引綽濟(jì)遼工程建設(shè)期數(shù)據(jù)治理方法研究及應(yīng)用

徐曉東，張石磊，李韡，陶玉波，張榮

（1.內(nèi)蒙古引綽濟(jì)遼供水有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古自治區(qū) 興安盟 137400；2.水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計總院，北京 100120 3.北京東華合創(chuàng)科技有限公司 北京 100089）

0 引言

水利工程是國民經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，在水旱災(zāi)害防御、水資源合理利用、生態(tài)環(huán)境保護(hù)、推動國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展等方面具有不可替代的重要作用。一直以來，水利工程建設(shè)管理程序復(fù)雜、信息量龐雜、容易產(chǎn)生一定的管理漏洞和死角。通過新一代信息技術(shù)與建設(shè)管理的融合應(yīng)用，推進(jìn)智慧水利工程建設(shè)，可以促進(jìn)水利部門管理效率的提高，促進(jìn)水利工程管理制度和管理模式完善，推進(jìn)水利工程治理能力的現(xiàn)代化。

引綽濟(jì)遼工程是國務(wù)院確定的“十三五”期間實(shí)施的172 項(xiàng)節(jié)水供水重大水利工程之一。水利部發(fā)布《數(shù)字孿生水利工程建設(shè)技術(shù)導(dǎo)則（試行）》，要求水利工程建設(shè)單位建設(shè)數(shù)字孿生L3 級數(shù)據(jù)底板，把促進(jìn)工程信息化引領(lǐng)工程建設(shè)與管理，作為高質(zhì)量發(fā)展的重要驅(qū)動力，信息化建設(shè)中的數(shù)據(jù)治理工作更是重中之重。本文通過研究引綽濟(jì)遼工程建設(shè)期的數(shù)據(jù)治理工作，提煉治理方法，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步深挖數(shù)據(jù)價值，促進(jìn)工程“四預(yù)”及工程數(shù)字孿生場景落地。

1 水利工程數(shù)據(jù)治理方法探究

水利工程數(shù)據(jù)生命周期需要?dú)v經(jīng)四個過程：采集與匯聚、治理與整合、分析與呈現(xiàn)、沉淀與銷毀，見圖1。

圖1 水利工程數(shù)據(jù)生命周期圖

1.1 采集與匯聚

全域采集各類數(shù)據(jù)，多種方式匯聚數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集是指數(shù)據(jù)從系統(tǒng)外部輸入到數(shù)據(jù)內(nèi)部的過程，水利工程的數(shù)據(jù)采集對象點(diǎn)多面廣，主要包括：工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（如工程名稱、組織機(jī)構(gòu)、人員、受水范圍、工程標(biāo)段分區(qū)、工程建（構(gòu)）筑物等）、工程建設(shè)過程中的各類監(jiān)測數(shù)據(jù)（如人、機(jī)、料、法、環(huán)等）、工程管理數(shù)據(jù)（如進(jìn)度管理、質(zhì)量管理、安全管理、資金管理等）、空間數(shù)據(jù)（如工程GIS、DEM、DOM、BIM、傾斜攝影等）。

1.2 治理與整合

去偽存真綜合治理，擴(kuò)展掛接充分整合。在此階段，對匯聚的數(shù)據(jù)集進(jìn)行治理，去掉空值數(shù)據(jù)、治理數(shù)據(jù)范圍異常、枚舉值異常、單位不一致等數(shù)據(jù)，檢查數(shù)據(jù)（庫）的時效性、正確性、一致性與完整性，并進(jìn)行補(bǔ)充完善。

1.3 分析與呈現(xiàn)

數(shù)據(jù)倉庫價值分析，主題應(yīng)用多維呈現(xiàn)。這一階段，對治理的數(shù)據(jù)集進(jìn)行分析、呈現(xiàn)，現(xiàn)代數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)主要旨在借助圖形化手段，清晰有效地傳達(dá)與溝通信息，可以利用圖形、圖像處理、計算機(jī)視覺及用戶界面，通過表達(dá)、建模以及立體、表面、屬性及動畫的顯示，對數(shù)據(jù)加以多維呈現(xiàn)。

1.4 沉淀與銷毀

冷熱分類沉淀歸檔，價值缺失介質(zhì)銷毀。該階段根據(jù)價值密度、訪問頻次、使用方式、時效性等級，將數(shù)據(jù)劃分為熱數(shù)據(jù)、溫數(shù)據(jù)、冷數(shù)據(jù)和冰數(shù)據(jù)，并對分類后的數(shù)據(jù)進(jìn)行沉淀歸檔。隨著數(shù)據(jù)量急劇增長，從價值成本角度，存儲超出業(yè)務(wù)需求的數(shù)據(jù)未必是個好的選擇，因此數(shù)據(jù)的銷毀不可或缺。對于數(shù)據(jù)的銷毀，應(yīng)該有嚴(yán)格的管理制度，建立數(shù)據(jù)銷毀的審批流程，并制作嚴(yán)格數(shù)據(jù)銷毀檢查表。只有通過檢查表檢查，并通過流程審批的數(shù)據(jù)才可被銷毀。

數(shù)據(jù)治理方法論可簡要總結(jié)為在組織和技術(shù)的共同保障下，實(shí)施“聚、治、存、管、用”五個核心步驟。

2 智慧水利工程數(shù)據(jù)治理的相關(guān)要求

2.1 建立數(shù)據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

數(shù)據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是數(shù)據(jù)治理的指導(dǎo)性文件，制定統(tǒng)一數(shù)據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，可以有效消除業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)雜、亂、差，打造高質(zhì)量數(shù)據(jù)資產(chǎn)。數(shù)據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的建立主要是對數(shù)據(jù)分類、數(shù)據(jù)編碼和數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行整體規(guī)劃，可實(shí)現(xiàn)工程各類數(shù)據(jù)的完整性、有效性、一致性、規(guī)范性、開放性和共享性管理，并對模型建立、數(shù)據(jù)格式等進(jìn)行規(guī)范化指導(dǎo)，從而為數(shù)據(jù)治理工作打下堅實(shí)的基礎(chǔ)，為數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理活動提供規(guī)范有效依據(jù)。具體數(shù)據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)如下：

（1）分類標(biāo)準(zhǔn)：將工程對象劃分為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、監(jiān)測數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)以及多媒體數(shù)據(jù)四大類。其中基礎(chǔ)數(shù)據(jù)劃分自然水體、水利工程、監(jiān)測測站、設(shè)備設(shè)施、工程管理，包括流域、河流、水庫工程、水文監(jiān)測站、安全監(jiān)測儀器、建設(shè)單位等。

（2）編碼標(biāo)準(zhǔn)：工程對象的編碼標(biāo)準(zhǔn)包括流域水系型編碼標(biāo)準(zhǔn)、行政區(qū)劃型編碼標(biāo)準(zhǔn)和特殊類型編碼三大類。其中流域水系型編碼標(biāo)準(zhǔn)由2 個代碼段構(gòu)成，包括8 位所屬流域（水系）分區(qū)代碼和4位順序碼；行政區(qū)劃型編碼標(biāo)準(zhǔn)由2 個代碼段構(gòu)成，包括6 位所屬行政區(qū)劃代碼和6 位順序碼；特殊類型編碼主要適用于安全監(jiān)測站、安全監(jiān)測點(diǎn)、設(shè)備設(shè)施類對象、單位、管理組織、人員、行政區(qū)劃、水土保持區(qū)劃、項(xiàng)目、標(biāo)段、合同等工程管理類對象。

（3）質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)分為數(shù)據(jù)庫表字段級標(biāo)準(zhǔn)、文件級標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)級標(biāo)準(zhǔn)三大類。

2.2 建立數(shù)據(jù)質(zhì)量體系

數(shù)據(jù)質(zhì)量對數(shù)據(jù)價值的意義至關(guān)重要。數(shù)據(jù)質(zhì)量的好壞極大程度上影響著業(yè)務(wù)的發(fā)展情況。好的數(shù)據(jù)質(zhì)量是驅(qū)動企業(yè)業(yè)務(wù)蛻變發(fā)展的基礎(chǔ)。在企業(yè)級的數(shù)據(jù)治理項(xiàng)目中，數(shù)據(jù)質(zhì)量管理是其中重要的一環(huán)。數(shù)據(jù)質(zhì)量體系是指對數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行約束的技術(shù)和行為標(biāo)準(zhǔn)集合，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)包括諸如針對單屬性字段的格式、符號、取值上下限等規(guī)范，針對多屬性間的關(guān)聯(lián)驗(yàn)證規(guī)范；行為標(biāo)準(zhǔn)包括根據(jù)業(yè)務(wù)場景進(jìn)行人為的數(shù)據(jù)質(zhì)量判斷的標(biāo)準(zhǔn)，及數(shù)據(jù)生成后數(shù)據(jù)質(zhì)量的日常監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)，如由專業(yè)人員維護(hù)并判斷其專業(yè)領(lǐng)域數(shù)據(jù)的質(zhì)量。數(shù)據(jù)質(zhì)量體系包括六個方面的內(nèi)容，分別是唯一性、完整性、準(zhǔn)確性、規(guī)范性、一致性和及時性。

2.3 建立數(shù)據(jù)安全體系

數(shù)據(jù)安全體系是指數(shù)據(jù)在全生命周期過程中的安全管控的標(biāo)準(zhǔn)集合，可以分為數(shù)據(jù)梳理與敏感數(shù)據(jù)識別、數(shù)據(jù)安全認(rèn)責(zé)、數(shù)據(jù)分類分級、數(shù)據(jù)分權(quán)訪問、數(shù)據(jù)安全管理。

2.4 建立數(shù)據(jù)共享體系

數(shù)據(jù)共享體系的構(gòu)建，可以通過各業(yè)務(wù)專題數(shù)據(jù)分析和挖掘模型，生產(chǎn)具有共性需求的水利分析和挖掘產(chǎn)品，為構(gòu)建業(yè)務(wù)應(yīng)用、輔助決策、綜合運(yùn)維和公共服務(wù)提供產(chǎn)品數(shù)據(jù)服務(wù)。

2.5 建立數(shù)據(jù)集成體系

智慧水利工程數(shù)據(jù)來源廣泛，需要將來自不同設(shè)備和系統(tǒng)的數(shù)據(jù)整合起來。同時，還需要實(shí)現(xiàn)不同平臺間的互通和對接，數(shù)據(jù)集成是基于分散的信息系統(tǒng)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行再集中、再統(tǒng)一管理的過程，是一個漸進(jìn)的過程。步驟包括數(shù)據(jù)源識別和收集、數(shù)據(jù)清洗和轉(zhuǎn)換、模式匹配和映射、數(shù)據(jù)集成和加載以及數(shù)據(jù)驗(yàn)證和測試。

3 引綽濟(jì)遼工程數(shù)據(jù)治理與應(yīng)用

3.1 數(shù)據(jù)治理過程與成果

在數(shù)據(jù)匯聚過程中，引綽濟(jì)遼工程匯聚了工程智慧建管系統(tǒng)、工程智慧生態(tài)系統(tǒng)、綜合事務(wù)管理系統(tǒng)、工程綜合監(jiān)測系統(tǒng)、工程智慧運(yùn)維系統(tǒng)、工程智慧調(diào)度系統(tǒng)、工程智慧體驗(yàn)系統(tǒng)、智慧決策以及單點(diǎn)登錄與統(tǒng)一用戶認(rèn)證等多個業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)資源，形成數(shù)據(jù)匯集庫，作為數(shù)據(jù)統(tǒng)一治理的基礎(chǔ)。

在數(shù)據(jù)治理過程中，在全域數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)上，對數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量、生命周期、安全隱私、元數(shù)據(jù)以及共享等進(jìn)行全方位管理。建立統(tǒng)一水利對象體系，建立統(tǒng)一編碼規(guī)則、構(gòu)建統(tǒng)一服務(wù)共享體系，完成包括自然水體、水利工程、監(jiān)測測站、設(shè)備設(shè)施、工程管理等5 大類數(shù)據(jù)體系，提供各業(yè)務(wù)共享。

在數(shù)據(jù)存儲與管理過程中，通過數(shù)據(jù)采集與治理，最終建成數(shù)據(jù)資源池，資源池主要包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù)、BIM 數(shù)據(jù)、監(jiān)測數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)共享數(shù)據(jù)、多媒體數(shù)據(jù)6 類核心數(shù)據(jù)。同時，在此基礎(chǔ)上，根據(jù)共享利用需要，又將實(shí)現(xiàn)元數(shù)據(jù)及資源目錄數(shù)據(jù)抽取生產(chǎn)。

在數(shù)據(jù)應(yīng)用過程中，通過數(shù)據(jù)資源模型的構(gòu)建，設(shè)計建立統(tǒng)一基礎(chǔ)、監(jiān)測、業(yè)務(wù)、多媒體、GIS 及BIM 數(shù)據(jù)模型，以統(tǒng)一水利對象為基礎(chǔ)，抽取基礎(chǔ)核心、通用共享的主要對象屬性，建立統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，匯集、整合各個業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，打造基礎(chǔ)信息庫、監(jiān)測信息庫、業(yè)務(wù)共享庫、多媒體庫、GIS 數(shù)據(jù)庫及BIG 數(shù)據(jù)庫，為各業(yè)務(wù)系統(tǒng)間提供數(shù)據(jù)共享。

3.2 數(shù)據(jù)應(yīng)用

數(shù)據(jù)應(yīng)用的主要創(chuàng)新有：通過對數(shù)據(jù)歸一處理和數(shù)據(jù)聚合計算形成主題庫，為工程應(yīng)用提供數(shù)據(jù)服務(wù)，輔助工程建設(shè)與運(yùn)行管理；通過聚、治、存形成工程數(shù)字資產(chǎn)，構(gòu)建工程數(shù)字資產(chǎn)平臺，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)科學(xué)管理使用。

3.2.1 工程總覽看板

數(shù)據(jù)可視化是對大型數(shù)據(jù)庫以及數(shù)據(jù)倉庫里的各類數(shù)據(jù)用圖形圖像方式表示，如解析復(fù)雜結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)或者是生成最初的視圖，以及顯示分析結(jié)果，并作為數(shù)據(jù)分析過程中非常重要的階段[1]。本項(xiàng)目通過全生命周期BIM+GIS 系統(tǒng)平臺與BIM 模型、GIS 數(shù)據(jù)等進(jìn)行關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)工程建造動態(tài)的可視化查詢、展示、分析。利用“建設(shè)看板”可視化大屏，從宏觀業(yè)務(wù)管理指標(biāo)，到細(xì)化的數(shù)據(jù)報表，再到具體的業(yè)務(wù)系統(tǒng)功能，形成數(shù)據(jù)+系統(tǒng)的聯(lián)動體系。

建設(shè)看板的核心數(shù)據(jù)來源于工程各個信息化子系統(tǒng)。由于工程建設(shè)項(xiàng)目具有參建方眾多、信息流動頻繁等特點(diǎn)[2]，數(shù)據(jù)源分散、數(shù)據(jù)庫異構(gòu)、數(shù)據(jù)形式多樣、高質(zhì)信息密度低，是工程管理和決策中面臨的難題。因此從整體出發(fā)，逐一分析工程各類信息，從繁雜的數(shù)據(jù)中提煉高質(zhì)量數(shù)據(jù)及核心指標(biāo)，融匯為投資、進(jìn)度、安全及質(zhì)量看板。在此基礎(chǔ)上，對這四個看板內(nèi)容進(jìn)行再精煉，最終得到工程總覽看板。

3.2.2 工程數(shù)據(jù)資產(chǎn)

工程數(shù)字資產(chǎn)數(shù)據(jù)治理是對工程項(xiàng)目各階段的數(shù)據(jù)、文檔、模型等工程數(shù)字資產(chǎn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行信息采集、整合、分類、映射等的過程[4]。項(xiàng)目依托BIM、GIS、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)[5-7]，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目全要素一體化管理，搭建形成工程數(shù)字資產(chǎn)平臺，對引綽濟(jì)遼工程建設(shè)過程中對象分類、進(jìn)度管理、質(zhì)量管理、投資管理、設(shè)計管理等以及工程運(yùn)行期中的安全監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測、水雨情監(jiān)測等實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、信息化和智能化管理，并形成相應(yīng)的工程電子檔案。通過“統(tǒng)一編碼、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一服務(wù)”，實(shí)現(xiàn)全生命周期工程數(shù)字資產(chǎn)的管理和共享服務(wù)，提高了數(shù)據(jù)的利用效率，更好地發(fā)揮數(shù)據(jù)的價值，也為保障施工安全、科學(xué)控制建設(shè)進(jìn)度、確保工程建設(shè)質(zhì)量、提高工程建設(shè)管理水平提供支撐。隨著信息化建設(shè)的不斷深入，項(xiàng)目過程中會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)共享平臺，對現(xiàn)有數(shù)據(jù)服務(wù)細(xì)分，得到自有服務(wù)組、基礎(chǔ)對象查詢服務(wù)、建設(shè)期數(shù)據(jù)查詢服務(wù)、運(yùn)行期數(shù)據(jù)查詢服務(wù)四大塊數(shù)據(jù)服務(wù)組，并標(biāo)明了各種數(shù)據(jù)的服務(wù)路徑、請求方法以及服務(wù)類型，不僅可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和相互調(diào)用，還可以提高水利管理效率和精度。引綽濟(jì)遼工程建設(shè)期工程看板圖見圖2，數(shù)據(jù)資源服務(wù)平臺見圖3。

圖2 引綽濟(jì)遼工程建設(shè)期工程看板圖

圖3 引綽濟(jì)遼數(shù)據(jù)資源服務(wù)平臺圖

4 結(jié)語

綜上所述，為更好地完善水利工程管理制度和管理模式，推進(jìn)水利工程治理能力現(xiàn)代化，數(shù)據(jù)治理已成為水利工程建設(shè)期的必要手段。同時，借助BIM、GIS、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)，水利工程建設(shè)期數(shù)據(jù)治理的效率和精度得到更大程度地提升。今后仍需不斷地對數(shù)據(jù)治理工作進(jìn)行深入地研究與探索，以滿足時代不斷前進(jìn)與發(fā)展的需求■