水利普查成果与防洪工程数据库数据对接研究.doc

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1、第 6 期2012 年 12 月水 利 信 息 化Water Resources InformatizationNO.6Dec.,2012水利普查成果与防洪工程数据库数据对接研究杨海坤 1，陈德清 2，谭巍 3（1. 北京金水信息技术发展公司，北京 100053；2. 水利部水利信息中心，北京 100053；3. 湖北省防汛抗旱指挥部办公室，湖北 武汉 430071）摘 要：水利普查通过规范化的数据收集，确保对象不重不漏、指标切合实际，为水利信息化积累重要数据资源。研究表明水利普查成果与防洪工程数据库在工程对象和指标数据项 2 方面具有一定对应性，结合以指标分 析、数据准备、名录对比分析和数据

2、整编入库为主要工作内容的技术路线，可实现两者的数据对接，提高防洪 工程数据的完整性、准确性和时效性。关键词：水利；普查；防洪工程；数据库；数据中图分类号：TV87文献标识码：A文章编号：1674-9405(2012)06-0015-050引言港和澳门特别行政区除外）境内所有江河湖泊、水利工程、水利机构及重点社会经济取用水户等，共33 类水利普查对象 2。防洪工程数据库的工程类型 包括河流、水库等 18 类工程 3。根据 2 个数据库对 工程对象的定义及成果应用范围，分析得到的对应 情况如表 1 所示。从表 1 可以看出，在相应条件下，7 类水利普查 对象可与 8 类防洪工程对象实现对接。在实际

3、的数据对接工作中还应考虑以下 2 点：1）水文站虽然不是法定的水利普查对象，但是 在水利普查工作中专门设置了 1 张普查表，对河流 上的水文站和水位站信息进行采集。通过该普查表 采集的信息对防洪工程数据库中控制站的信息进行 校核。2）根据国家防汛指挥系统总体设计，在覆盖全 国的中央、流域管理机构、省（自治区、直辖市）、 地（市）防办 4 级防汛指挥部门都建有结构统一的防 洪工程数据库。各地在实际建设过程中，虽然保持 了数据库表结构的一致性，但是在工程类别、范围 方面还是存在较大的差异性。研究实现水利普查成 果与防洪工程数据库的数据对接，应充分考虑各地 防洪数据库建设现状。水利普查是一项重大的国

4、情国力调查工作，是国家资源环境调查的重要组成部分 1。国务院第一 次全国水利普查于 20l02012 年进行，旨在全面 了解水利发展状况，提高水利服务经济社会发展能 力，实现水资源可持续开发、利用和保护。水利普 查通过规范化的数据收集，确保对象不重不漏、指 标切合实际。防洪工程数据库是国家防汛抗旱指挥 系统工程综合数据库的重要组成部分，为各级防汛 指挥系统的应用子系统（洪水预报、防洪调度等子 系统）提供服务。研究实现水利普查成果与防洪工 程数据库的数据对接，有利于提高防洪工程数据的 完整性、准确性和时效性，为防汛抗旱指挥工作提 供科学依据，具有重要意义。1数据对接内容分析水利普查成果与防洪工程

5、数据库的数据对接主要体现在工程对象和指标数据项的对接。1.1工程对象对接分析水利普查对象为中华人民国和国（台湾省、香收稿日期：2012-10-26作者简介：杨海坤（1980），男，福建漳浦人，工程师，主要从事水利信息化工作。表 1 水利普查与防洪工程对象对接分析表防洪工程对象水利普查对象序号备注工程定义 4对象定义 5工程类别对象类别指陆地表面渲泄水流的通道，是江、 河、川、溪的统称。陆地表面成线形的自动流动的 水体。河流河流1指在河道、山谷、低洼地及地下透水层 修建挡水坝或堤堰、隔水墙以及其它必 要的建筑物如泄水（泄洪）建筑物等形 成集水的人工湖。指在河道、山谷或低洼地带修 建挡水坝或堤堰形

6、成的具有拦 洪蓄水和调节水流功能的水利 工程。2水库水库工程当 普 查 指 标 数据项“堤防 类别”为“河（江）堤、湖 堤或围（圩、 圈）堤”时 堤是指沿河、渠、湖或行洪区、分洪 区、围垦区的边缘修筑的挡水建筑物。3堤防指沿江、河、湖、海等岸边或 行洪区、分洪区、围垦区边缘 修筑的挡水建筑物。堤防工程当 普 查 指 标 数 据 项 “ 堤 防 类 别 ” 为 “海堤”时为防洪、保护海岸岸坡、防止海水和波 浪侵蚀及围海造田，沿海边缘人工修筑 的堤防。海堤（塘）4湖盆及其承纳的水体称为湖泊。湖泊的 湖盆是地表可蓄水的天然洼地。陆地表面洼地积水形成的比较 宽广的水域。湖泊湖泊5指建在河道、湖泊、渠道

7、、海 堤上或水库岸边，具有挡水和 泄（引）水功能的调节水位、控 制流量的低水头水工建筑物。 橡胶坝工程归为水闸工程。当 普 查 指 标 数 据 项“ 水 闸类型”不为 “引（进）水 闸”修建在河道、蓄洪区、分洪区进出水口 处和渠道上，利用闸墩支撑的闸门控制 流量和调节水位的中、低水头建筑物。6水闸工程水闸工程指由泵和其他机电设备、泵房 以及进出水建筑物组成，建在 河道、湖泊、渠道上或水库岸 边，可以将低处的水提升到所 需的高度，用于排水、灌溉、 城镇生活和工业供水等的水利 工程。当 普 查 指 标 数据项“工程 任务”为“灌 溉或排水”时机电 排灌站由机电提水设备及配套建筑物组成的进 行农田排

8、水和灌溉的工作站。泵站工程7灌区是指单一水源或多水源联 合调度且水源有保障，有统一 的管理主体，由灌溉排水工程 系统控制的区域。利用工程措施引取地表、地下水，改善 农田灌溉状况的区域。灌区灌区81.2指标数据项对接分析水利普查与防洪工程数据库属于异构数据库。比分析时，应参照指标的相关解释说明进行分析判断。例如：在水利普查数据库中，指标“坝址控制 流域面积”的解释为“流域周围分水线与坝址（或 闸址）断面之间所包围的面积，即地表水的集水面 积”5；在防洪工程数据库中，指标“集水面积”的 解释为“坝址以上的流域面积”4，由此可判定“坝 址控制流域面积”与“集水面积”为同一指标。2）结合不同数据库表结

9、构所包含的数据存储特 点，确定对应指标的适用范围，放弃不满足数据存 储条件的对应指标。水利普查数据库中，各类普查 对象数据存储基本上由 1 张表实现，每张表中的指 标只建立与对象编码为主键（即主关键字，是表中水利普查数据库包含 48 张普查表，共 318 个指标，2 258 个普查指标数据项 2，防洪工程数据库包含131 个表，共 1 393 个字段（属性）3，两者在表设 置、字段名称、单位和长度等方面存在较大差异。 在进行指标数据项对接分析时应注意：1）根据指标所表达的意思进行对比分析，避免 指标的对应关系遗漏。水利普查与防洪工程数据库 相关指标的设定由于编制时间、参与专家和应用目 标等方面

10、的差异，工程对象同一属性描述所采用的 字段名称存在不一致的情况。因此，在进行指标对第 6 期杨海坤等：水利普查成果与防洪工程数据库数据对接研究1 7的 1 个或多个字段，它的值用于唯一地标识表中的某一条记录，在 2 个表的关系中，主关键字用来在 一个表中引用来自另一个表的特定记录）的关联； 防洪工程数据库中，每类工程均由多张表共同完成 数据的存储，大部分表中的指标只需建立与工程代 码为主键的关联，但也有部分表中的指标除了需要 建立与工程代码为主键的关联，还需要与其他主键 关联。因此，根据指标含义确定对应指标后，还应 当分以下 3 种情况进行分析：a）该指标只需建立与工程代码为主键的关联， 则该

11、指标适用于所有对应对象。b）该指标除了需要建立与工程代码为主键的关 联，还需要建立与其他指标为主键的关联，则不能 通过该指标实现数据对接。例如水利普查数据库中 的“防洪高水位”与防洪工程数据库中的“防洪高 水位”具有相同的含义，但是防洪工程数据库中的 “防洪高水位”首先是与“汛期限制水位”关联， 对于水利普查数据库中的“防洪高水位”，无法确定 其应与防洪工程数据库中哪个“汛期限制水位”关 联，因此无法通过直接建立两者之间的对应关系实 现数据对接。c ）当该指标为除了工程代码为主键外的其他 唯一主键，则可以通过该指标建立与防洪工程数据 库中新增对象之间的数据对接。例如水利普查数据 库中水库工程“

12、所在河流名称”与防洪工程数据库 中水库工程“出库河流名称”具有相同的含义，且 “出库河流名称”是所在表中除了工程代码之外的 主键，对于防洪工程中的已有对象，当有多条出 库河流时，由于无法确定普查数据库中的河流与哪 条河流对应，不能实现对应数据对接；对于新增工 程，则不存在这样问题。以水库工程为例，防洪工程数据库指标数据项240 个（含重复指标项），水利普查数据库指标数据 项 85 个，以此方法分析得到适用所有对象的对应指 标数据项 22 个，适用新增对象的对应指标数据项1 个，总体对应情况较好。程，总体上按前期准备、名录对比分析和数据整编入库 3 个步骤实现。结束图 1 水利普查成果与防洪工程

13、数据库对接技术流程2.2前期准备如图 1 所示，水利普查成果与防洪工程数据库 对接前期准备工作主要包括数据的准备和指标数据 项的对比分析。1）数据准备。结合拟实施数据对接单位所管辖 的行政区划范围，以及拟进行对接的工程对象类别 和规模，确定数据准备范围，并收集相应的水利普 查成果和防洪工程数据集。2 ）指标对应分析。为便于下一步数据整编入 库，对指标数据项进行对应分析，分析成果表头规 格如表 2 所示。2数据对接技术实现2.1技术流程水利普查成果与防洪工程数据库的数据对接， 具有工程类别、指标数据项、工程对象多等特点， 数据对接的技术实现建议遵循如图 1 所示的技术流前期准备名录对比分析数据整

14、编入库更新数据防洪工 程数据水利普 查数据指标对应分析 分析结果判断对应工程插入对象对象编码新增工程根据关键字段 对比分析管理单位工程位置工程等别总库容建成日期按工程名称筛选按行政区划分组工程名称相同工程类别外的 工程名称相同除类别外的工程 名称的单个字段 相同按工程类别分组防洪工程 数据库表结构水利普查 数据库表结构表 2 水利普查与防洪工程数据库指标对应成果表防洪工程数据库的编码规则重新编码，并新增到防洪工程数据库中。 数据整编入库过程中，要注意每个对应指标的适用范围，做好计量单位的转换，原则上应确保防 洪工程数据库中的字段长度和数据精度保持不变。2.5数据质量审核质量是数据的生命，质量审

15、核应贯穿于数据对 接工作中。水利普查成果与防洪工程数据库的数据 对接，应重点从指标数据项对应成果、工程对象名 录信息、名录对比分析成果，以及工程编码等方面 进行质量审核，确保数据对接成果的质量。水利普查数据库防洪工程数据库工程 类别适用 对象表标指标指标 识符名称代码表标指标指标 识符名称代码说明：“适用对象”分为所有和新增对象 2 种情况。2.3 名录对比分析名录对比分析的目的是获取水利普查数据集与 防洪工程数据集中对应的工程对象，以准确实现同 一工程的数据对接。工程对象名录信息由 2 个数据 库中主要的和对应的指标数据项组成，以水库工程 为例，将工程名称、管理单位、工程位置、工程等 别、总

16、库容和建成日期等作为名录信息。名录对比 分析具体步骤如下：1）数据集划分。按照工程类别和行政区划将原 数据集划分成大小合适的数据分集，以减少海量数 据的名录对比分析工作量，提高名录对比成果的准 确率。2）依据工程名称初步筛选对应对象。对应工程 对象一般具有相同的名称，但是受数据采集规范、 采集时间、工作人员主观原因等因素的影响，对应 工程对象的名称也可能存在一定的区别，甚至完全 不一致。利用计算机技术，按照工程对象名称完全 和模糊匹配 2 种方式，自动初步筛选得到对应的工 程对象。3）依据名录信息确定工程对象对应情况。依据 工程名称初步筛选得到的工程对象，结合名录信息 中的工程名称之外的指标，

17、采用人机交互的方式作 进一步判断，可确定水利普查与防洪工程数据库的 对应工程。2.4 数据整编入库根据名录对比分析成果，得到哪些工程对象在2 个数据库中是对应的、已经不存在的、应该新增 的。相应地，数据整编入库工作包含以下 3 方面的 工作：1）对于对应工程，应结合数据指标项的对应 关系，利用水利普查成果数据对防洪工程数据进行 更新；2）对于已经不存在的工程，应及时从防洪工 程数据库中删除；3）对于新增的工程对象，应按照3结语研究表明，水利普查成果与防洪工程数据库在工程对象类别、指标数据项等方面具有一定的对应 性。研究提出了在数据准备和指标对比分析的基础 上，开展名录对比分析工作，得到 2 个

18、数据库工程 对象的对应、消亡和新增情况，并分不同情况整编 入库的数据对接技术路线，有利于提高防洪工程数 据的完整性、准确性和时效性，有利于加强防汛抗 旱决策参考数据的科学性。参考文献：1 中华人民共和国国务院. 国务院关于开展第一次全国水利普查的通知（国发（2010）4号）S. 北京：中华人民共 和国国务院，2010: 1.2 庞进武，程益联，罗志东. 水利普查与信息化J. 水利信 息化，2012 (1): 19-22.3 董侬生. 防洪工程数据库的设计与建设J. 水利水电技术，2002 (7): 41-44.4 北京勘测设计研究院. 防洪工程数据库设计报告R. 北京：水利部国家防汛抗旱指挥系

19、统工程项目建设办公室，2001.5 中华人民共和国水利部. 第一次全国水利普查实施方案（水规计（2010）498 号）R. 北京：中华人民共和国水 利部，2010.欢迎投稿欢迎订阅欢迎刊登广告第 6 期杨海坤等：水利普查成果与防洪工程数据库数据对接研究1 9Research on Data Connection Between Nation Census of Water Achievements and Flood Control Project DatabaseYANG Haikun1, CHEN Deqing2, TAN Wei3(1. Beijing Golden-water Info

20、-tech.Ltd., Beijing 100053, China;2. Water Information Center, the Ministry of Water Resources, Beijing 100053, China;3. Headquarter of Flood Control and Drought Alleviation, Hubei Province, Wuhan 430071, China)Abstract: National census for water is a survey by the standardized data collection, ensu

21、ring no repeat or leak of objects, index practical, so as to accumulate important data resource for informatization of water conservancy. Studies show that national census for water achievements and ood control project database in two ways which are engineering objects and index data have a certain

22、correspondence. Combining with the technical route which is with index analysis, data preparation, directory comparison analysis and data reorganization storage as the main work content, it can realize two data connecting, and can enhance ood control project data integrity, accuracy and timeliness.K

23、ey words: water resources; census; ood control project; database; data(上接第 14 页)1）城区内涝预警模型能够较为合理地模拟佛山市城区由于暴雨引起的低洼地积水、街道行洪和河道 排水不畅等现象，并将预测的降水信息应用于城区内 涝预警系统，提前做好城市内涝的应对工作。2）通过分析模型误差关键因素，发现误差与降 水预测、地下排水管网和地图数据等的精度有很大 关系，在系统应用中应重点解决。3 ）该模型在佛山城区的应用情况良好，有较 大的应用前景和推广价值，特别是在目前降雨呈多 发、突发，强度大，致灾后果及影响严重的情况下，研究城

24、市内涝模拟模型在城市内涝预警中的应用是非常必要的。参考文献：1 程晓陶，仇劲卫，李娜，等. 城市洪涝仿真模型开发研究总结报告R. 北京：中国水利水电科学研究院，1997. 2 王静，李娜，程晓陶. 城市洪涝仿真模型的改进与应用J. 北京：水利学报，2010 (12): 1393-1400.Application Research of Flow Dynamics Model Used in Flood Early Warning of FoshanDU Wenyin1, LI Na2, WANG Jing2(1. Guangdong Provincial Foshan Hydrological

25、 Bureau, Foshan 528000, China；2. China Institute of Water Resources and Hydropower Research, Beijing 100038, China)Abstract: The two-dimensional unsteady ow dynamics model uses Saint-Venant equations for basic mathematical equation to simulate open channel ow law of motion. Taking Foshan City center

26、 as range of study, future short-term rainfall which is predicted is one of the input conditions. Combining with high precision GIS city map, underground drainage network data, freshwater river and outer river water level, pumping station operation and so on, the two- dimensional unsteady ow dynamic

27、s model is used to simulate the effect of city by storm. City rainstorm waterlogging models and urban waterlogging warning system are used for urban waterlogging warning. Through the real- time monitoring and management of hydrological information, rainstorm waterlogging simulation, flood warning, hazard mapping and GIS applications etc, it provides decision-making basis and technical support for ood control, waterlogging forecast and emergency dispatch in Foshan.Key words: two dimensional unsteady ow; dynamics model; early warning; application