分析基于软件复用的水利领域业务应用的基本特

目录
1引言
2基本特征
3应用系统的构成模型
4业务应用分析
5业务逻辑重复性分析
6小结
摘要
关键词

1引言
水利领域业务应用（简称水利业务应用或业务应用）是指在水利领域中各类业务处理需要的计算机应用系统。从软件复用的观点看，尽管这些应用系统构成复杂，但其基本成份却有许多相同或相似部分。按照基于构件的软件开发方法，将各类水利领域应用中的各种相同或相似的部分提取出来，开发成为水利领域软件构件，通过构件组装来形成水利应用系统，可以有效减少软件的重复开发，提高整个领域的计算机应用水平，并降低系统的维护成本，提高系统的升级能力以及对需求改变的适应性。
但是，基于构件的软件开发方法还不很成熟，还需要在多个方面进行进一步的研究。其中有目的的构件生产和从已有系统中挖掘提取构件是与应用领域密切相关的一个研究方面。如水利领域的软件构件提取，是该领域实现基于构件的软件复用的基础。
基于构件的软件开发有时也称为基于构件的软件工程。由于基于构件的软件开发强调系统的分块（分成相对独立的子功能）和通过定义良好的接口对系统的各个组成部分进行组装，对于在水利领域进行基于构件的软件开发而言，需要对领域内的各种计算机应用系统进行深入分析研究，最终找出其共同的基本特征和主要重复成份。该文即是以此为出发点，应用软件复用的技术思想，对水利业务应用进行了分析研究。尽管该文研究基于软件构件技术，但分析结果对于应用其它软件复用技术来构造水利领域业务应用同样是适宜的。
该文的第二部分是水利业务的基本特征分析，第三部分是水利计算机应用系统的一般构成模型分析，第四部分是水利业务主要成份分析，第五部分则阐述了水利业务应用的重复性，最后是该文的小结。
2基本特征
水利领域应用涉及多个学科，其构成成份比较复杂。其业务应用具有以下基本特点：
（1）地理性：水利业务与地理环境密切相关，其处理对象多以天然流域为边界，但其服务对象却多以行政区划为约束。因此，水利业务系统需要在地理空间上实现数据的大规模共享。如在处理江河下游的业务时，需要中上游系统数据的支撑。
（2）分散性：水利业务系统管理的对象分布在广阔的地理空间之中，不可能在整个行政区划内或整个流域内建设一套业务系统来处理本来就处于分散状态的对象。所以，水利业务应用呈现出分散化的特征。
（3）重复性：由于水利业务管理是按行政区域分级进行的，从中央到地方均存在功能相同或相似的水利业务系统。因此，水利业务应用在不同的行政管辖级别间和同一级别间的主要构成成份具有很高的重复性。
（4）时效性：在防汛减灾信息服务、水资源量与质的监控监测等方面，需要信息的快速采集、传递与分析处理，并具备对其进行快速反应与决策支持的能力。也就是在水利业务应用系统中，有一部分是实时应用。
（5）测控性：一方面，水利业务的开展需要在广阔的地理空间中建立信息采集系统；另一方面，水利业务系统应用所支撑的决策目标，最终要通过对分布在江河湖库的各种水利工程的控制来实现。因此，水利业务应用系统中，对水利信息的采集和对水利工程的监测监控是其重要的组成部分。由于水利信息采集相对标准和水利工程受控形式相对单一，虽其系统构成成份的数量很大，但重复量也较大。
根据上述分析，水利领域应用系统需要在复杂的地理空间和多层次的行政区划范围内共享数据，且许多应用还具有相同或相近的功能（子业务逻辑）。因此，利用构件技术来提高资源共享的程度，减少不必要的重复及由此带来的问题，是提高水利领域应用的技术水平和效率的有效措施。
3应用系统的构成模型
水利业务应用系统的主要业务逻辑包括信息采集、传输、存贮处理、服务与工程监控等。其间，既有水利业务专业的逻辑，也有水利行政管理的逻辑。这些业务逻辑在一定范畴内具有相对的独立性。
水利领域应用系统的一般构成模型示意见图1。

图1表明，水利领域应用的业务逻辑既相互关联又相互独立。在一个具体的应用中，真正属于应用自己专用的软件成份是很少的。如水资源评价系统，就需要靠水量水质信息处理与服务来支撑，而水资源调度系统，同样也需要靠水量水质信息处理与服务来支撑。进一步分析水利业务应用，不难发现，其数据处理与服务的基本逻辑是相同的。因此，通过合理的划分，可以得到比较合理的构件。
如果将水利业务应用中的任意一个业务逻辑割裂开来，它都是独一无二的。但将各类业务逻辑组合起来，就会发现它们之间有大量的子业务逻辑是相同或十分相似的。所以，分析水利业务应用系统时，总是将所有的水利业务应用系统看作一个有机的整体。也就是将按业务管理形成的“纵向划分”变为按资源共享构架的“横向整合”。这“一纵”“一横”并不是形式的不同，而是截然不同的技术思想。在讨论水利领域的软件构件时，第一是强调应用系统是由构件组成的，第二是资源共享。如果不需要资源共享，也就不需要相应的技术。
图1还描述了水利领域应用系统的基本软件体系结构。除系统支撑软件以外，系统中的应用软件主要分为以下成份：
（1）硬件控制与数据传输成份：这些成份的功能单一，主要完成信息采集、工程监控与数据在通信媒介上的传输，能够实现高度的标准化。由于它们的位置特殊，数量较多，可靠性要求高，因而也特别需要标准化。
（2）数据存取控制成份：这些成份主要处理与数据库管理系统的交互，本身就具备较高的标准化程度，但与其它成份间的关系复杂。
（3）数据处理与服务成份：这些成份是水利应用的主要子业务逻辑，涉及数据不同层次的加工分析及可视化等各个方面，各种成份间的关系十分复杂。
为了更进一步弄清水利业务应用的特点，下一部分将从处理对象、信息流程、功能层次和结构层次等方面对其进行分析。
4业务应用分析
4.1处理对象
水利业务应用的处理对象是流域内数字化的各有关涉水信息，主要分类如下：
（1）水文类：包括水雨情、墒情、沙情、冰情、水质、水生态、地下水等；
（2）工情类：包括静态工情（工程基本情况）和动态工情（各类工程的运行状况）两类等；
（3）灾情类：包括水灾、旱灾、水污染等；
（4）自然地理类：除水文类外的流域自然属性信息，主要表现为地理空间数据形式；
（5）人文、经济地理类：即流域内的人文及社会经济信息；
（6）政务类：即水利行政管理处理的数字化对象，如收发文信息。
一般将上述各类信息统称为水利信息。在讨论计算机应用系统时，常常假设它们已经数字化。
4.2信息流程
水利领域应用的信息流程分为行政管理业务信息流程、领域业务应用信息流程、向社会提供服务的信息流程和系统管理信息流程。不同的信息其流程不同，信息流动的目的是共享。
行政管理业务信息流程主要有单位内部的信息流和各单位之间的双向信息流。
领域业务应用信息流向除了少数自上级单位向下级单位的信息传递以外，主要的信息流向是自下而上的信息上传。部分信息如水情、雨情信息等，除了向直接上级单位传递以外，同时还要向相邻的同级和上级的上级单位传输。
向社会提供服务的信息流有单向和双向两类。
系统管理信息是对水利领域应用系统实施管理需要收集和整理分析的数据，这些数据一般是向各级网络节点汇集。
4.3功能层次
水利领域应用的主要功能包括水利业务对象属性的数字化、对数字化后的对象属性数据的集成化、数据集成化后信息的知识化及对数据、信息和知识在不同层次上的应用。
数字作为媒体，在面对不同的应用层次时，其承载的内容是不同的。当应用属于在线事务处理时，其承载的是意义单一的数据，当应用属于在线分析处理时，其承载的是综合的信息，当应用是决策支持时，其承载的是知识。由于其承载内容的不同，其存贮处理与服务技术也不同。处理承载简单信息的数字并提供服务的是数据库及在线事务处理技术，处理承载综合信息的数字并提供服务的是数据仓库及在线分析技术，处理承载知识的数字并提供服务的是知识库及知识工程（决策支持）技术。
一般地，水利领域应用系统中将同时存在对数据、信息和知识的处理与应用（如图2所示）

在数据应用层次中，关键技术是信息采集技术、数据汇集技术、海量及多维数据存贮技术与在线事务处理技术，重点是实现数据共享。“数字化”是本层次的主要标志。
在信息应用层次中，关键技术是数据的整合、同化技术和在线分析技术（如数据仓库、数据立方、多维数据分析、空间数据分析，可视化等技术），重点是实现信息服务。“集成化”是本层次的主要标志。
在决策支持层次中，关键技术是数据挖掘与知识发现技术、人工智能技术、知识应用及决策支持技术等。重点是实现决策支持服务。“知识化”是本层次的主要标志。
从数据到知识是一个数据不断综合、集成、抽象的过程。在这个过程中，数据丰富（也就是数字化程度高）是知识化的基础。
4.4结构层次
（1） 系统内部结构层次
水利领域应用系统的每项业务应用从结构上均可以分为四个层次，即信息采集与监控、网络、信息存贮及应用。而多项业务系统共同构成了水利领域应用系统。为了实现资源的共享，需要将各个应用系统的共用信息和处理功能集成。
单独为某一应用建设水利信息采集系统是不经济的，必须建设满足各项应用的综合信息采集系统。
由于水利业务内在的相关性，各项应用所需的信息中的相当一部分是共同的（如水文信息）。将这些公用信息集成在一起，为各项业务提供共享服务是解决信息分割带来的大量问题的关键。水利业务的内在相关性和分级管理的重复性，也使各级各类应用中，存在大量功能相同或相近的业务逻辑。
（2） 系统地域结构层次
水利领域应用系统在地域上分为中央系统、流域机构系统和地方（省、市、县等）系统。各级系统的逻辑结构基本相同，但功能与用户表现形式上会根据需要进行增减。
各级系统可以通过网络连接，在自治的基础上实现全行业的业务信息与处理功能的共享。也就是各级各类系统共享整个系统的公共资源。
5业务逻辑重复性分析
水利领域业务应用中，存在许多重复或相似的业务逻辑，这是水利应用系统自身的特性所决定的。
首先，尽管各级各类不同的水利领域应用运行在各种不同的支撑环境中，但都建立在共享整个系统数据的基础上。因为主要的水利信息是以表征流域属性的时间序列为主的信息，其源于水文循环。而水文循环是一个复杂的巨系统，不可能由某个水利领域的单项应用单独建立对其进行系统观测的数据采集系统。信息的一致性导致了整个领域应用的相关业务逻辑的一致性。
其次，水利业务应用所依据的技术基础相同。如水文预报技术、优化调度技术、数字模拟技术、数字可视化技术、3S技术等。而且这些技术所处理的对象又是相同或相近的，如水位过程、水量过程等。因此，与此相对应的业务逻辑在一定的范围内也是相同或相似的。
另一方面，水利领域内的应用尽管有相当多的业务逻辑的重复，但从细部分析，并不是在应用系统级的完整重复。各级各类系统间还存在着一定的差别。当然，当业务逻辑分成较小的子业务逻辑时，会发现各系统间有更多的共同点。但是，领域软件构件总是受到合理粒度的限制。为了解决各应用间的差异，构件的可配置（即柔性组装机制）是需要的。
由于水利领域的行业管理特征，使得可以通过标准化的方法来减少业务逻辑的不一致和软件支撑环境的异构问题。但是，由于计算机信息技术是发展迅速的技术，同构系统总是暂时的，而异构系统却是普遍存在的。应用构件柔性组装技术，正好可以通过建立领域标准化的构件技术体系来实现软件标准化。由于柔性组装机制的存在，既可以在子业务逻辑层次实现规范化，又可以在系统实现上给予一定的灵活性。既保障了领域关键业务逻辑的标准化，又适应了不同系统处理的个性化要求。
基于上述分析，利用软件复用技术来提高水利软件的复用程度，从而减少重复开发、全面提高领域的计算机应用水平，是符合水利业务应用的特点和需求的。
6小结
该文对水利业务应用系统的基本特征、基本架构、应用层次与信息流程等主要技术特点进行了分析，揭示了水利业务应用中存在许多重复成份这一事实及其产生的基本原因，并且应用软件复用思想和技术，在水利领域资源共享需求的背景下，将传统的纵向划分业务应用进行了横向组合，论述了应用软件复用技术来提高水利软件的复用程度的可能性与技术优势。
尽管该文在分析水利业务应用时，以基于软件构件的软件复用技术为背景，但所得到的结果对于其它软件复用技术的应用仍是适宜的。

摘要:用基于构件的软件复用观点来分析水利业务应用，不难发现它们存在许多重复的业务逻辑，其原因是水利业务应用需要高度共享的信息平台的支撑。特别是将传统的水利业务应用从纵向划代写毕业论文分转变为横向组合以后，这一特点更为清晰。业务逻辑的重复性为提高水利业务应用的技术水平、实现领域内的资源共享、减少软件的重复开发提供了良好的基础。

关键词:软件复用;软件构件;业务应用;计算机应用系统;水利领域