基于数据仓库的水利决策支持系统构建分析

1、对于水利系统的领导者来说 , 需要了解的不仅 仅是枯燥乏味的业务流数据 , 更重要的是掌握大量 数据中所蕴含的信息和规律 。 这些信息和规律将帮 助领导者在防洪调度 、 单位运营等方面做出正确决 策 。 因此 , 开发水利决策支持系统具有较高的实用 价值 。由于面向的是水利系统的用户 , 除了要向单位 管理者提供各部门业务流程和运营状况等信息外 , 还应该将洪水演进 、 水利资源配置以及各相关设备 的运行信息提供给管理者 , 以帮助他们在关键时刻 能迅速做出正确决策 。 直接在传统的面向业务处理 的数据库上建立面向分析的决策支持系统 , 将无法 满足水利系统的要求 。 因此有必要建立一个基于集

2、 成数据仓库的决策支持系统 , 以适应现阶段水利信 息化的需要 , 提高管理者决策的正确性和高效性 。1构建基于数据仓库的 SLDSS 相关技术综述 11.1数据仓库不同的人对数据仓库有不同的定义 。 公认的数 据仓库之父 W.H.Immon 将其定义为 :“ 数据仓库是 支持管理决策过程的 、 面向主题的 、 集成的 、 随时间 变化的 、 持久的数据集合 ” 。数据仓库中的数据大体分为四级 :远期基本数 据 、 近期基本数据 、 轻度综合数据和高度综合数据 。 还有一部分重要数据是元数据 , 即关于数据的数 据 , 数据仓库中用来与终端用户的多维模型与前端工具间建立映射的元数据 , 称为决

3、策支持系统的元 数据 。1.2联机分析技术由于决策支持用户的需求是未知的 、 临时的 、 模 糊 的 , 因 此 在 决 策 中 需 采 用 多 维 分 析 的 方 法 。OIAP 是 20世纪 90年代公认的一项很重要的以多维分析方法进行决策分析的技术 。 OLAP 是使分析 人员 、 管理人员或执行人员能够从多种角度对从原 始数据中转化出来的 、 能够真正为用户所理解 、 并 真实反映企业维度特性的信息 , 进行快速 、 一致 、 交 互地存取 , 从而获得对数据的更深入了解的一类软 件技术 。 OIAP 系统还能处理与应用有关的任何逻 辑分析和统计分析 。 基于非常大的数据量 , OLA

4、P 系 统管理者和决策分析者能够快速 、 有效 、 一致 、 交互 地访问检索各种信息的视图 , 同时能够有力地比较 和分析发展趋势 。1.3数据挖掘数据挖掘技术是建立数据仓库的难点和核心 问题 , 是使数据仓库成为决策支持的最好工具 。 数 据挖掘是从大量数据中挖掘出隐含的 、 先前未知 的 、 对决策有潜在价值的知识和规则 , 为经营决策 、 市场策划 、 金融预测等提供依据 , 帮助企业的决策 者调整市场策略 , 减少风险 , 做出正确地判断和决 策 。 OIAP 是一种验证型的分析 , 是由用户驱动的 , 很大程度上受到用户水平的限制 ; 数据挖掘是由数 据驱动的 , 系统能够根据数据

5、本身的规律性 , 自动基于数据仓库的水利决策支持系统构建分析董晓绘 1, 张修宇 2(1. 郑州市水文水资源勘测局 , 河南 郑州 450006;2. 华北水利水电学院 , 河南 郑州 450008摘 要 :为了帮助决策者在防洪调度 、 单位运营等方面做出正确决策 , 有必要建立一个基于集成数据仓库的水利决策支持系统 (SLDSS , 以适应现阶段水利信息化的需要 。 介绍了基于数据仓库的SLDSS 相关技术 , 分析了水利决策支持系统 SLDSS 的系统体系 , 以及基于数据仓库的水利决策支持系统 SLDSS 的系统结构形式 。关键词 :水利信息化 ; 数据仓库 ; 决策支持系统中图分类号

6、:TP311.13文献标识码 :A文章编号 :1672-3279(2006 01-023-03第 1期 2006年 3月水 利 水 文 自 动 化Automation in Water Resources and HydrologyNO.1Mar, 2006地挖掘数据潜在的模式 , 或通过联想建立新的业务 模型 , 找到正确的决策 , 是一种真正的知识发现方 法 。2SLDSS 的系统体系分析根据水利工作的实际情况 , 水利决策支持系统 主要包括 :防汛决策支持系统 、 抗旱决策支持系统 、 水资源决策支持系统 、 水环境决策支持系统 、 水土 保持决策支持系统 、 水利综合会商系统等 2。(

7、1 防汛决策支持系统建设是保障防汛抗洪工 作有效和科学的完成前提条件 , 在实时数据采集系 统建立的前提下 , 可以利用遥测数据 、 遥感图片等 进行相应的暴雨预报 、 洪水预报 、 洪水调度等工作 , 可以为防汛抗洪工作做出指导性的预报和预警 。 (2 抗旱决策支持系统有两类数据源 :即遥感 数据源和旱情监测站采集的旱情信息数据 。 抗旱决 策支持系统在遥感图片基础上 , 结合相关的计算模 型进行计算 , 可以快速 、 准确地获得同一时期内大 范围的土壤含水量信息 , 以提供第一手的辅助决策 资料 。 同时也可以根据地面旱情固定 、 流动监测站 采集的地下水埋深 、 土壤含水量 、 土壤温湿

8、度等数 据 , 作为区域遥感数据校正的参考 。(3 水资源决策支持系统在水资源数据库及地 理数据库的基础上 , 采用相关的数学模型进行计 算 , 评价 、 预测水资源量 , 对水资源进行优化管理和 科学调度 。(4 水环境决策支持系统在水环境数据库及地 理数据库的基础上 , 采用相关的数学模型进行计 算 , 评价水质 、 预 测 模 拟 水 质 变 化 、 计 算 水 环 境 容 量 、 控制规划污染物总量 。 水环境决策支持系统将 成为环境管理和环境执法重要依据 。(5 水土保持决策支持系统是建立在水土流失 数据库和地理数据库的基础上 , 利用水土流失评价 及治理数学模型技术 , 采用智能决

9、策支持系统的思 想建立水土流失模型库 , 为水土流失的评价及预测 提供强大的决策支持 。 水土保持决策支持系统的研 究不仅对土壤侵蚀的评价提供科学方法 , 同时与实 时水保监测系统的集成将为水土保持治理工程的 科学性提供保障 , 并指导水保工程的规划和实施 。 (6 水利综合会商系统集中展示上述各种决策 支持系统提供的关于防汛 、 抗旱 、 水资源 、 水环境 、 水土保持等数据 , 为水利部门主管领导提供集成的 会商环境 , 便于会商人员迅速作出科学决策 , 下达 会商命令 , 以尽量减少未来可能造成的各种损失 。 3基于数据仓库的 SLDSS 的系统构建分析 决 策 支 持 系 统 的 构

10、 造 方 式 可 分 为 二 种 形 式 : (1 “ 单一数据库 +方法库 +模型库 +简单界面 ” 的演 绎型决策支持系统 ; (2 数据仓库出现后的 “ 多数据 库 +数据仓库 +OLAP+数据挖掘 +结果展示 ” 的分析 型决策支持系统 。 但是仅有分析型的决策支持系统 的结构无法满足本系统所针对的水利系统的领域 背景 , 因此加以改进而提出一种水利决策支持系统 SLDSS 。 整个系统可以分为三个层次 , 由下至上分别 是数据层 、 模型层 、 用户接口层 。 数据层提供整个 SLDSS 的数据支撑 , 它实际上是一个 “ 数据库 数 据仓库 数据集市 ” 的三层结构 3。 通过将数

11、据仓库 和数据集市分离的方法 , 可以使数据仓库集中精力 解决数据整合和清理等问题 , 而数据集市则致力于 为特定的决策过程提供服务 。 数据仓库在数据源和 直接面对决策支持过程的数据集市之间形成了一 个缓冲 , 数据集市可以面向一个优良的数据仓库来 建设 , 数据源的变化可以不直接影响到数据集市 。 模型层包括 OLAP 模型 、 数据挖掘模型和数学 模型三种模型 。 OLAP 模型和数据挖掘模型用于业 务职能的数据分析和预测 , 数学模型用于洪水预测 和防洪调度 。 在 SLDSS 中使用数学模型 , 是因为洪 水趋势预测在现阶段仍然是采用将数学模型和专 家经验相结合的比较成熟和有效的方法

12、 。用户接口层提供专家和 普通用户访 问 SLDSS 的接口 。 专家和领导可以从浏览器查看 OLAP 分析 的结果 , 也可以通过 GIS 直观地了解洪水演进的仿 真 。 引入 GIS 系统 , 简化了本决策支持系统的操作 , 使决策过程更加直观 。 SLDSS 层次结构见表 1。SLDSS 的系统结构如图 1所示 。 中心集成数据 库是在 SLDSS 开发中新建的数据库 , 所有部门的日 常业务数据均保存在该数据库中 , 它也集成了水雨 系统层次 具体结构层次用户接口层 客户端浏览器 , GIS 系统模型层 OLAP 模型 , 数据挖掘 , 数学模型 数据层 数据集市 , 中心数据仓库 ,

13、 数据源 表 1SLDSS 层次结构表24水 利 水 文 自 动 化 2006. 3情数据库 (短期的水雨情数据 和空间数据库 (辖区 地图数据 , 是数据仓库的主要数据来源 。 前端用户 接口采用浏览器和 GIS 相结合的方式 , 使用简单直 观 。4结语结合水利行业业务管理决策支持的特殊需要 , 设计并实现了一种基于数据仓库的 SLDSS , 水利决 策是多系统 、 多数据源的复杂的决策问题 , 该决策 系统由多个组成部分协作构成 , 这些组成部分之间 有许多交互 , 需要一种主动的行为机制 、 灵活的行 为模式和独立的控制机制的计算实体 , 来建立更复 杂的模型 , 以及设计和实现功能更

14、强大的应用系 统 。 为了合理 、 高效 、 充分地利用水利信息 , 应充分 吸收交叉学科的研究精华 , 在现代信息技术迅速发 展的影响下 , 使 SLDSS 更好地为决策服务 , 为广大 人民的人身生命财产保驾护航 。参考文献1员巧云 . 基于数据仓库的决策支持系统研究 J. 情报探索 , 2005(1.2赵晓虎 . 中国水利信息化现状及解决方案 J. 南水北调与 水利科技 , 2003(2.3樊国柱 . 水利决策支持系统 SLDSS 的研究和实现 J. 微型 机与应用 , 2005(1.图 1SLDSS 系统结构Analysis on Construction of Data Wareho

15、use Feature-based Water Conservancy Decision Supporting SystemDONG Xiao-hui 1, ZHANG Xiu-yu 2(1.Hydrology &Water Resource Survey Bureau of Zhengzhou, Zhengzhou 450006,China;2.North China Institute of Water Conservancy and Hydropower, Zhengzhou 450008,ChinaAbstract:In order to help decision-maker

16、s to make correct decision in flood control operation and unit running, it is very necessary to build up an integrated data warehouse feature -based water conservancy decision supporting system to meet the requirements for water conservancy informatization at present. In this article, concerning technology, system