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水文数据库设计开发要求:实现水文现代化与新技术

时间:2023-08-25 理论教育 版权反馈
【摘要】:数据部分主要包括水文站网的原始观测资料,如水位、流量、雨量、蒸发量、含沙量等,以及通过处理的整编成果数据。水文数据库的分级与建立。

水文数据库设计开发要求:实现水文现代化与新技术

1.水文数据的特点

(1)水文数据实时性强,比如在汛期常常需要实时的水情信息。

(2)水文数据量大,仅就一个水文站而言,几十年的各种水文资料,数以亿计。

(3)水文数据种类繁多,按类别分,就有水位、流量、流速、含沙量、输沙率、雨量、蒸发量、水质等;按时序分,有瞬时、逐时及各时段、月、旬、月、季、年、多年等统计数据;按数据来源分,有实测、查图表、计算、统计、预测等。

(4)水文数据连续性、时序性强,这些数据大部分是按时间序列观测、统计、计算、搜集、整理、保存的。

(5)水文数据规律性、周期性强,无论是长系列多年,还是短系列年内、月内、周内都有一定的周期性,有规律可查。

(6)水文数据相关性强,站与站之间,同数据项各个时段之间,水文数据之间,水文数据与各种气象因子之间存在着各种相关。

(7)水文数据具有复杂性和不确定性,每一种水文数据都具有多重影响因素,各因素的影响其物理机制常常不明确。

(8)由于种种原因,水文数据也存在大量的质量问题,如缺测、遗失、系统误差、主观误差等。

2.水文数据库应符合水文数据的要求

根据水文数据的特点,水文数据库必须保证水文数据的完整性、独立性、共享性、安全性与保密性、运行效率、规范性与统一性等。

(1)保证水文数据的完整性。水文数据是人们对水文现象描述的记录,是有关部门应用的基础。由于水文数据的时间性较强,种类繁多,输入、输出量巨大,是十分繁杂易错的工作,对其加工、处理、管理也十分复杂。因此,数据库首先要保证水文数据的完整性,即保证数据种类的齐全;保证数据量的齐全;保证数据的正确性;保证数据各种处理功能齐全。

(2)保证数据的独立性。数据的独立性意味着用户的应用程序和数据库数据资源彼此分开,同时数据独立性分为物理独立性(即物理介质及设备发生变化时,应用程序不变)和逻辑独立性(即数据库逻辑结构发生变化时,应用程序不变;反之,应用程序变化时,数据库结构不变)。

(3)保证数据的共享性。保证不同用户能同时使用、存取同一数据,应当适合未来新的应用,可用多种语言访问数据库。

(4)保证数据的安全性与保密性。通过对数据存取的控制,对数据采取并发控制,建立一套可行的管理机制,以保证数据的安全性和保密性。同时,保证数据的正确性、合理性及相容性,对数据能进行修改、扩充,保证故障的发现和恢复。

(5)保证运行效率。许多水文部门的工作其实时性很强,故对于应用频率高,实时性强的数据,在整理繁琐的数据入库时要进行特殊处理,以保证较短的响应时间,确保运行效率。在保证运行效率的同时,还要注意尽可能减少数据冗余度

(6)保证数据的规范性与统一性。从目前的发展趋势来看,各部门内部,甚至部门之间必然形成以分布式数据库为核心的、全国或地区的网络管理系统。为适应今后的发展,根据水文数据的特殊性,水文数据库的数据结构、标识符、关键字、编码、编号等,必须形成规范,按标准统一设定。(www.xing528.com)

3.水文数据库应具备的基本功能

水文数据库要包括数据字典、表结构、数据本体及数据库管理几个部分。数据库管理应具有较强的增加、删除和查询功能。如果建立模型库,其结构应包括模型本体库、模型字典和内部参数库,模型库管理系统等。

数据库要能提供数字、文字、图形、图像等信息。数据部分主要包括水文站网的原始观测资料,如水位、流量、雨量、蒸发量、含沙量等,以及通过处理的整编成果数据。文字部分包括测站考证,如测站的变动、测验河段及其附近河流情况、测流断面及测验设施布设等,以及观测中出现的问题、整编方法、整编说明等。图形部分包括水文站网布设图,如测站位置图、测验河段图、测验断面图、测验设施布设图等,以及整编用图(如水位~流量关系图等)和整编成果图(如水位过程线等)。图像部分主要包括测站布设图、洪旱灾害发生期测流录像、气象卫星云图遥感图像等。

数据库设计还需要考虑如下接口和扩展,即自动采集接口;网络管理数据方式的接口;数据的分析处理接口;数据不断地插补延长;图像资料的扩展;多媒体资料(声、视)的扩展。

为整编原始水文资料或利用整编成果进行水文预报、水资源开发利用等工作,需要建立模型库。模型库是具有特定功能的可重复用的基本程序、构件(组件、控件)、目标文件或可执行文件的集合。其模型应通过中文名称、标识符、功能描述、模型程序本体、输入文件格式、输出文件格式、调用范例、关键字等属性描述。模型库管理应具有模型浏览、用户模型生成、模型增加、模型备份、模型删除等功能。模型库中的每个模型都应能被主程序调用,并能通过与数据库的接口程序提取数据和参数、写入模型输出成果,能通过人机界面接口程序输入数据和参数,显示输出成果。

4.水文数据库的组成与建立

(1)水文数据库系统的核心数据库和外层数据库。核心数据库存储水文年鉴的水位、流量、含沙量等数据,它是以水文年鉴的数据结构为基础,并参照数据库文件结构加以确定的。外层数据库是其他水文专用数据库,如实时雨水情数据库,为水文预报用的水文预报数据库,为水资源开发利用的水资源数据库,地下水专用库,水质专用库等。

(2)水文数据库的分级与建立。水文数据库分三级,第一级为国家水文数据库,由水利部水文局(水利信息中心)管理。第二级为各大流域机构、水利高等院校、重点科研机构建立的数据库。第三级为各省、区建立的数据库。三级数据库互通互联,形成一个全国分布式的水文数据库。

分布式数据库有下列特点:

1)在物理上的分布,分布式数据库是基于网络的数据库系统,对它们的访问是透明的;

2)具有相对的独立性和稳定性,分布式数据库的信息在时间和空间上应具有相对的稳定性,例如,所采集的水文信息在十几年或几十年内是相对稳定的;

3)具有良好的开放性与兼容性,分布式数据库能随着软硬件设备的改善而得到非常容易的升级换代;

4)具有良好的网络环境,便于数据共享,分布式数据库具有广泛目的,它可为不同领域、不同部门、不同建设项目服务,对它的访问是非常频繁的,所以对系统的网络环境和系统的硬件设备、系统软件的多用户并发访问响应都应具有较高的要求;

5)具有良好的系统用户界面,这是系统建立成功的关键之一,分布式数据库作为具有广泛用途的数据库,能以良好的人机交互环境来吸引大量的使用者,以充分发挥数据库的作用,增大产出投入比。

(3)水文数据库具有严格的数据格式。水文数据库必须具有严格的数据录入格式,其成果亦按一定格式提供。如实时雨水情数据库已颁布了《实时雨水情数据库表结构与标识符标准》。

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