水情信息移动服务系统的建设与应用

(. , 40004；.市防汛抗旱抢险中心， 4000)

1 系统概述

传统水文信息服务系统是以B/S、C/S模式在电脑上运行的软件系统。这些系统通过有线局域网和广域网连接数据资源，用户通过键盘操作，在电脑屏幕上获取相应的水文信息，能基本满足办公室人群对水文信息及时、全面的了解和掌握。

但是，部分长期户外水文工作者，受计算机、笔记本电脑不方便携带以及设备耗电量大等因素的影响，无法使用传统的水文信息服务系统获得信息资源，因此在获取信息的渠道上呈现出了匮乏。目前比较常用的方式为短信或者电话获取水文信息，可是在全面、系统、形象性掌握数据时不直观，给用户进行数据二次分析带来不便。

水文部门在长期进行水情测报、预报分析服务的过程中，为更好地满足户外防汛抗旱和水文治理等方面工作要求，在现有通用水文数据自动采集、传输、管理体系的基础上，建立以2G、3G、4G网络和智能移动终端技术为基础的移动信息服务系统。通过开发该移动式的水文业务终端软件，可随时、随地、随需进行水情、雨情、沙情、水库等数据的图表查询、数据系统分析、远程预报作业，使得部门领导、业务负责人、水文预报人员、水情业务单位能随时在移动终端与测站之间实现图、表、文方式的交流与沟通，进一步提升水情测报管理工作的效率和实时性。

2 系统总体结构设计

2.1 系统平台设计

目前市面上的手机、平板电脑的操作系统主要包括Android、ios、Windows，其中Windows主要是微软公司开发的用于诺基亚手机的操作系统，使用面较窄,ios由苹果公司开发，在目前市面上有一定的市场占有率，而Android操作系统是市面上绝大多数智能手机与平板电脑所采用的操作系统。为尽量满足大多数用户的使用需求，该移动终端软件基于Android系统进行开发，它将可以安装到采用Android2.0及以上版本系统的手机、平板电脑上，软件在开发时采用支持800×480以上分辨率的设备上均可正常显示。软件开发完毕后，推送到软件市场或者直接交付给相关用户，用户可以从相关程序市场或者设定的下载中心下载程序进行安装，选择不同入网方式，在输入对应的用户名、密码后，即可进行相关的水文数据查询。

2.2 功能模块设计概述

2.2.1 登录管理

用户在使用水情信息移动服务系统时，需要使用系统提供的用户名、密码进行验证，通过验证后的合法用户，方可进入系统查看本权限能提供的服务，确保了数据的保密性。

2.2.2 首页信息

用户登录成功后进入程序首页，通过点击首页的功能按钮，依次进入相关功能查询(见图1)。首页采取自动排列、网格方式进行图标排列，方便后期进行功能的添加，如功能较多可以采取功能分组的方式，提供分组切换按钮。

图1 主界面

2.2.3 功能信息

进入系统后将有权限查询相应的信息，查询的水文信息包括：实时水情、实时雨情、实时沙情、水库查询、降雨分布、预报查询、未来降雨、站点信息；图形查询汇总了以上所有水文信息查询的图形界面，更加方便给用户进行图形展示；最后的值班信息、登录日志、个人设置为辅助功能查询，是用户对本系统进行配置和基础信息的查询功能。为方便使用者掌握信息，该系统采用了图、表、动画、地图等多种直观的信息展示方式，这些方式涵盖甚至超越了大部分传统水文信息服务系统的功能。

3 软件系统开发

3.1 系统开发采用的主要技术

3.1.1 ArcGIS for Android应用技术[1]

水情信息移动服务系统中，采用了ArcGIS for Android 移动应用技术，它可使用 Java 开发语言构建多种应用程序，并且利用程序中提供的工具进行搜索，识别位置和要素，测量线和面，并进行编辑工作，这些应用程序可以运用ArcGIS Server提供的强大制图、地理编码、地理处理和自定义功能实现复杂的业务功能，并将它们部署到Android设备中。

系统中，当使用降雨分区图、站点地理信息显示时，调用了后台的ArcGIS for Android。使用降雨分区图时，在手机上显示出分区流域地形及形状，由每个色块来显示计算出来的面雨量值，让用户非常直观地掌握当前流域的雨带分布状况，再通过放大缩小地图查看自己需要重点关注的部分。站点地理信息显示，使用时调用ArcGIS显示本站点地理位置，用户可以直观了解本站的位置情况。

3.1.2 TeeChart for Android应用技术

TeeChart for Android图表类控件，主要用来生成柱状图、折线图、饼图等各种复杂的图表。TeeChart控件组包括4个主要控件，其中主类是TChart，它具有非常强大的功能。比如可以用Series元素增加和删除图表的显示序列，可以用Panel元素绘制自己的图形，可以对图形进行缩放控制、滚动控制、三维效果控制。

在该系统中，主要采用柱状图、折线图来展现水位、流量的实时数据变化趋势。当用户切换到图形界面，会根据当前用户所选分区、段次和时间段向服务端同步分页下载数据，绑定到本地数据库后供图形加载显示，横坐标轴用于显示当前数据时间，纵坐标轴显示当前读取水位值或流量值，以及当水位数据接近警戒、保证水位时自动绘制出的警戒、保证水位线等。在线和离线两种模式下，用户只需自定义数据配置，TeeChart for Android均可加载显示。

3.1.3 大数据加载及更新机制优化技术

Android应用开发中，采用ListView组件来展示数据是常用的功能之一，当一个应用要展现很多的数据时，一般情况下都不会把所有的数据一次就展示出来，而是通过分页的形式进行展示，减少加载大量数据的延时，这样会有更好的用户体验。

在该系统中，首页初次载入时，程序会自动将多个基础站点数据、用户权限信息和通知公告载入到本地中，再次载入时会根据本地更新时间与服务端更新时间进行对比后再下载，同时实时水情、实时雨情、实时沙情、水库查询等各内容列表，均采用时间对比后下拉分页查询技术，降低数据加载的重复性，减少用户流量资源消耗。

3.2 表格主要部分的展示

3.2.1 实时水情表

用户通过实时水情查询功能，可以第一时间获取最新的水情信息，可以查看站号、站名、水位、流量、水势、超警戒、超保证、航运等信息，并且可以选择时间查询某一个范围的值，系统默认缓存3个月的数据在手机上，每次访问只需获取最新的少量数据即可。

实时水情查询默认方式显示所有重要站点数据，方便用户查看或者以分区模式筛选，建立快速查看数据列表(组合各分区重点测站数据，集中显示，可后台配置)，领导和其他用户可以通过分区查询，水情专业人员可以直接通过快速查看数据列表，获取所需数据。

3.2.2 实时雨情表

用户通过实时雨情查询，可以实时获取雨情信息，供查看的雨情信息包括站名、时间、雨量等，也可以通过选择站点进行查询。站点显示方式与水情表相似。

3.2.3 水库信息表

用户在联网的状态下可以查询最新的水库信息，供查看的水库信息包括站名、时间、入库流量、坝前水位、出库流量、坝下水位、距正常、距讯限等信息，也可以通过选择站点进行查询。点击右上角的按钮，屏幕旋转，则可查看更多信息。可根据站号，站名模糊查询当前信息，例如输入三峡后，则显示三峡的水库信息。点击高级查询，则可分地区、分时间、分段次进行查询。

3.2.4 水文预报表[2]

用户在联网的状态下可以查询最新的预报查询信息，里面有预报公告、预报水情、最新预报水情、预报沙情4个模块。点击预报公告，出现预报公告相关信息，预报公告中显示了实时水情的实时水位、每日8时的预报水位，洪峰时间和水位以及相应的航运水位。点击左上角，可根据某个时间查询到以该时间点做预报的水情重要信息。点击预报水情，出现预报水情相关信息，包括站名、站号、预报根据时间、预报时间、水位、流量、航运水位、是否洪峰、超警戒、超保证等。点击最新预报水情，将剔除多余的预报信息，仅仅出现每个站最新预报水情信息，方便用户在同一个页面上了解到全部站点的最新预报值。点击预报沙情，会出现预报沙情相关信息。

3.3 图形主要部分的展示

3.3.1 水情过程线

实时水情查询功能除了可以查看数据，还可以进行图形查询，选中1个或多个站点，点击图形按钮，即可以切换到图形界面，如果数据接近洪峰，则自动绘制洪峰点，以倒三角表示，当有实测水情数据时，则绘制实测数据，以空心圆圈表示。

3.3.2 雨情柱状图

实时雨情查询页可以查看降雨量柱状图，选中1个或多个站点，点击图形按钮，可以查看雨量柱状图。柱状图以横坐标为时间，纵坐标为降雨量，图例用不同颜色表示不同站点。

3.3.3 水库图

在水库查询页面，点选右侧的图形显示时，可以选择需要查看的一个站点，点击确认后将显示出该水库的水库模拟切面图，形象地为用户展示水库的相关信息参数。

3.3.4 预报水情过程线

当选择预报水情后，选择相关图形，则出现相应的预报过程线信息。根据用户需求该信息可以以水位或者流量过程线的形式进行展示，当前预报时间点、预报水情过程、最新的预报信息，以及以前的预报信息均用相关线条表示，方便用户对比每次预报的偏差，洪峰预报信息用红色的倒三角表示。

3.4 后台功能

后台管理功能主要是对移动手机客户端、移动数据网关接口进行参数设定、功能配置和管理，对当前系统用户进行管理，包括用户、角色、权限等功能管理。

3.4.1 角色管理

添加、删除、编辑该系统的角色，以用户的角色逻辑进行划分，针对不同的用户角色划分不同的权限。

3.4.2 组织机构管理

组织结构管理可以将系统的用户分成不同的部门与不同的机构，方便用户管理和查询，以及功能分配。

3.4.3 用户管理

添加、删除、编辑用户，用户可以用来登录该系统，可以将用户分配到某一具体角色组，属于该角色组的用户，获得对应该角色权限。

用户可以属于多个角色组，相应权限为多个角色组的权限叠加。

3.4.4 权限管理

权限管理可以划分成菜单权限、功能权限和数据权限。

(1) 菜单权限：主要控制用户可以访问的菜单，如限制某一水情用户，只能访问水文预报。

(2) 功能权限：功能权限包括添加、查询、删除、编辑、选择等，如限制某一用户只能使用默认分区流域，不能切换流域显示。

(3) 数据权限：站点查询、预报查询、水情数据查询等，如某一用户只能访问其中几个站点；预报查询、水情数据查询只能查询某固定预报长度、时间段。

3.4.5 日志管理

可以查询、管理系统运行日志，也可以查询系统的相关登录日志，对系统的运行、访问进行管理和查询。

3.4.6 系统配置

系统配置包括该系统的基本数据配置、数据库信息配置、功能开放以及部分权限配置。例如可以设置数据刷新时间、显示站点列表、流域降雨数据条件筛选等。

4 系统应用情况

图2 系统部分功能效果

到目前为止，由长江水利委员会水文局长江上游水文水资源勘测局开发研制的水情信息移动服务系统，已完成了上游局各科室成员的安装，满足了实时了解水情信息的需求，在水情信息及时性发布的工作中已经发挥出巨大的作用，起到了随时、随地、随需掌握水情信息的目的，这是传统水文与飞速发展的信息化相结合的产物。由于是模块化开发，随着科技的不断进步，随着需求的不断增加，该系统将不断完善，增加新的功能模块，最终真正实现目标。系统主要实现功能效果见图2。 必须做好最终用户与软件设计人员之间的沟通与交流，才可不断更新软件，逐步提高软件的功能，提高软件的易用性，高效发挥系统作用。只有当用户需求得到很好满足，软件才会发挥最大的效益，同时也最大限度地发挥随之创造的经济效益，促进社会经济的快速发展。

参考文献：

[1] 王小科,寇长梅. Android从入门到精通.北京：机械工业出版社，2013.

[2] 林三益.水文预报.北京：中国水利水电出版社，2003.