堤防工程数据库发展现状及其在国内的发展趋势
堤防工程数据库发展现状及其在国内的发展趋
势
堤防工程管理论文第五篇：堤防工程数据库发展现状及其在国内的发展趋势
摘要：通过分析数据库技术与堤防工程数据库的发展现状, 探讨了堤防工程数据库未来发展
的趋势。随着现代技术的不断进步、基础数据的不断累积, 堤防工程基础数据库的构建是一个
长期的系统工程。利用新技术开展堤防工程数据库的研究与开发工作, 整合现有堤防的海量数
据, 实现堤防工程全寿命周期基础数据的管理与共享, 是堤防工程信息化管理的重要基础, 并为
堤防工程安全运行提供基础支撑。
Development summary of embankment engineering database at home and abroad
HAN Xu MA Guisheng JIANG Yuan MA Danxuan LUO Dengchang
1 引言
洪水灾害是当今人类经常遭受的最严重灾害之一。据统计, 世界上发生的自然灾害当中有 60%
是洪水灾害, 我国约有 2/3 的国土面积受到不同程度的洪水灾害。1998 年夏季相继发生在中国
长江流域、嫩江和松花江流域的特大洪水, 以及 2005 年8 “月美国新奥尔良市由飓风 卡特里
”娜 导致的洪水灾害, 都给当地人民带来了巨大的经济与财产损失。
堤防工程是防御洪水最普遍、最有效的工程措施, 也是人类最早抵御洪水、保护自身的方式。
黄河堤防始建于公元前 500 多年, 距今近 2 500 多年;长江荆江大堤始建于公元 300 多年, 距今有 l
600 多年的历史;浙江海堤始建于 1153 年, 距今有 850 多年[1]。目前, 我国已建设江、河、湖、
海各类堤防累计长达数十万 km, 在综合防洪工程体系中起着非常重要的作用[2], 为我国的经济
与社会发展发挥了巨大的效益。
我国堤防建设经历了数百甚至上千年的历史, 在建设与维护过程中积累了大量地质、险情、抢
险加固等方面的资料。1998 年大洪水过后, 全国各地针对堤防工程开展了全面、细致的工程地
质勘察、除险加固等工作[3], 也积累了大量的基础资料。
随着现代科学技术在水利上的应用, 流域堤防工程管理的观念发生了根本的改变, 尽管世界各国
河流的自然条件千差万别, 但实现流域堤防工程管理信息化, 是世界各国发展和追求的共同目标,
也是当今社会进步的强烈需求[4]。利用新技术开展堤防工程数据库的研究与开发工作, 整合现
有堤防的海量数据, 实现堤防工程全寿命周期基础数据的管理与共享, 是堤防工程管理信息化建
设的重要组成部分, 让堤防管理部门及时准确地掌握堤防运行状况, 为防汛抢险和堤防日常运行
管理提供必要的保障[5] 。
2 数据库技术发展概况
20 世纪50 年代初数据管理还只是对穿孔卡片进行存储管理, 直到后来出现以磁带为存储介质并
按照字母顺序作为索引的数据库, 这其中要以 1951 年雷明顿兰德公司推出的每秒存储几百条数
据的磁带驱动器作为代表。第二次世界大战以后, 尤其是苏联的第一颗人造卫星的发射带来计
算机和信息技术的高速发展, 情报资料猛增[6], 从而数据库的数量大幅度增加, 而同时磁盘技术
的加速发展带来了联机检索, 磁盘带来的最大好处是可以随机存储数据。
随着后来人们共享数据的意识越来越强烈, 过去传统的文件管理系统已经不能满足人们日益增
长的需求, 这时统一管理和数据共享的管理系统 (DBMS) 产生了, 但是无论各种各样的管理系统
有着怎样的功能, 它们都是建立在数据模型的基础上, 而在这其中数据模型分成:第一代数据模
型为网状和层次数据库, 第二代为关系型数据库, 第三代为面向对象数据库[7] 。
美国通用电气公司在1961 年开发了第一个网状数据库管理系统 IDS, 而其后便是层次数据库, 这
其中要以 IBMS 1968 年开发的 IMS 的层次数据库为代表。第二代关系数据库最大的优势是解决
了网状和层次数据库在数据独立和抽象方面的缺点。关系数据库产品也主要分成桌面数据库和
客户/服务器数据库。桌面数据库主要是以 Access 和Foxbase 为代表, 但也只是适合小型单机应
用程序。客户端/服务器数据库主要以 SQL Server、Oracle 为代表, 适合于大型系统, 后来出现的
Mysql 适合小型且使用方便的系统, 越来越受程序开发者的青睐。虽然关系数据库在存储及管理
方面非常强大, 但是仍然无法适应频繁变动的需求。20 世纪80 年代已开始出现面向对象的数据
库, 作为第三代数据库具有前两代数据库无法比拟的优点, 满足复杂数据结构和海量存储需要,
是新型数据库如多媒体数据库、空间数据库、演绎数据库、工程数据库实现的基础[8], 多数这
样的面向对象数据库被用于基本设计的学科和工程应用领域。
分布式数据库的出现主要是数据库技术与计算机网络技术的结合。随着网络技术的发展, 人们
希望共享所有有用信息, 原来的集中式数据库将数据存储于单个计算机上, 难以实现这个目标。
后来研究者们提出了分布式的概念, 将数据分别存储在多台计算机中进行存储, 这样就可以通过
并发操作提高数据的访问能力;分布式中的数据相互独立, 提高数据的安全可靠性;多台计算机存
储也可以提高数据的存储容量, 以及在不同的操作系统上, 可以通过不同的网络来进行通信等
等。在这其中典型的代表当属Sysbase 数据库[9] 。
由于多媒体技术的发展, 数据不仅呈现异构多元化、信息量大、数据实时性要求高、交互性强
等特点, 而且对数据存储也有着极大的需求, 从而促进了多媒体与数据库的结合。与此同时, 由
于人工智能的迅速发展, 它可以模拟人的逻辑思维能力, 对于数据分析和挖掘有着很大的优势,
但是信息检索能力不好, 而数据库在信息检索和存储上却有着显著优势。人工智能与数据库的
结合产生了数据仓库, 数据仓库主要是通过数据挖掘等工具来从各种结构类型的数据源中挖掘
出有价值的信息。在这过程中数据源的存储也促进了非结构化数据库的产生, 如
MongoDB、Redis 等, 非结构化数据库主要采用倒排挡技术来对媒体数据库比如音频、视频、图
片等各种非结构化数据进行存储。
随着 Web 技术的大力发展, Web 数据库也得到快速应用。Web 数据库是建立在浏览器/ 服务器
(B/S) 模型之上的[10], 通过 Web 接口方式来访问数据库资源, Web 数据库主要将数据库服务
器、中间件、Web 服务器、浏览器组织在一起, 从而实现在 Internet 环境下对数据库的访问操
作。
3 国内外堤防工程数据库发展现状
国外早在 20 世纪60 年代就充分利用现代信息技术对堤防工程数据进行管理, 如意大利、葡萄
牙、西班牙、法国等, 在堤防工程安全监测上建立较为完善的监控系统[11]。美国在 20 世纪70
年代就开始对全国的大坝数据进行管理, 通过立法并授权美国陆军工程师团 (USACE) 负责进行
建设、维护、发布、管理联邦所有大坝的基本信息网络数据库[12]。该数据库共计收录 82 642
座大坝, 每两年进行一次更新维护, 用户可通过互联网访问并浏览有关信息。美国大部分堤防建
于20 世纪中叶, 由联邦、州和地方机构或私人建造, 多数超设计寿命期限服役。2006 年USACE
开发了包含十几万英里堤防基础数据的美国堤防数据库 (NLD) , 为堤防安全决策提供数据资
源。英国基于 Microsoft Access 和ArcGIS 构建了泰晤士河口防洪数据库[13], 用于存储和维护与
伦敦泰晤士河口沿河堤防相关的所有数据, 实现了对结构化数据与图形文档的管理与共享。法
国大约有 9000km 的堤防, 2004 年法国环境与农业科技研究院(IRSTEA) 基于 Microsoft Access
和ArcView 开发了法国堤防数据库 SIRS Digues1.0 版[14], 实现对超过1000km 堤防结构化数据
以及图形文件的存储与管理。后来经过不断的改进, 于2015 年发布了SIRS Digues 2.0 版, SIRS
Digues 2.0 采用Java 编程语言, 基于面向文档的NoSQL 数据库 Apache CouchDB、以及地理空间
数据库库 Geotoolkit 和Apache-SIS, 可兼容 Linux、Windows、MacOS 等操作系统, 并开发了基
于Web 的移动客户端。
20 世纪70 年代, 数据库技术开始传人我国。90 年代以后, 我国开始重视堤防工程安全监测自动
化。南京水利科学研究院和南京电力自动化研究院等开发了分布式土石坝安全监测采集系统,
实现了数据自动采集、数字量传输和资料整理的自动化。2002 年水利部大坝安全管理中心开始
开发堤防工程安全管理信息系统, 探索堤防工程基本资料数据库建设及网络化信息发布的技术
途径, 成果包括基于 C/S 的数据库管理和基于 B/S 方式的信息发布, 其Web Server 为Apach, 网络
数据库采用Oracle8i[11]。长江水利委员会于 2003 年建立了长江堤防工程地质信息系统[15], 系
统以数据管理为核心, 集成了 GIS、DBMS、和 CADS 等技术, 保障了流域级堤防数据的一致
性、完整性、准确性和安全性, 有效存储并管理了长江堤防工程地质资料。长江堤防工情信息
服务系统[16]提出了一种基于 Client/Server, Browser/Server, Browser/ArcIMS 三重架构的开发模
式, 构建了系统的体系结构, 对后台数据库进行了优化和重组, 提出了一种基于树形数据结构
“ ”的超实体多级递归算法, 给出了无限层次的动态下拉列表实现方法, 引入面向对象技术, 采用
摘要：
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堤防工程数据库发展现状及其在国内的发展趋势堤防工程管理论文第五篇：堤防工程数据库发展现状及其在国内的发展趋势 摘要：通过分析数据库技术与堤防工程数据库的发展现状,探讨了堤防工程数据库未来发展的趋势。随着现代技术的不断进步、基础数据的不断累积,堤防工程基础数据库的构建是一个长期的系统工程。利用新技术开展堤防工程数据库的研究与开发工作,整合现有堤防的海量数据,实现堤防工程全寿命周期基础数据的管理与共享,是堤防工程信息化管理的重要基础,并为堤防工程安全运行提供基础支撑。DevelopmentsummaryofembankmentengineeringdatabaseathomeandabroadHA...
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作者：闻远设计
分类：社科文学类资料
价格：免费
属性：4 页
大小：19.07KB
格式：DOCX
时间：2024-05-11
