信息化技術(shù)在濟(jì)南水文工作中的建設(shè)應(yīng)用

丁素媛 宋蘇林 馮 平

(濟(jì)南市水文局，山東 濟(jì)南 250014)

信息化技術(shù)在濟(jì)南水文工作中的建設(shè)應(yīng)用

丁素媛 宋蘇林 馮 平

(濟(jì)南市水文局，山東 濟(jì)南 250014)

本文以濟(jì)南市水文局為例介紹了信息化技術(shù)在水文工作中的應(yīng)用及效果，并提出了存在問題及建議。

信息化技術(shù)；水文工作；應(yīng)用

當(dāng)今社會(huì)已進(jìn)入高技術(shù)信息化時(shí)代。水文是國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展中的一項(xiàng)基礎(chǔ)工作，為了提高信息資源的應(yīng)用水平和共享程度，提高水文的服務(wù)效能和管理技術(shù)，必須充分利用現(xiàn)代信息化技術(shù)，科學(xué)整合水文信息資源，完成由傳統(tǒng)水文向現(xiàn)代水文的轉(zhuǎn)變。

1 信息化技術(shù)建設(shè)背景

濟(jì)南市水文局已建成多個(gè)水文水資源業(yè)務(wù)系統(tǒng)，在各部分的工作中發(fā)揮了重要作用。但是，各個(gè)業(yè)務(wù)分系統(tǒng)缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，應(yīng)用相對分散孤立。為了實(shí)現(xiàn)各個(gè)系統(tǒng)的互聯(lián)互通，進(jìn)一步提高工作效率，滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對水文信息化提出的更高要求，迫切需要結(jié)合濟(jì)南水文實(shí)際，有效整合所有水文資源，開展信息化技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用建設(shè)。

2 信息化技術(shù)建設(shè)設(shè)計(jì)原則

2.1 統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一平臺(tái)

統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和統(tǒng)一平臺(tái)是信息化技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)的基本要求，是系統(tǒng)內(nèi)部之間進(jìn)行信息交換、信息共享和業(yè)務(wù)協(xié)同的前提。在信息采集、傳輸、交換、存儲(chǔ)、共享等環(huán)節(jié)采用或制定統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。通過規(guī)范統(tǒng)一的技術(shù)接口，整合現(xiàn)有的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，擴(kuò)建新的系統(tǒng)，集成第三方應(yīng)用，使得系統(tǒng)具有良好的可擴(kuò)充性。

2.2 技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)實(shí)用

在堅(jiān)持實(shí)用性的前提下采用國際先進(jìn)成熟且性價(jià)比高的技術(shù)和方案，達(dá)到技術(shù)先進(jìn)、節(jié)約投資、利于開發(fā)、方便維護(hù)管理的要求，做到一次規(guī)劃，長期受益。

2.3 突出重點(diǎn)，統(tǒng)籌考慮

在設(shè)計(jì)時(shí)既確保系統(tǒng)統(tǒng)一平臺(tái)建設(shè)的先進(jìn)性，同時(shí)也綜合考慮到整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性，保障系統(tǒng)的完整性和靈活性，突出重點(diǎn)，統(tǒng)籌考慮。

2.4 安全可靠，易于擴(kuò)展

在標(biāo)準(zhǔn)體系支持下，充分考慮系統(tǒng)的安全可靠性，兼顧系統(tǒng)的開放性、可擴(kuò)展性和易維護(hù)性，實(shí)現(xiàn)有效集成，為系統(tǒng)功能擴(kuò)展和運(yùn)行后的需求發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

3 水文水資源信息一體化平臺(tái)的開發(fā)應(yīng)用

3.1 一體化平臺(tái)技術(shù)采用

建設(shè)應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件前沿技術(shù)和水文業(yè)務(wù)有機(jī)結(jié)合的統(tǒng)一體系。采用 Java技術(shù)，顯著提高系統(tǒng)的可移植性、安全性和可伸縮性；采用多層B/S結(jié)構(gòu)；服務(wù)器集中式部署，降低系統(tǒng)維護(hù)成本；利用XML技術(shù)和SOAP協(xié)議進(jìn)行對外的數(shù)據(jù)交互，使系統(tǒng)具有強(qiáng)大的開放性和可擴(kuò)展性；使用AJAX的異步模式，提高系統(tǒng)的易用性和用戶體驗(yàn)度等。

3.2 一體化平臺(tái)框架

本系統(tǒng)涉及到水利、國土、氣象等各個(gè)方面的信息，無論是地理信息還是水情、雨情、城市防洪、防汛、地下水、泉水等，涉及面都非常廣泛，整個(gè)系統(tǒng)需要部署統(tǒng)一的平臺(tái)，同時(shí)要重新建立城市水情綜合服務(wù)系統(tǒng)和地下水管理系統(tǒng)，另外還要提供未來的省廳及相關(guān)單位的數(shù)據(jù)接口。對繁冗復(fù)雜的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理的同時(shí)，還需給用戶以統(tǒng)一、友好的界面。

本次總體框架圖如下：

濟(jì)南市水文水資源信息一體化平臺(tái)總體框架圖

3.2.1 應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)

本次整個(gè)系統(tǒng)采用JavaEE框架技術(shù)規(guī)范，應(yīng)用平臺(tái)采用Tomcat服務(wù)器系統(tǒng)。Tomcat Web服務(wù)器實(shí)現(xiàn)了所有JavaEE的規(guī)范和API，支持的標(biāo)準(zhǔn)新，集多種功能于一身。其關(guān)鍵功能包括：完全支持JavaEE、高度的擴(kuò)展性、快速的靜態(tài)內(nèi)容處理、群集、Open SSL、URL重寫和綜合性。

軟件開發(fā)將基于JavaEE應(yīng)用體系規(guī)范、XML技術(shù)、Web Service構(gòu)建一套分布式應(yīng)用系統(tǒng)。采用一站式單點(diǎn)登錄(SSO)實(shí)現(xiàn)對各應(yīng)用系統(tǒng)的訪問。JavaEE平臺(tái)包含有一整套的服務(wù)、應(yīng)用編程接口(API)和協(xié)議，可用于開發(fā)基于Web的分布式應(yīng)用。它定義了一套標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的組件規(guī)范；并為這些組件提供了一套完整的服務(wù)、以及自動(dòng)處理應(yīng)用行為的許多細(xì)節(jié)(例如：安全和多線程)。

軟件系統(tǒng)利用JavaEE技術(shù)實(shí)現(xiàn)整個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的開發(fā)。采用Hibernate API完成對數(shù)據(jù)庫的讀取，其跨數(shù)據(jù)庫平臺(tái)、二級緩存機(jī)制極大減低了I/O硬讀取次數(shù)，提高了多用戶實(shí)時(shí)提取水資源數(shù)據(jù)的效率。采用Spring3.0技術(shù)完成業(yè)務(wù)邏輯的處理和表現(xiàn)層的交換。Web層采用富客戶端技術(shù)(Flex和JSP結(jié)合)封包實(shí)現(xiàn)瀏覽器和服務(wù)器之間的異步交互，讓用戶獲取各類信息的同時(shí)不必刷新整個(gè)網(wǎng)頁，提高了用戶的使用體驗(yàn)滿意度。

采用Web Service規(guī)范來構(gòu)建開放的SOAP訪問接口，而用戶界面則采用JSP和Flex技術(shù)來定制。Web Service規(guī)范了應(yīng)用程序組件的包裝、接口標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用系統(tǒng)之間可以通過SOAP協(xié)議進(jìn)行訪問，通過XML來交換數(shù)據(jù)，這為分布式應(yīng)用之間提供了簡單、開放、標(biāo)準(zhǔn)的耦合新途徑。

3.2.2 數(shù)據(jù)庫管理平臺(tái)

本項(xiàng)目采用SQL Server 2008微軟最新的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。出于性能考慮，一般不采用加密強(qiáng)度大的非對稱密鑰或證書直接加密數(shù)據(jù)，而使用對稱密鑰加密數(shù)據(jù)獲得較快的性能，然后使用證書或非對稱密鑰加密對稱密鑰。

3.2.2.1 安全性

SQL Server 2008 支持證書(certificate)、非對稱密鑰和對稱密鑰算法，一是防止敏感數(shù)據(jù)被泄漏，二是防止數(shù)據(jù)被篡改。對稱密鑰支持RC4、RC2、TripleDES和AES算法，而非對稱密鑰使用RSA算法。證書其實(shí)就是非對稱密鑰中公鑰的容器。密鑰管理是安全中比較弱的部分。SQL Server2008每一層都使用證書、非對稱密鑰和對稱密鑰的組合對其下面的一層進(jìn)行加密，提高了密鑰安全性。

應(yīng)用系統(tǒng)部署在Web應(yīng)用服務(wù)器上，GIS地圖調(diào)用服務(wù)部署在GIS應(yīng)用服務(wù)器上，系統(tǒng)的訪問基于單機(jī)單點(diǎn)方式。

系統(tǒng)的數(shù)據(jù)調(diào)用能夠在B/S模式下調(diào)取各類數(shù)據(jù)源，包括新建的雨量、水位、視頻等站點(diǎn)信息、氣象數(shù)據(jù)信息、水文信息等，對其進(jìn)行空間分析和數(shù)據(jù)集成，同時(shí)集成氣象服務(wù)、視頻信息、一鍵報(bào)表等其他豐富的功能。

3.2.2.2 快照隔離

通過行版本(row versioning)控制技術(shù)，SQL Server 2008 除了原來支持的四種事務(wù)隔離級別(臟讀、提交讀、可重復(fù)讀、可串行讀)外新增了一個(gè)快照(SNAPSHOT)隔離級別，有可能使阻塞或死鎖成為歷史。SQL Server在TEMPDB中存放不同版本的數(shù)據(jù)行，select語句讀取這些不同版本的行，讀操作不阻塞寫數(shù)據(jù)，寫操作也不阻塞讀操作，這樣那些由于讀/寫爭用導(dǎo)致的大量死鎖的系統(tǒng)將從中獲得無窮益處。

3.2.2.3 與Arcgis Server無縫集成

在SQL Server 2008中，微軟提供了兩種新的空間類型：Geography和Geometry，而這兩種類型都是由ArcGis Server支持的。這兩種類型能夠滿足本系統(tǒng)的GIS用戶的需求，使用SQL Server 2008來訪問、存儲(chǔ)空間信息，并與企業(yè)級應(yīng)用程序中的空間數(shù)據(jù)集成。

3.2.3 地理信息平臺(tái)

地理信息系統(tǒng)采用Arcgis Server 9.3 for Java版本，Arcgis Server是在一個(gè)以信息科技標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)的服務(wù)器環(huán)境，來執(zhí)行GIS業(yè)務(wù)規(guī)則操作的。ArcGIS Server將信息可視化和分析功能新增至現(xiàn)有的行業(yè)應(yīng)用程序，明顯強(qiáng)化了業(yè)務(wù)操作和決策流程。三維GIS則采用ARCGIS-3D—CON-V9.3。開發(fā)人員可利用執(zhí)行在服務(wù)器中事先設(shè)定的GIS服務(wù)器對象(如：地圖、地理編碼、地理數(shù)據(jù)處理)來建立新的對象，在Arcgis Server服務(wù)器中執(zhí)行，提供應(yīng)用程序使用。網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序用戶利用瀏覽器鏈接至內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)來執(zhí)行在服務(wù)器上的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序。

4 信息化系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)用效果

4.1 解決了原有水文業(yè)務(wù)系統(tǒng)多、亂、雜的問題

實(shí)現(xiàn)了將原有濟(jì)南水文各個(gè)分散獨(dú)立的系統(tǒng)有機(jī)統(tǒng)一于同一平臺(tái)，將幾乎所有水文業(yè)務(wù)囊括其中并有機(jī)展現(xiàn)， 解決了多業(yè)務(wù)系統(tǒng)雜亂并行的問題。

4.2 實(shí)現(xiàn)了水文水資源業(yè)務(wù)分級管理與面向不同用戶的特色信息服務(wù)功能

突破傳統(tǒng)網(wǎng)站布局定式，設(shè)計(jì)并制作了服務(wù)優(yōu)先的新型網(wǎng)站，面向業(yè)務(wù)分級進(jìn)行有序有效管理，根據(jù)不同用戶需求實(shí)現(xiàn)了自主查詢，突出了服務(wù)功能。

4.3 基于多維尺度分析的水文決策支持一鍵報(bào)表系統(tǒng)

從數(shù)據(jù)整合時(shí)生成的大量數(shù)據(jù)中提取出業(yè)務(wù)需要的信息，來幫助管理者完成水文決策支持。以現(xiàn)有采集數(shù)據(jù)和其他整編數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，系統(tǒng)可按照選定的月份、年份等時(shí)間信息，自動(dòng)生成雨情簡報(bào)、城市水情簡報(bào)、水庫簡報(bào)、地下水動(dòng)態(tài)簡報(bào)等報(bào)表和圖形，利用Chart技術(shù)，實(shí)現(xiàn)柱狀圖、曲線圖、餅圖具有動(dòng)畫效果的Flash圖表，并且可以實(shí)現(xiàn)3D效果等諸多特效。利用服務(wù)器端導(dǎo)出技術(shù)可以直接將頁面導(dǎo)出為Word簡報(bào)文件等。

4.4 信息發(fā)布與門戶網(wǎng)站集成展示，與地理信息系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合

創(chuàng)新式使用以展示地圖信息發(fā)布為主題、輔以文字新聞、圖片新聞的新門戶網(wǎng)站展示發(fā)布模式。將水文信息發(fā)布與地理信息系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合在一起，公眾不僅可以查閱新聞及水文相關(guān)信息，還可以關(guān)注實(shí)時(shí)水文地理信息，為信息公開和大眾信息獲取提供更加人性化的服務(wù)。

5 存在問題及建議

a.信息平臺(tái)系統(tǒng)運(yùn)行偶爾出現(xiàn)數(shù)據(jù)加載、導(dǎo)出時(shí)間過長，且數(shù)據(jù)篩選沒有完全實(shí)現(xiàn)智能化。系統(tǒng)運(yùn)行程序需進(jìn)一步優(yōu)化，提高系統(tǒng)兼容性。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)接收后處理不夠到位，部分大數(shù)、錯(cuò)數(shù)無法自動(dòng)篩選改正，數(shù)據(jù)過濾性較差。需要進(jìn)一步加強(qiáng)系統(tǒng)糾錯(cuò)能力，提高智能化水平。

b.系統(tǒng)預(yù)留接口有待考證。當(dāng)前的信息內(nèi)容將會(huì)隨時(shí)間發(fā)展而不斷進(jìn)行擴(kuò)充完善，預(yù)留接口能否真正滿足未來要求，需要真正做到有預(yù)見性，操作起來方便實(shí)用。

c.操作管理后臺(tái)需要更加便捷。目前操作管理后臺(tái)應(yīng)用起來還是比較復(fù)雜，遇到緊急狀況無法快速解決，操作較繁瑣，管理較費(fèi)勁。前臺(tái)展示的正確性和實(shí)效性離不開后臺(tái)的管理支持，所以應(yīng)更進(jìn)一步提升操作管理后臺(tái)的便捷性。

d.門戶網(wǎng)站內(nèi)容較全面，但是缺乏一定靈活性。需要臨時(shí)增減的內(nèi)容，操作起來較麻煩，網(wǎng)頁設(shè)計(jì)缺乏一定靈活性，需要更進(jìn)一步完善創(chuàng)新。

e.培養(yǎng)信息化專業(yè)技術(shù)人才。信息化建設(shè)離不開專業(yè)技術(shù)人員。目前管理人員專業(yè)技能相對薄弱，進(jìn)一步加強(qiáng)基礎(chǔ)知識、系統(tǒng)安裝、運(yùn)行及維護(hù)等培訓(xùn)，掌握所需的技術(shù)與技巧，提高信息化水平，以保證水文信息化建設(shè)的順利進(jìn)行和發(fā)展。

Construction application of information technology in Jinan hydrological work

DING Suyuan,SONG Sulin,FENG Ping

(JinanHydrologyBureau,Jinan250014,China)

Application and effect of information technology in hydrological work is introduced with Jinan Hydrology Bureau as an example.Problems and suggestions are proposed.

information technology;hydrological work application

10.16616/j.cnki.11-4446/TV.2015.09.019

TV21

B

1005-4774(2015)09-0060-03