水情信息移動服務(wù)系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用

(. , 40004；.市防汛抗旱搶險中心， 4000)

1 系統(tǒng)概述

傳統(tǒng)水文信息服務(wù)系統(tǒng)是以B/S、C/S模式在電腦上運行的軟件系統(tǒng)。這些系統(tǒng)通過有線局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)連接數(shù)據(jù)資源，用戶通過鍵盤操作，在電腦屏幕上獲取相應(yīng)的水文信息，能基本滿足辦公室人群對水文信息及時、全面的了解和掌握。

但是，部分長期戶外水文工作者，受計算機、筆記本電腦不方便攜帶以及設(shè)備耗電量大等因素的影響，無法使用傳統(tǒng)的水文信息服務(wù)系統(tǒng)獲得信息資源，因此在獲取信息的渠道上呈現(xiàn)出了匱乏。目前比較常用的方式為短信或者電話獲取水文信息，可是在全面、系統(tǒng)、形象性掌握數(shù)據(jù)時不直觀，給用戶進行數(shù)據(jù)二次分析帶來不便。

水文部門在長期進行水情測報、預(yù)報分析服務(wù)的過程中，為更好地滿足戶外防汛抗旱和水文治理等方面工作要求，在現(xiàn)有通用水文數(shù)據(jù)自動采集、傳輸、管理體系的基礎(chǔ)上，建立以2G、3G、4G網(wǎng)絡(luò)和智能移動終端技術(shù)為基礎(chǔ)的移動信息服務(wù)系統(tǒng)。通過開發(fā)該移動式的水文業(yè)務(wù)終端軟件，可隨時、隨地、隨需進行水情、雨情、沙情、水庫等數(shù)據(jù)的圖表查詢、數(shù)據(jù)系統(tǒng)分析、遠(yuǎn)程預(yù)報作業(yè)，使得部門領(lǐng)導(dǎo)、業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人、水文預(yù)報人員、水情業(yè)務(wù)單位能隨時在移動終端與測站之間實現(xiàn)圖、表、文方式的交流與溝通，進一步提升水情測報管理工作的效率和實時性。

2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 系統(tǒng)平臺設(shè)計

目前市面上的手機、平板電腦的操作系統(tǒng)主要包括Android、ios、Windows，其中Windows主要是微軟公司開發(fā)的用于諾基亞手機的操作系統(tǒng)，使用面較窄,ios由蘋果公司開發(fā)，在目前市面上有一定的市場占有率，而Android操作系統(tǒng)是市面上絕大多數(shù)智能手機與平板電腦所采用的操作系統(tǒng)。為盡量滿足大多數(shù)用戶的使用需求，該移動終端軟件基于Android系統(tǒng)進行開發(fā)，它將可以安裝到采用Android2.0及以上版本系統(tǒng)的手機、平板電腦上，軟件在開發(fā)時采用支持800×480以上分辨率的設(shè)備上均可正常顯示。軟件開發(fā)完畢后，推送到軟件市場或者直接交付給相關(guān)用戶，用戶可以從相關(guān)程序市場或者設(shè)定的下載中心下載程序進行安裝，選擇不同入網(wǎng)方式，在輸入對應(yīng)的用戶名、密碼后，即可進行相關(guān)的水文數(shù)據(jù)查詢。

2.2 功能模塊設(shè)計概述

2.2.1 登錄管理

用戶在使用水情信息移動服務(wù)系統(tǒng)時，需要使用系統(tǒng)提供的用戶名、密碼進行驗證，通過驗證后的合法用戶，方可進入系統(tǒng)查看本權(quán)限能提供的服務(wù)，確保了數(shù)據(jù)的保密性。

2.2.2 首頁信息

用戶登錄成功后進入程序首頁，通過點擊首頁的功能按鈕，依次進入相關(guān)功能查詢(見圖1)。首頁采取自動排列、網(wǎng)格方式進行圖標(biāo)排列，方便后期進行功能的添加，如功能較多可以采取功能分組的方式，提供分組切換按鈕。

圖1 主界面

2.2.3 功能信息

進入系統(tǒng)后將有權(quán)限查詢相應(yīng)的信息，查詢的水文信息包括：實時水情、實時雨情、實時沙情、水庫查詢、降雨分布、預(yù)報查詢、未來降雨、站點信息；圖形查詢匯總了以上所有水文信息查詢的圖形界面，更加方便給用戶進行圖形展示；最后的值班信息、登錄日志、個人設(shè)置為輔助功能查詢，是用戶對本系統(tǒng)進行配置和基礎(chǔ)信息的查詢功能。為方便使用者掌握信息，該系統(tǒng)采用了圖、表、動畫、地圖等多種直觀的信息展示方式，這些方式涵蓋甚至超越了大部分傳統(tǒng)水文信息服務(wù)系統(tǒng)的功能。

3 軟件系統(tǒng)開發(fā)

3.1 系統(tǒng)開發(fā)采用的主要技術(shù)

3.1.1 ArcGIS for Android應(yīng)用技術(shù)[1]

水情信息移動服務(wù)系統(tǒng)中，采用了ArcGIS for Android 移動應(yīng)用技術(shù)，它可使用 Java 開發(fā)語言構(gòu)建多種應(yīng)用程序，并且利用程序中提供的工具進行搜索，識別位置和要素，測量線和面，并進行編輯工作，這些應(yīng)用程序可以運用ArcGIS Server提供的強大制圖、地理編碼、地理處理和自定義功能實現(xiàn)復(fù)雜的業(yè)務(wù)功能，并將它們部署到Android設(shè)備中。

系統(tǒng)中，當(dāng)使用降雨分區(qū)圖、站點地理信息顯示時，調(diào)用了后臺的ArcGIS for Android。使用降雨分區(qū)圖時，在手機上顯示出分區(qū)流域地形及形狀，由每個色塊來顯示計算出來的面雨量值，讓用戶非常直觀地掌握當(dāng)前流域的雨帶分布狀況，再通過放大縮小地圖查看自己需要重點關(guān)注的部分。站點地理信息顯示，使用時調(diào)用ArcGIS顯示本站點地理位置，用戶可以直觀了解本站的位置情況。

3.1.2 TeeChart for Android應(yīng)用技術(shù)

TeeChart for Android圖表類控件，主要用來生成柱狀圖、折線圖、餅圖等各種復(fù)雜的圖表。TeeChart控件組包括4個主要控件，其中主類是TChart，它具有非常強大的功能。比如可以用Series元素增加和刪除圖表的顯示序列，可以用Panel元素繪制自己的圖形，可以對圖形進行縮放控制、滾動控制、三維效果控制。

在該系統(tǒng)中，主要采用柱狀圖、折線圖來展現(xiàn)水位、流量的實時數(shù)據(jù)變化趨勢。當(dāng)用戶切換到圖形界面，會根據(jù)當(dāng)前用戶所選分區(qū)、段次和時間段向服務(wù)端同步分頁下載數(shù)據(jù)，綁定到本地數(shù)據(jù)庫后供圖形加載顯示，橫坐標(biāo)軸用于顯示當(dāng)前數(shù)據(jù)時間，縱坐標(biāo)軸顯示當(dāng)前讀取水位值或流量值，以及當(dāng)水位數(shù)據(jù)接近警戒、保證水位時自動繪制出的警戒、保證水位線等。在線和離線兩種模式下，用戶只需自定義數(shù)據(jù)配置，TeeChart for Android均可加載顯示。

3.1.3 大數(shù)據(jù)加載及更新機制優(yōu)化技術(shù)

Android應(yīng)用開發(fā)中，采用ListView組件來展示數(shù)據(jù)是常用的功能之一，當(dāng)一個應(yīng)用要展現(xiàn)很多的數(shù)據(jù)時，一般情況下都不會把所有的數(shù)據(jù)一次就展示出來，而是通過分頁的形式進行展示，減少加載大量數(shù)據(jù)的延時，這樣會有更好的用戶體驗。

在該系統(tǒng)中，首頁初次載入時，程序會自動將多個基礎(chǔ)站點數(shù)據(jù)、用戶權(quán)限信息和通知公告載入到本地中，再次載入時會根據(jù)本地更新時間與服務(wù)端更新時間進行對比后再下載，同時實時水情、實時雨情、實時沙情、水庫查詢等各內(nèi)容列表，均采用時間對比后下拉分頁查詢技術(shù)，降低數(shù)據(jù)加載的重復(fù)性，減少用戶流量資源消耗。

3.2 表格主要部分的展示

3.2.1 實時水情表

用戶通過實時水情查詢功能，可以第一時間獲取最新的水情信息，可以查看站號、站名、水位、流量、水勢、超警戒、超保證、航運等信息，并且可以選擇時間查詢某一個范圍的值，系統(tǒng)默認(rèn)緩存3個月的數(shù)據(jù)在手機上，每次訪問只需獲取最新的少量數(shù)據(jù)即可。

實時水情查詢默認(rèn)方式顯示所有重要站點數(shù)據(jù)，方便用戶查看或者以分區(qū)模式篩選，建立快速查看數(shù)據(jù)列表(組合各分區(qū)重點測站數(shù)據(jù)，集中顯示，可后臺配置)，領(lǐng)導(dǎo)和其他用戶可以通過分區(qū)查詢，水情專業(yè)人員可以直接通過快速查看數(shù)據(jù)列表，獲取所需數(shù)據(jù)。

3.2.2 實時雨情表

用戶通過實時雨情查詢，可以實時獲取雨情信息，供查看的雨情信息包括站名、時間、雨量等，也可以通過選擇站點進行查詢。站點顯示方式與水情表相似。

3.2.3 水庫信息表

用戶在聯(lián)網(wǎng)的狀態(tài)下可以查詢最新的水庫信息，供查看的水庫信息包括站名、時間、入庫流量、壩前水位、出庫流量、壩下水位、距正常、距訊限等信息，也可以通過選擇站點進行查詢。點擊右上角的按鈕，屏幕旋轉(zhuǎn)，則可查看更多信息?？筛鶕?jù)站號，站名模糊查詢當(dāng)前信息，例如輸入三峽后，則顯示三峽的水庫信息。點擊高級查詢，則可分地區(qū)、分時間、分段次進行查詢。

3.2.4 水文預(yù)報表[2]

用戶在聯(lián)網(wǎng)的狀態(tài)下可以查詢最新的預(yù)報查詢信息，里面有預(yù)報公告、預(yù)報水情、最新預(yù)報水情、預(yù)報沙情4個模塊。點擊預(yù)報公告，出現(xiàn)預(yù)報公告相關(guān)信息，預(yù)報公告中顯示了實時水情的實時水位、每日8時的預(yù)報水位，洪峰時間和水位以及相應(yīng)的航運水位。點擊左上角，可根據(jù)某個時間查詢到以該時間點做預(yù)報的水情重要信息。點擊預(yù)報水情，出現(xiàn)預(yù)報水情相關(guān)信息，包括站名、站號、預(yù)報根據(jù)時間、預(yù)報時間、水位、流量、航運水位、是否洪峰、超警戒、超保證等。點擊最新預(yù)報水情，將剔除多余的預(yù)報信息，僅僅出現(xiàn)每個站最新預(yù)報水情信息，方便用戶在同一個頁面上了解到全部站點的最新預(yù)報值。點擊預(yù)報沙情，會出現(xiàn)預(yù)報沙情相關(guān)信息。

3.3 圖形主要部分的展示

3.3.1 水情過程線

實時水情查詢功能除了可以查看數(shù)據(jù)，還可以進行圖形查詢，選中1個或多個站點，點擊圖形按鈕，即可以切換到圖形界面，如果數(shù)據(jù)接近洪峰，則自動繪制洪峰點，以倒三角表示，當(dāng)有實測水情數(shù)據(jù)時，則繪制實測數(shù)據(jù)，以空心圓圈表示。

3.3.2 雨情柱狀圖

實時雨情查詢頁可以查看降雨量柱狀圖，選中1個或多個站點，點擊圖形按鈕，可以查看雨量柱狀圖。柱狀圖以橫坐標(biāo)為時間，縱坐標(biāo)為降雨量，圖例用不同顏色表示不同站點。

3.3.3 水庫圖

在水庫查詢頁面，點選右側(cè)的圖形顯示時，可以選擇需要查看的一個站點，點擊確認(rèn)后將顯示出該水庫的水庫模擬切面圖，形象地為用戶展示水庫的相關(guān)信息參數(shù)。

3.3.4 預(yù)報水情過程線

當(dāng)選擇預(yù)報水情后，選擇相關(guān)圖形，則出現(xiàn)相應(yīng)的預(yù)報過程線信息。根據(jù)用戶需求該信息可以以水位或者流量過程線的形式進行展示，當(dāng)前預(yù)報時間點、預(yù)報水情過程、最新的預(yù)報信息，以及以前的預(yù)報信息均用相關(guān)線條表示，方便用戶對比每次預(yù)報的偏差，洪峰預(yù)報信息用紅色的倒三角表示。

3.4 后臺功能

后臺管理功能主要是對移動手機客戶端、移動數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)接口進行參數(shù)設(shè)定、功能配置和管理，對當(dāng)前系統(tǒng)用戶進行管理，包括用戶、角色、權(quán)限等功能管理。

3.4.1 角色管理

添加、刪除、編輯該系統(tǒng)的角色，以用戶的角色邏輯進行劃分，針對不同的用戶角色劃分不同的權(quán)限。

3.4.2 組織機構(gòu)管理

組織結(jié)構(gòu)管理可以將系統(tǒng)的用戶分成不同的部門與不同的機構(gòu)，方便用戶管理和查詢，以及功能分配。

3.4.3 用戶管理

添加、刪除、編輯用戶，用戶可以用來登錄該系統(tǒng)，可以將用戶分配到某一具體角色組，屬于該角色組的用戶，獲得對應(yīng)該角色權(quán)限。

用戶可以屬于多個角色組，相應(yīng)權(quán)限為多個角色組的權(quán)限疊加。

3.4.4 權(quán)限管理

權(quán)限管理可以劃分成菜單權(quán)限、功能權(quán)限和數(shù)據(jù)權(quán)限。

(1) 菜單權(quán)限：主要控制用戶可以訪問的菜單，如限制某一水情用戶，只能訪問水文預(yù)報。

(2) 功能權(quán)限：功能權(quán)限包括添加、查詢、刪除、編輯、選擇等，如限制某一用戶只能使用默認(rèn)分區(qū)流域，不能切換流域顯示。

(3) 數(shù)據(jù)權(quán)限：站點查詢、預(yù)報查詢、水情數(shù)據(jù)查詢等，如某一用戶只能訪問其中幾個站點；預(yù)報查詢、水情數(shù)據(jù)查詢只能查詢某固定預(yù)報長度、時間段。

3.4.5 日志管理

可以查詢、管理系統(tǒng)運行日志，也可以查詢系統(tǒng)的相關(guān)登錄日志，對系統(tǒng)的運行、訪問進行管理和查詢。

3.4.6 系統(tǒng)配置

系統(tǒng)配置包括該系統(tǒng)的基本數(shù)據(jù)配置、數(shù)據(jù)庫信息配置、功能開放以及部分權(quán)限配置。例如可以設(shè)置數(shù)據(jù)刷新時間、顯示站點列表、流域降雨數(shù)據(jù)條件篩選等。

4 系統(tǒng)應(yīng)用情況

圖2 系統(tǒng)部分功能效果

到目前為止，由長江水利委員會水文局長江上游水文水資源勘測局開發(fā)研制的水情信息移動服務(wù)系統(tǒng)，已完成了上游局各科室成員的安裝，滿足了實時了解水情信息的需求，在水情信息及時性發(fā)布的工作中已經(jīng)發(fā)揮出巨大的作用，起到了隨時、隨地、隨需掌握水情信息的目的，這是傳統(tǒng)水文與飛速發(fā)展的信息化相結(jié)合的產(chǎn)物。由于是模塊化開發(fā)，隨著科技的不斷進步，隨著需求的不斷增加，該系統(tǒng)將不斷完善，增加新的功能模塊，最終真正實現(xiàn)目標(biāo)。系統(tǒng)主要實現(xiàn)功能效果見圖2。 必須做好最終用戶與軟件設(shè)計人員之間的溝通與交流，才可不斷更新軟件，逐步提高軟件的功能，提高軟件的易用性，高效發(fā)揮系統(tǒng)作用。只有當(dāng)用戶需求得到很好滿足，軟件才會發(fā)揮最大的效益，同時也最大限度地發(fā)揮隨之創(chuàng)造的經(jīng)濟效益，促進社會經(jīng)濟的快速發(fā)展。

參考文獻：

[1] 王小科,寇長梅. Android從入門到精通.北京：機械工業(yè)出版社，2013.

[2] 林三益.水文預(yù)報.北京：中國水利水電出版社，2003.