主要功能之一用于地图制图，建立地图数据库。与传统 的、周期长、更新慢的手工制图方式相比，利用g i s 建立起地图数据库，可以 达到一次投入、多次产出的效果。它不仅可以为用户输出全要素地形图，而且 可以根据用户需要分层输出各种专题，如行政区划图、土地利用图、道路交通 图等等。更重要的是由于g i s 是一种空间信息系统。它所制作的图也能够反映 一种空间关系，可以制作多种立体图形，而制作立体图形的数据基础就是数字 高程模型。 5 运用g i s 系统，建立起专题信息系统和区域信息系统。专题信息系统如 水资源管理信息系统、矿产资源信息系统、草场资源信息系统、水土流失信息 系统等等。这类信息系统具有有限目标和专业特点，系统数据项的选择和操作 7 第l 章引言 功能为特定的专门目的服务。 6 地理信息系统与遥感图像处理系统的结合的应用。遥感数据是地理信息 系统重要信息源。其实目前大多数o i s 系统已揉进图像处理功能，并把它作为 其一个子模块。随着遥感技术、g p s 等技术的发展，此类运用正加快进入各行业。 总之，g i s 为人类由客观世界到信息世界的认识、抽象过程以及由信息世界 返回客观世界的利用改造过程的发展和转化，创造了空前良好的条件和环境。 g i s 经历了从项目g i s 、部门g i s 、企业g i s 、社会g i s 的演变过程，其系 统集成也相应的经历了从主机g i s ( 传统g i s ) 、分布式g i s ( c s ) 、智能化g i s ( w e b g i s ) 、虚拟实现g i s 的变化过程。可以看出，g i s 始终是向更高性能、更 低成本、更具开放性和灵活性的方向发展的。随着面向对象理论和方法的成熟， 虚拟现实技术的逐步完善，网络化和智能化体系的普及，基于i n t e r n e t 和 i n t r a n e t 的w e b o i s 系统集成策略将是2 l 世纪g i s 系统的主流技术。g i s 总体 上呈现出网络化、开放性、虚拟现实、集成化、空间多维性等发展趋势口5 | 。 1 3 2 水利信息标准化规划与现状 1 3 2 1 完善水利技术标准体系，推进水利信息化标准工作 标准化是全面推进信息化的技术支撑和重要基础，是国家信息化的六个关 键因素之一。有效地运用标准化，投入信息化建设的资源就能得到充分利用， 建设步伐就会加快：忽略标准化，则会出现资源浪费，信息不能共享的后果。 标准化工作在我国来讲，距离世界先进水平差距还是比较大的。因此，国家非 常重视标准化工作，也得到各部委的重视，虽然标准的制定体系有的不是很完 善，有的还有交叉，总的来说，标准化是信息化的基础，必须先行一步。水利 信息化建设是一项跨行业、跨地区、跨学科的大型工程，水利部在国家信息化 建设的统部署下，按照国家确立的信息化建设方针、政策和总体规划，立足 于水利系统，条块结合、联合共建、信息资源共享，确保有效地开发与利用信 息资源和信息技术，确保信息化基础设施建设的优质高效和信息网络的互联互 通，确保各信息系统间i 拊互操作和信息的安全可靠。因此，首当其冲的就是抓 好信息化标准工作。 由于信息化技术涉及的专业面广，内容丰富，发展迅猛，在2 0 0 1 年5 月水 利部发布的水利技术标准体系表中，仅规划了水利信息化的标准2 0 多项。 随后根据水利信息化发展的实际需要，水利部信息化工作领导小组办公室会同 水利部国际合作与科技司、水利部水利水利信息中心联合组织编制了水利信 8 第1 章引言 息化标准指南( 一) ，进一步完善和补充了信息化标准体系，今后还将根据工 作的进展提出后续的编制计划，为编制水利信息化标准化中长期规划和年度计 划提供了主要依据，其主要目标为： ( 1 ) 满足水利信息化建设与管理的需要。水利信息系统是信息技术的复杂应 用系统，建设周期长，且技术发展快，因此，必须以标准化的形式从技术上保 障水利信息化的可持续建设，以实现水利信息系统的开放性、可扩充和可持续 发展性。 ( 2 ) 满足信息资源共享的需要。从过去水利信息系统建设的实际情况分析， 水利信息资源共享的难点是：一方面是信息不丰富，远不能满足信息资源开发 的需要，另一方面是有限的信息在共享上存在技术上的困难，因此，迫切需要 在信息采集、传输、交换、存贮、处理和共享等环节制定或采用相关技术标准。 ( 3 ) 满足应用系统开发的需要。尽管存在许多层次的应用系统开发通用标 准，但由于缺乏相应的水利信息化标准及指南，再加上水利信息应用和开发单 位、部门标准化意识不强，导致水利信息应用开发中的大量重复，有的甚至是 低水平的重复，不但造成浪费，同时也为资源的共享制造了严重障碍，制约了 水利信息化应用水平的提高。因此，水利信息化必须引用或制定相应的技术标 准并严格执行。 ( 4 ) 水利信息化标准是水利技术标准的重要组成部分。标准体系是水利信息 化标准制定、修订中长期规划和年度计划的主要依据之一，也是对监督检查水 利信息化标准制定、修订工作进展情况的重要依据。 层次 专业门炎 验 图1 i 水利技术标准体系结构框架 9 专业序列 第l 章引言 水利信息化标准作为“水利技术标准体系”的组成部分，其总体结构框架 由专业门类、专业序列和标准层次构成的三维框架结构组成( 见图1 1 ) ，局部 结合信息化的特点进行派生和完善经研究，在专业门类的“综合”专业中，增 加“信息化”门类；将专业序列的“综合技术”结合信息化建设需要，进一步 分为术语、编码、地理信息、信息采集、信息传输与交换、信息存储、信息处 理等序列。 按照水利技术标准体系层次的划分方法，将水利信息化标准分为三个层次： 基础标准、通用标准和专用标准。 1 3 2 2 水利信息化标准的主要内容 1 、术语 主要包括与水利信息化有关的术语标准，统一水利信息化建设中遇到的主 要名词、术语和技术词汇，避免引起对它们的歧义性理解，包括新建标准和参照 标准。 2 、分类和编码 主要包括水利信息的分类和信息编码标准，适用于各种应用系统的开发、 数据库系统的建设和信息交换，保证信息的唯一性及共享和交换。如：河流编 码、水文测站编码、圩垸编码、机电排灌站编码、灌区编码、供水水源地代码、 水质测站编码、水土保持监测站编码等。其中大部分需要新建，是水利信息化 标准框架的主要内容。 3 、规划与前期准备 主要包括水利信息化建设项目规划报告、项目建议书、可行性研究报告、 初步设计等的编制规程。 4 、信息采集 大部分要采用已颁布的标准，如水文信息的采集、水土保持信息的采集等。 5 、信息传输与交换 主要包括水利通信、计算机网络、网络交换与应用、网络接口、传输与接 入、网络管理、电缆光缆、综合布线、数据格式等。适用于水利通信和计算机 网络基础设施建设，为各种数据的互联和互通提供技术支撑。大部分是参照标 准。 6 、信息存储 主要包括各种数据库的数据字典和表结构，如：水利工程数据库数据字典 和表结构、国家基础水文数据库数据字典和表结构、水质数据库数据字典和表 结构等；此外还包括水文元数据标准等。 l o 第1 章引言 7 、信息处理 主要包括业务流程规范、计算机软件产品开发文件编制指南、计算机软件 需求说明编制指南、计算机软件测试文件编制规范、软件文档管理指南等。大 部分引用国家标准。 8 、信息化管理 主要包括水利信息系统招标文件编制规定、水利信息系统建设监理规范、 水利信息系统验收规范、水利信息网网络管理规程等。包括新建标准和参照标 准。 9 、安全 主要包括水利系统网络安全设计指南、水利系统涉密网安全技术规程、水 利信息系统安全评估准则等；此外还要参照许多国家标准和行业标准，如：计 算机场地安全要求、计算站场地技术条件、网络代理服务器的安全技术要求、 路由器安全技术要求等。 1 0 、地理信息 主要包括水利电子地图图式标准、水利空间数据交换格式、水利基础电子 地图产品模式，水利地理空间数据元数据标准等；还要参照地形图要素分类与 代码、地理信息基本术语、地理空间数据交换格式、地形数据库与地名数据库 接口技术规程等国家标准。 综上所述，从技术体系上，水利信息化标准系统还是比较完整和科学的， 在g i s 相关的标准方面，目前已相继出台了水利工程基础信息代码编制规则 s l 2 1 3 1 9 9 8 中国河流名称代码s l 2 4 9 - 9 9 等标准。 1 。3 2 地理信息数据标准化现状 目前地理信息系统种类众多，大多采用的是相互独立和封闭的平台，这不 仅使不同平台上开发的系统之间数据交换存在困难，而且阻碍了应用系统之间 的数据共享。如此，地理信息数据标准化问题应运而生。 随着计算机技术、数字化测绘、地理信息系统( g i s ) 、遥感( r s ) 、全球定 位系统( g p s ) 等领域技术研究、系统开发建设和实际应用的迅速发展，地理 信息标准化已经成为一项十分重要、十分迫切的工作，特别是当今信息化社会 发展，对地理信息标准化、地理信息共享提出了越来越高的要求。虽然我国地 理信息标准化工作取得了较大的进展，但与地理信息产业发展和市场需求相比， 与发达国家地理信息标准化水平相比仍有较大的差距。首先，标准化工作缺乏 第l 章引言 体系指导。长期以来，我国地理信息标准研制缺乏科学的体系指导，导致已有 标准之间缺乏应有的一致性。已经开展的标准体系研究目前仍停留在研究探讨 阶段。由于缺乏相对成熟的地理信息标准体系作指导，标准问的关系不明确， 影响了标准的立项、制修订以及执行。其次，标准制修订仍然滞后。一方面， 通用性、基础性标准空缺较大，无法满足对相关标准编制的指导作用；另一方 面，由于前期准备不充分，导致标准的制修订工作周期过长，使得指导、规范 地理信息产业发展的专用标准滞后于应用与市场的需求。第三，标准化管理与 协调机制亟待完善。各部门在地理信息标准立项和研制中，缺乏统一指导和协 调，存在重复交叉、关系失调、制定顺序不合理等问题。 为尽快满足国家经济社会发展对地理信息标准化的需求，缓解当前“标准 缺失、重复交叉、使用混乱、难以协调”的突出矛盾，国家测绘局与国家标准 化管理委员会联合发布国家地理信息标准化“十一五”规划。根据规划， “十一五”期间我国将加快推进地理信息标准化工作，力争在“十一五”末， 地理信息标准总体水平达到中等发达国家水平，建立和完善地理信息标准管理 与协调机制，完善标准形成机制，初步扭转我国地理信息标准制修订工作严重 滞后的局面。 “十五”期间，在经济全球化和我国加入世贸组织的新形势下，我国各级 “数字区域”工程，包括“数字行业”、“数字省区”、“数字城市”、“数字社区” 等均投入大量经费进行研究，我国地理信息标准化工作展现出前所未有的大好 形势，为促进地理信息共享奠定良好基础。国家标准化管理委员会及国家测绘 局通过全国地理信息标准化技术委员会，于2 0 0 4 年完成了地理信息国家标准和 测绘国家标准制修订项目8 3 项( 其中国家强制性标准2 2 项、国家推荐性标准 4 2 项、标准制修订项目1 9 项) 的归口确认和评价工作：研制了涉及基础地理信 息数据生产、建库和产品制作的2 0 多项标准草案，有的已经发布，如：城市 地理空间框架数据标准( c j j1 0 3 2 0 0 4 ) 、基础地理信息标准数据基本规定 ( g b 2 11 3 9 2 0 0 7 ) 等；还有多项地理信息国家标准正在研制中。 1 3 3 水务规划业务数据标准化状况 可见，全国上下与地理信息密切相关的国土、建设、交通、林业、水利、 海洋、环保、农业、气象等行业和专业领域都相继开展了多项与地理信息相关 标准的研究制定和应用工作。标准化的系统性工作虽然时间上比较长久，技术 上需不断磨合、创新，但针对水务规划这一特定应用领域来说，现在还没有现 第1 章引言 成的标准可以套用或参考，而且，从水利部标准化体系看，涉及水务的给水、 排水标准也未考虑在其体系内，这次需要结合城市建设有关标准，针对水务规 划专业需要制定实用、可行的数据标准和结构，立足于规划业务的有效运用。 1 4 研究的内容和研究思路 1 。4 1 研究的内容 基于以上的调查分析，本文将对水务规划业务涉及的主要数据进行分析， 合理确定业务数据库的结构、标准，使之不仅符合水利信息标准化、地理空间 信息标准化等的规定，而且可以建立水务规划业务基础数据平台，进一步提升 g i s 在水务规划专业方面的实用性。 本文所研究的主要内容包括以下几个方面： 1 、需求分析：按专业、业务进行数据资料的收集整理，提出数据需求及应 用需求： 2 、结合业务流程分析优化，建立各类数据关系模型，研究数据库结构、数 据库表结构： 3 、研究基于g i s 的综合数据库系统框架。 、 1 4 2 研究思路及关键问题 1 4 2 1 研究思路 根据前期信息系统建设积累的经验，综合业务数据库系统的研究与水务行 业的复杂程度的关联性很强。按照急用先行的原则分阶段分类进行数据库的设 计，搭建框架、分步研究、逐渐扩充。 首先，收集各业务工作所需的基础数据，并对数据的基本情况、采集方式、 管理现状、使用方式等情况进行分析调研。 其次，根据项目质量管理方法理论，如1 5 0 9 0 0 0 、t q c 、b p r 等，进行规划 业务流程改进。 再次，在充分了解业务需求的基础上，根据应用要求，进行数据库结构的 设计。根据数据对象属性和数据层次之间的关系，对规划各专业数据库进行表 结构的设计，初步确定基础信息数据、规划成果数据等组织结构和内容。 最后，根据数据库结构设计原理及和应用需求，设计综合业务数据库系统 1 3 第1 章引言 框架，系统包括数据管理、数据服务等方面，从而实现对规划数据的统一管理 和应用。 1 4 2 2 关键技术 本文在研究中解决的关键技术主要有： 1 、b p r 流程再造 根据项目管理需要和院务管理的要求，在“三位一体”的水务管理思想下， 对水利、给水、排水各专业以及项目计划、档案管理等业务进行工序、数据流 程进行综合分析，实现流程的最优化。 2 、空间数据模型g e o d a t a b a s e 从数据模型的发展历程看，面向对象技术的应用有其强大的发展优势，但 关键在于技术的成熟和实用，g e o d a t a b a s e 是a r c g i s 8 引入的一个全新的空间数 据模型，a r c g i s 9 0 中已经充分体现出面向对象的优势，结合了面向对象技术 的关系型数据库将进一步提高空间信息的处理能力。 3 、空间数据库引擎a r c s d e a r c s d e 基于关系型数据库，对图形、图像数据进行操作同属性数据一样， 有速度快、支持多用户操作、易于事物管理等特点，可以较好地解决图形数据 使用问题。通过选定的关系数据库( 包括o r a c l e ，i n f o r m i x ，i b m d b 2 ，m i c r o s o f t s q ls e r v e r ) ，a r c s d e 可以存储和管理空间数据，提供a r c g i s 桌面工具和关系 数据库的通道，使得对空间数据的共享和管理如同数据表一样。对于异构数据 库环境，a r c s d e 还可以为地理信息的共享提供统一的接口。 4 、影像空间数据的存储压缩技术 利用高分辫率的遥感和航空影像可使g i s 的应用更加直观可视化，对海量 数据的压缩处理和存储技术的分析运用将有助于提高水务规划对越来越丰富的 影像数据的运用。 1 5 本章小结 通过对g i s 发展现状及趋势的分析，并对水利行业技术体系及地理信息数 据标准化工作进行了检索，可见，水务规划作为水利行业内的一个重要分支， 必须依靠g i s 等先进技术，才能提高专业水平。但在该专业领域的g i s 技术的 深化运用必须结合专业需要进行综合性的研究，本研究重点解决数据的标准化、 规范化，构建实用、高效的综合业务数据库框架，为生产实践更好地服务。 1 4 第2 章综合业务的管理模式及流程优化 第2 章综合业务的管理模式及流程优化 随着信息时代的到来，业务工作中面对庞大的数据，一方面体现了科技生 产力的威力，大大促进工作效率、改善了工作条件，另一方面不可避免地产生 了很多数据垃圾，有时又会影响工作效率。以管理科学的思维来看待这种现象， 不可回避的问题就是管理体制，虽然水务规划的智力劳动不及真正意义上工程 项目那么复杂，看起来比较简单，但就其内部的业务流程、组织系统来讲，需 要依靠管理科学来加以合理安排和调控，这样才能提高业务能力和效率。 对水规院来讲，无论专业性事务还是管理性事务，主要是围绕具体的规划 项目来展开的，因此，本章以工程项目管理的系统理论和方法，对现状业务管 理的组织模式以及项目管理方式进行了部分探讨，寻求比较高效、合理的项目 组织模式，优化业务流程，对组建综合业务数据应用平台提供一个好的组织保 障体系。 2 1 项目管理组织模式及特点 在一个持续经营的企事业中，往往同时存在着运行管理( o p e r a t i o n ) 和项 目管理( p r o j e c t ) 这两种主要的管理模式，一些经营管理活动经常采用项目的 方式来实现，因此项目管理本身的组织管理方式必然要受到企事业的组织结构 的影响，不同的企业组织结构、不同的项目组织方式，在项目管理上都有不同 的特点。 按照目前国际上通行的分类方式n 甜，项目组织结构的基本形式可分为职能 式、项目式、矩阵式以及复合式，实质上其实后两种是前两种的组合。 职能式，主要特点是每一职能部门对应一种专业分工，或者对应一条产品 线：项目式则是每一个部门或项目组负责一个或一类项目，其责任随着项目的 开始而开始，随着项目的结束而结束，这种模式在建筑行业比较典型；矩阵式 则是介于职能式与项目式组织结构之间的一种项目管理组织形式，可分成弱矩 阵、强矩阵和平衡矩阵式三种；复合式则是职能式、项目式或矩阵式二二种以上 的组织形式。 职能式组织形式是最基本的，目前使用比较广泛的项目组织形式。职能式 项目管理组织模式有二种表现形式。一种是将一个大的项目按照公司行政、人 1 5 第2 章综合业务的管理模式及流程优化 力资源、财务、各专业技术、营销等职能部门的特点与职责，分成若干个子项 目，由相应的各职能单元完成各方面的工作。职能式的另一种形式就是对于一 些中小项目，在人力资源、专业等方面要求不宽的情况下，根据项目专业特点， 直接将项目安排在公司某一职能部门内部进行，在这种情况下项目团队成员主 要是由该职能部门人员组成。 在基于职能的组织模式中，穿插了项目管理，也就相应派生出矩阵式的三 种类型： l 、由各职能部门派协调人参加项目，参加者向本部门领导报告，跨部门的 协调在各部门派出的协调入之间进行，没有专职的项目经理。这种组织方式也 是基于职能的组织结构中很常见的项目组织方式，其工作效率较前者略高，但 和前者一样，由于没有人对项目负责，项目组织效果很有限。但毕竟有了通过 非部门领导的协调人之间的横向沟通，所以也把这种组织结构称为弱距阵结构。 2 、在上述弱距阵结构的基础上，指定其中的一名协调人作为项目经理，负 责项目的管理，其他各部门委派的协调人不仅要向本部门报告，在项目过程中 还要向项目经理报告，项目经理有一定的权利安排参加者们的工作。由于项目 经理的出现，使项目管理得到了一定程度上的保证，会大大提高项目的工作效 率，这种组织结构被称为平衡距阵结构。 3 、在上面平衡距阵的基础上，增加与各职能部门平行的专门的项目管理办 公室，负责企业内的项目管理，专职的项目经理都归项目管理办公室管理。由 于有了专门的组织负责项目管理，项目管理作为企业内的一项任务长期存在， 并能够不断地积累、发展，项目经理也不是根据项目临时任命，而是成为常设 岗位，这样从组织上、人员上都使项目管理得到了保障。这种结构也称为强距 阵结构。 复合式项目组织结构有二种含义：一是指在公司的项目组织形式中有职能 式、项目式或矩阵式二种以上的组织形式；二是指在一个项目的组织形式中包 含上述二种结构以上的模式，例如在职能式项目组织结构的子项目采取项目式 组织结构等。复合式项目组织结构的最大特点是方式灵活，公司可根据具体项 目与公司的情况确定项目管理的组织形式，而不受现有模式的限制，因而在发 挥项目优势与入力资源优势等方面具有方便灵活的特点。与此同时，复合式组 织结构也因此产生一些不足，即在公司的项目管理方面容易造成管理混乱，项 目的信息流、项目的沟通容易产生障碍，公司的项目管理制度不易较好地贳彻 执行。 不同类型的项目组织结构形式适合不同类型的项目。