水利信息化顶层设计框架.docx

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水利信息化顶层设计框架

水利信息化顶层设计框架

（初稿）

水利部信息化工作领导小组办公室

二○○九年二月

前言

加快水利信息化建设，以水利信息化带动水利现代化，以水利现代化促进水利信息化，全面提升水利工作的科技含量和管理水平，已经成为水利工作的重要方面之一。

为规范和指导水利信息化建设，水利部2003年正式发布《全国水利信息化规划（“金水工程”规划）》，阐明了水利信息化建设的需求、意义、目标与原则，明确了以水利信息化综合体系为核心的主要建设内容。

近年来，水利信息化建设取得了很大成就，并逐步进入了全方位、多层次推进的新阶段,《全国水利信息化规划（“金水工程”规划）》已经成为我国水利信息化建设与发展的基本依据与重要纲领。

但是，近年来的水利信息化实践表明，水利信息化综合体系在规范系统建设，特别是在保障信息资源的集成与共享、保障业务协同方面尺度宏观，特别是对各类水利信息系统的分类与相互关系，信息的分类与相互关系等保障资源共享与业务协同等方面，可操作性需要进一步提高。

因此，《全国水利信息化规划（“金水工程”规划）》与各类水利信息系统的实施间，存在事实上的规范与指导空隙，需要进行必要的细化与补充。

据此，水利部信息办于2008年在征求专家意见的基础上，正式启动了水利信息化顶层设计工作。

水利信息化顶层设计的主要目的是研究提出水利信息共享与业务协同的基本技术框架，通过规范数据和业务应用系统来实现资源共享与业务协同，以规范和指导水利信息系统的建设与可持续发展。

水利信息化顶层设计是一项十分复杂的系统工程。

因此，顶层设计的成果主要由两个层次的内容构成。

一是顶层设计框架，二是表示为标准、指南、技术要求、行政规章或软硬件产品的各项专项设计与开发成果。

水利信息化顶层设计的框架是整个顶层设计的基础规划与技术准则，用以在一定时期内指导和规范顶层设计的各项成果及其实施，具有相对的稳定性。

水利信息化顶层设计的各专项成果是在水利信息化顶层设计框架的规范与指导下，针对具体的业务需求，进行的标准和指南层次或通用软件层次进行设计形成的成果。

这些成果在水利信息化顶层设计框架规定的成果框架中形成相对完整的顶层设计成果体系，综合形成一个解决业务协同与资源共享的顶层技术方案。

与水利信息化是一个历史过程一样，水利信息化顶层设计也是一个有序演化的历史过程。

为了有效地完成水利信息化顶层设计，水利部信息办组织了各方面的专家，对相关问题进行了比较深入的研究，特别是对水利业务的特点和信息资源开发利用的模式进行了详细的分析，在此基础上提出了水利业务职能域划分、业务应用层次和系统基本结构框架，并据此开展了水利信息化八大重点工程的基本技术要求和相关技术基准体系的设计，初步形成了水利信息化顶层设计的基本框架体系和基本技术要求体系。

本报告仅包括水利信息化顶层设计框架。

其它设计成果将以独立的行政文件和技术文档方式发布实施。

一、概述

1.1水利信息化及其发展

随着知识经济和高新技术的快速发展与广泛应用，人类社会正从工业社会向信息社会逐步发展。

加快水利信息化建设，以水利信息化带动水利现代化，以水利现代化促进水利信息化，全面提升水利工作的科技含量和管理水平，不但十分必要，而且十分紧迫。

水利信息化是充分利用现代信息技术，深入开发和广泛利用水利信息资源，包括水利信息采集、传输、存储、处理和服务，全面提升水利事业活动效率和效能的历史过程。

为规范和指导水利信息化建设，根据国家有关信息化和电子政务建设的要求，水利部2003年正式发布《全国水利信息化规划（“金水工程”规划）》，阐明了水利信息化建设的需求、意义、目标与原则，明确了以水利信息化综合体系为核心的主要建设内容。

近年来，水利信息化建设取得了很大成就，并逐步进入了全方位、多层次推进的新阶段,《全国水利信息化规划（“金水工程”规划）》已经成为我国水利信息化建设与发展的基本依据与重要纲领。

至2007年底，在省级以上水利部门中，已建成的局域网数量达到744个，其中政务内网（以下简称内网）117个，政务外网（以下简称外网）627个；省级以上水行政主管部门均建成了局域网，其中62.5％（共计25家）的单位建设了内网，97.5％的单位建立了外网（共计39家）；接入网络的各种类型PC机数量达到57854台，服务器设备2613套，内外网合计人均拥有连网计算机（PC）0.74台；在全面实现外网广域网省级以上水行政主管部门全覆盖的基础上，覆盖水利部、七个流域机构的内网广域网也已经建成，因特网接入总带宽达3496.5MB。

省级以上水利部门已配备的各类在线存储设备形成了132785.5GB的存贮能力。

省级以上水利部门正常运行的数据库达469个，存储的数据量达到14457.235GB，数据内容覆盖防汛抗旱、水资源管理、行政资源管理、水环境、水土保持、水利工程建设与管理等水利主要业务；各类水利信息采集点达26525个，工程监控点达6430个，信息采集和监控的自动化水平均有提高；23家省级以上水行政主管部门的视频会议系统实现了对下一级单位的全覆盖，省级以上水利部门利用自建的系统共组织召开视频会议362次，参加会议人数达到66590人次，产生了良好的社会效益和经济效益。

40个省级以上水行政主管部门均建设了向社会公众提供服务的网站，省级以上水利部门共建立了各种网站299个，其服务内容包括信息发布、行政许可审批、信息交流等，其中有12.4%的网站具备行政许可项目的网上办理功能。

在日常办公方面，有17家省级以上水行政主管部门在本单位内部实现了公文流转无纸化，有3家还实现了与上下级间公文的无纸化流转，办公自动化水平和协同办公条件极大改善；省级以上水利部门正常运行的各类业务应用系统768套，应用范围涵盖了水利行政和业务的各个主要方面。

40个省级以上水行政主管部门中，已有34个成立了信息化工作领导小组和办公室，占应成立总数的85%，并落实了信息化工作的具体执行部门，其中近一半单位的信息化工作领导小组组长由单位正职担任；省级以上水利部门中，主要从事信息化工作的技术人员达2053人；各级水行政主管部门颁布多项信息化技术标准、管理制度；组织各类培训；网络常规防护能力明显增强。

为进一步推动和保障水利信息化的建康可持续发展，2008年，水利部信息办不但组织制定了水利信息系统运行维护定额标准，出台了资源共享指导意见，提出近期重点推进的八大工程，而且根据水利信息化发展现状与需求，适时启动了水利信息化顶层设计，标志着水利信息化的发展将进入一个更加协调、高效和可持续发展的新阶段。

《全国水利信息化规划（“金水工程”规划）》的核心内容是构造了由基础设施、业务应用和保障环境有机组成的水利信息化综合体系。

水利信息化综合体系的提出，为各类水利信息系统的建设与水利信息化推进提供了基本架构和宏观蓝图，是信息技术在水利领域应用技术、经验和管理的科学凝聚。

无论是国家防汛抗旱指挥系统、水利电子政务系统这类涉及全局的重点信息化工程，还是局部的专业性信息系统的建设，都很好地遵循了水利信息化综合体系所蕴含的技术精髓和表达的科学体系。

在保障各类信息系统技术水平的一致性、支持信息资源的聚集和有序展开水利信息化建设管理等方面，水利信息化综合体系都已经起到了十分关键的指导与规范作用。

但是，近年来的水利信息化实践表明，水利信息化综合体系在规范系统建设，特别是在保障信息资源的集成与共享、保障协同业务方面尺度宏观，特别是对各类水利信息系统的分类与相互关系，信息的分类与相互关系等保障资源共享与业务协同等方面，可操作性需要进一步提高。

因此，《全国水利信息化规划（“金水工程”规划）》与各类水利信息系统的实施间，存在事实上的规范与指导空隙，需要进行必要的细化与补充。

1.2规划与项层设计的技术层次

根据信息系统规划的方法论，全国水利信息化规划属于战略信息系统规划的范畴。

但是，由于各种条件的限制，行业信息化发展关注的要点往往与战略信息系统规划不同，它更关注规划期内总体业务目标的实现。

因此，全国水利信息化规划在指导和规范各个水利信息系统建设时，特别是在保障信息资源的共享与业务协同方面，总是显得粒度过大。

全国水利信息化规划有如下特点：

1．在规划范围上，全国水利信息化规划是对整个水利行业而不是局部的信息需求进行规划；

2．在规划层次上，全国水利信息化规划是在水利最高的管理层次上进行规划，为较低层的水利信息系统规划提供基础；

3．在规划时效上，全国水利信息化规划指导一个历史时期内的水利信息系统建设与发展；

4．在抽象程度上，全国水利信息化规划比水利信息系统规划的抽象程度高，主要从概念的角度处理规划主题，而不是规划实现的细节。

换言之，《全国水利信息化规划（“金水工程”规划）》分析了水利信息化的宏观需求，提出了建设的目标与原则，构造了水利信息化综合体系，列出了基础设施、业务应用和保障环境的建设重点，具有良好的全局性和抽象性，充分表达了水利信息化的战略要素集合和信息系统的基本架构。

但在信息系统的实施计划方面、在信息系统的管理策略（特别是数据创建、整合和共享信息资源、有效的数据管理）方面略显不够充分。

因此，以水利业务协同需求为基础，拟定水利信息的共享与业务协同的实现框架，是推进水利信息化进一步可持续发展的重要任务，也是水利信息化顶层设计的主要任务。

从技术层次上看，水利信息化顶层设计是全国水利信息化规划的技术细化。

1.3基本目标与主要内容

水利信息化顶层设计的主要目的是提出水利信息共享与业务协同的基本技术框架，以规范和指导水利信息系统的建设与发展。

水利信息化顶层设计的基本目标是：

通过规范数据和业务应用系统来实现资源共享与业务协同。

为实现上述目标，需要通过对水利业务与政务进行一定程度的综合分析与抽象，遵照水利信息化综合体系，构造水利信息共享与业务协同的规范框架，形成以指导水利信息资源建设、业务系统建设和运行支撑与安全系统建设为目的的成套技术指南、技术规范、行政规章和软件产品。

顶层设计原则上需要包括三方面的内容：

1.信息资源规划

信息资源规划根据业务划分职能域，对职能域逐个进行业务分析，产生各职能域的业务模型、功能模型、数据模型，然后根据各职能域而产生全域功能模型、数据模型。

同时分析管理模式与用户行为，产生全域用户与权限模型。

2.技术架构规划

技术架构规划根据信息化现状和存在的问题，提出信息化实施的技术架构。

架构方案包括软件、数据库、操作系统及应用服务器等关键技术的选择原则，涵盖数据层、基础服务层、业务支撑平台层、业务平台层、信息门户层等不同层次。

3.环境保障规划

保障环境规划是对网络、服务器、存储与备份、机房以及信息安全保障进行规划和安排，以保障信息化建设的正常开展和信息系统的安全正常运转。

（如图1.1所示）

图1.1顶层设计的主要内容

1.4设计成果概要

顶层设计本身就是一项复杂的系统工程。

而且需要随着技术的发展与业务需求的变化而不断扩充与演化。

因此，顶层设计的成果主要由两个层次的内容构成。

一是顶层设计框架，二是表示为标准、指南、技术要求、行政规章或软硬件产品的各项专项成果。

水利信息化顶层设计的框架是整个顶层设计的基础规划与技术准则，具有相对的稳定性，以在一定时期内指导和规范顶层设计的各项成果及其实施，从根本上保障顶层设计目标的实现，从而保障和推动水利信息化按既定的目标和方式健康发展。

水利信息顶层设计框架在宏观层次上细化水利信息化综合体系，阐明各类水利业务系统和信息资源建设中的规划与设计的基本技术原则，重点考虑水利业务的协同需求，解决不同层次的资源共享与协调。

水利信息化顶层设计的各专项成果是在水利信息化顶层设计框架的规范与指导下，针对具体的业务需求，进行的标准和指南层次或通用软件层次进行设计形成的成果。

这些成果在水利信息化顶层设计框架规定的成果框架中形成相对完整的顶层设计成果体系，综合形成一个解决业务协同与资源共享的顶层技术方案。

本报告仅包括水利信息化顶层设计框架。

与水利信息化是一个历史过程一样，水利信息化顶层设计也是一个有序演化的历史过程。

二、顶层设计的思想与方法体系

2.1顶层设计的概念

在信息系统规划方法和软件工程方法中，“顶层设计（top-leveldesign）”均不是一个被明确定义的阶段或过程域，国内外对顶层设计用于信息化建设的研究并不多。

从作用和内容看，“顶层设计”在规划框架的规约下，综合运用信息系统规划及软件工程的理论与方法，对特定应用领域的业务流程、信息组织、应用方式、系统体系结构和系统运行维护环境等要素进行全局建模，以保障领域内资源共享与业务协同。

其根本目的是在特定领域内，对规划中需要实现资源共享与协同的不同系统，进行全局性的整体规约或总体设计。

因此，其设计成果一般是高层次的要素参考模型或技术规范，表现为领域内的技术标准、开发指南、行政规章或通用（或可在领域内复用）的软件（数据）产品等。

“顶层设计”的基本目的是对全局性战略级信息系统建设发展规划框架的技术性和操作性细化，但并不是对规划所涉及的所有信息系统做出详细设计，而仅关注规划范围内各类资源为实现特定配置和应用目标所需要的共享和协同的基本要求。

根据领域或行业内资源共享与业务协同的要求，可采用或参照至上而下、至下而上和折衷的设计思想、方法和相应的顶层体系结构（架构）。

与其它信息化（电子政务）规划类似，作为水利战略信息系统规划的《全国水利信息化规划（“金水工程”规划）》难以通过小的修订而达到相应的深度，客观上规划与规划的实施间存在一定间隔，导致各类水利信息系统建设虽符合水利信息化综合体系的基本框架，却难以克服资源难以共享、重复建设严重和业务协同困难的弊端。

因此，引入“顶层设计”的概念、方法和技术，对规划进行必要的细化，形成水利信息化的顶层设计，十分必要。

2.2顶层设计的方法

从战略信息系统规划方法的角度看，顶层设计主要存在两类不同的方法：

以信息系统为导向（IS-led）的方法和以信息技术为导向（IT-led）的方法。

以信息系统为导向的方法是“自上而下”的，偏重于支持决策过程的信息需求和信息流。

以信息技术为导向的方法是“自下而上”的，强调利用信息技术来寻求提高效率的方法。

也还有如“联结规划法”和“影响规划法”等多种规划设计方法，但众多单一化的方法，普遍存在以下四个方面的问题:

1.缺乏对信息技术体系结构（InformationTechnologyArchitecture—ITA）的支持。

大多方法中忽略了信息技术的构建和与信息技术构建相关的实施问题。

2.对信息技术发展对效率的影响重视不够。

3.成果管辖的时间跨度过长。

当今的业务环境和信息技术环境变化得都十分快，在一项规划完成后，环境和需求所发生的变化足以使规划和设计结果过时。

4.缺乏对业务流程重组（BPR）的支持。

业务流程重组是当今不可避免的组织变革方法，重组后组织的功能结构可能会发生变化，信息系统很可能无法支持已经改变的业务流程。

国际上最具代表性的顶层设计方法，是美、英、德三国的电子政务顶层设计的方法体系。

但三国在电子政务项层体系架构（体系结构）的构建理论和方法等方面均存在明显差异，并分别形成了三种典型的体系结构风格。

这三种思路各有所长，各有特点。

美国的FEA（“联邦企业体系架构（FederalEnterpriseArchitecture）”，简称为FEA）是“自上而下”的模式。

采用这样的设计模式，需要一开始就要从全局考虑。

清晰的系统设计、系统结构和系统描述可以让开发者能够快速准确地了解整个系统的全局需求，还可以减少投资重复建设。

FEA特别强调业务驱动的能力。

英国的e-GIF（电子政府交互框架（e-GovernmentInteroperabilityFramework,e-GIF）是典型的“自下而上”模式。

采用这种模式优先考虑的是底层数据交换能力和系统的互操作能力，增强政府部门之间的资源共享和快速决策功能。

德国的SAGA（“面向电子政务应用系统的标准和体系架构（StandardandArchitecturefore-GovernmentApplication,SAGA）”）介于美英二者之间。

三者的主要特点和区别如表1.1所示。

表1.1.美国、英国和德国电子政务顶层设计比较

项目内容

比较项目

FEA（美国）

e-GIF（英国）

SAGA（德国）

基本思路

基于企业架构理论

以数据交互和元信息管理理论为基础

从系统观点，为实施电子政务提供方法、标准和产品

基本架构

以业务和绩效为驱动，以技术和数据为平台，以服务构件为组件

以XML为核心进行数据定义和数据分类

以系统观点，从不同视点提供实施电子政务的方法、标准和产品

主要内容

5个基本参考模型

政策规范和XML模式文档

SAGA标准文档

项目组织

以OMB（管理和预算办公室）为主导，以其下设的项目管理办公室为主管，下设不同的项目结构单元

以内阁办公室的电子政务处为主导，下设不同工作组具体负责不同文件的起草

以联邦政府中的信息技术协调和咨询机构负责组织不同领域的专家，以及协同2005政府上网项目组成员共同起草，联邦内务部负责与其它部门的协调

项目管理

定期更新

大约10个月更新一次

定期更新

网站

http:

//www.egov.gov

http:

//www.govtalk.gov.uk

http:

//www.kbst.bund.de/saga

遵从机制

以OMB为主要控制，控制预算编制

国家委托国家计算中心NCC对e-GIF合格单位进行培训和认证

以项目为导向

美国的FEA，其实质是把企业架构（EA,EnterpriseArchitecture）的思想运用于电子政务系统的规划，将整个联邦政府看作一个有机的整体，从而开发一个基于整个联邦政府的统一的、集成化的信息体系架构。

其最主要的目标就是加强整个联邦政府各部分之间的交互能力，使得联邦政府转换为一个以客户为中心（而不是以机构为中心），面向结果（而不是面向过程），以市场需求为导向（而不是以政府需要为导向）的电子政府架构。

这是十分符合美国政体的选择，充分的反映了至上而下、高度统一、强调协同和服务致上的特点（需要注意的是联邦政府并不包含州政府等地方政府）。

其顶层设计的基本目标就是数据与处理的高度集中。

英国的e-GIF则与FEA明显不同，e-GIF主要是基于政府资源的信息管理（Informationmanagement,IM）。

因此，英国的电子政务顶层设计主要表现在对技术标准的关注以促进不同系统之间的交互，以及开发电子服务的方法和步骤，用户访问的方式等。

但由于e-GIF没有强调业务模型，因此，在避免重复建设和改进处理流程等方面作用不大。

其顶层设计的基本目标是最大限度去保障各类资源至下而上的共享。

德国的SAGA（“面向电子政务应用系统的标准和体系架构（StandardandArchitecturefore-GovernmentApplication,SAGA）”）与其名称一样，主要是针对电子政务应用软件的技术标准、规范、开发过程、数据结构等进行系统地规定，从电子政务软件工程角度对电子政务的软件系统开发和应用方面进行规范。

它利用ISO（InternationalStandardOrganization,国际标准化组织）所发布的“开放式分布处理参考模型（ReferenceModelofOpenDistributedProcessing,RM-ODP）”作为基础来描述复杂的、分布式电子政务应用软件设计和开发过程。

从本质上来说，SAGA遵循EA过程，但更多地关注信息系统设计和开发战略。

与e-GIF相比，SAGA不仅包括数据模型、标准和技术、基础设施以及模块和接口，同时还包括对过程模型的建模描述，即在技术标准中，规定了一些建模工具和建模语言，从而保证模型的通用性和可识别性。

因此，其设计目标是通过规范数据和应用系统来实现资源共享与业务协同。

由于设计目标的不同，选择的方法与技术就会有差异，所构造的顶层体系结构就呈现出不同的风格。

因此，根据水利信息化建设的实际需要，确定顶层设计的基本目标，从而确定设计的基本思想、方法、原则、内容和成果等体系结构要素，是当务之急。

在此基础上，才能对已经开展的各项与顶层设计有关工作进行必要性的梳理、整合、修正和规范化，并按计划推进各项相关设计。

根据水利顶层设计“通过规范数据和业务应用系统来实现资源共享与业务协同”的基本目标，因此，选择“至上而下”与“至下而上”相结合的基本方法，构造面向水利信息化的标准和体系结构（StandardandArchitectureforWaterInformatization,SAWI）。

其基本思路是从水利信息化的整体视角，以水利信息化综合体系为基础，为实施水利信息系统建设提供指南、标准和通用化的产品。

主要是针对水利业务应用系统的技术标准、规范、开发过程、数据结构等进行系统规约，对水利业务系统的规划、设计方面进行规范。

其基础是ISO（InternationalStandardOrganization,国际标准化组织）所发布的“开放式分布处理参考模型（ReferenceModelofOpenDistributedProcessing,RM-ODP）”，本质上遵循EA（EnterpriseArchitecture）过程，但更关注具体信息系统的规划、设计、开发管理应用。

2.3顶层设计的范围

根据选定的思路与方法，水利信息化顶层设计的范围，除明确水利信息化顶层设计的框架（体系结构）外，主要涉及水利信息及其处理的整体需求分析，及在需求分析基础上的业务与事务划分及其相互关系、基本体系结构和基本数据结构，重点关注信息共享与业务协同层次的需求，并形成相应的参考模型（模式）、指南、行政规章和技术标准。

三、水利信息化顶层设计架构

3.1总体架构

3.1.1水利信息化综合体系

根据水利信息化顶层设计的基本目标和选择的方法体系，水利信息化顶层设计总体架构以水利信息化综合体系为基础，描述顶层设计包括的主要部分及其相互关系。

其核心部分是面向水利信息化的标准和体系结构，重点是信息资源、业务应用、运行环境和标准体系。

水利信息化综合体系主要由水利信息基础设施、水利业务应用体系和保障环境三部分组成。

其中，水利信息基础设施是水利业务应用的支撑平台，是实现水利信息资源共享与利用的基础，是水利信息化综合体系的基石；水利业务应用是指用计算机信息技术来处理各类水利业务，是信息技术在水利业务中的具体表现，根据水行政主管部门承担的管理职能，水利业务应用主要包括减灾决策支持、水行政日常管理、工程建设与管理、政策与法规制定和规划编制与论证等五个方面。

水利信息化综合体系由信息化保障环境、水利信息基础设施和业务应用构成，如图3.1所示。

信息化保障环境由水利信息化标准体系、安全体系、建设及运行管理、政策法规制定与实施、落实建设与运行维护资金和人才队伍培养等要素构成；水利基础设施主要包括水利信息采集设施、水利信息网和水利数据中心，其中水利数据中心完成对水利信息的汇集与存储，提供数据访问服务，以及通用业务应用逻辑的管理与服务；业务应用由支撑应用和用户应用两部分组成，支撑应用指公用业务处理逻辑，以公共服务的方式由数据中心统一管理，用户应用完成非公用业务处理和实现应用的系统表示。

图3.1水利信息化综合体系

1.水利信息基础设施

水利信息基础设施由水利信息采集设施、水利信息网、水利数据中心构成。

（1）水利信息采集设施

水利信息是水利领域业务处理涉及的专门信息；水利信息资源是具有明确结构、具有一定聚集和共享程度的水利信息集合。

水利信息的数字化程度客观上反映了水利信息化的水平。

数字化的水利信息通常也称为水利数据。

水利数据