堤防工程数据库设计规程

CWHIDA中国水利水电勘测设计协会标准T/CWHIDAXXX-XXX堤防工程数据库设计规程Codefordatabasedesignofleveeproject（征求意见稿）XX-XX-XX发布XX-XX-XX实施中国水利水电勘测设计协会发布总则为统一堤防工程数据库的设计标准，规范堤防工程数据库的需求分析、数据库结构设计和数据库系统设计，保证数据库建设质量，制定本标准。本标准适用于堤防工程数据库的设计、开发与应用。本标准主要引用以下标准：GB4943信息技术设备安全GA/T389计算机信息系统安全等级保护数据库管理系统技术要求GB/T8567计算机软件文档编制规范GB/T7408时间和日期表示法SL478水利信息数据库表结构及标识符编制规范SL213水利工程代码编制规范SL249中国河流代码L/T1321大坝安全监测数据库表结构及标识符标准SL323实时雨水情数据库表结构与标识符SL577实时工情数据库表结构及标识符SL591历史大洪水数据库表结构及标识符SL700水利工程建设与管理数据库表结构及标识符SL/T324水文数据库表结构及标识符堤防工程数据库设计除应符合本标准规定外，尚应符合国家及行业现行有关标准的规定。2术语堤防工程数据库databaseofleveeproject堤防工程建设和运行过程中所产生信息建成的数据库的总称。第三范式thirdnormalform所有数据元素不但要能唯一地被主关键字所标识，而且它们之间还必须相互独立，不存在其他的函数关系。E-R图entityrelationshipdiagram在数据库概念设计过程中，用来简明表示现实世界中实体及其联系的一种信息结构图。UML图unifiedmodellanguage统一建模语言，是用来对软件系统进行可视化建模的一种模型化语言，大多以图表的方式表现出来。实体entity实体是存在于现实世界中并可根据其自身信息加以鉴别的任何事物的抽象表示。概念模型conceptualmodel用概念方法所描述的用户可理解并易于实现的数据内容和相互关系。局部概念模型localconceptualmodel用概念方法描述的面向部分应用的局部数据的内容和相互关系。标识符identifier数据库中用于唯一标识数据要素的名称或数字，标识符分为表标识符和字段标识符。字段field数据库中表示与对象或类关联的变量，由字段名、字段标识和字段类型等数据要素组成。数据类型datatype字段中定义变量性质、长度、有效值域及对该值域内的值进行有效操作的规定的总和。索引index含有关于记录或数据项标识符及其位置的信息表。

3基本规定堤防工程数据库设计应符合科学性、经济性、可靠性和易维护性，应遵循以下基本原则：先进性和实用性原则。数据库设计应采用先进的技术，在兼顾技术先进性的同时，应坚持以需求为导向，充分考虑堤防工程的建设、管理、运维等实际需求，以保证实际应用效果。共享性原则。数据的共享是建立数据库的基本动因，数据库设计要强调多种应用、多单位共建共用，共享数据服务。独立性原则。数据库应为独立的运行单元，数据库的设计及其结构的变化不影响应用程序。标准化和规范化原则。数据库的设计除遵循数据库设计的软件行业标准外，还应遵循国家及行业的习惯性事实标准，应简洁且结构清晰，关系型数据库范式设计应达到第三范式的要求。开放性原则。数据库设计应考虑数据及软硬件的开放性，支持数据库与其他专题数据的集成、交换和共享。完整性原则。数据库应避免大量数据的重复，通过数据完整性约束的定义和检查，保证数据完整性。可扩展性和兼容性原则。数据库设计应具有扩展性能，系统增加新的需求或应用时，不得引起整个数据库结构的变化，且应与国内已有的相关数据库规范相协调，保持兼容性和实际使用的延续性。安全性原则。数据库设计时应充分考虑数据安全性，数据库应具备一个合理有效的备份和恢复策略，以及具备合理的对数据访问的授权设计，避免数据的非法访问。数据库设计应包含需求分析、数据库结构设计和数据库系统设计等内容，数据库结构设计应包括概念设计、逻辑结构设计和物理结构设计等阶段，数据库系统设计应包括功能设计、架构设计、物理设计、数据接入设计和安全设计等内容。设计工作流程如图3.0.1所示：图3.0.1数据库设计流程图数据库结构设计应与数据库系统设计相结合，在设计数据库结构时，应充分考虑应用系统的要求。数据库系统应根据应用需求和相关要求进行设计，应采用面向对象的设计和分析方法，应统一时空框架、信息分类编码体系和数据交换平台。数据库设计应根据GB/T8567的要求编写相应文档，设计的结果应通过专家审查。

4数据分类与内容4.1数据分类堤防工程数据应来源于堤防工程建设及运行过程中产生的相关信息。堤防工程数据宜分为工程、地理、地质、水文气象、险情、监测和社会经济等专业信息。4.2数据内容工程数据应包含堤防工程建（构）筑物、护岸工程、其它工程建（构）筑物和堤防工程管理等内容。地理数据应包含测量控制点、水系、居民地及设施、交通、管线、境界与政区、地貌、植被与土质、地名、数字正射影像、地籍测量等内容。地质数据应包含勘探、地质、试验以及物探等内容。水文气象数据应包含水情、雨情、气象和洪涝灾害等内容。险情数据应包含堤身险情、堤基险情、岸坡险情和穿堤建筑物险情等内容。监测数据应包含变形监测、渗流监测、压力监测、应力应变及温度监测、地震反应监测以及环境因子监测等内容。社会经济数据应包含堤防保护区及堤防工程区的社会、经济、生态环境、历史灾害等内容。堤防工程各类数据的具体内容应按照附录A的规定执行。

5需求调查与分析数据库设计阶段应开展用户需求调查和分析，调查和分析的重点是用户、需求和现有的数据资源等。用户需求调查应选取有代表性的单位，明确调查的内容，并制定详细计划。用户需求调查的内容应包括用户概况、管理需求、应用需求、数据需求、安全需求和技术装备情况需求等。用户需求分析应在用户调查的基础上，分析用户的实际需求，结合信息技术的发展前景，编制需求分析说明书，作为数据库设计的基础。需求分析说明书应主要包括下列内容：用户需求调查表。分析用户堤防工程相关业务流程及其涉及到的堤防工程数据。明确用户对数据库系统各方面的需求。确定系统范围边界。

6数据库结构设计6.1概念设计概念设计阶段，应对需求分析中收集的信息和数据进行分析和抽象，确定实体、属性及他们之间的联系，将各个用户的局部视图合并成一个总的全局视图，形成独立于计算机的反映用户需求的概念模型。形成一个独立于计算机的反映用户需求的概念模型，应满足下列条件：准确描述用户需要的信息模式；既易于在计算机系统上实现又容易为用户理解；独立于任何特定的数据库管理系统；可以在任何数据库管理系统上实现。实体、联系、属性的表达方式可使用E-R图或UML图进行表达，E-R图和UML图可采用常用制图工具绘制。概念设计采用以下设计策略：自顶向下，首先定义全局概念结构的框架，然后逐步细化；自底向上，首先定义各局部应用的概念结构，然后将它们集成，得到全局概念结构；逐步扩张，首先定义核心的概念结构，然后逐步向外扩充，以滚雪球的方式逐步生成其他概念结构，直至总体概念结构；混合策略，用自顶向下策略设计一个全局概念结构框架，并以此为骨架集成自底向上策略中设计的各局部概念结构。概念设计应包含以下步骤：进行数据抽象，确定实体、属性、联系；设计局部概念模型，形成局部UML图或分E-R图；集成局部概念模型，形成全局UML图或E-R图；进行UML图或E-R图的优化。6.2逻辑结构设计逻辑结构设计阶段，应将数据库概念模型转换为某个关系型数据库管理系统所支持的数据模型，并对其进行优化。逻辑结构设计应选择最适于描述与表达相应概念结构的数据模型，然后选择最合适的数据库系统。逻辑结构设计产生的逻辑数据模型应符合下列要求：选用的数据库系统完全支持；满足完整性与安全性要求；支持高效率的数据库操作要求；具有较高的存储空间利用率。逻辑设计的具体任务应含有以下内容：数据库的概念模式转换为逻辑数据模式；关系模式的规范化处理；关系模式的优化处理；定义关系模式上的完整性和安全性约束；逻辑数据库的性能估计。6.3物理结构设计在概念模型设计和逻辑模型设计的基础上，应结合特定的数据库管理系统和计算机软硬件环境，确定一个最适合应用环境的数据库的物理结构，具体内容应包括存储结构、存取方法和存取路径。确定存储结构时，应综合考虑存取时间、存储利用率和维护代价等因素。存储结构设计应包括数据目录结构、表和字段标识符、数据类型以及索引设计等内容。各类数据应分别设计各自的数据表结构，并确定各数据表的数据项名称、类型、宽度和值域范围。数据表结构格式设计应符合SL478的相关规定。表标识符命名应符合下列规定：表标识符的命名方式应为[对象标识符]_[专业分类码]_[主体标识]；对象标识符表示该标识符所对应的数据库对象类型，其对象类型所对应的标识如下：T：表格；V：视图。专业分类码用以识别数据库表的专业类别，应按专业的2~3位分类英文缩写字母组成，堤防工程数据库专业分类码按照附录A的规定执行。主体标识命名应符合下列规定：主体标识宜按表名英文缩写命名；主体标识由多级分类码组成时，分类码之间应采用“_”分割；工程类数据主体标识命名应符合SL700、SL577的规定；监测类数据主体标识命名应符合DL/T1321的规定；水文气象类数据主体标识命名应符合SL/T324、SL323和SL591的规定。字段标识符命名应按字段名的中文词组对应的术语符号或常用符号命名，也可按表名英文译名的缩写命名。中国河流和水利工程代码的编制应符合SL213和SL249的相关规定。数据类型应符合下列规定：数据类型精度定义，应确保实际使用需求的基础上，缩短数据类型长度；当满足多种数据类型时，应该优先考虑数值类型，其次是日期或二进制类型，最后是字符类型；固定长度的字符类型采用char，长度不固定的字符类型采用varchar；时间和日期表示法应符合GB/T7408的相关规定；应设置NOTNULL限制，尽量避免数据为NULL。应根据不同类型数据的特点建立索引，确定索引方式和索引关键字段。数据库索引应符合下列规定：索引应按IX_[表标识]_[索引标识]方式来命名；索引标识字符长度不宜超过10个字符，宜为英文单词说英文单词缩写；应避免建立重复索引和冗余索引。

7数据库系统设计7.1功能设计堤防工程数据库系统应包含数据库管理与维护、数据输入输出、数据处理、数据表达、数据检索与统计以及数据库安全管理等功能模块。数据库管理与维护应包括数据的更新与维护，数据字典、索引以及元数据的管理与维护，以及软硬件的升级与维护等功能。数据输入输出应包括数据的上传、下载、检查和确认等功能。数据处理应包含数据的格式转换、数据清洗等功能。数据表达应包括数据的可视化显示与浏览等功能。数据检索与统计应包含数据检索、数据统计、全文检索、文档预览等功能。数据库安全管理应包含用户管理、权限管理、系统日志管理、数据库备份与恢复等功能。7.2架构设计数据库架构应包含ETL工具、全文检索集群、关系型数据库、对象存储集群以及应用系统等内容，系统架构如图7.2.1所示。图7.2.1系统架构图ETL工具应具有下列功能：结构化数据、非结构化数据、半结构化数据等多种数据源的接入；支持横向扩展能力；数据清洗交互式配置；支持多种数据格式输出。全文检索应具有下列功能：海量数据快速查询；支持横向扩展能力；智能分词功能。关系型数据库应具有下列功能：标准的SQL查询语言；支持分片存储；支持事务能力；支持横向扩展能力。对象存储集群应具有下列功能：能提供标准的REST接口访问API；海量文件存储能力；安全访问能力。堤防工程数据库系统应满足下列要求：系统应采用B/S架构；系统应采用前后端分离的框架；系统应具有高可用的特性；7.3物理设计系统硬件的选型应满足下列要求：系统硬件应包括存储服务器、数据库服务器、索引服务器、Web应用服务器、网络交换机等设备；系统硬件的选型和配置应根据用途确定，使得存储能力、网络环境、计算能力达到最高的利用。系统的软件选型应满足下列要求：操作系统应采用安全、稳定、兼容的Linux操作系统；全文索引及对象存储软件应安全、稳定、兼容、支持集群横向扩展、支持海量数据存储；关系型数据库宜采用MySql、SQLserver、Oracle等。系统网络设计应满足下列要求：网络结构和带宽应根据需求扩展，满足业务高峰期带宽需要；系统网络应可靠、安全，具备漏洞扫描、入侵检测、数据包过滤、防病毒、身份认证、数据加密、主机监控的能力；宜划分不同的网络区域，并按照方便管理和控制的原则为各网络区域分配地址；应在关键网络节点处对进出网络的信息内容进行过滤，实现对内容的访问控制。7.4数据接入设计数据接入服务应包括数据交换中心、统一接入管理以及适配器等内容，统一接入架构如图7.4.1所示。图7.4.1统一接入架构图接入数据应包括结构化和非结构化数据，非结构化数据包括文档、图片、音频、视频等文件数据。数据的交换机制应满足下列规定：数据接入应由业务系统适配器、数据交互中心、统一接入管理及网络组成的系统共同完成；业务系统中的适配器应在统一接入管理中进行注册与授权；适配器应将数据进行适配封装后发送至数据交换中心，并由数据交换中心解析后发送给数据库。适配器开发应满足下列要求：应将业务系统数据封装成双方约定的数据格式。适配器接口协议应按照附录A的规定执行，并符合以下要求：数据交换中心对外发布的HTTP服务路径应为：https://ip地址:端口/V1/接口名；IP地址和端口由数据交换中心部署情况确定；适配器发送数据应采用POST方式调用接口。7.5安全设计数据库安全设计应包含数据清洗、数据存储和数据访问等内容，应符合GB4943、GA/T389的相关规定。数据清洗应满足下列要求：数据清洗过程中应保存个人信息，确保数据可以追踪；数据清洗前后应保持一致。数据存储应满足下列要求：数据存储应具有可扩展性；数据存储应具有多副本特性，并确保多副本之间数据的一致性；数据应定期采用增量或全量数据备份。数据访问应满足下列要求：支持创建用户账号、设置密码权限、定义用户组、用户身份的验证与鉴权；支持监控用户认证和访问行为、系统日志记录及查询功能；服务之间的接口应采用加密传输的安全机制；数据库系统应配备防火墙，关闭不必要端口；数据库系统应配备安全防护，具有风险识别功能。附录A堤防工程数据分类、内容与代码堤防工程数据分类、内容与代码宜按表A.0.1的规定执行。表A.0.1堤防工程数据分类、内容与代码表专业分类代码主要数据内容工程ENG堤防工程建（构）筑物数据包含堤防设计、堤基处理、堤防工程加固、扩建与改建等信息；护岸工程数据包含坡式护岸、墙式护岸以及其他形式护岸等信息；其它工程建（构）筑物包含穿堤管道，临堤码头、港口、泵站，以及跨堤桥梁、渡槽、管道等信息；堤防工程管理数据包括组织管理、工程检查、安全监测和维护保养等信息。地理GEO测量控制点数据包含平面控制点、高程控制点、天文点、重力点、卫星定位控制点等信息；水系数据包含河流、沟渠、湖泊、水库、海洋、附属水利设施等信息；居民地及设施数据包含居民地、工矿设施、农业设施、公共服务设施、名胜古迹、宗教设施、科学观测站等信息；交通数据包含铁路、城际公路、城市道路、乡村道路、道路构筑物及附属设施、水运设施、航道、空运设施等信息；管线数据包含输电线、通信线、油（气、水）输送管道、城市管线等信息；境界与政区数据包含国界、省级行政区、地级行政区、县级行政区、乡级行政区等信息；地貌数据包含等高线、高程注记点、数字高程模型、水域等值线、水下注记点、自然地貌以及人工地貌等信息；植被与土质数据包含天然植被、人工植被、沙地、戈壁、盐碱地、裸土地、荒漠以及苔原等信息；地名数据包含自然地理实体名称和人文地理实体名称；数字正射影像数据包含全数字摄影测量方法、单片数字微分纠正以及正射影像图扫描方法数据；地籍测量数据包含地籍区、界址线、界址点以及重要界标设施等信息。地质GE勘探数据包含钻探和坑探数据；地质数据包含区域地质、工程地质、水文地质以及施工地质等信息；试验数据包含室内试验和原位试验数据，其中室内试验主要包含土样试验、岩样试验以及水样试验，原位试验主要包含钻孔原位试验以及坑槽原位试验，具体应包括下列内容：土样试验数据包括堤身土样常规物理力学性质试验、堤基土样常规物理力学性质试验、土样三轴剪切试验、渗透变形试验、软土试验、黄土试验、盐渍土试验、膨胀土试验、人工填土试验、分散性土试验、冻土试验、红粘土试验、土料的物理力学性质和颗分试验、土料防渗性能试验、碎砾石类土物理性质和颗分试验、砂砾料颗分试验、砂砾料物理性能试验、砂砾料碱活性试验等信息；岩石试验数据包括岩石常规物理力学性试验、抗剪试验、混凝土人工骨料原岩试验、混凝土人工骨料原岩碱活性试验等信息；水样试验数据包括水样简分析试验数据；钻孔原位试验数据包括标准贯入试验、动力触探试验、静力触探试验、十字板剪切试验、扁铲试验、注水试验成果以及抽水试验等信息；坑槽原位试验数据包括坑槽渗透试验数据；物探数据包含直流电阻率法、自然电场法、瞬变电磁法、探地雷达法、拟流场法、弹性波法、温度场法、同位素示踪法以及层析成像法等数据，其中直流电阻率法包含电阻率剖面法和高密度电阻率法，弹性波法主要包含浅层地震折射波法、浅层地震反射波法以及瑞雷波法，温度场法主要包含红外探测法和分布式光纤法，层析成像主要包含电磁波CT、声波CT以及地震波CT。水文气象HYD水情类信息包括水文基础设施、地表水、地下水和水质等信息；雨情类信息包括降雨、日雨量、时段雨量、暴雨笼罩面积等信息；气象类信息包括气温、风况、蒸发、冰情、冻土等信息。险情DAN堤身险情包括散浸、漏洞、裂缝、脱坡等信息；堤基险情包括管涌、散浸、沉降滑移等信息；岸坡险情包括滑坡、崩岸等信息；穿堤建筑物险情包括接触冲刷、沉降变形等信息。监测MON变形监测数据包含大地测量监测、内观测量、光纤监测以及GNSS监测等信息。渗流监测数据应包含浸润线监测、扬压力监测、渗流量监测以及渗水水质监测等信息；压力监测数据包含渗水压力监测和导渗降压监测等信息；应力应变及温度监测包含无损监测、有损监测以及温度监测，无损监测数据主要包括磁测法和x射线检测等信息，有损监测数据主要为盲孔法信息，温度监测数据主要为温度监测信息；地震反应监测数据包含地磁观测、地电观测、重力观测以及地温观测等信息；环境因子监测包含遥感监测和病害监测，遥感监测数据主要包括遥感影像、倾斜三维实景、数字表面模型、土地利用数据以及房屋等信息，病害监测数据主要包括地面裂缝观测和地面垮塌观测等信息。社会经济HE堤防工程保护区主要包括面积、耕地、人口、城镇分布等社会概况，各行业的规模、资产、产量、产值等国民经济概况，生态环境状况，历史洪、涝、潮灾害情况，以及相关社会经济发展规划等信息；堤防工程区主要包括面积、地类、人口、房屋、固定资产，农林牧副渔业、工矿企业、交通、通信、文化教育等设施，文物古迹、旅游设施、墓地等信息。

附录B适配器接口协议安全接入接口应按表B.0.1的规定执行。表B.0.1安全接入接口参数列表接口/v1/token参数类型字段类型说明请求参数domain_idString应用所在域的域idorg_idString应用所在组织的组织idclient_idString应用的appKeyclient_secretString应用的