国家水文数据库建设探讨

胡健伟，余达征，陈雅莉

（1. 水利部水文局（水利信息中心），北京 100053；2. 长江委水文局，湖北 武汉 430010）

国家水文数据库建设探讨

胡健伟1，余达征1，陈雅莉2

（1. 水利部水文局（水利信息中心），北京 100053；2. 长江委水文局，湖北 武汉 430010）

水文资料是国民经济建设和社会发展的一项重要基础资料和信息资源，国家水文数据库的建设是经济、社会和水文事业发展的必然要求。简述我国水文数据库的发展历史和现状，分析存在的主要问题，探讨国家水文数据库的建设方案，描述建设内容，提出建设构想和主要工作。

水文；数据库；综述；问题；建设方案

0 引言

水文资料是国民经济建设和社会发展的一项重要基础资料和信息资源，事关水利事业发展和经济社会发展全局；关系到防洪、供水、生态、涉水工程等方面的安全。国家水文数据库的建设将加快水文现代化、信息化建设的进程，推进水文行业科技进步，可以为国民经济建设和防灾减灾等提供更加全面、高效的水文水资源信息服务，可以为涉水问题的科学研究提供重要的资料保证，将会产生重大的经济和社会效益。

1 我国水文数据库现状

1.1 发展历史

我国采用现代科学技术进行水文观测始于1865年，1949年前水文测站较少，收集的水文资料有限。1949年以后，国家十分重视水文工作，水文事业投入不断增加，水文站网和测验技术得到了快速发展，水文观测资料数量迅速增加，质量也有明显提高，水文观测资料开展逐年整编，并以《中华人民共和国水文年鉴》方式刊印、贮存和提供用户使用。20 世纪 80年代，为提高水文工作服务的效率与能力，水利部原水文司组织推动各流域机构和省级水文部门应用计算机处理水文数据，开始了我国以计算机为主要工具的水文信息分析处理工作，开发并推广应用了全国水文资料整编软件，水文数据的计算机文件系统存储与服务初具雏形。以此为基础，提出了以三级节点模式建立全国分布式水文数据库系统的整体构想，并首先推动了作为数据存储实体的省级和流域级节点建设工作，并明确水文数据库仅存储水文年鉴刊布的内容。经过 10 多a 建设，各流域机构和各省(自治区、直辖市)水文数据库已录入水文整编资料约 96.7 万站年（1 个测站 1a所有测验项目的整编资料为 1 站年），约占所有已整编资料的 77%，部分单位购置了微机服务器和数据库管理系统，初步具备了水文资料数字化存储的能力和一定的数据查询功能[1-3]。进入 21 世纪，由于缺少专项建设经费支持，基础水文数据库建设进展缓慢，几乎处于停滞状态。2007年国务院第 496 号令公布了《中华人民共和国水文条例》，其中第四章“资料的汇交保管与使用”中，第二十六条规定了国家建立水文监测资料共享制度，明确要求“水文机构应当妥善存储和保管水文监测资料，根据国民经济建设和社会发展需要对水文监测资料进行加工整理形成水文监测成果，予以刊印。国务院水行政主管部门直属的水文机构应当建立国家水文数据库”。为此，水利部水文局启动了国家水文数据库建设规划的编制工作，列入了《全国水文基础设施建设规划（2013—2020年）》。国家发展与改革委员会在批复的“全国水文基础设施建设规划（2013—2020年）（发改委农经[2013] 2457 号）”中，批准了国家水文数据库规划的建设内容，并将其列为规划期内首要重点建设项目。根据规划内容，水利部水文局 2014年启动了国家水文数据库建设工程前期工作，对现状进行了调研，组织有关单位进行了可行性研究并编制了可研报告。2016年 8月，水利部水利水电规划设计总院代表水利部对国家水文数据库建设工程可行性研究报告进行了审查，下一步将报国家发展与改革委员会审批。

1.2 现状调查

2014年 5月，水利部水文局组织对各单位在水文数据库建设和软硬件现状进行了调查。基本情况如下：

1）基础水文数据库。根据调查，截止 2013年，除水利部水文局以外的 39 个应建库单位，除新疆生产建设兵团和海河水利委员会水文局未建库外，其他相关单位都已建库，数据库数据装载量达到总量（仅指水文年鉴刊印数据）的 90% 以上，不少单位根据自身需要开发了自己的数据入库和查询服务软件。

全国省级以上水文部门中，有 34 个单位配置了专用的基础水文数据库服务器，其中 2010年以后配置服务器的有 18 个。使用 Oracle 数据库管理系统的有 7 个，使用 MS SQL 数据库管理系统的有 25 个，使用 Sybase 数据库管理系统的有 2 个。37 家建库单位基础水文数据库表结构标准采用 SL 324—2005《基础水文数据库表结构与标识符标准》的仅有17 家，其余均未采用部颁标准。

2）其他专用水文数据库。截止 2013年底，全国省级以上水利部门，均建设了防汛抗旱专用的实时雨水情数据库，这些库绝大多数据由水文部门管理和运行维护，且均配置有专用数据库服务器， 28 个单位采用 MS SQL 数据库管理系统，10 个单位采用Oracle 数据库管理系统。此外，还有 19 个单位建设了水质专用数据库，6 个单位建设了地下水专用数据库；16 个单位建设了土壤墒情专用数据库；9 个单位为原始观测数据建库，2 个单位为河道地形数据建库，1 个单位为水文调查资料数据建库。

2 主要问题

近年来，经济社会快速发展对水文工作提出越来越高的要求，而作为水文工作重要基础的水文数据库还不能很好地跟上时代发展的步伐，直接影响水文更好地服务经济社会发展。根据调查与分析，问题主要表现在以下几个方面：

1）标准化程度不高。各类水文数据库中相同水文要素的库表结构与标识符不一致，表结构不合理，不全。缺乏在数据源建设、库表结构设计，以及数据库运行维护、管理、安全和对外服务等多个方面的一个相互联系、逻辑分明又功能齐全的水文数据库标准体系。

2）数据源不完整不可靠。各级数据库的数据组织模式与存储内容基本停留在“电子年鉴”的技术水平，水文资料已数字化的数据种类少、数量小、系列不完整、格式不统一、质量参差不齐。缺乏一个集数据、图表、文字、影像为一体的高端数据源体系。

3）应用服务软件功能单一[4]。各级水文数据库的应用服务能力低下。各级水文数据库运行维护管理、应用服务等软件不完备且缺乏统一平台，信息类型和服务目标过于单一，服务面窄，处理水平低下。

4）运行环境标准不统一。各省级以上水文部门的数据库软硬件环境要求不统一，数据库版本不一致，没有覆盖全国的数据交换与共享技术条件，没有统一的管理要求，数据应用障碍大，数据存储备份安全措施不够，服务能力不足，跨部门的数据共享难以实现。

3 建设方案探讨

3.1 建设目标

通过 5a 时间，建成覆盖中央、7 个流域、31 省（自治区、直辖市）、新疆生产建设兵团的国家水文数据库系统。完成全国各类基础水文数据的收集、整理、加工、数字化和入库，整合各类水文专用数据库，实现数据的管理、加工和服务功能，形成标准统一、技术先进、数据共享、功能实用、集中与分布相结合的运行管理和服务体系，为我国防汛抗旱、水资源管理及各类涉水工程提供有效支撑。

3.2 建设原则

1）统一规划，分级建设。由于国家水文数据建设的长期性与复杂性，应在统一规划的基础上，坚持基础先行、急用先建，科学划分各个建设项目，分阶段逐步推进。水利部水文局，流域机构及其下属、省级及省级以下水文部门的水文数据库建设统一纳入国家水文数据库体系。各级节点的建设应在国家水文数据库建设规划的框架内，严格按照水利部相应的技术标准与建设管理办法，分级组织实施。

2）整合资源，确保共享。国家水文数据库各级节点建设，应按水利信息化资源整合与共享的要求，充分利用已建的网络、机房、服务器、存储设备和数据库管理软件等基础设施。必须在数据表示、存储、服务等方面遵循统一的标准和规范。已建和在建的数据库应按标准要求进行信息资源整合，确保资源共享。

3）实用为本，适度超前。国家水文数据库建设涉及面广，具有技术复杂、建设周期长和管理难度大等特点，建设水平将影响水利信息化发展的全局。因此，在建设过程中应以数据资源建设为先，以服务业务应用为本，跟踪信息技术发展，立足实用够用，确保适度超前，既保证国家水文数据库对业务应用的强支撑性和可扩展性，又不搞“一步到位”。

4）协同推进，保障安全。国家水文数据库建设涉及多级水文部门、多类业务，要理顺国家水文数据库建设与运行管理体制，明确数据生产、维护和管理等不同单位部门的职责，将国家水文数据库建设与运行管理列入基本水文业务。同时，应依托水利信息安全体系，加强用户认证、访问控制、数据备份与恢复、数据安全保密等设施建设，保障国家水文数据库系统运行和数据安全。

3.3 建设构想

国家水文数据库总体上由四个层面、两大保障体系、五类服务对象共同构成，其中四个层面包括基础环境（网络、存储及计算环境）、数据资源层、应用支撑平台、业务应用系统；两个保障体系包括技术标准及管理规范、运行维护与安全管理体系；五类服务对象包括水行政主管部门、科研规划设计机构、社会公众、管理对象和政府相关职能部门等。系统总体架构如图 1 所示。图中红色框内内容为国家水文数据库的建设主要内容。

图 1 国家水文数据库总体架构图

1）基础环境。基础环境是国家水文数据库建设与运行的载体，为各级水文数据库提供高速可靠的传输通道和存储环境。国家水文数据库网络环境主要依托国家水利骨干网，存储及计算环境主要依托现有基础设施。

2）数据资源层。数据资源层是国家水文数据库建设的核心内容，主要包括数据源建设与数据管理系统的建设。数据源建设指基础水文和各类水文专用数据的收集、整理、加工、数字化和入库。其核心工作是基础水文数据中水文测站基本信息和历史沿革及年鉴等资料的建库工作。其他各类水文专用数据主要通过数据库整合，完成水文数据的统一管理，并且满足当前业务系统的应用。此外，开发数据质量控制系统[5]，对基础水文数据进行严格的质量控制，满足水文年鉴资料有关精度的要求。

3）应用支撑平台。应用支撑平台为国家水文数据库的建设和运行提供通用的应用和集成服务，为国家水文数据库建设中的资源整合和信息服务提供统一的技术架构和支撑平台，主要由各类商用和开发类通用支撑软件共同组成。

4）业务应用层。业务应用层是系统服务应用的核心，面向防汛抗旱、水资源管理、农村水利建设、水土保持及涉水工程的规划、设计等行业应用服务需求，开发图形、表格、GIS 和虚拟化相结合的数据服务。此外，通过开发服务接口向社会公众提供必要的信息服务。

5）技术标准与管理规范。技术标准与管理规范是支撑国家水文数据库建设和运行的基础，是国家水文数据库中存储的数据可获取、可信、可用的质量保障，也是实现应用协同和信息共享的重要保证。其主要内容是整合各类水文数据库标准，编制《国家水文数据库表结构及标识符》，制定国家水文数据库建设技术导则。

6）运行维护与安全管理体系。运行维护与安全管理体系是保障系统应用与安全运行的基础，包括数据库运行、维护及安全管理等一系列保障体系。主要工作是制定《国家水文数据库运行管理办法》《国家水文数据库资料交换与共享管理办法》和《国家水文数据库应用服务管理办法》。

4 结语

目前，我国已经建立了完整的水文监测站网、完善的水文管理体系，具有良好的数据资源基础和成熟的技术，培养了大批水文数据库管理人员，配套了相关的技术标准，国家水文数据库的建设具备了坚实的基础。但是，国家水文数据库的建设仍有很多困难需要解决，除了本文所述现有水文数据库存在的现状问题外，还有其他技术问题，如水文历史数据的收集，电子化数据的溯源，测站编码不统一[6]，水文数据的应用和共享策略等。为解决这些问题，本文在国家水文数据库建设构想中，提出了建设过程中需要重点完成的工作内容，并且需要在初步设计中进一步深入研究。

[1] 章树安. 我国水文数据库系统建设回顾及有关问题的建议[J]. 水文，2001，21 (3): 60-62.

[2] 章树安，吴礼福，林伟. 我国水文资料整编和数据库技术发展综述[J]. 水文，2006，26 (3): 48-52.

[3] 葛维亚. 我国水文数据库建设回顾[J]. 水资源研究，2007，28 (2): 40-43.

[4] 史芳斌，陈雅莉，陈春华. 关于水文数据库建设问题的探讨[J]. 人民长江，2009，40 (24): 70-72.

[5] 余宇峰，张建新，朱跃龙，等. 水文数据库数据质量控制与管理应用研究[J]. 水文，2013，33 (3): 65-68.

[6] 贺国庆，艾萍，欧阳美，等. 国家水文数据库表结构方案和测站编码方案修订探讨[J]. 水文，2000，20 (1): 35-38.

Review of national hydrological database construction

HU Jianwei1, YU Dazheng1, CHEN Yali2
(1. Bureau of Hydrology, the Ministry of Water Resources, Beijing 100053, China; 2. Bureau of Hydrology, Changjiang Water Resource Commission, the Ministry of Water Resources, Wuhan 430010, China)

Hydrological data isan important basic dataand information resources of national economic constructionand social development. National hydrological database construction is the inevitable requirements of economic, socialand hydrological career development. This paper introduces the development historyand status of hydrological database in China,analyzes the main existing problems, discusses the construction project of National Hydrological Database, describes the contents of the construction,and puts forward the main construction work.

hydrological; database; review; problem; construction scheme

P337

A

1674-9405(2017)02-0001-04

10.19364/j.1674-9405.2017.02.001

2017-01-25

胡健伟（1979-），男，江苏启东人，高级工程师，从事水文监测与情报预报研究。