2 數(shù)據(jù)庫技術(shù)在防洪工作中的應(yīng)用前景與發(fā)展趨勢(shì)

　　2.1采用分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)，構(gòu)建流域數(shù)據(jù)平臺(tái)

　　分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（Distributed Database System，簡(jiǎn)稱DDBS）是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的產(chǎn)物。由于數(shù)據(jù)庫應(yīng)用需求的拓展和計(jì)算機(jī)硬件環(huán)境，特別是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，使分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，并成為計(jì)算機(jī)技術(shù)最活躍的研究領(lǐng)域之一。英國國家計(jì)算中心（National Computing Centre）專門對(duì)分布式數(shù)據(jù)庫作了分析和預(yù)測(cè)，斷言：“分布式系統(tǒng)，特別是以分布式數(shù)據(jù)庫作為該系統(tǒng)的核心，將成為今后計(jì)算機(jī)科學(xué)發(fā)展的主要方向之一。

　　分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，通俗地說，是物理上分散而邏輯上集中的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。因此，可以被看成是：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)+計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，但是它又有別于這二者的簡(jiǎn)單結(jié)合。這是因?yàn)椋?/P>

　?。?）如果在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)結(jié)點(diǎn)都裝有數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，其數(shù)據(jù)雖然可以達(dá)到共享，但卻沒有統(tǒng)一的管理，而且對(duì)于用戶來說，當(dāng)使用外場(chǎng)地?cái)?shù)據(jù)時(shí)必須指明場(chǎng)地位置，達(dá)不到場(chǎng)地透明性。

　?。?）如果只在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中某一場(chǎng)地設(shè)置數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，其它場(chǎng)地不設(shè)，這就如數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)有多個(gè)終端（遠(yuǎn)程）用戶，顯然達(dá)不到數(shù)據(jù)分散存儲(chǔ)的目標(biāo)。

　　因此，分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的嚴(yán)格定義是：分布式數(shù)據(jù)庫是一組數(shù)據(jù)庫集，邏輯上它們屬于同一系統(tǒng)，而物理上它們分散在用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接的多個(gè)場(chǎng)地上，并統(tǒng)一由一個(gè)分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)管理。

　　出于防汛工作的需要，淮委與淮河流域各省、各地區(qū)都建立了水情、防洪工程等數(shù)據(jù)庫。隨著對(duì)防汛工作要求的不斷提高，防汛有關(guān)的信息在單位與部門之間迫切需要實(shí)現(xiàn)共享。共享防汛數(shù)據(jù)資源的方式之一，就是采用分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)，將數(shù)據(jù)放置在數(shù)據(jù)庫中供大家調(diào)用。如果采用集中式數(shù)據(jù)庫，存在著通信開銷大、性能欠佳、可用性不高、可擴(kuò)充性差以及難以管理等缺點(diǎn)。

　　集中式數(shù)據(jù)庫由于所有的數(shù)據(jù)都存在同一臺(tái)服務(wù)器，數(shù)據(jù)量大，而同時(shí)所有的用戶都必需從這一臺(tái)服務(wù)器中提取數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器很難同時(shí)快速的響應(yīng)這么多客戶機(jī)的請(qǐng)求。這樣數(shù)據(jù)庫的性能就會(huì)成為整個(gè)防汛系統(tǒng)的瓶頸。另外，防汛數(shù)據(jù)來自流域各省，如果數(shù)據(jù)集中管理，工作量非常之大，數(shù)據(jù)的更新維護(hù)都會(huì)出現(xiàn)問題。而如果采用分布式數(shù)據(jù)庫，在流域內(nèi)構(gòu)建一個(gè)數(shù)據(jù)平臺(tái)，一方面實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享，另一方面，數(shù)據(jù)由不同的地區(qū)進(jìn)行管理維護(hù)。各省或各地區(qū)對(duì)本部門的資料相對(duì)要熟悉，而且數(shù)據(jù)維護(hù)工作也分散開了，這樣就提高了數(shù)據(jù)管理的可維護(hù)性。

　　比起集中式數(shù)據(jù)庫，分布式數(shù)據(jù)庫有下列４個(gè)優(yōu)點(diǎn)。

　?。?）有利于改善性能。大部分?jǐn)?shù)據(jù)可以就地訪問，減少通信開銷，避免集中式數(shù)據(jù)庫成為系統(tǒng)性能瓶頸。

　?。ǎ玻┛蓴U(kuò)充性好?？梢愿鶕?jù)發(fā)展的需要增減結(jié)點(diǎn)，或?qū)ο到y(tǒng)重新配置，比集中式數(shù)據(jù)庫靈活。

　?。ǎ常┛捎眯院?。系統(tǒng)部分失效后，完好的部分仍可繼續(xù)運(yùn)行。如果采用冗余技術(shù)，還可以獲得一定的容錯(cuò)能力。

　　（４）自治性好。可以分散管理，統(tǒng)一協(xié)調(diào)。各個(gè)部門的用戶總是希望擁有自己的數(shù)據(jù)，管理自己的數(shù)據(jù)，同時(shí)又想共享其他部門的有關(guān)數(shù)據(jù)。分布式數(shù)據(jù)庫比較好地滿足了用戶的這些要求。

　　由此可見，采用基于分布式技術(shù)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，構(gòu)建流域防汛數(shù)據(jù)共享平臺(tái)是將來數(shù)據(jù)庫發(fā)展的趨勢(shì)。

　　2.2數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的應(yīng)用

　　數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)是數(shù)據(jù)庫的新的應(yīng)用方法，它的任務(wù)就是提取隱含于數(shù)據(jù)庫中的、未知的、有用的、不一般的（即不是像OLAP中那樣的總和、平均值之類的普通信息）信息或知識(shí)，數(shù)據(jù)挖掘又稱數(shù)據(jù)庫中的知識(shí)發(fā)現(xiàn)。在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，人們通過查詢獲得所需要的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)經(jīng)過人的理解或解釋，成為有用的信息。但數(shù)據(jù)庫的查詢手段一般只限于一些基本的數(shù)據(jù)庫操作和聚集函數(shù)，通過數(shù)據(jù)庫只能對(duì)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)“粗加工”，從中獲取一些初級(jí)的綜合信息。數(shù)據(jù)庫中常常蘊(yùn)涵著規(guī)則、規(guī)律、論斷之類的高層次信息或知識(shí)。僅僅通過查詢處理不可能獲得這些高層次信息，需要在數(shù)據(jù)庫所提供的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，經(jīng)過分析、推理等方法加以“挖掘”。數(shù)據(jù)挖掘的結(jié)果是概念化的知識(shí)，這些知識(shí)源于數(shù)據(jù)，但高于數(shù)據(jù)。

　　隨著數(shù)據(jù)庫技術(shù)的不斷發(fā)展及數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)在防汛工作中的廣泛應(yīng)用，水文數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量急劇增大，在大量的數(shù)據(jù)背后隱藏著許多重要的、尚待進(jìn)一步開發(fā)的信息，如果能把這些信息從數(shù)據(jù)庫中抽取出來，也就是從數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)知識(shí)和尋找規(guī)律，并用它們指導(dǎo)防汛抗旱等工作，將會(huì)提高水文工作的質(zhì)量和水平，促進(jìn)水文信息化和現(xiàn)代化建設(shè)，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

　　數(shù)據(jù)挖掘與傳統(tǒng)分析（如查詢、報(bào)表、聯(lián)機(jī)應(yīng)用分析）的本質(zhì)區(qū)別是，數(shù)據(jù)挖掘是在沒有明確假設(shè)的前提下去挖掘信息、發(fā)現(xiàn)知識(shí)。數(shù)據(jù)挖掘所得到的信息應(yīng)具有先未知，有效和可實(shí)用三個(gè)特征。先前未知的信息是指該信息是預(yù)先未曾預(yù)料到的，即數(shù)據(jù)挖掘是要發(fā)現(xiàn)那些不能靠直覺發(fā)現(xiàn)的信息或知識(shí)，甚至是違背直覺的信息或知識(shí)，挖掘出的信息越是出乎意料，就可能越有價(jià)值。

　　數(shù)據(jù)挖掘的一般步驟是：?jiǎn)栴}理解和提出→數(shù)據(jù)準(zhǔn)備→數(shù)據(jù)整理→建立模型→評(píng)價(jià)和解釋。從研究者的主觀愿望來說，希望數(shù)據(jù)挖掘過程的最好全自動(dòng)化。但從目前的技術(shù)發(fā)展水平來看，在數(shù)據(jù)挖掘過程中，適當(dāng)介入一些人工干預(yù)、引導(dǎo)或限制，可以提高數(shù)據(jù)挖掘的有效性和有用性。因此，數(shù)據(jù)挖掘至少在目前應(yīng)看成一個(gè)人－機(jī)交互過程。

　　淮委水文局所建的歷史水文數(shù)據(jù)庫資料數(shù)據(jù)累計(jì)量已達(dá)2~3G，此外還有大量的的天氣、工程信息等數(shù)據(jù)，隨著水利信息化工作的不斷深入，數(shù)據(jù)庫中的信息量還會(huì)大量的增加。這些數(shù)量巨大的數(shù)據(jù)，既為進(jìn)行水文分析提出了新的方法上的要求，同時(shí)也為新的方法的應(yīng)用提供了可靠的數(shù)據(jù)保障。進(jìn)行水文分析所需要處理的數(shù)據(jù)量很大，沿用傳統(tǒng)的技術(shù)工具和方法，從這些數(shù)量巨大、類型復(fù)雜的數(shù)據(jù)中及時(shí)準(zhǔn)確地挖掘出滿足需要的知識(shí)，必然會(huì)因?yàn)橛?jì)算能力、存儲(chǔ)能力、算法的不足而無能為力。因此，需要有效的水文數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)。水文數(shù)據(jù)挖掘可以應(yīng)用決策樹、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、覆蓋正例排斥反例、概念樹、遺傳算法、公式發(fā)現(xiàn)、統(tǒng)計(jì)分析、模糊論等理論與技術(shù)，并在可視化技術(shù)的支持下，構(gòu)造滿足不同目的的水文數(shù)據(jù)挖掘應(yīng)用系統(tǒng)。

　　水文數(shù)據(jù)挖掘是精確水文預(yù)報(bào)和水文數(shù)據(jù)分析的重要基礎(chǔ)，應(yīng)當(dāng)足夠重視。在充實(shí)完善數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，積極開展水文數(shù)據(jù)挖掘工作，可以進(jìn)一步提高水文信息服務(wù)水平。為新時(shí)期淮河治理、水資源配置提供科技支撐，為維持淮河健康生命提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)

　　2.3空間數(shù)據(jù)庫的建立

　　地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System， GIS）是以地理空間數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，在計(jì)算機(jī)軟硬件的支持卜，對(duì)空間相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、管理、操作、模擬、分析和顯示，并采用地理模型分析方法，適時(shí)提供多種空間和動(dòng)態(tài)的地理信息，為地理研究和地理決策服務(wù)而建立起來的計(jì)算機(jī)技術(shù)系統(tǒng)。目前，也有一部分學(xué)者將地理信息系統(tǒng)定義為空間數(shù)據(jù)的管理系統(tǒng)。

　　地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)軟件的組成可以分兩大部分。一是核心部分，一是外圍部分。核心部分包括對(duì)空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行組織、存儲(chǔ)、編輯、計(jì)算、分析、表示和傳輸?shù)墓δ苘浖蛻?yīng)用模型接口處理軟件。通常，GIS系統(tǒng)的基礎(chǔ)部分是空間數(shù)據(jù)庫和屬性數(shù)據(jù)庫，它們分別存放空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，在全關(guān)系化GIS系統(tǒng)中兩庫合一統(tǒng)稱空間數(shù)據(jù)庫。外圍設(shè)備，主要是數(shù)據(jù)獲取、制圖出版軟件。

　　空間數(shù)據(jù)庫作為GIS基礎(chǔ)軟件的核心，存儲(chǔ)、管理所有地理數(shù)據(jù)，是GIS數(shù)據(jù)流向的起點(diǎn)和終點(diǎn)，提供了包括空間數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)維護(hù)、空間數(shù)據(jù)查詢和空間分析等服務(wù)功能?？臻g數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，直接關(guān)系到整個(gè)GIS系統(tǒng)的功能與效率。

　　空間數(shù)據(jù)庫是數(shù)據(jù)庫發(fā)展的必然趨勢(shì)。空間數(shù)據(jù)源，特別是圖形、圖像的模式識(shí)別與矢量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)產(chǎn)生的圖形、圖像數(shù)據(jù)和數(shù)字信息源的廣泛性，異地、異部門空間數(shù)據(jù)庫和多尺度分布式存儲(chǔ)管理問題的產(chǎn)生，以及空間數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)挖掘、決策支持的需要，決定了數(shù)據(jù)庫向空間數(shù)據(jù)庫、空間數(shù)據(jù)倉庫的發(fā)展趨勢(shì)。

　　流域數(shù)據(jù)和資料是多學(xué)科、多行業(yè)、多類型和多尺度的海量數(shù)據(jù)，既具有空間特性，又具有時(shí)間特征。數(shù)據(jù)形式上將包括遙感影像數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)報(bào)表數(shù)據(jù)、文字信息等，現(xiàn)有的數(shù)據(jù)多具有異構(gòu)異源性，需要進(jìn)行規(guī)范、沉淀、提煉和集成，需要根據(jù)管理和決策的需求按照面向主題的思路來組織數(shù)據(jù)，并利用空間數(shù)據(jù)倉庫功能強(qiáng)大的多維分析和復(fù)雜的空間分析能力來反映淮河流域不同時(shí)空尺度下的動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)，以便決策者更好的進(jìn)行流域管理和空間決策。

　　3 數(shù)據(jù)庫技術(shù)的廣泛運(yùn)用是水利信息化的需要

　　水利部提出了“以信息化推動(dòng)現(xiàn)代化”的要求，強(qiáng)調(diào)要重點(diǎn)抓好信息化規(guī)劃、數(shù)字流域系統(tǒng)等工作。水利是一個(gè)信息密集型行業(yè)。水利信息包括水雨情信息、汛旱災(zāi)情信息、水量水質(zhì)信息、水環(huán)境信息、水工程信息等。國民經(jīng)濟(jì)的現(xiàn)代化建設(shè)離不開水利現(xiàn)代化的保障，而水利信息化是水利現(xiàn)代化的基本標(biāo)志和重要內(nèi)容。水利信息化是國家信息化建設(shè)的重要組成部分，也是水利事業(yè)自身發(fā)展的迫切需要。

　　數(shù)據(jù)庫為各種水利信息的存儲(chǔ)和快速檢索提供了技術(shù)手段。雨情、水情、工情、災(zāi)情各種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，水資源遙感信息、地理數(shù)據(jù)等等都需要以字段編碼的形式按一定的表結(jié)構(gòu)有效地組織起來形成支撐數(shù)字水利的數(shù)據(jù)庫。各類水利數(shù)據(jù)庫的建設(shè)是一項(xiàng)長(zhǎng)期艱苦細(xì)致的工作，為適應(yīng)信息互聯(lián)共享的要求，對(duì)各類數(shù)據(jù)庫字段編碼進(jìn)行統(tǒng)一的設(shè)計(jì)以形成行業(yè)規(guī)范是目前水利信息化一項(xiàng)極其緊迫的任務(wù)。（考試大編輯整理）