（计算机软件与理论专业论文）广州市三防数据库系统设计及查询应用技术.pdf

华中科技大学硕士学位论文 = = # = = = = = = = = = = = = = = = 目= = = 一。 摘要 广州市三防数据岸系统工程是应广州市水利信息化、现代化的要求而产生的。 整个广州市三防数据库系统分为三防综合数据滕系统、后台数据维护系统和前 台瘸户界嚣三个部分。 作为整个系统的基石，三防综合数据库系统的设计是谯遵循相关国家和水年l 行 业橡准戆兹挺下，缀合广州帑、广容省豹实际情况避行蛇。 后台数据维护系统分为数据库数据维护系统和文件数据维护系统两个鄢分。黢 予纛奁数援维护系统瓣予安全挂要求较裹，掰以是蒸于客户梳绸聂务器模式开发的。 数据库数据维护系统的开发是基于s y b a s ep o w e r b u i l d e r 平静进行开发的，文件数据 维护系统楚蕤手m i c r o s o f t 。黼芏平念进行开发豹。 前台用户界面是基于浏盥器朋艮务器模式和m i c r o s o f t ，n e t 平台开发的。整个前 台臻户爨甏藻子逮瀵信惠系统，矮户在其上胃酸缮鬻掇表、过程线秘热带气嶷等傣 息。地理信息系统鼹以数字地图为箍础，提供可视化的图形查询界面和丰寓的信息 表遮方式，支持隶、雨、工、灾篱信惠静豢示、管毽、查谗窝分耩。鞭表瓣实现方 法怒根据所要显示数据和报表所需格式生成报表的h t m l 语句串，最后将此字符串 送给测览嚣箍示。避程线的实现方法是将所需数嚣褊造成x m l 字穗审，并通过最l 赘 器送到客户端；在客户端，通过j a v a s c r i p t 慰此字符串进行解析，得到所需数据，最 后邋过v m l ( v e c t o rm a r kl a n g u a g e ) 技术颟岛由这些数器构成的j 毫程线。热带气旋 系统则是报袭和过程线两种信息的综合查询。 关键词：三防综合数摄痒，地瑗信息系统，综合查询 l 华中科技大学硕士学位论文 a b s t f a 。t g u a n g z h o u 3 - d e f e n c ed 8 t a b a s es y s t e m i st of u l f i lt h e r e q u i r e m e n t o f i n f o r m a t i o n a l i z a t i o na n dm o d e m i z a t i o no fg u a n g z h o u w a t e r c o n s e r v a n y t h ew h o l es y s t e mc a r lb ed i v i d e di n t o3p a r t s ：3 - d e f e n o ei n t e g r a t i v ed a t a b a s e ， b a c k - g r o u n d d a t am a i n t e n a n c es y s t e ma n df o r e - g r o u n du 蝴i n t e r f a c e q u at h eb a s eo f t h ew h o l es y s t e m , t h ed e s i g no f3 - d e f e n c ei n t e g r a t i v ed a t a b a s e f o l l o w st h er u l e so f0 1 1 1 7c o u n t r ym a dw a t e rc o n v e r s a r yi n d u s t r y , w h a t sm o r e ，t h es i t u a t i o n o f g u a n g z h o uc i t ya n dg u a n g d o n gp r o v i n c e t h eb a c k g r o u n dd a t am a i n t e n a n c es y s t e mc a l lb ed i v i d e di n t o2p a n s ：d a t a b a s e m a i n t e n a n c e s y s t e m a n df i l em a i n t e n a n c e s y s t e m ，b e c a u s e o ft h e h i 匦s e c u r i t y r e q u i r e m e n to fb a c k - g r o u n dd a t am a i n t e n a n c es y s t e m ，i ti s b a s e do nt h ec l i e n t s e r v e r m o d e l 。d a t a b a s em a i n t e n a n c es y s t e mi sd e v e l o p e do nt h ep l a t f o r mo f s y b a s ep o w e r b u i l d a n df i l em a i n t e n a n c es y s t e mi sb a s e do nt h em i c r o s o f t n e tp l a t f o r m 。 t h e f o r e g r o u n d u s e ri n t e r f a c ei sb a s e do nt h eb r o w s e r s e r v e rm o d e la n d m i c r o s o f t n e tp l a t f o r m 。t h ew h o l es u bs y s t e mi sb a s e so ng e o g r a p h i ci n f o r m a t i o n s y s t e m ( g i s ) u s e r s c a n g e tr e p o r t s ，p r o c e s s i n gl i n e ，t r o p i cc y c l o n e a n do t h e r i n f o r m a t i o n s 。g i ss u p p l i e sv i s i b l eg r a p h i cq u e r yi n t e r f a c ea n dp l e n t yo fi n f o r m a t i o n e x p r e s s i o ns t y l e sb a s e do nd i g i t a lm a p s w h a t sm o r e ，o l ss u p p o r t sd i s p l a y , m a n a g e m e n t ， q u e r y a n d a n a l y s i so f w a t e r , r a i n , p r o j e c t a n dd i s a s t e ri n f o r m a t i o n s ，t h e i m p l e m e n t a t i o no f r e p o r ti st og e n e r a t et h eh t m ls t r i n gb a s e do n t h ed a t aa n d r e p o r tf o r m a t t ob ed i s p l a y e d ， t h e np u s ht h i ss t r i n gt ot h eb r o w s e lt h e i m p l e m e t a t i o no fp r o c e s s i n gi i n ei st og e n e r a t e t h ex m l s t r i n gb a s e d o nt h ed a t a , p u s hi tt ot h ec l i e n tv i ab r o w s e r ；c l i e n t p a r s e st h i ss t r i n g t og e td a t a , t h e n p l o tt h ep r o c e s s i n gl i n eu s i n gv m l ( v e c t o rm a r kl a n g u a g e ) t h et r o p i c c y c l o n es y s t e m i st h ei n t e g r a t i v eq u e r y o f r e p o r ta n dp r o c e s s i n g l i n e k e y w o r d s ：3 - d e f e n e ei n t e g r a t i v ed a t a b a s e ，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 ， i n t e g r a t i v eq u e r y j i 独创性声明 本人声明所呈交的学位谂文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取褥的 研究成果。尽我所知，除文中已经稀明引用的内容外，本论文不包含任何冀他个 人或集体己经发表或撰写过戆硬突戏果。黠本文的磺究徽出员麸数个人移繁体， 均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律绪果由本人承担。 学位论文作者签段童功色 日期：矗t 彬年露月。9b 学位论文版权使用授权书 本学位论文馋粪宠全了麓学蔽蠢关保鏊、使爨学整论文憋翘定，帮：学校有 权保留并向图家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和 僭溺。本入授权华中科技大学可良将本学位论文酌念帮或部分内容编入有关数疆 库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密口，在笮解密后适用本授权书。 本论文属于 不保密日。 ( 请在以上方框内打“”) 攀霞论文赭繇漏舱 霸糍：彬錾年髟月j 7 日 华中科技大学硕士学位论文 1 1 问题的提出 1 1 1 项目背景 1引论 广州市三防指挥系统工程是应广州市水利信息化、现代化的要求而产生的，由 信息采集、通信、计算机网络和决策支持四个子系统组成，是广东省三防指挥系统 工程的重要组成部分。该工程根据广州市三防指挥决策的现状和未来发展的需要， 应用信息采集、现代通信、计算机网络、地理信息系统、信息处理、系统模拟和计 算机软件等现代科学技术，具有技术的先进性和很强的实用性，对提高广州市三防 调度决策的科技水平和实际效能有重大影响。上述四个子系统中，决策支持系统是 核心，也是最能体现整个系统价值的部分。决策支持系统的第一期工程一一三防信息 综合数据库系统，使决策者能快速及时地查询广州市三防宏观决策所需要的主要雨 水工情信息和防洪形势，查询结果应具备图文、声像等多种表达方式。在大量三防 决策支持数据的基础上，通过洪水预报防洪调度模型、洪水演进模型以及水情预报 模型，决策者能够定量预测水雨工情信息和防洪形势，定量预测水雨工情的变化对 防洪系统洪水形势的影响，改善防洪调度手段，进行客观、正确的三防指挥分析。 1 1 2 项目现状 近年来，广州市水利局、三防办、市政园林局，以及广东省水利厅等部门在决 策支持系统建设方面作了很多的工作，初步构筑起广州市水利五大体系：稳固的防 洪体系、高效的排灌体系、现代化的三防指挥体系、健全的水政法规体系、完善的 工程管理体系。一些已经建成的三防应用软件陆续投入应用，并在三防工作中发挥 了作用。现有应用资源有： 1 广州市三防水情自动化测报系统。实现覆盖主要区内河道、水库、闸坝的水 情、雨情、风速、风向等信息的实时自动采集，目前已有7 3 个自动测报站，2 个中 继站。 华中科技大学硕士学位论文 2 气象信息系统。以拨号上网方式，通过互联网从广州市气象局获取基础气象 资料和服务产品。 3 气象卫星云图接收系统。该系统实时接收处理日本g m s s 气象卫星图像，并 具有初步的显示和查询功能。 4 广州市三防水雨、热带气旋( 包括编号、时间、位置、风力) 等信息。 5 三防灾情报表系统。建立了统一的报表系统，包括各部门洪涝灾害统计、旱 情动态统计、三防救灾物资调拨等，用于灾情的统计和上报。 6 河网区洪水预报。市水文分局目前依据多种方式对河网区主要控制站如：中 大、浮标厂等水位进行预报，预报结果上报市三防办。 7 外江水文信息接收。通过广东省水情广域网获取西、北、东江及市内主要河 涌的实时、历史水文信息及预报信息。 8 黄龙带水库、梅州水库大坝的安全监控与管理系统。系统由现场在线监测系 统、数传通讯系统、计算机局域网以及三防信息系统联网远程查询系统组成，可进 行大坝渗流、压力等项目的实时安全监测及预报。 9 梅州水库流域水文自动测报系统。梅州水库1 9 9 6 年开发了流域水文自动测报 系统，基于水库集水面积内上坪、七星墩、花竹、梅州大坝四个水文自动测报站的 实时数据，可进行入库洪水的预报和洪水调度。 l o 大坳拦河坝和李溪拦河坝的计算机监控系统。系统可实时采集遥测雨量、闸 门水位等数据和视频监视信息，并实现闸门的自动控制。 1 1 三防信息系统( 三防与水利信息系统) 。系统集成了三防自动测报信息、气 象信息、三防信息等在地理信息系统( g i s 和w e b g i s ) 的基础上实现三防信息( 包 括台风路径、实时水雨情、工情等) 的查询，并利用互联网技术，将三防实时信息 发布到政府信息网上。 1 2 综合数据库。存储实时、历史雨水情信息、自动测报站点属性及部分水利工 程属性数据。 1 3 办公自动化系统。目前正在实施的由深圳网盈数据网络有限公司设计承建的 办公自动化系统，包括通用的办公自动化系统及处室业务处理系统，以实现无纸办 一一 2 华中科技大学硕士学位论文 公，该系统已经基本完成并投入运行。 1 4 广州市城区防洪排涝计算机监控系统。广州市市政园林局目前在其所属城区 ( 越秀、荔湾、东山，面积5 4 k m 2 ) 开发建设了城区防洪排涝计算机监控系统，系统 将分三期实施，最终实现对市区人工湖、主要河涌水系的水情与水闸、泵站的运行 信息遥测、管理分析、预报与调度决策，对各闸门、泵站、隧道泵站进行独立自动 控制和远程遥测与遥控。 1 5 珠江三角洲河口治理近期工程水沙动力特性影响研究。该项目由广东省水利 水电勘测设计研究院委托中国水利水电科学研究院开展，研究将珠江三角洲河网及 八大1 ：3 门外水域作为一完整的系统来建立水动力系统模型( 模型范围包括整个珠江 三角洲河网区，上游边界控制站选为西江高要站、北江石角站、东江博罗站、增江 新家埔、流溪河老鸦岗和潭江石嘴，下游边界的控制站为伶仃及黄茅海向外北纬 2 1 4 1 附近) 。模型可用于分析在各种典型洪潮条件下的水流特性及其变化趋势，并 结合珠江八大口门整治工程的紧迫要求，进行各种整治方案的水动力影响及治理效 果对比计算分析，可为珠江三角洲河口整治方案的制定提供科学依据。 1 6 多年来，围珠江三角洲问题，国内众多科研单位先后开展了大量的相当广度 和深度的科研和咨询工作，内容涉及网河区水动力特性研究、网河区及口门浅海区 泥沙冲淤演变分析、口门外海区水动力研究、网河区洪水成因分析、珠江河口水沙 运动基本理论研究、治导工程可行性研究等。这些研究，分析了珠江三角洲的水沙 冲淤及洪潮演变趋势，在理论和实践上进行了有益探索，并为今后研究积累了宝贵 的经验。 1 1 3 项目必要性 与国内外先进水平相比，虽然广州三防调度工作在近几年取得了卓有成效的成 绩，但是还处在相对落后的状态，主要表现在： 1 在三防水、雨、工、旱、灾情信息接收处理方面，先进性、实用性和可靠性 有待提高，以满足三防决策对信息的准确性和实时性的高要求。 2 在数据库及信息查询方面，目前虽然已建立数据库，但库内信息分散，规范 华中科技大学硕士学位论文 程度不够，未建立专用数据库篱理软件，尤其库内数据表结构与国家防汛指挥系统 不完全一致，将会影稳赘联两嚣数雍露翡羧鬣发挥。 3 在指挥决策支持方面，缺乏可用的支撑性洪水预报和调度模型和会商决策手 段，赡以超前预测求情豹交纯以及调液方案的实施着巢，很滚在变动的环境中作出 合理可行、易于实施的调度决策。 4 尽管目前已开发了若干三防应用软件，但这些软件是幽不同的业务部门开发 雏，功姥专一、数据分数、熙揍不统一，建设水平参麓不齐，系统豢裁移植爨难， 资源难以共享，未能形成集天气形势分析、暴雨洪水和潮位预报、防洪调度、汛期 发震态势分辑稳薪洪壤策后巢颓绩诗予一俸翡三籍决策支持系统。 因此，现阶段建设广州市三防决策支持系统顺应了现代社会可持续发展的要求， 是十分必要和及时的。 1 。4 顼警銎标 综合运用先进的系统工程、信息工程、计算机、地理信息系统、蕊向对象的程 序设计的技术手段，建立一个能为三方指挥决策提供企过程、多层次的信息服务和 多秘支持手段、具毒广媸塞竞特点静三防决繁支持系绞。 该系统能够快速及时准确的收集、处理和存储各类实时三防信息，以超媒体( 文 字、声音、影像等) 方式显示广翔誊三耱宏裁决策掰褥要静主簧承雨清信怠稷蒴漠 形势，对重要水利工程进行远程实时自动监测监控，并建立先进的预报调度机制、 会商枫铡帮信繇管理税制，定艇预测水雨情的变化对三防系统洪水情势的影响，提 高洪水预报的糗度和预见期，敬善三防调度手段，为广州市三随决策搔挥提供秘学 依据和技术支撑。 1 5 项目任务 建立媲范化、搽难健静三爨综合数据瘴。提高三骧决策基磷售崽资瓣夔收集、 处理、存贮、聪新以及管理水平，促进资料和数据管理的标准化、规范化、制度化， 为三骑决策努下蕤努戆浚辩彝信患基懿。逶遗建立各孛争数据爨敬帮数攥交换接口， 毒 华中科技大学硕士学位论文 支持预报调度模型的开发和应用，对资料和数据进行深层次的加工和开发，为整个 系统提供全方位的信息服务【1 1 。各区县三防决策支持系统的建设侧重于三防信息的查 询显示功能。第一期工程的任务实质上是完成三防综合数据库系统的总体结构设计， 其内容涉及g i s 应用、数据接e l 、数据库设计及集成。 1 1 6 项目意义 三防综合数据库系统能快速及时的提供三防信息，灵活的以图文并茂、声像一 体的方式显示广州市三防宏观决策所需要的主要雨水工情信息和防洪形势，提供丰 富的信息及信息管理和分析手段，为三防调度决策指挥向现代化、信息化再迈上一 个新台阶。 运用拟建的广州市三防决策支持系统，科学而合理的统一调度运用防洪工程， 控制、调节和疏导洪水，将提高三防决策的准确性和及时性，最大限度的减轻洪涝 早和台风灾害造成的损失。 1 2 现状与发展 1 2 1 现状 1 2 1 1 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 ) 对水利工作的支持 地理信息是水利工作的重要基础之一，地理信息系统在水利行业的应用也非常 广泛，包括：防汛抗旱决策支持、水资源管理、水环境保护、水文监测、水土保持、 江河流域规划、水利设施管理、水利工程规划、城市防洪、农田水利等多个方面口，3 1 。 概括起来，地理信息系统在水利方面的应用主要表现在以下几个方面： 1 电子地图技术的应用：以数字地图为基础，提供可视化的图形查询界面和丰 富的信息表达方式，支持水、雨、工、灾情的信息的显示、管理、查询和分析： 2 丰富的图形操作和编辑工具，为水利空间数据库的建设、维护、管理和数据 的制图、输出提供可视化、所见即所得的操作工具： 3 以平台为基础，以数学模型和决策分析为支撑，建立和开发专业的分析算法 华中科技大学硕士学位论文 和水利模型，扶谣对各静永剩数蕹送行深藏次的分析，翔滋水静鞭溯预报、荫汛稔 险救灾指挥辅助决策、灾情统计与评估、水科学问题的研究以及防洪规划等提供强 有力的技术分析手段 4 靶； 4 海量数据的蟹理：由予 亍业豹特殊蛙，水利信息系绫的综合数据库镪援实时 水雨情库、工程信总库、社会经济信息库、图形库、动态影像库、历史大洪水库、 方法痒、趣文本疼、掰变台溅数攥黪、承文数据瘁簿多个数攥瘁，凌太懿数据量秘 实时的数据响应要求，对g i s 进行海量、时、空数据的综管理能力提出了非常严 椿静簧求； s w e b g i s 技术应用：刹用i n t e m e t i n t r a n e t 技术在w e b 上发布靼提供空间数据 服务建目前g i s 技术应用和发展的主要趋势。具体来说，信息服务、工程管理、汛惰 监测等系统均需采爆w e b g i s 技术邋过数字地墨实现信息蜜溺、图形操终等翡能辑，j 。 1 - 2 1 2g i s 技术的发展 警蓊笼铰成熟的g i s 产潞主簧裔黻下死稀旺 e s r i 公司的a r c g i s 系列产品：a r e g i s 系列软件是美网e s r i 公司的g i s 软件 产晶，可运行予u n i x 或w i n d o w s 平台上，它包括个核心模块和若干个w 选的扩 展模块。核心模块的功能主要包括数据的输入、转换、编辑、查谗、统计、分辑等。 m a p i n f o 公司的m a p l n f o ：m a p l n f o 公司鼹在世界上率先摊出桌谢地理信息系统的 公霹，在多年豹疲建实践中，该公霹积累了丰富懿舞发经验，姜开接帮认谈至l 更广 泛的用户需求。在围绕其核心产品m a p i n f o p r o f e s s i o n a l 的基础上，又推出基于a c f i v e x 技术的逢鹜纛耀o c x 控释m a p x ，蒸于数攥痒菔务秣技术的m a p l n f os a p f i a l w a r e 等 系列产品。m a p l n f op r o f e s s i o n a l 是一个典型的桌面地图系统。桌面地图系统是一个小 型的应用平螽，它程微机平静上、主流操作系统w i n d o w s 环境下运行。 舞奥公镯的g e o s t a r 系戮 g e o s t a r 是武汉杏煲公司g i s 坎牛的拨心模坟，也是 国家科技部闼产g i s 软件测评推荐产品。其g e o s t a r n t 版的空间数据库管理模块可 敬绩雳文终秘关系型鼗摇瘴疑秘方式寒存镶耱譬理爨阕忍懿数据，能支持多骚类型 的大型商用r d b m s ，如s q ls e r v e r 、o r a c l e 等，炎持客户服务器体系结构、大型 6 华中科技大学硕士学位论文 空间数据管理以及在网络环境中对多用户并发空间数据访问。 超图公司的s u p e r m a p 系列：北京超图地理信息技术有限公司是在中国科学院地 理信息产业发展中心支持下成立的一家软件公司，主要从事地理信息系统( g i s ) 、 遥感( r e m o t es e n s i n g ) 和全球定位系统( g p s ) 技术基础软件平台、专业软件和应用 系统的研制开发和销售，为政府和企业提供信息工程技术和咨询服务。历经数年时 间的发展，超图公司凭借强大的技术力量、领先的商业理念和敏锐的市场意识，成 功地研制了新一代全组件式g i s 软件平台一s u p e r m a p ，并以此为基础，开发了一系列 专业和行业o i s 软件产品。迄今为止，超图公司的s u p e r m a p 系列产品函盖了从桌面 g i s 软件、组件式g i s 开发平台，到w e b g i s w e b g i s 开发平台、乃至嵌入式g i s 开发平台，测绘软件等g i s 全线产品。从功能上划分，s u p e r m a p 拥有从数据采集、 系统建设到网上发布的完整g i s 解决方案，s u p e r m a ps u r v e y 为g i s 前端数据采集 系统，s u p e r m a pd e s k p r o 为桌面数据处理软件。 1 - 2 1 3 三防应用系统的现状 广州市三防办曾经实地考察过顺德、南京和上海的三防应用系统。这三个三防 应用系统主要呈现以下几个方面的特征： 1 数据现状：目前数据量不太大，但这主要是系统投入使用不久，随着时间的 推移，数据量将迅速膨胀；数据类型呈多样化，有数字、文本、图片、图形、图象、 声音、视频等等；多样化的数据存储在不同的库中，如数字和小文本存储在数据库 管理系统中，大文本、图形、图象、声音、视频存储在文件库中；所建立的数据库 相对都不是很完备：使用的数据库管理系统都是o r a c l e 公司的产品；数据的备份与 恢复采用的都是o r a c l e 自带的备份与恢复工具。 2 数据查询技术现状：气象信息有的使用天眼系统，这是一个独立c s 的系统， 有的则在三防应用子系统中集成；水雨情信息、工情信息、工程信息、灾情信息都 是由g i s 电子地图显示和报表显示相结合，辅助以录像、照片或图纸，采用b s 或 c s 方式查询；都抛弃了早期开发的单机系统，采用多机查询；查询系统或是一个独 立的系统，或是多系统0 】。 华中科技大学硕士学位论文 3 其他现状：软件的用户分为两类：三防相关人员和非三防相关人员，通过身 份识别来控制信息的显示与隐藏；软件的集成度相对不高，没有形成一个完整的、 紧凑的系统：总体界面风格不统一等等。 1t 2 2 三防数据库系统发展趋势 随着g i s 技术，数据库技术，多媒体技术和软件开发平台的发展，三防数据库 系统有如下几个发展趋势： 1 据e r i s 公司声称，他们将在近几年内开发出三维的g i s 开发平台 ，这样 将给三防数据库系统以更加科学、完备的数据，g i s 电子地图显示将会更加逼真，直 观： 2 历史数据库技术的发展将解决当前的历史数据难以存储的缺陷，历史大洪水 的数据将会获得更好的可维护性； 3 更为先进的数据采集技术将提高数据录入的自动化技术，减少人工录入的工 作量，数据录入也更加快捷与及时： 4 数据挖掘技术将在查询时为决策提供具有规律特征的数据； 5 空间数据仓库技术的将为三防数据库系统提供面向决策主题的数据1 2 】： 6 新的软件开发环境和新的多媒体技术将开发出更加直观生动的数据表现形 式； 7 全国水利行业信息化的发展将使三防数据库系统成为全国大系统的一个子系 统。 1 3 本文的主要内容 广州市三防综合数据库系统是计算机信息系统在水利行业中运用的典型实例。 系统使用了强大的o r a c l e 数据库作为后台，最新的m i c r o s o f t n e t 平台作为前台进 行开发，为广州市水利局三防总指挥部的三防决策提供了强大的信息平台，同时还 部分实现了三防总指挥部内的无纸化办公，大大提高了三防总指挥部的信息化程度 和工作效率。 华中科技大学硕士学位论文 2 1概述 2 三防数据库系统需求分析 需求分析是软件开发过程重要的一步，只有通过需求分析才能把软件的功能、 性能完整、准确地表达出来，形成具体的软件需求规格说明，为后续阶段软件的设 计、编码及测试奠定基础【1 4 】。 需求分析的作用是： 1 系统工程师说明软件的功能和性能，指明软件和其他系统成分的接口，并定 义软件必须满足的约束； 2 软件工程师求精软件的配置，建立数据模型、功能模型和行为模型； 3 为软件设计者提供可用于转换为数据设计、体系结构设计、界面设计和过程 设计的模型； 4 提供开发人员和客户需求规格说明，用于作为评估软件质量的依据。 需求分析的任务不是确定系统如何完成它的工作，而是确定系统必须完成哪些 工作，也就是对目标系统提出完整、准确、清晰、具体的要求。 2 _ 2 功能需求 系统总体功能如图2 1 所示。 三防综合数据库不是一个简单的数据集合，要发挥综合数据库的作用，必须开 发相应的应用系统。三防综合数据库保存了与三防指挥相关的所有信息。在这个基 础上可以进行各种历史信息、实时信息的查询，可以对天气情况、雨情、汛情、险 情、灾情等做出预测，进而对三防指挥的决策提供信息支持。 在目前三防数据库还处于刚刚建立的阶段，应用系统的功能范围应着眼于数据 的输, k 维护工作和数据查询功能，以及使综合数据库正常运行的维护工作。这些工 作可以保证综合数据库中的数据能正确地输入输出，并与真实世界中的数据保持同 步；保证综合数据库中数据的完整性、正确性、安全性；保证综合数据库中的数据 能为现有的各个业务部门提供基本的信息支持；保证为今后一定或相当长的时期内 9 华中科技大学硕士学位论文 进行进一步深入的应用提供信息支持。 在相关应瀚系统功能设计中，整个系统的功能分成三大类：数据的输入和维护， 数据查询，系统维护l l ”。 1 数据输入维护功能 数据输入功能指的是大批爨向数据库中输入数据熬工作。这些数攥基本都是原 数据库中没有的数据。数据的输入主簧是在系统建立的初期，把数据库中基本表的 信息以及实时傣怠的掰史纪录输入至4 数搀摩中。在系绞运嚣当中，实瓣数摆黪入疼 功能也属于数据输入功能的范畴。数据维护功能指的是对数据库中已经村的数 据速行堪删改搽终兹功能。与数据辕入磁能朝魄，数攥维护鼹涉及戆数擐量 l 较枣， 基本是在原有数据的基础上进行修正的工作。 闺2 1 系统总体功能 在遴嚣鼗攥竣入载潜侯，耱鬟是瓷系统翅建戆辩谈，对数据静输入并不强调数 据的完熬性和一致性。例如：工情、工程数据的输入并不需要依赖于电子地图的数 据。奁系统耪建豹数箨稔天过瑕中，胃戳在一个或数令终漆上进行大箍量的豢入和 倒入，而不需簧考虑数据的安全权限的问题。蒺他的数据输入的功能根据所在的部 f l 等努蘩环境，需要确定运雩亍戆蘧点。虢避免释法静数据访闯翔修改。 华中科技大学硕士学位论文 在进行数据维护的时候，必须十分注意数据的完整性和一致性。因此许多功能 必须同时对电子地图、数据库、文件进行维护工作。数据库中的基本表的信息，如 社会经济信息、工情信息中的水系信息等等，在第一次进行输入以后，几乎就不需 要进行变动了。 数据的输入和维护工作，一般以c s 的方式进行。这样在效率和安全性控制方 面都比较好。 2 数据查询报表功能 数据查询，报表功能是指根据用户的需求，从综合数据库中提取相关数据并进行 相应计算或处理，然后以各种方式( 如图表、报表、g i s 、文字、图形、图像、动画等 形式) 进行显示。查询功能的使用方式是指用户是使用c s 方式进行，还是使用b s 方式进行查询工作。三防综合数据库的查询功能的用户分布很广，c s 方式受到了很 大的限制，因此大部分功能拟采用b s 为主要使用方式。 需要指出：因为现有的技术手段的限制，报表，特别是复杂格式的报表，在b s 方式下实现有很大的困难。因此，对数据来源复杂、格式要求严格的报表一般在c s 方式下实现。只有对数据格式较简单，而且有以表格形式在b s 方式上进行发布的 需要，可以考虑在b s 上实现。但不能对格式有过于严格的要求和限制。 3 系统维护功能 系统维护功能是为使三钫综合数据库和相关的应用系统能正常运行而必须有的 功能的集合。这些功能基本是在对整个系统进行管理的部门使用的。也有一些功能， 因业务方面的问题，也可以由业务部门使用。 2 3 数据需求 2 3 1系统数据组成 根据数据信息特点的不同，系统包括十类数据：实时水雨情信息，气象信息， 预报成果信息，工程信息，社会经济信息，图形信息，动态影像信息，历史大洪水 信息，超文本信息，历史热带气旋信息。 实时水雨情信息主要有如下数据：测站信息，河道站防洪任务，水库站防洪任 华中科技大学硕士学位论文 务，水库站讯限水位。洪水传播时间，水位流爨关系，大断面，库容丽积泄量关系 益线，频率分秘成果，颁率系数，目蒸发量，降承量，河道求情，阐瑷水情，水痒 水情，闸门启闭情况，抽水流辙，引排水量，风暴潮，河道多日平均俊，水库多日 平均值，旬其际水量，留月弓l 辩水量，匍月特征值。 气蒙信息主露有如下数据：气象站实时资料，热带气旋路径，短期预报。 预报成果信息主要有如下数据：水库水情预报，河道水情预报，风暴潮预报。 工程信息主要有如下数据：河流憾况，承瘁情况，堤防情况，围区情况，水闸 情况，机电排灌站情况，治河工程情况，险工险段情况。 毒土会经济傣息主要有如下数据：区县、乡镇、围隧人口愦提，区矮、乡镶、围 区土地利用情况，区县、乡镇、围区房屋情况，区县、乡镇、围区人均私有财产情 况，区爨、乡镶、基医农终物愤况，嚣县、乡镶、围嚣大牲蛮情况，嚣县、乡镇、 围区各必固定资产情况。 爱影售息主要有势下数攒：行政嚣划图，公路分恣整，铁路势毒瓣，泰系强， 测站分布图，预报分区图，堤防分布图，围区分布图，机电泵站分布图，水闸分布 窝，承裂工程努毒蚕。 动态影像信息主要有如下数据：雷达测雨图，卫星云图，熏点工程监视图象， 箕毽静裰频、誊频、静态器象滔v i d e oc d 等( 麴反映i 程、灾情实嚣耱銎冀、摄豫 等) 。 掰囊大洪永信惠主溪有黧下数菇：气象漕况，雨情，永情，工程调度，灾清， 洪水总绒评价。 超文本信惫主要有如下数据：三防有关的法律河规章制爱，三涝商关的搬务规 范规程规定，三防调度规则、调度方案，汛情通报、简报等毅闻发布内容，描述性的 三防经验和知谚i ，各应用予系统输出的难式文档结果，实时水雨情、工情页面倍息。 历史热带气旋信息主要有如下数据：热带气旋基本数据，热带气旋基本特诬， 热带期限登陆信息，热带气旋影响地区。 2 。3 。2 系绞数撵滚程 系统的数拨总体浚程图如耀2 ，2 磁示。 华中科技大学硕士学位论文 图2 2 系统数据流程图 在图2 2 中，“地图显示”指将分析查询的结果显示在电子地图上，如“水情分 布图”、“等雨量线图”等；“多媒体显示”包括静态图片的显示。 系统共有十一个功能模块，每个功能模块都直接与综合数据库的一个或多个数 据库建立联系，并根据需要将结果存入综合数据的超文本库。 1 气象产品数据流程 气象产品数据流程图如图2 3 所示。 动态影像i 雷达回波圈 c l 实时气象 象 f气象信息 数据信息 ： 产 品 宴时气象 询 厂i 云：- 文本信息 1，。、，一 图2 3 气象产品数据流程图 2 雨情信息数据流程 雨情信息数据流程图如图2 4 所示。 华中科技大学硕士学位论文 山一持 l 实时雨情数据 雨 情 信 “ 信息显示 t m 自c 碧i 目* 整编降雨数据息 广州水文数据库 查 询 图2 4 雨情信息数据流程图 3 水情信息数据流程 水情信息数据流程图如图2 5 所示。 实时水情数据 实时水雨情 水 情 信 整编水情数据 息 广州i 水文数据库 查 询 图2 ，5 水情信息数据流程图 4 工情信息数据流程 工情信息数据流程图如图2 6 所示。 厂磊r p 竺警羹f 也竺三i。 f 询l 图2 6 工情信息数据流程图 5 灾情信息数据流程 灾情信息数据流程图如图2 7 所示。 6 典型历史大洪水数据流程 典型历史大洪水数据流程图如图2 8 所示。 4 华中科技大学硕士学位论文 图形库 士。 l 实刚水雨情 灾 情 信 工情信息息 查 询 让苦鲶- 3 r 佰思 i 社会经济信息 实时灾情 i动态影像 图2 7 灾情信息数据流程图 历史大洪水数据 典 历史大洪水 型 历 史 大 洪 水 信 l超文本 息 查 询 一吾习 。，一 图2 8 典型历史大洪水数据流程图 7 社会经济信息数据流程 社会经济信息数据流程图如图2 9 所示。 社 会 社经信息 i社会经济信息， 经 济 信息显示 l 信 息 查 询 图2 9 社会经济信息数据流程图 8 综合信息数据流程 综合信息数据流程图如图2 1 0 所示。 华中科技大学硕士学位论文 综 合 超文本 信 息 查 询 图2 1 0 综合信息数据流程图 9 预报成果数据流程 预报成果数据流程图如图2 1 1 所示。 超文本 i 预报成果数据 l 预 报 成 果 哭口_ 艰h 1 再裂描查 超文本 询 图2 11 预报成果数据流程图 l0 水情分析数据流程 水情分析数据流程图如图2 1 2 所示。 实时水雨情实时水雨情数据， 水 情 分 信息显示 析 图2 1 2 水情分析数据流程图 1 1 汛情实时监测数据流程 汛情实时监测数据流程图如图2 1 3 所示。 华中科技大学硕士学位论文 图形库 l 空间数据 i 汛 情 实 时 头叼水哺裂借监 实时水雨情 测 2 4 环境需求 2 4 1 服务器 图2 13 汛情实时监测模块数据流程图 图形服务器和数据库服务器均选用u n i x 操作系统和o r a c l e 数据库管理系统。文 件服务器采用w i n d o w s2 0 0 0s e r v e r 操作系统。不需要重新购置服务器使用现有服务 器：数据库服务器、文件服务器、图形服务器、w e b 服务器的配置。 数据库服务器：采用两台i b m7 0 2 6 6 h 1 和一台i b m7 0 2 6 b 8 0 ，并配备i b m 7 1 3 3 一d 4 0 磁盘阵列。 图形服务器：采用d e l lp e 6 4 0 0 ，配备d e l l p v 6 6 0 f 磁盘阵列。 文件服务器：可单独采购或利用现有w e b 服务器。 w e b 服务器：内外网w e b 服务器均采用i b mx 2 3 2 。 2 4 2 地理信息系统 系统配置如图2 1 4 所示。 服务器端：a r c s d e ( 1 个服务器端使用许可和5 个可读写连接使用许可) ： a r c l m s ( 5 0 个) 。 客户端；a r c i n f o ( 1 个浮动使用许可) ； a r c l m sv i e w e r s ( 不用购买) 。 在本系统的应用中，主要是基于b s 的查询显示，数据的编辑与高级的分析功 能只有极少数据的用户使用，特别是在系统第一期的应用中很少涉及。因此，我们 华中科技大学硕士学位论文 毳蕈 端 l a r 。：d e h a r c i m s f 1 t c p i p lh 1 t p 备 - 咖c z 雌v t e w e 瞄- 户 a r c l n f o i 学 m 一 数据维护与决策分析浏览与查询显示 图2 1 4g i s 系统配置图 认为a r c s d e 配置1 个服务器端使用许可和5 个可读写连接使用许可完全可以满足 当前的需要。a r c l n f o 目前建议只购买1 个浮动使用许可，用以进行空间数据的管理、 维护，复杂的编辑和高级的分析功能目前还不会涉及到。a r c l m s 的用户数完全可以 满足广州市水利局内部以及下级单位的查询需要。 至于目前的配置方案随着系统的建设和扩展，将来不能满足用户的需要的情况， 可以通过增加购买使用许可的方式来解决。 2 4 3 系统安全控制 为了保证三防决策支持系统一期工程的安全性，除了在底层的网络环境、操作 系统一级进行必要的控制外，数据库系统本身也必须采用相应的安全措施，从数据 库管理系统一级进行安全控制【1 6 。 现有数据库管理系统常采用用户身份鉴别、访问控制、数据加密以及审计监听 等手段保证数据库的安全，防止未经许可的人员窃取、篡改或者破坏数据库的内容， 通用的d b m s 安全模型如图2 1 5 所示。 数据库的表格、视图可以看作是用户要访问的数据对象，每个对象有多种操作 权限( 例如：增加、删除、修改、查询) ，这些权限被集中授予多个用户角色，用户属 于某个角色之后就拥有相应的数据库对象的权限。用户还可以单独的被授予某些操 作权限【1 7 】。 华中科技大学硕士学位论文 图2 1 5d b m s 安全模型 用户登录时，数据库系统进行身份识别，确认了用户的合法身份后系统根据用 户的操作权限对该用户的操作进行访问控制。下面从用户身份鉴别、访问控制、数 据密码存储、审计监听几个方面具体说明三防数据库系统中的数据库安全策略。 用户身份鉴别是数据库系统的基本安全控制策略，用户只有先注册登录，以合 法身份进入数据库系统，才允许与数据库连接，从而进行相应的数据库操作。用户 身份鉴别机制能够简单有效的防止数据被轻易的泄漏。 对于一个数据库，不同的用户有不同的访问要求和使用权限。在三防决策支持 系统一期工程中，数据库的用户可分为四类：系统用户( d b a ) ，数据对象的属主 ( o w n e r ) 、一般用户和公共用户( p u b l i c ) 。 系统用户具有系统控制和操作的特权，一般是系统管理员或者数据库管理员， 他们拥有数据库系统可能提供的全部权限。 数据对象的属主是创建某个数据对象的用户，例如表的属主，具有对该表的更 新、删除、创建索引等所有操作权限。 一般用户是指那些经过授权被允许对数据库进行某些特定的数据操作的用户。 公共用户是为了方便共享数据操作而设置的，他代表全体数据库用户。任何一 个合法的数据库用户都拥有公共用户的操作权限。 用户只能进行已被授权范围内的操作，对任何一个数据库对象进行操作必须有 明确的授权许可。d b m s 建立授权表，该表包含三个属性：用户标识、数据对象和 访问特权。 华中科技大学硕士学位论文 目前，广州市三防数据库应用中暂时无以密码存放和使用数据的要求。 在数据库运行期间进行审计监听。d b m s 跟踪用户对一些敏感性数据的存取活 动，跟踪的结果记录在跟踪审计记录文件中。一旦发现有窃取数据的企图，或者发 出警报信息，或者分析记录，从中找出原因、追究责任、采取防范措施。 华中科技大学硕士学位论文 3 三防数据库系统体系结构 3 1系统网络拓扑结构 在广州市三防指挥系统的网络结构中，内部网和外部网从物理上彻底隔离。 瘫帮舄域嬲主要鼷寒连接广建蛮三防鹭撂中心疼都憨鬟毒计算援。巍部鬣域圈 采用层次型结构组建，分为中心层和接入层。中心层用来连接接入层交换机和服务 器。中心瑟帮援入藩之阕采瑁1 0 0 0 m 黻太阚遣接，接入瑟