水情信息移動服務系統的建設與應用

(. , 40004；.市防汛抗旱搶險中心， 4000)

1 系統概述

傳統水文信息服務系統是以B/S、C/S模式在電腦上運行的軟件系統。這些系統通過有線局域網和廣域網連接數據資源，用戶通過鍵盤操作，在電腦屏幕上獲取相應的水文信息，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備耗電量大等因素的影響，無法使用傳統的水文信息服務系統獲得信息資源，因此在獲取信息的渠道上呈現出了匱乏。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、形象性掌握數據時不直觀，給用戶進行數據二次分析帶來不便。

水文部門在長期進行水情測報、預報分析服務的過程中，為更好地滿足戶外防汛抗旱和水文治理等方面工作要求，在現有通用水文數據自動采集、傳輸、管理體系的基礎上，建立以2G、3G、4G網絡和智能移動終端技術為基礎的移動信息服務系統。通過開發該移動式的水文業務終端軟件，可隨時、隨地、隨需進行水情、雨情、沙情、水庫等數據的圖表查詢、數據系統分析、遠程預報作業，使得部門領導、業務負責人、水文預報人員、水情業務單位能隨時在移動終端與測站之間實現圖、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 系統總體結構設計

2.1 系統平臺設計

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

2.2 功能模塊設計概述

2.2.1 登錄管理

用戶在使用水情信息移動服務系統時，需要使用系統提供的用戶名、密碼進行驗證，通過驗證后的合法用戶，方可進入系統查看本權限能提供的服務，確保了數據的保密性。

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，依次進入相關功能查詢(見圖1)。首頁采取自動排列、網格方式進行圖標排列，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

進入系統后將有權限查詢相應的信息，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、個人設置為輔助功能查詢，是用戶對本系統進行配置和基礎信息的查詢功能。為方便使用者掌握信息，該系統采用了圖、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水文信息服務系統的功能。

3 軟件系統開發

3.1 系統開發采用的主要技術

3.1.1 ArcGIS for Android應用技術[1]

水情信息移動服務系統中，采用了ArcGIS for Android 移動應用技術，它可使用 Java 開發語言構建多種應用程序，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復雜的業務功能，并將它們部署到Android設備中。

系統中，當使用降雨分區圖、站點地理信息顯示時，調用了后臺的ArcGIS for Android。使用降雨分區圖時，在手機上顯示出分區流域地形及形狀，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注的部分。站點地理信息顯示，使用時調用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應用技術

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。

在該系統中，主要采用柱狀圖、折線圖來展現水位、流量的實時數據變化趨勢。當用戶切換到圖形界面，會根據當前用戶所選分區、段次和時間段向服務端同步分頁下載數據，綁定到本地數據庫后供圖形加載顯示，橫坐標軸用于顯示當前數據時間，縱坐標軸顯示當前讀取水位值或流量值，以及當水位數據接近警戒、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，用戶只需自定義數據配置，TeeChart for Android均可加載顯示。

3.1.3 大數據加載及更新機制優化技術

Android應用開發中，采用ListView組件來展示數據是常用的功能之一，當一個應用要展現很多的數據時，一般情況下都不會把所有的數據一次就展示出來，而是通過分頁的形式進行展示，減少加載大量數據的延時，這樣會有更好的用戶體驗。

在該系統中，首頁初次載入時，程序會自動將多個基礎站點數據、用戶權限信息和通知公告載入到本地中，再次載入時會根據本地更新時間與服務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、水庫查詢等各內容列表，均采用時間對比后下拉分頁查詢技術，降低數據加載的重復性，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，系統默認緩存3個月的數據在手機上，每次訪問只需獲取最新的少量數據即可。

實時水情查詢默認方式顯示所有重要站點數據，方便用戶查看或者以分區模式篩選，建立快速查看數據列表(組合各分區重點測站數據，集中顯示，可后臺配置)，領導和其他用戶可以通過分區查詢，水情專業人員可以直接通過快速查看數據列表，獲取所需數據。

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

用戶在聯網的狀態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，則可查看更多信息?？筛鶕咎?，站名模糊查詢當前信息，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、分時間、分段次進行查詢。

3.2.4 水文預報表[2]

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

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據，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，如果數據接近洪峰，則自動繪制洪峰點，以倒三角表示，當有實測水情數據時，則繪制實測數據，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。柱狀圖以橫坐標為時間，縱坐標為降雨量，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，點選右側的圖形顯示時，可以選擇需要查看的一個站點，點擊確認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信息參數。

3.3.4 預報水情過程線

當選擇預報水情后，選擇相關圖形，則出現相應的預報過程線信息。根據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，當前預報時間點、預報水情過程、最新的預報信息，以及以前的預報信息均用相關線條表示，方便用戶對比每次預報的偏差，洪峰預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、移動數據網關接口進行參數設定、功能配置和管理，對當前系統用戶進行管理，包括用戶、角色、權限等功能管理。

3.4.1 角色管理

添加、刪除、編輯該系統的角色，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限。

3.4.2 組織機構管理

組織結構管理可以將系統的用戶分成不同的部門與不同的機構，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，可以將用戶分配到某一具體角色組，屬于該角色組的用戶，獲得對應該角色權限。

用戶可以屬于多個角色組，相應權限為多個角色組的權限疊加。

3.4.4 權限管理

權限管理可以劃分成菜單權限、功能權限和數據權限。

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

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

(3) 數據權限：站點查詢、預報查詢、水情數據查詢等，如某一用戶只能訪問其中幾個站點；預報查詢、水情數據查詢只能查詢某固定預報長度、時間段。

3.4.5 日志管理

可以查詢、管理系統運行日志，也可以查詢系統的相關登錄日志，對系統的運行、訪問進行管理和查詢。

3.4.6 系統配置

系統配置包括該系統的基本數據配置、數據庫信息配置、功能開放以及部分權限配置。例如可以設置數據刷新時間、顯示站點列表、流域降雨數據條件篩選等。

4 系統應用情況

圖2 系統部分功能效果

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研制的水情信息移動服務系統，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布的工作中已經發揮出巨大的作用，起到了隨時、隨地、隨需掌握水情信息的目的，這是傳統水文與飛速發展的信息化相結合的產物。由于是模塊化開發，隨著科技的不斷進步，隨著需求的不斷增加，該系統將不斷完善，增加新的功能模塊，最終真正實現目標。系統主要實現功能效果見圖2。 必須做好最終用戶與軟件設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，高效發揮系統作用。只有當用戶需求得到很好滿足，軟件才會發揮最大的效益，同時也最大限度地發揮隨之創造的經濟效益，促進社會經濟的快速發展。

參考文獻：

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

[2] 林三益.水文預報.北京：中國水利水電出版社，2003.