环境信息数据共享交换规范-编制说明

附件3

江苏省地方标准

《环境信息数据共享交换规范》

编制说明

一、工作简况（任务来源、协作单位、主要工作过程、

主要起草人和所做工作）

根据《省政府办公厅关于印发江苏省生态环境标准体系

建设实施方案（2018-2022年）的通知》（苏政办发（2019）

26号）要求，2022年底前研究制（修）订环境质量标准、

污染物排放标准、环境监测方法、管理规范、工程规范及实

施评估等六类100项生态环境标准项目。根据《标准化法》

《江苏省标准监督管理办法》要求，省政府办公厅文件列出

的《环境信息数据共享交换规范》标准由无锡高科物联网

科技发展有限公司牵头起草。

经江苏省生态环境厅和江苏省市场监督管理局评审立

项文件，于2020年1月正式通过立项并公示。

本标准起草单位：无锡高科物联网科技发展有限公司、

江苏省生态环境监控中心、感知集团有限公司、江苏环保产

业技术研究院股份公司、南京瀚和软件技术有限公司等。

本标准主要起草人：钱维林、陈书义、陈媛、陈高、吴

云波、王燕、吴明娟、王乐菲、顾强、刘蕾、刘建、周扬、

周嫣娜、沈东晓、孙万源、潘正勇等。

2020年1月，在江苏省生态环境厅和江苏省市场监督管

理局标准化管理处指导下，由无锡高科物联网科技发展有限

公司牵头组织成立标准编制组，征集了标准起草参与单位与

编辑人员，成立标准编制组，编制组对环境信息共享交换

相关的技术发展现状、相关研究进展和应用实践进行了广泛

地调研，对标准的需求和内容进行了深入分析和研究。召开

1次标准启动会，4次工作组标准编辑会，2次编制过程中专

家辅导会，对标准草案内容进行深入讨论和修订。

本标准主要工作过程如下：

(1)2020年1月-2020年2月

明确标准化对象和内容，形成了标准框架初稿。

(2)2020年3月-2020年4月

对国内外共享交换相关的标准进展进行了调研，对省内

共享交换方式及系统进行了调研，收集标准化需求。完成标

准草案初稿。

(3)2020年5月

2020年5月8日，本标准业务归口单位江苏省生态环境

监控中心在南京组织召开了本标准的开题论证会。专家组对

标准的必要性、适用范围、主要技术内容进行了质询和讨论,

并形成了H条修改意见。

(4)2020年6月-2020年7月

标准编制组对专家组意见进行了集中修改，并继续扩大

调研范围。进一步梳理了标准的章节结构，确定主要内容为

数据共享交换架构、数据共享交换类型、数据共享交换过程

活动、数据共享交换技术要求。

(5)2020年8月-2020年9月

2020年8月11日，编制组邀请中国环境科学研究院吴

丰昌院士等5位专家，在无锡组织召开了讨论会议，讨论会

的其中一个议题为对本标准进行讨论，与会专家对标准草案

的范围、内容提出修改意见，会后根据专家意见进行了草案

的调整。

主要修改内容包括：环境信息与其他方面其他平台有交

换的加入到该标准中；增加增量抽取、批量抽取描述；明确

交换策略、参考SC21信息系统交换共享方式。

(6)2020年10月-2020年11月

编制组在中国环境科学研究院组织召开了讨论会议，参

会专家包括中国环境监测总站金小伟高工；中国环境科学研

究院徐建主任、吴琳琳高工；南京大学罗军教授；吉林光大

分析技术有限公司承学东高工等。与会专家对标准草案的范

围、内容提出修改意见，会后根据专家意见进行了草案的调

整。共形成了4家单位的9条反馈意见，9条意见全部采纳。

标准组就标准草案进一步征集意见，根据意见，修改完

善术语等相关内容，完成标准征求意见稿。

(7)2020年12月

12月25日编制组在无锡高科物联网科技发展有限公司

召开了征求意见稿技术审查会，参会专家包括南京大学张炜

铭教授；无锡市环境监控中心副站长杜元新；中国科学院南

京地理与湖泊研究所研究员朱广伟；无锡生态环境局生态环

境监测与信息处处长严戈明；无锡学院环境工程学院院长王

霞无锡市质量和标准化研究中心副主任陈超JSO/IECJTC1

WG4召集人正高工王泉；江苏省电子信息产品质量监督检验

研究院正高工王玉斐。专家对承担单位提交的规范征求意见

稿和编制说明进行了论证，在听取承担单位汇报及审查相关

资料的基础上，对规范征求意见稿和编制说明进行了质询。

形成意见：标准征求意见稿及编制说明内容基本完整，同意

征求意见稿通过技术审查，并形成了13条意见。

(8)2021年2月

根据征求意见稿技术审查会专家意见，修改标准草案，

13条意见全部采纳，修改完成后提交征求意见。

二'项目背景

(-)必要性

近年来，我国环境问题愈发突出，环境保护逐渐成为社

会关注与研究的热点。《国务院关于落实科学发展观加强环

境保护的决定》对环保信息化建设提出了明确的要求，“要求

完善环境监测网络，实现“数字环保”,加快环境与核信息安全

信息系统建设，实行信息资源共享机制，建立环境事故应急

监控和重大环境突发事件预警体系。”

信息资源共享交换是一项很艰巨和任重道远的工作，大

多数信息化建设项目缺乏统筹规划，应用系统之间普遍缺乏

标准化的数据接口定义等，不同的应用系统之间成为彼此隔

离的信息孤岛，信息资源纵强横弱、条块分割，所有这些成

为当前迫切要求信息整合和共享的主要原因。资源信息交换

与共享平台的建设能解决这些问题，成为资源整合的一种有

效手段。本标准基于“行业发展、标准先行”理念，结合无锡

环保物联网示范工程和十三五水专项经验和研究成果而成

立，旨在制定环保行业标准，为环保信息化建设，实现“数字

环保”提供标准保障与支持。

(-)可行性

信息化建设的无序性、重复性、盲目性和随意性不仅造

成了许多“信息孤岛”的产生，同时也制造了许多信息垃圾，

严重阻碍了智慧环保的发展，打击了人们获取信息的热情。

因此，整合信息资源，消除信息孤岛，实现信息共享是智慧

环保建设的一项重要任务。

所谓信息共享是指依据一定的需求和要求，通过相关技

术，把不同来源和不同通信协议的信息完全融合，使不同类

型、不同格式的数字资源实现无缝链接，从而使来自不同层

次、不同部门的信息系统的信息能够实现交流和共用。信息

共享建设是发展智慧环保的基础前提和必然选择，于智慧环

保建设而言，信息共享意义重大。信息共享的意义体现在以

下三点。

一是为各部门改进管理模式，开展业务流程重组、再造

提供基础。智慧环保信息共享建设，将打破各部门不考虑整

体规划，各自分头建设、分头采集信息，致使信息重复而不

一致，难以充分利用信息资源的格局。通过智慧环保信息共

享，将相同的信息项合理归并，通过信息流的梳理优化，反

作用于业务管理流程，促使业务流程按照更合理的方式进行

重组和再造，达到业务流程优化的目的。

二是有助于推动政府信息公开，向社会提供更加广泛、

准确、动态的信息服务，以往各部门分头采集形成的信息覆

盖范围窄、数据分布在多个部门。随着信息共享的实现，信

息将会形成一个更集中、范围更广、信息更准确的权威数据

库，为政府信息资源整合、利用与公开提供了基础保障。

三是为避免重复建设、重复采集、浪费资源、规范信息

资源提供指导。规避了由于数据库异构造成的各系统间无法

实现互联互通，以及由于数据项的定义不一致造成的采集信

息不标准、不统一，信息无法共享的问题。通过信息共享，

提高各部门的工作效能。

如果没有信息共享，也就不会存在成熟的智慧环保，“信

息孤岛”仍会遍及智慧环保的各个角落。只有建立了完善的信

息共享机制，实现了信息共享，才能扫除“信息孤岛”，使信

息在智慧环保中自由流动，才能最大限度地发挥信息资源的

战略性作用。

智慧环保信息共享的目标是：利用现代信息技术的一切

成果，在充分共享环境有限信息资源的前提下，合理利用信

息资源的可传递、可加工等特性，最大限度地实现信息的价

值转换和增值，为城市的规划、管理和经济发展服务，促进

生态环境在信息化的过程中走可持续发展道路。智慧环保是

在实现城市信息资源有效共享的前提下，通过信息的深度开

发、加工、传递和实施，来满足现代城市的发展需求。通过

环境信息资源共享体系的建立，使海量的环境信息资源在全

社会流动起来，使数据管理由传统的存档保护职能向提供服

务与信息产品开发的方向转变，信息应用从单一目标向面向

社会多目标服务转变，并在能规范信息资源管理的前提下，

最大限度地发挥信息作为战略资源的作用。这是智慧环保建

设过程中必须完成的一项基础性工作，也是智慧环保目标实

现的必然要求。

三、国内外研究情况

我国信息化工作起步虽然较早，大多仍是以行业、部门

为主，各自为战，目前尚未形成统一的开发标准，数据结构、

信息编码自成体系，行业内部的数据交换标准也未成体系，

各类信息管理软件的通用性、适用性较差，信息化建设中存

在着重硬件、轻软件，重视技术性实施建设、忽视信息标准

化工作的倾向，许多基础信息还在重复采集、重复录入，浪

费了大量的人力物力。为了能将不同系统异构数据进行统一

的交换共享，国内外普遍使用XML和数据库这两种方式进

行数据共享交换。

XML作为轻量级的数据储存文件，具有内容和结构完

全分离、互操作性强、规范统一、支持多种编码、可扩展性

等优点，用XML作数据交换毫无疑问应被列为第一位。XML

使用元素和属性来描述数据，在数据传送过程中，XML始

终保留了诸如父/子关系这样的数据结构。几个应用程序可以

共享和解析同一个XML文件，不必使用传统的字符串解析

或拆解过程。因此XML作为数据共享交换的主要方式。

数据库作为中心数据库，集中存储各业务部门经过数据

交换平台清洗、校验和整合的数据，形成了高度一致性和权

威性的中心信息资源。共享交换平台需要实时读取大量数据

库内容，是数据共享交换的重要手段之一。

(-)省内数据共享交换系统现状

数据共享交换系统提供高效的数据总线，能快速稳定地

实现异地、异构数据库的数据整合、交换，消除信息孤岛、

完成数据集中整合，支撑环保应用系统之间，以及其他部门

与共性平台间的信息资源的按需交换与共享。

数据共享交换系统以松耦合的方式为应用系统提供支

撑，与环保应用子集业务系统相对独立。数据共享交换系统

提供接口适配、数据采集、数据传输和交换管理监控等功能,

确保各环保应用子集、共性平台之间，数据信息的安全、可

靠、高效传输与交换；数据共享交换系统内置安全保障机制，

并提供安全接口，以集成第三方安全认证平台，在提供数据

信息交换传输加密保障的同时，可依托第三方平台的安全保

证机制为信息交换提供认证、授权、防篡改等更高安全保障；

提供日志管理，支持日志分级管理和信息交换情况的按需统

计分析；系统提供接口及工具，支持对交换流程、交换节点

等进行统一管理和监控。

数据共享交换系统由交换中心、交换节点共同组成：交

换中心部署在共性平台端的交换中心服务器上，负责数据交

换统一配置、管理与监控；交换节点部署在中心前置机和各

环保应用子集承担单位的前置机上，负责交换适配、流程触

发等、数据传输等；虚拟交换节点部署在共性平台端的数据

交换服务器上，负责5个环保应用子集之外的其他部门应用

参与数据交换，相关人员通过权限验证后，登录虚拟交换节

点页面，可以上传其交换给其他部门或者汇集到中心的数

据，也可以下载其他部门或数据中心提供的数据，虚拟交换

节点通过中心前置交换节点融入数据总线；互联网交换节

点，是感知农业和智能家居两个企业承担的环保应用子集交

换数据的中转站。在交换中心的统一管控下，实现各交换节

点间的按需双向、自动、实时、安全、可靠交换。

数据共享交换系统可根据应用需要进行灵活的部署，采

用适度集中、合理分布的混合部署模式。前置机由各设区市

生态环境局自行提供，部署在设区市侧；如确有特殊原因，

可向省厅申请提供，部署在省厅侧。

网络拓扑如图3.1所示:

图3.1数据交换共享网络拓扑图

数据共享交换系统把数据的交换定义为更容易理解的

数据发布订阅，发布和订阅完全松耦合。数据源上建立触发

器或者时间字段获取变化的数据，数据总线将变化的数据发

送给订阅方；数据传输采用消息中间件，确保数据的安全、

可靠传输；发布订阅全部以流程的形式进行交换确保交换业

务逻辑清晰，通过日志记录跟踪数据流向及所处状态，通过

交换统计方便查找和清晰查看数据交换情况。信息交换过程

如图3.2O

/、

将要交换的数据库信息注册到前置服务器交换节点上。多

交换信息注册

个数据库可以注册到一个服务器节点上。

1>

1「

将数据库中的表信息对外发布成发布信息。针对一个库可

信息发布

以创建多个发布信息。

1J

查找发布信息，根据需要进行订阅，并设置订阅后存储的

信息订阅

数据库信息。针对一个数据库可以有多个订阅。

___________

数据交换发布订阅关系建立成功之后，通道打通进行交换。

1>

图3.2信息交换过程

（二）行标HJ727《环境信息交换技术规范》分析

1.环境信息交换总体框架

环境信息交换总体框架，规定了省级节点与国家级节点

之间、市级节点与省级节点之间的数据发送与数据调用。环

境信息交换总体框架见图3.3O

图3.3信息交换总体架构

2.环境信息交换模型

环境信息交换模型基于通用的XML技术进行数据标准

化集成，实现异构系统、异构数据库之间的环境信息交换。

交换模型如图3.4所示。

（三）国标《电子政务标准化指南第4部分：信息共

享》分析

随着电子政务建设的深入开展，我们越来越认识到数据

才是信息化的核心内容。随着时间推移，硬件在不断老化，

系统软件在不断升级，唯有不断积累的数据越加凸显价值。

数据的采集、处理、加工、分析等工作不仅需要巨大的系统

性投入，而且由于部门职能有些数据无法直接采集，因此无

论从资源节约角度还是从职能履行需求来看，信息共享都是

电子政务的必然选择。

数据作为信息共享活动的核心内容，它的标准化从来都

是国际标准和国家标准的重点。多年来，各领域围绕数据的

标准化活动一直非常活跃，据不完全统计，仅国家已经发布

的数据相关标准就已经超过500项，这还不包括国家重大信

息化工程、地方信息化工作和企业自身制定的数据标准，所

以在实际工作中，如何使用这些标准即便对于专业标准化人

员而言也是一个挑战，对信息系统规划、设计和开发技术人

员来说，困难更是不言而喻。不止于此，从标准内容来看，

这些标准的类型也是有很大的差别，甚至很多情况下，我们

并不能简单从标准名称上来判断标准的内容。

因此，为在实际工作中更好的使用这些标准，经过对多

领域不同数据标准的共性内容进行归纳分析，在这里给出了

常用的10类数据标准的关系模型，见图3.5o

图3.5数据标准参考模型

数据是标准化的对象，根据粒度的不同，数据可分为数

据集、记录和属性三个层级，数据集由若干记录组成，记录

由若干属性组成。

按照描述特征的不同，10类数据标准可分为4组。

信息资源目录标准：以数据集为主要描述对象，从外部

特征描述，用于建立可以共享的信息资源目录，包括元数据

标准、标识符标准和信息分类标准。

信息资源内容标准：以数据集和属性为主要描述对象，

描述数据的内部组成和结构特征，用于规范数据的语义，包

括数据模型标准、指标标准、数据元标准和代码标准。

信息交换标准：以跨系统信息交换为目标，规范数据的

形式化编码规则和方案，包括交换格式标准。

其他标准：规范数据的可视化和质量，包括图示表达和

数据质量标准。

（四）国标《物联网信息交换和共享》分析

物联网信息交换和共享概念模型是对物联网信息交换

和共享过程在系统层面的高度抽象和模型化表现，是分解物

联网信息交换和共享系统组成，设计物联网信息交换和共享

体系架构的基础。

能够在物联网系统资源交换域中进行交换和共享的信

息包括：

感知控制域中的信息：主要包括感知控制系统中不同的

感知和执行功能单元对关联目标对象进行信息采集和操作

后得到的信息。

服务提供域中的信息：主要包括业务服务系统中关于目

标对象信息统计查询、分析对比、告警预警、操作控制、协

调联动等信息，以及基础服务系统中数据接入、数据处理、

数据共享、数据存储、标识解析服务、地理信息服务、用户

管理服务、服务目录管理等信息。

运维管控域中的信息：主要包括运行维护系统中关于系

统接入管理、系统安全认证管理、系统运行管理、系统维护

管理等信息，以及法律监管系统中关于法律法规查询、监督、

执行等信息。

资源交换域中的信息：主要包括本系统与外部系统交换

清单、交换记录等相关信息。

用户域中的信息：主要包括物联网上层应用系统，如政

府、企业、个人用户系统等信息。

物联网信息交换和共享包括信息提供方和信息需求方，

还可包括信息服务方。

物联网系统之间可直接通过资源交换域进行信息交换

共享，也可提供信息服务方间接进行信息交换共享。

1.物联网系统间信息交换共享概念模型

物联网系统之间信息交换和共享概念模型如图3.6o

期联网系统A（信息提供方）物联网系统B（信息需求方力

信

息

服

务

方

y

图3.6系统间信息交换共享概念模型

2.物联网系统与非物联网系统信息交换共享概念模型

物联网系统与非物联网系统通过标准化资源交换接口

实现访问、解析及信息交换和共享。物联网系统A与非物联

网系统B信息交换和共享概念模型如图3.7o

「非物联网系统B'

交换接一

口B

图3.7网系统与非物联网系统进行信息交换共享概念模型

四、标准编制原则和编制思路

本标准按照GB/T1.1-2020给出的规则起草。

（一）编制思路

对当前江苏省内外环境信息数据共享交换技术行业发

展现状及标准化制定进行调研分析，收集相关调研和书面材

料，对当前标准化现状进行深入了解，总结出当前存在的标

准化基础，涉及已有开展工作的标准工作组和标准项目；通

过了解现有环境信息数据共享交换技术方案，以及现有采标

情况，分析标准制定需求，提炼用户最关心的标准化问题；

分析研究江苏省环境信息系统对数据共享交换的实时性和

数据量等要求，实现横贯整个政府机构内外的异构系统、应

用、数据库资源，支持不同处理业务系统、不同软硬平台与

不同结构数据共享交换需求；在基于XML文件交换的基础

上，增加基于数据库的数据共享交换方式；研究基于XML

和数据库数据共享交换的接口；研究基于数据库的交换共享

模型，确定其组成部分由数据转换、作业调度和数据转换管

理构成；研究基于数据库共享交换流程、交换结果验证、交

换策略、安全机制等技术细则要求。

(-)编制方法

该标准研制采取调研分析、实地考察、试验分析和归纳

总结等方法逐步来完成环境信息数据共享交换技术规范的

标准制定。

首先对当前国内外环境信息数据共享交换技术行业发

展现状及标准化制定进行调研分析，收集相关调研和书面材

料，对当前标准化现状进行深入了解，总结出当前存在的标

准化基础，涉及已有开展工作的标准工作组和标准项目；然

后有目标的去实地考察，了解现有环境信息数据共享交换技

术方案，以及现有采标情况，分析对标准制定需求，将行业

内重点企事业单位进行交流，收集应用场景中的关键技术，

提炼用户最关心的标准化问题；最后归纳总结确定技术路线

组织人员进行标准编制。

本标准在调查梳理现有环境信息数据共享交换规范基

础上，结合国内外相关研究探索、实践经验，开展以下几方

面工作。

1.江苏省环境信息数据共享交换技术调查

与典型行业的单位、企业开展会议交流，实际了解目前

实际应用的环境信息数据共享交换技术现状，分析目前实际

应用中对环境信息数据共享交换技术的需求，总结目前环境

信息数据共享交换技术在实际应用中的核心竞争力。

在调查整理现有环境信息数据共享交换技术以及发展

趋势的基础上，根据数据共享交换的方式、流程、框架、协

议、接口等核心因素进行汇总归纳，从中凝练出环境信息数

据共享交换技术等的定义。

2.优化环境信息数据共享交换技术工作

针对基于XML文件的数据共享交换方式在实时性和大

数据传输等方面的限制，研究提出在江苏省环境信息系统间

增加基于数据库共享交换方式。

根据江苏环境信息系统数据共享交换要求，对于业务数

据量小，实时性要求高的数据采用基于XML文件的交换方

式，如短信平台的接口接入、视频的接入以及报警服务的接

入；对于数据量大，数据结构比较复杂的数据则采用基于数

据库的交换方式，如业务系统的基本信息、生产信息和交换

信息等数据的清洗、转换、传输。

3.数据库交换共享框架流程

基于现有数据库共享交换技术条件和发展趋势，研究提

出数据库共享交换过程中的接口、传输协议、传输功能、数

据转换、作业调度、数据转换管理等技术细则要求。

4.编制环境信息数据共享交换技术规范标准

总结上述工作内容，整理汇编出环境信息数据共享交换

技术规范，系统地、明确地规定我省环境信息数据共享交换

过程中的各个要素（适用范围、工作内容、框架、流程等），

对环境信息数据共享交换技术工作进行标准化规范。

5.验证环境信息数据共享交换技术规范

选取过去成熟技术案例，运用新建立的环境信息数据共

享交换技术规范进行交换共享，根据结果，结合案例的实际

应用情况和先前结果，验证新建立标准的科学合理性，保证

其经得起实践的考验。

五、标准主要内容

本文件规定了省环境保护部门与各设区市环境保护部

门数据共享交换总体架构、数据共享交换类型、数据共享交

换过程、数据共享交换技术要求等。

本文件适用于省市级环境保护部门、环境保护系统之间

的环境信息数据共享交换活动，为省及各设区市环境保护部

门做好地方数据归集，获得共享数据资源提供指导。

(-)共享交换总体架构概述

本文件所规定的数据共享交换总体架构为横向和纵向

两种，横向主要为生态环境保护部门与其他行政部门间和其

他系统间的数据交换，纵向为省、设区市生态环境保护部门

间的数据交换。本文件仅对生态环境保护部门之间纵向数据

共享交换进行了规范。环境信息数据共享交换总体架构见图

5.1

省级系统省级交换节点

I行政审批系统I

I监督执法系统］

I国土资源系统］◎

I水利业务系统］

设区市级交换节点设区市级交换节点

图5.1数据共享交换总体架构

(-)共享交换平台

共享交换平台部署在省或设区市环境节点，由网络和通

信设备、服务器及软件系统构成，应实现提供环境数据的各

级交换节点中环境信息共享交换数据的在线发布、交换服务

和交换管理功能。

共享交换平台对共享交换的环境信息数据进行资源目

录管理并提供数据访问接口，包括环境资源目录管理(资源

目录生成、资源目录注册、资源目录数据管理、资源目录发

布、资源目录访问)、共享交换监控管理、共享交换数据提

供/获取接口等功能模块。

共享交换平台可以实现共享交换数据的集中汇集与管

理，共享交换活动的统一管控，从而提高各级生态环境系统

间数据共享交换的运行效率。

（三）共享交换方式

纵向交换规定了省级节点与设区市节点之间通过交换

数据库或数据服务的方式实现数据发送与数据调用。根据设

区市交换节点有无共享交换平台，纵向交换分为以下两类。

1.设区市未建设共享交换平台

通过前置机进行共享交换，包括以下三种共享交换形

式。

库表交换：设区市数据中心将库表类型数据推送至前置

机，省级共享交换平台从前置机获取库表类型数据；省级共

享交换平台将库表类型数据推送至前置机，设区市数据中心

从前置机获取库表