盘锦市水利信息智慧管理平台的设计与实现

雷 明

(辽宁省水利水电科学研究院有限责任公司沈阳分公司，辽宁 沈阳 110003)

为全面提升水利信息智能化管理和信息化水平，盘锦在全市水利普查基础数据的基础上，为对区域水利工程基本特征、水资源利用开发程度、水利工程建设监管情况、水资源对区域社会经济发展支撑情况进行全面信息化管理，亟需设计开发水利信息智慧化平台。近些年来，许多地区开展了智慧水利信息化建设平台的研究[1-8]，通过智慧化水利信息平台的建设，全面支撑了地区水利信息的智慧化管理和信息化水平。水利信息平台的成功应用在于其信息数据的准确，这其中包括基础水利信息及空间水利信息数据。在基础水利信息数据的基础上，采用信息化新技术实现水利信息平台的智能化，通过集约化建设，实现地区水利信息一张图、一套报表的综合平台建设，通过信息化平台的建设，逐步提高水利业务管理能力和水平[9-12]。为提高盘锦地区水利信息智慧化水平，结合依托数据库、Silverlight[13]、WebGIS[14]、J2EE[15]等技术，基于B/S架构搭建盘锦水利信息平台和盘锦智慧水利应用APP，实现信息查询浏览、空间数据与属性数据交互、统计分析、地图操作、二三维联动、数据维护管理、移动端展示等功能可为盘锦地区各水利业务工作管理提供全面的数据支撑，成果可为其他地市水利信息化智慧平台建设提供借鉴价值。

1 系统总体设计

1.1 开发环境

B/S架构的盘锦水利信息平台以.NET为开发平台，采用C#语言、Silverlght和ArcGIS Server技术。盘锦智慧水利APP在Eclipse环境下采用Java语言和Android开发框架。数据库系统采用SQL Server 2005数据库。

(1)采用基于NET Framework架构，面向对象开发的编程语言进行平台设计和开发，该程序设计语言可实现设计平台稳定、简单运行，该编程语言解决了传统编程语言主要面向对象进行程序开发的局限，具备了强大的可视化和高运行效率的操作能力以及简单的编程语言风格，可实现对各编程组件的联合编程操作，是当前计算机主流编程开发语言。

(2)采用新一代的Silverlight技术进行不同平台和浏览器插件组合式服务开发，提高了水利信息化平台媒体友好交互的程度，该项新技术可通过后台框架支持提高平台操作端数据读写和计算能力，具有丰富的多线程操作模式，显著提高平台对不同浏览器的适合度和稳定度。Silverlight原生支持MVVM(Model-View-View Model，模型-视图-视图模型)模式，将UI设计和后台逻辑分开独立开发设计，降低程序耦合性，提高可维护性和可重用性。

(3)采用地理信息服务产品领域应用较为成熟的ArcGIS Server10作为水利信息平台地理空间服务设计支撑技术，该项产品技术可实现区域二维、三维地理空间数据的管理和在线编辑功能，可以为水利信息平台提供地图浏览和地图空间服务功能，通过对平台进行多用户集中化服务管理，可提供类型较为丰富的地理空间分析，并适合于水利地理信息不同标准化产品的应用，此外该地理信息产品技术可以提供在线地理信息服务，从而对不同环境下的水利空间数据进行管理、编辑、制图功能的实现。

(4)水利信息智慧平台主要采用通用集成开发Eclipse环境进行设计，该环境可以支持不同编程语言进行平台开发。能够支持任何语言开发，也包括Java。Eclipse具有开放的、基于插件的、可扩展的框架结构。

(5)采用以Linux为基础的安卓系统进行水利信息化APP平台的开发，安卓系统在标准的Linux系统实现了Java虚拟语言的设计，并可支持不同运用框架结构的Java虚拟语言开发，设计的水利信息化APP体系主要包括4个方面内容，第1个方面为底层硬件以及系统内存运行环境的管理；第2个方面主要是提供安卓系统Java虚拟语言及常用系统开发语言的函数库；第3个方面是系统应用层面，可以进行设计研发平台架构组成APP平台的相关功能，包括水利信息化APP内嵌式浏览和显示功能的组合，数据访问和共享服务功能，水利工程等地理空间位置显示等功能；第4个方面是可以对安卓系统上的应用进行Java应用层面的综合。

(6)盘锦水利信息智慧平台数据库采用SQL Server 2005进行数据平台的搭建，该数据库软件可提供大数据集产品解决方案和数据引擎，可以进行大量的数据表格的分析和报表的形成。SQL Server 2005数据库引擎为关系型数据和结构化数据提供了更安全可靠的存储功能，可以构建和管理用于业务的高可用性和高性能的数据应用程序。因此，采用其作为数据库软件具有很高的可靠性。

1.2 建设目标

利用WEBGIS技术，以计算机网络为基础，将各类水信息数据与实际业务应用相结合，以资源共享和计算机辅助决策为载体，打造包含流域水系、水利工程、水资源、水土保持、行业能力和农业灌溉为一体的水利信息平台，及时、准确、全面地满足盘锦市水利信息的业务需要，为全面开展水利信息现代化管理提供重要的决策支持。

(1)实现基础水信息数据库建设，为进行水利信息平台建设和数据共享提供依据。

(2)各类数据提供查询、展示功能，为普查成果数据应用提供便利的途径。

(3)实现二三维联动，将水利信息通过不同的可视化方式直观展现。

(4)实现对普查成果数据的统计分析功能，增加普查成果数据的易懂性和直观性。

(5)水利工程对象信息历史留存，记录工程对象变更过程。

(6)实现移动方式获取数据，以更便捷的方式随时随地获取想要查询的数据内容。

1.3 总体架构

盘锦市水利信息管理平台采用了多层体系架构，平台以标准规范体系和安全保障体系作为基础支撑，由基础环境层、数据层、应用支撑层和业务应用层4个层次构成，如图1所示。

图1 总体框架图

1.4 数据库设计

以水利普查成果为基础数据，按照系统总体设计建设盘锦市水利信息管理平台数据库，数据库包括属性数据库、空间数据库和多媒体数据库。属性数据库包括正式库与历史库。正式库供盘锦水利信息平台和盘锦智慧水利APP查询展示，历史库存储各工程对象的历史数据内容，供管理人员查询工程对象的历次变动情况。正式库内容包括用户基本信息表、行政区划基础信息表、各类工程基本信息表、各类工程统计表、各类工程关系表。历史库内容包括各类工程基本信息表。空间数据库包括行政区划和流域水系、水利工程、水资源、水土保持、行业能力、农业灌溉6大类18个矢量图层数据。多媒体数据库包括各类工程拍摄的外景照片和水毁照片数据。

2 系统功能介绍及实现

2.1 盘锦水利信息平台

盘锦水利信息平台实现了盘锦市水利信息的综合展示及数据更新维护。数据范围涵盖水利基础数据6大类21项内容、平台信息、各县水利概况以及水资源公报等。功能包括数据查询，综合统计，特性表导出、空间地图、二三维联动、数据更新维护。盘锦水利信息平台页面如图2所示。

图2 盘锦水利信息平台页面

(1)数据查询。数据查询包括模糊查询、条件查询、地图查询、周边查询4种。

模糊查询。根据输入关键字进行查询，包含关键字的工程以列表视图和分类视图两种方式展示。

条件查询。按工程规模、行政区划、流域水系等多种查询条件组合查询，方便快速筛选所要查找的工程，查询结果以列表视图和分类视图两种方式展示。

地图查询。点击地图上某个工程图标，弹出该工程的详细信息。

周边查找。选择目标图层，查找以当前工程为中心点，以查找半径为半径的圆内的工程信息。

(2)综合统计。以专题图和统计表相结合的方式显示各类工程的统计信息。专题图以饼状图展示工程数量在空间的分布，直观显示工程在各县区的分布情况，并提供专题图生成图片功能。统计表分各县区的总体数量统计，各县区工程列表展示，具体工程详细信息展示3个级别，逐级展示工程信息。

(3)特性表导出。各类工程的内容信息丰富，全部导出内容多且没有重点，对每类工程按照信息的重要性选择工程的主要信息定制特性表，提供导出功能，可以方便掌握工程的重点信息。

(4)空间地图。空间地图实现地图的基础功能、底图切换、图层控制和定位功能。

基础功能。包括地图放大、缩小、长度测量、面积测量等地图的基础操作功能。底图切换。提供天地图、谷歌地图、自绘地图3种底图模式，点击不同图标进行底图切换。图层控制。平台图层包含六大类信息18个图层，不同的图层以点、线、面的形式在地图上显示，图层控制功能实现所有图层在地图上显示与隐藏。定位功能。点击查询结果中的某个工程，在地图上自动定位到工程所在位置。

(5)二三维联动。实现二维地图和三维场景的联动，在二维地图上进行拖拽或定位操作，三维场景会切换到与二维地图对应的区域，在三维场景进行定位操作，二维地图会切换到与三维场景对应的区域。二三维联通功能从不同维度展现水利信息的位置信息。

(6)数据更新维护功能包括权限管理、数据审核、内容管理、公报管理、照片审核5部分。权限管理对系统用户、所属部门以及角色进行管理，在角色权限设置时主要对各用户使用功能、服务界面进行管理权限的设置。角色的权限设置，包括六大类21项内容的查询、编辑、数据导出功能的权限设置。数据审核实现6大类21项工程信息的审核。根据水利信息变化情况，填报用户对水利信息进行添加、修改、删除，这些调整必须经过审核员审核，审核通过后自动录入正式库，供平台展示，调整前的数据自动录入到历史库备份留存，审核页面提供调整内容的修改前后情况对比，供审核员审核。内容管理实现盘锦市及各县区的水利概况及盘锦水利信息平台简介的内容维护。公报管理实现水资源公报的管理，包括添加、删除、下载功能。照片审核实现各类工程照片、应急水毁照片信息的审核，审核通过后在平台的具体工程图片信息中展示。

2.2 盘锦智慧水利APP

随着智能手机和移动平板等移动终端设备的普及，人们逐渐习惯了使用APP客户端。水利信息化追随信息化发展方向，开发适合水利用户使用的水利智能APP。盘锦智慧水利APP将B/S架构的盘锦水利信息平台中的水利基础信息通过移动端的方式展示给水利各部门用户，以分类汇总表格、对象列表、详细信息、空间定位等方式展示水利信息。内容分流域水系、水利工程、农业灌溉、水资源、行业能力、实时拍照、水雨情、防汛通讯录八个模块。盘锦智慧水利APP页面如图3所示。

图3 盘锦智慧水利APP页面

流域水系、水利工程、农业灌溉、水资源、行业能力功能包括各模块子类的统计汇总、对象列表、空间定位。统计汇总以行政区划为基本单位对各类别进行统计。对象列表展示所有对象，提供模糊查询功能，可快速查询到某个对象，显示对象的详细信息以及地图定位，地图部分有卫星谷歌地图和平面高德地图两种底图。

实时拍照模块包括工程展示、应急水毁两个部分，工程展示对水库、水闸、泵站、堤防、农村供水的具体工程进行现场照片、照片描述、位置信息及上传时间的提交上传，经B/S架构的盘锦水利信息平台审核通过后，录入水利信息数据正式库，从而丰富各类工程对象的图片信息。应急水毁对水毁情况的记录提交上传，上传信息包括现场照片、内容描述、位置信息、上传时间。工程展示、应急水毁中的位置信息通过手机GPS自动获取。

水雨情模块实现水库水情、河道水情、日降雨信息的信息展示。

防汛通讯录模块实现通讯信息展示和查询功能，包括领导成员、职能组联系人、防汛负责人、县乡村责任人4个部分，可按照不同类别、姓名查找相关人员。

3 结语

盘锦水利信息化智慧平台以标准规范体系和安全保障体系作为基础支撑，由基础环境层、数据层、应用支撑层和业务应用层4个层次组成，通过对盘锦市水利普查信息数据进行数字化整合，可实现水利业务和数据的综合统一管理及二三维联动空间应用展示，提高盘锦地区信息综合应用与数据共享的能力，并通过B/S架构与移动APP相结合模式可将实时、全面的水利基础信息方便快捷准确的传递到各水利各部门移动终端。