瀾湄水資源數(shù)據(jù)共享體系研究與應(yīng)用

秦鼎 張帆

摘 要：本文分析了瀾湄六國(guó)水資源數(shù)據(jù)共享現(xiàn)狀及存在問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一套基于混合云的水資源數(shù)據(jù)共享體系，為瀾湄六國(guó)水資源數(shù)據(jù)共享提供了一套實(shí)用、完整、安全的信息化解決方案，并在瀾湄水資源合作信息共享平臺(tái)中成功實(shí)施，取得了較好的應(yīng)用成效。

關(guān)鍵詞：瀾湄六國(guó);水資源;數(shù)據(jù)共享;數(shù)據(jù)資源目錄;混合云

中圖法分類號(hào)：TV213.4;TP311.1? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? DOI：10.19679/j.cnki.cjjsjj.2021.0621

瀾湄水資源數(shù)據(jù)共享為瀾湄六國(guó)水資源和相關(guān)資源開(kāi)發(fā)利用、管理和保護(hù)，以及洪旱災(zāi)害防治決策提供數(shù)據(jù)支撐。數(shù)據(jù)共享不充分、不及時(shí)將對(duì)瀾湄水資源合作造成障礙和干擾，影響目前瀾湄水資源合作的良好發(fā)展勢(shì)頭。通過(guò)信息化手段推動(dòng)瀾湄水資源數(shù)據(jù)共享，有利于瀾湄六國(guó)共同應(yīng)對(duì)區(qū)域水資源挑戰(zhàn)，推動(dòng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展，提升流域綜合治理和水資源管理能力。

1? ?瀾湄六國(guó)水資源數(shù)據(jù)共享現(xiàn)狀

1.1? ?中國(guó)與湄公河國(guó)家之間的數(shù)據(jù)共享現(xiàn)狀

2002年，中國(guó)水利部與湄公河委員會(huì)（以下簡(jiǎn)稱“湄委會(huì)”）簽訂了《中國(guó)水利部向湄委會(huì)秘書處提供瀾滄江—湄公河汛期水文資料的協(xié)議》，建立了汛期水文報(bào)汛機(jī)制，自2003年汛期以來(lái)向湄委會(huì)秘書處提供允景洪、曼安兩個(gè)出境水文站汛期實(shí)時(shí)水雨情數(shù)據(jù)。我國(guó)云南省航運(yùn)管理部門與湄公河國(guó)家地方政府也建立了水文信息報(bào)汛制度，定期向湄公河國(guó)家共享水文流量變化信息，為湄公河國(guó)家航運(yùn)管理部門和相關(guān)從業(yè)民眾提供了數(shù)據(jù)服務(wù)。此外，在梯級(jí)水電站檢修、水污染突發(fā)事件等緊急事件發(fā)生時(shí)，水位流量發(fā)生較大變化情況下，水利部通過(guò)瀾湄水資源聯(lián)合工作組向湄公河國(guó)家通報(bào)水位流量變化信息。2020年8月24日，國(guó)家總理李克強(qiáng)在瀾湄合作第三次領(lǐng)導(dǎo)人會(huì)議發(fā)言提出，中方將從今年開(kāi)始，與湄公河國(guó)家分享瀾滄江全年水文信息，共建瀾湄水資源合作信息共享平臺(tái)，更好應(yīng)對(duì)氣候變化和洪旱災(zāi)害[1]。

1.2? ?湄公河國(guó)家之間的數(shù)據(jù)共享現(xiàn)狀

在湄委會(huì)和湄公河下游倡議等多邊合作組織或機(jī)制支持下，湄公河國(guó)家以項(xiàng)目資助的方式開(kāi)展了信息平臺(tái)建設(shè)、數(shù)據(jù)共享標(biāo)準(zhǔn)制定等信息共享嘗試工作，推動(dòng)了湄公河國(guó)家之間數(shù)據(jù)信息共享工作，取得了一定成效。2000年7月，湄委會(huì)開(kāi)始建設(shè)湄委會(huì)信息平臺(tái)系統(tǒng)，簽訂了數(shù)據(jù)共享合作協(xié)議，建設(shè)了部分水文監(jiān)測(cè)站點(diǎn)。依托多年來(lái)開(kāi)展的數(shù)據(jù)采集項(xiàng)目以及與各成員國(guó)之間簽訂的合作備忘錄，湄委會(huì)信息共享平臺(tái)系統(tǒng)積累了16 000多個(gè)數(shù)據(jù)集，數(shù)據(jù)類型涵蓋行政區(qū)劃、農(nóng)業(yè)、環(huán)境生態(tài)、洪水管理、自然資源、經(jīng)濟(jì)社會(huì)以及水資源等十個(gè)大類。2017年在湄公河下游倡議第10次部長(zhǎng)級(jí)會(huì)議上，美國(guó)提出湄公河水?dāng)?shù)據(jù)倡議概念，并在此倡議基礎(chǔ)上，啟動(dòng)了湄公河水?dāng)?shù)據(jù)平臺(tái)（Mekong Water Data Platform，MWDP）的籌劃和建設(shè)工作。該平臺(tái)包括湄公河水文共享（Mekong Hydroshare）以及湄公河伙伴數(shù)據(jù)工具和服務(wù)兩大模塊，于2019年4月發(fā)布并投入試運(yùn)行。由于尚處試運(yùn)行階段，目前僅能檢索到越南共享的89個(gè)數(shù)據(jù)集。湄公河下游倡議MWDP平臺(tái)主要目的是打造湄公河區(qū)域水?dāng)?shù)據(jù)集，建設(shè)重點(diǎn)是針對(duì)科研工作者等注冊(cè)用戶提供數(shù)據(jù)檢索、存儲(chǔ)和管理平臺(tái)，增進(jìn)不同用戶和機(jī)構(gòu)間的數(shù)據(jù)共享。MWDP平臺(tái)開(kāi)放和包容建設(shè)理念能夠充分調(diào)動(dòng)機(jī)構(gòu)和個(gè)人的參與度，不受政府間協(xié)議和湄公河下游倡議合作機(jī)制進(jìn)展的影響。但該平臺(tái)數(shù)據(jù)集數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不一、數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)較弱，數(shù)據(jù)量較少，訪問(wèn)速度比較慢，難以形成系統(tǒng)性數(shù)據(jù)體系，尚未提供模型模擬或者其他分析應(yīng)用工具，不利于后期深入挖掘、分析和應(yīng)用，且現(xiàn)有信息平臺(tái)架構(gòu)難以支撐其在業(yè)務(wù)應(yīng)用中發(fā)揮影響力。

2? ?存在的問(wèn)題

缺乏全流域?qū)用鏀?shù)據(jù)共享和權(quán)威信息發(fā)布平臺(tái)，造成涉水信息透明度不高，影響流域各國(guó)合作互信，影響瀾湄合作健康可持續(xù)發(fā)展。

目前瀾湄流域開(kāi)展了一些數(shù)據(jù)共享工作，但仍然存在共享數(shù)據(jù)體系不明確、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一等問(wèn)題[2]。

中國(guó)向湄公河國(guó)家和湄委會(huì)提供水資源信息發(fā)布機(jī)制和通道，但缺乏雙向水資源數(shù)據(jù)流通與共享的機(jī)制和平臺(tái)。湄委會(huì)四個(gè)成員國(guó)之間也尚未形成全流域?qū)用嬗行У?、充分的信息溝通與共享，難以滿足瀾湄流域信息共享需求和瀾湄合作機(jī)制發(fā)展的需要。

瀾湄各國(guó)水資源管理人員、學(xué)者、公眾無(wú)法全面、系統(tǒng)地了解和利用合作成果，不利于促進(jìn)各方消除分歧、達(dá)成共識(shí)、共同進(jìn)步。亟需強(qiáng)化信息聚合度，提供長(zhǎng)期、穩(wěn)定、及時(shí)、權(quán)威、透明的信息發(fā)布渠道，提升各方深化合作的能力和水平。

3? ?共享體系設(shè)計(jì)

3.1? ?共享體系架構(gòu)

（1）數(shù)據(jù)共享平臺(tái)

數(shù)據(jù)共享平臺(tái)由數(shù)據(jù)資源目錄、數(shù)據(jù)圖表展示、消息發(fā)布3個(gè)部分組成，其中數(shù)據(jù)資源目錄系統(tǒng)為提供以原始數(shù)據(jù)文件為形式的數(shù)據(jù)資源發(fā)布和共享的平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源的共建共享，主要功能包括數(shù)據(jù)集上傳、掛接、發(fā)布、檢索、下載和資源目錄配置等[3];數(shù)據(jù)圖表展示則以曲線圖、折線圖等圖表形式展現(xiàn)水利數(shù)據(jù)的變化特點(diǎn)，如水雨情數(shù)據(jù)，便于數(shù)據(jù)使用者更直觀的遴選數(shù)據(jù)資源;消息發(fā)布則文字消息的形式發(fā)布水利水電工程重大調(diào)度信息、檢修信息以及水污染突發(fā)事件。

在功能設(shè)計(jì)上，考慮到水資源數(shù)據(jù)的敏感性，數(shù)據(jù)資源目錄系統(tǒng)除檢索可匿名使用外，其他功能均需注冊(cè)并登錄后方可使用，其中數(shù)據(jù)集的發(fā)布和下載使用申請(qǐng)審批機(jī)制，只有經(jīng)系統(tǒng)管理員審批通過(guò)后方可發(fā)布和下載。

資源目錄分類是用戶檢索數(shù)據(jù)的主要手段之一[4]，數(shù)據(jù)資源目錄系統(tǒng)除包含產(chǎn)品形式、發(fā)布機(jī)構(gòu)、位置區(qū)域、文件格式、日期范圍、數(shù)據(jù)標(biāo)簽、關(guān)鍵詞等常見(jiàn)分類外，還根據(jù)水利數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，新增監(jiān)測(cè)內(nèi)容和主題兩大分類，其中監(jiān)測(cè)內(nèi)容的子分類有地表水監(jiān)測(cè)、地下水監(jiān)測(cè)、水質(zhì)監(jiān)測(cè)、用水監(jiān)測(cè);主題分類則在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織發(fā)布的ISO19115主題類別的基礎(chǔ)上，根據(jù)數(shù)據(jù)資源情況選擇與瀾湄水資源合作相關(guān)的類別，篩選后的類別包括氣候/氣象學(xué)/大氣、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、影像/底圖、內(nèi)陸水域、規(guī)劃/地籍、社會(huì)、公用事業(yè)/通訊。

（2）應(yīng)用支撐平臺(tái)

應(yīng)用支撐平臺(tái)作為共享體系的基礎(chǔ)設(shè)施，為上層數(shù)據(jù)共享平臺(tái)提供應(yīng)用支撐服務(wù)，包括用戶注冊(cè)和審核、登錄認(rèn)證、用戶管理、權(quán)限管理、日志管理[5]。

（3）數(shù)據(jù)交換平臺(tái)

數(shù)據(jù)交換平臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)匯集平臺(tái)收集的數(shù)據(jù)按照數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行流程化處理，并作為數(shù)據(jù)資源目錄系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來(lái)源之一。數(shù)據(jù)交換平臺(tái)主要實(shí)現(xiàn)圖形界面設(shè)計(jì)ETL轉(zhuǎn)換配置[6]，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)抽取、質(zhì)量檢測(cè)、數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)過(guò)濾，以及數(shù)據(jù)交換異常處理、監(jiān)控管理等[7]。以水雨情數(shù)據(jù)為例，數(shù)據(jù)匯集發(fā)布流程如圖2所示。

由于水資源數(shù)據(jù)種類較多，數(shù)據(jù)交換平臺(tái)需要支持多種格式數(shù)據(jù)的處理，包括庫(kù)表數(shù)據(jù)、圖像、XML、JSON、XLS、CSV等。

（4）數(shù)據(jù)匯集平臺(tái)

數(shù)據(jù)匯集平臺(tái)通過(guò)適配器從目標(biāo)數(shù)據(jù)源或業(yè)務(wù)系統(tǒng)中抽取數(shù)據(jù)，提供給數(shù)據(jù)交換平臺(tái)使用。數(shù)據(jù)匯集平臺(tái)主要包括下載任務(wù)配置、數(shù)據(jù)交換過(guò)程監(jiān)控配置、交換異常報(bào)警配置、平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)寫入配置等[8]。根據(jù)不同的數(shù)據(jù)來(lái)源，數(shù)據(jù)匯集的對(duì)象可能是數(shù)據(jù)庫(kù)、FTP、數(shù)據(jù)服務(wù)接口、數(shù)據(jù)文件等。

（5）運(yùn)行環(huán)境

運(yùn)行環(huán)境基于私有云和公共云搭建，其中私有云提供數(shù)據(jù)共享平臺(tái)、應(yīng)用支撐平臺(tái)、數(shù)據(jù)交換平臺(tái)、數(shù)據(jù)匯集平臺(tái)運(yùn)行所需的各類計(jì)算資源，包括Web服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、文件服務(wù)器等，公共云提供內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)（CDN）和對(duì)象存儲(chǔ)（OSS）服務(wù)，用于給數(shù)據(jù)共享平臺(tái)提供網(wǎng)頁(yè)加速和數(shù)據(jù)集存儲(chǔ)服務(wù)。另外，通過(guò)公共云的云監(jiān)控技術(shù)，對(duì)數(shù)據(jù)共享平臺(tái)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行24小時(shí)監(jiān)控，發(fā)生故障時(shí)及時(shí)告警。

（6）制度規(guī)范

包含“三制度兩規(guī)范”，其中“三制度”指共享體系管理辦法、運(yùn)行環(huán)境定期巡檢制度、運(yùn)維報(bào)告制度，“兩規(guī)范”指水資源數(shù)據(jù)格式規(guī)范、水資源數(shù)據(jù)處理規(guī)范。

（7）安全保障

根據(jù)《網(wǎng)絡(luò)安全等級(jí)保護(hù)測(cè)評(píng)要求》，對(duì)運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行安全物理環(huán)境、安全通信網(wǎng)絡(luò)、安全區(qū)域邊界、安全計(jì)算環(huán)境、安全管理中心、安全管理制度、安全管理機(jī)構(gòu)、安全管理人員、安全建設(shè)管理、安全運(yùn)維管理等方面的測(cè)評(píng)并進(jìn)行問(wèn)題整改，使安全體系符合等保要求。

3.2? ? 共享體系特點(diǎn)

（1）用戶體驗(yàn)好

由于數(shù)據(jù)共享服務(wù)面向覆蓋瀾湄六國(guó)，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境復(fù)雜，容易出現(xiàn)系統(tǒng)訪問(wèn)卡頓的現(xiàn)象，影響用戶體驗(yàn)。通過(guò)在共享體系中集成公共云的內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)（CDN）和對(duì)象存儲(chǔ)（OSS）服務(wù)，可以很好的解決此問(wèn)題。具體從兩個(gè)方面入手，一方面數(shù)據(jù)共享平臺(tái)采用前后端分離架構(gòu)開(kāi)發(fā)，針對(duì)各國(guó)用戶訪問(wèn)前端靜態(tài)資源的場(chǎng)景，可使用CDN實(shí)現(xiàn)加速訪問(wèn);另一方面對(duì)于數(shù)據(jù)集上傳、下載等對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬要求比較高的場(chǎng)景，可使用OSS實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集的高速上傳、下載，數(shù)據(jù)集通過(guò)高速通道直接上傳至OSS服務(wù)器，不需要經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)共享平臺(tái)。

（2）統(tǒng)一數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)

由于數(shù)據(jù)共享面對(duì)的是瀾湄六國(guó)，必須基于統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)才能使數(shù)據(jù)共享更加暢通。在共享體系中，通過(guò)數(shù)據(jù)交換平臺(tái)，可以對(duì)匯集的數(shù)據(jù)按照指定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行清洗、轉(zhuǎn)換、檢測(cè)等操作，確保共享的數(shù)據(jù)符合標(biāo)準(zhǔn)，從而為數(shù)據(jù)的進(jìn)一步利用創(chuàng)造有利條件。

（3）面向多層級(jí)用戶

數(shù)據(jù)共享平臺(tái)不僅面向?yàn)戜亓鶉?guó)水行政主管部門，還面向科研機(jī)構(gòu)、學(xué)者和社會(huì)公眾，通過(guò)在數(shù)據(jù)資源目錄系統(tǒng)中履行必要的注冊(cè)申請(qǐng)和數(shù)據(jù)資源下載申請(qǐng)手續(xù)，科研機(jī)構(gòu)、學(xué)者等用戶也可以下載各類數(shù)據(jù)成果，這有利于各方全面、系統(tǒng)地了解和利用瀾湄水資源合作成果，促進(jìn)各方消除分歧、達(dá)成共識(shí)、共同進(jìn)步。

4? ?共享體系應(yīng)用

瀾湄水資源共享體系已在瀾湄水資源合作信息共享平臺(tái)中應(yīng)用，具體應(yīng)用情況如下。

（1）通過(guò)數(shù)據(jù)交換平臺(tái)，定期從云南省水利廳抽取云南允景洪、曼安兩座測(cè)站的水雨情數(shù)據(jù)，并在數(shù)據(jù)共享平臺(tái)中使用圖表做數(shù)據(jù)展示，如圖3所示。

（2）通過(guò)數(shù)據(jù)交換平臺(tái)，定期匯總允景洪、曼安兩站的水雨情數(shù)據(jù)，形成兩站的周期性數(shù)據(jù)集，自動(dòng)發(fā)布到數(shù)據(jù)共享平臺(tái)中的數(shù)據(jù)資源目錄中，供用戶下載。

（3）通過(guò)數(shù)據(jù)共享平臺(tái)中的消息發(fā)布，以文字的形式發(fā)布瀾滄江水電站調(diào)度信息。

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收稿日期：2021-09-30

作者簡(jiǎn)介：秦鼎，男，主要從事水利信息化工作。E-mail：qindingsky@qq.com

Research and Application of Lancang-Mekong Water Resources Data Sharing System

Qin Ding? Zhang Fan

（Network and Information Center of Changjiang Water Resources Commission，Wuhan 430010，China）

Abstract：This paper analyzes the current situation and existing problems of water resources data sharing in the six Lancang-Mekong countries，and designs a set of water resources data sharing system based on hybrid cloud，which provides a set of practical，complete and safe water resources data sharing in the six Lancang-Mekong countries The informatization solution was successfully implemented in the Lancang-Mekong water resources cooperation information sharing platform，and achieved good application results.

Keywords：the six Lancang-Mekong countries;water resources;data sharing;data resource catalog;hybrid cloud