談曉珊 高 軍

（水利部南京水利水文自動(dòng)化研究所，江蘇南京 210012）

0 引言

隨著水利行業(yè)改革發(fā)展的進(jìn)程加快，水利信息化系統(tǒng)需要有多種信息的展示手段以及處理突發(fā)性災(zāi)害的隨機(jī)應(yīng)變能力。目前大多需通過計(jì)算機(jī)才能查詢?cè)敱M的水利監(jiān)測(cè)信息，難以隨時(shí)隨地獲取，而手機(jī)查詢平臺(tái)存在信息發(fā)布實(shí)時(shí)性差、功能較為單一、靈活性差、穩(wěn)定性不高等問題［1］。隨著智能無線技術(shù)的發(fā)展，筆記本電腦、手機(jī)、平板電腦等支持WIFI 的移動(dòng)終端走入人們的生活，使得移動(dòng)服務(wù)成為獲取信息的一個(gè)更加便捷的途徑。Android 是一種以Linux 為基礎(chǔ)的開放源碼操作系統(tǒng)，在智能手機(jī)市場(chǎng)中占有率比較高，為全球最受歡迎的操作系統(tǒng)。筆者根據(jù)水利信息查詢的實(shí)際需求，總結(jié)計(jì)算機(jī)及手機(jī)水利水文信息發(fā)布項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，引入手機(jī)電子地圖功能，基于Android 開發(fā)水利信息查詢平臺(tái)。這一新的平臺(tái)能有效保障各有關(guān)部門及時(shí)全面掌握相關(guān)信息，迅速應(yīng)對(duì)突發(fā)災(zāi)情，提高指揮調(diào)度科學(xué)水平［2］。

1 平臺(tái)構(gòu)建關(guān)鍵技術(shù)及架構(gòu)

1.1 概述

ArcGIS Runtime SDK for Android是美國Esri 公司的移動(dòng)端GIS 解決方案，將GIS 的適用范圍從內(nèi)業(yè)擴(kuò)展到外業(yè)，同類還有：ArcGIS Runtime SDK for IOS、ArcGIS Runtime SDK for Flex、ArcGIS Runtime SDK for Silverlight等。ArcGIS Runtime SDK for Android使用戶能夠使用Java 語言構(gòu)建多種應(yīng)用程序，這些應(yīng)用程序?qū)⑦\(yùn)用ArcGIS Server 提供的強(qiáng)大的制圖、地理編碼、地理處理和自定義功能，并將它們部署到Android 設(shè)備上。ArcGIS for Android 除了能夠使用ArcGIS for Server 發(fā)布的各種服務(wù)之外，還能使用微軟公司的Bing Maps，OGC（Open Geospatial Consortium）的WMS（Web map service）服務(wù)等。ArcGIS for Android 還支持例如疊加分析、緩沖區(qū)分析等各種空間分析，具有在線編輯、在線網(wǎng)絡(luò)分析能力［3］。

1.2 天地圖

“天地圖”是國家測(cè)繪局主持建設(shè)的國家地理信息公共服務(wù)平臺(tái)，是中國區(qū)域內(nèi)數(shù)據(jù)資源最全的地理信息服務(wù)網(wǎng)站。其目的在于促進(jìn)各行業(yè)地理信息資源共享和高效利用，提高地理信息公共服務(wù)能力和水平，豐富測(cè)繪地理信息成果的服務(wù)方式，更好地滿足國家信息化建設(shè)的需要，為社會(huì)公眾的工作和生活提供方便?！疤斓貓D”裝載了覆蓋全球的地理信息數(shù)據(jù)，以矢量、三維、影像3 種模式多角度、全方位展現(xiàn)，能縮放，可漫游［4］。

與此同時(shí)，“天地圖”以門戶網(wǎng)站和服務(wù)接口兩種形式為用戶提供服務(wù)。根據(jù)項(xiàng)目需要，我們采用ArcGIS Runtime SDK for Android 調(diào)用天地圖的地理信息服務(wù)。

1.3 Web Service 技術(shù)

Web Service（Web 服務(wù)）是一個(gè)用于支持網(wǎng)絡(luò)間不同機(jī)器互操作的軟件系統(tǒng)，是一種自包含、自描述和模塊化的應(yīng)用程序，可以在網(wǎng)絡(luò)中被描述、發(fā)布和調(diào)用，是基于網(wǎng)絡(luò)的、分布式的模塊化組件。Web Service 建立在通用協(xié)議的基礎(chǔ)之上，如：HTTP、SOAP（Simple Object Access Protocol）、UDDI、WSDL 等，這些協(xié)議在操作系統(tǒng)、編程語言和對(duì)象模型的選擇上沒有任何傾向，有著很強(qiáng)的生命力［5］。

對(duì)于移動(dòng)終端等設(shè)備而言，其計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源都十分有限，因此，Android 應(yīng)用只是充當(dāng)Web Service的客戶端，調(diào)用遠(yuǎn)程Web Service［6］。本項(xiàng)目采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在信息中心的服務(wù)器上，我們將采用在Android 中調(diào)用遠(yuǎn)程服務(wù)器端提供的Web Service 來完成平臺(tái)功能的一系列開發(fā)。

1.4 平臺(tái)總體架構(gòu)

為了使平臺(tái)能夠有比較強(qiáng)的可拓展性、易用性及可移植性，采用SOA 技術(shù)的服務(wù)器群集部署架構(gòu)。水利水文監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)采集處理程序都在服務(wù)器運(yùn)行，因此將所有的業(yè)務(wù)邏輯處理運(yùn)行在服務(wù)器端，僅在客戶端保留展示層，以完成顯示和交互的任務(wù)，不進(jìn)行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)處理，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的效率；客戶端不直接訪問數(shù)據(jù)庫端，通過Web Service 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分布處理，加強(qiáng)了平臺(tái)的靈活性，有效地降低了對(duì)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器負(fù)載能力的要求［7］?；贏ndroid 的水利信息查詢平臺(tái)由基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層、業(yè)務(wù)邏輯層、通訊網(wǎng)絡(luò)層及終端表現(xiàn)層構(gòu)成，如圖1。其中，業(yè)務(wù)邏輯層以Web Service 方式調(diào)用服務(wù)器的數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行一些預(yù)處理和分析，通過IIS發(fā)布，為各移動(dòng)終端訪問服務(wù)器數(shù)據(jù)提供有效通道。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)目標(biāo)

（1）本系統(tǒng)是一個(gè)綜合性的水利信息移動(dòng)應(yīng)用平臺(tái)，既滿足對(duì)實(shí)時(shí)信息的監(jiān)測(cè)與處理，又支持信息的發(fā)布和預(yù)警，可充分利用移動(dòng)終端設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)，為水利水文工作者提供便捷的服務(wù)。

（2）對(duì)水情、雨情、氣象、臺(tái)風(fēng)路徑、衛(wèi)星云圖等實(shí)時(shí)信息進(jìn)行查詢，交互式地完成個(gè)人對(duì)移動(dòng)終端設(shè)備的各種操作。

（3）通過處理實(shí)時(shí)雨水情監(jiān)測(cè)等基礎(chǔ)信息，制作簡潔直觀的雨水情統(tǒng)計(jì)圖表，直觀顯示在GIS 電子地圖上并分類分級(jí)顯示。

2.2 系統(tǒng)主要功能

本水利信息查詢平臺(tái)嵌入GIS電子地圖，實(shí)現(xiàn)了信息通過地圖直觀表達(dá)，為相關(guān)決策提供直接依據(jù)。系統(tǒng)功能模塊主要包括：實(shí)時(shí)地圖、雨情信息、水情信息、工情信息、風(fēng)情信息、臺(tái)風(fēng)信息、警報(bào)預(yù)警、雷達(dá)圖、衛(wèi)星云圖、天氣預(yù)報(bào)等，如圖2。

（1）實(shí)時(shí)地圖

平臺(tái)將雨量、水位、水庫等各種類型的站點(diǎn)直觀顯示在“天地圖”上，可進(jìn)行一些GIS 操作，并能直接點(diǎn)擊查詢?nèi)我粏蝹€(gè)站點(diǎn)的具體信息，同時(shí)對(duì)超過雨強(qiáng)報(bào)警和水位警戒線的非常規(guī)站點(diǎn)用不同顏色標(biāo)注，讓操作者及時(shí)掌握該區(qū)域站點(diǎn)情況。

（2）雨情信息

根據(jù)用戶需求選擇查詢雨情的時(shí)間段和站點(diǎn)，可主動(dòng)請(qǐng)求服務(wù)器顯示雨量報(bào)表（包括站碼、站名、類別，雨量），根據(jù)不同的雨量強(qiáng)度在表格中標(biāo)注出不同級(jí)別的站點(diǎn)，可以直接切換查看雨量直方圖，并可按年、月、日分別展示，如圖3。

圖1 平臺(tái)總體架構(gòu)

圖2 平臺(tái)功能模塊

圖3 系統(tǒng)界面和功能截圖

（3）水情信息

根據(jù)用戶需求選擇查詢水情的時(shí)間段和站點(diǎn)，可主動(dòng)請(qǐng)求服務(wù)器顯示水位報(bào)表（包括站碼、站名、類別，水位），在表格中標(biāo)注出超過警戒值的站點(diǎn)，可以直接切換查看水位曲線圖。

（4）工情信息

該模塊用于查詢水庫、水閘、堤防、灌區(qū)、圍墾等各種防洪工程的基礎(chǔ)信息。

（5）風(fēng)情信息

平臺(tái)獲取沿海風(fēng)情監(jiān)測(cè)站點(diǎn)信息，以站名、風(fēng)向、風(fēng)速、最新時(shí)間為列，按照風(fēng)速從大到小順序顯示風(fēng)情報(bào)表，并支持點(diǎn)擊查詢某個(gè)風(fēng)情監(jiān)測(cè)站過去24 h 風(fēng)速曲線圖。

（6）臺(tái)風(fēng)信息

通過主動(dòng)請(qǐng)求服務(wù)器發(fā)布平臺(tái)，可獲取臺(tái)風(fēng)信息，實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前西太平洋上活動(dòng)的熱帶氣旋及相關(guān)信息，包含名稱、時(shí)間、經(jīng)緯度、氣壓、風(fēng)速等信息，同時(shí)可顯示臺(tái)風(fēng)移動(dòng)路徑。

（7）警報(bào)預(yù)警

提供雨情警報(bào)、水情警報(bào)、氣象警報(bào)、臺(tái)風(fēng)警報(bào)信息查詢。系統(tǒng)可將超過警戒雨量、警戒水位、緊急氣象、臺(tái)風(fēng)信息實(shí)時(shí)發(fā)送到用戶手機(jī)中，用戶也可以訂閱自己特別關(guān)心的站點(diǎn)信息。

（8）雷達(dá)圖

該功能通過請(qǐng)求中國氣象局雷達(dá)圖服務(wù)，獲取雷達(dá)圖，可以在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)天氣的臨近，及時(shí)做好預(yù)防措施。

（9）衛(wèi)星云圖

該功能通過請(qǐng)求中國氣象局衛(wèi)星云圖服務(wù)，獲取最新的衛(wèi)星云圖，支持屏幕自適應(yīng)。

（10）天氣預(yù)報(bào)

該功能通過請(qǐng)求天氣預(yù)報(bào)服務(wù)，顯示主要天氣信息，有利于相關(guān)人員及時(shí)掌握現(xiàn)在和未來的氣象趨勢(shì)。

（11）相關(guān)資料

提供防洪知識(shí)庫、其他資料等信息瀏覽與查詢，用戶可自行添加相關(guān)的資料信息。

3 關(guān)鍵模塊實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)是以NET、ArcGIS Server和Android 為開發(fā)平臺(tái)，在Eclipse 開發(fā)環(huán)境中，針對(duì)水利的業(yè)務(wù)信息特點(diǎn)，調(diào)用“天地圖”服務(wù)，利用Java 語言，基于ArcGIS Runtime SDK for Android的接口進(jìn)行開發(fā)。

（1）實(shí)時(shí)地圖展示

ArcGIS Runtime SDK for Android提供了Tiled Service Layer 類。這是訪問切片服務(wù)的基礎(chǔ)類，通過擴(kuò)展就可以訪問“天地圖”的WMTS 服務(wù)，并將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)完美無偏移地疊加到“天地圖”上。

水利站點(diǎn)位置的經(jīng)緯度可通過Web Service 調(diào)用，并顯示在“天地圖”上，通過單擊可查看各站點(diǎn)水雨情實(shí)時(shí)信息。

（2）雨情信息統(tǒng)計(jì)圖表設(shè)計(jì)

Android 手機(jī)端請(qǐng)求服務(wù)器端根據(jù)功能需求編寫的Web Service（例如Get24HourRain、GetEveryDayRain、GetEveryMonthRain）返回JSON 字符串，Android 端對(duì)接收到的JSON 字符串進(jìn)行解析，可結(jié)合AChartEngine 圖表顯示柱狀圖。

4 結(jié)論

筆者所設(shè)計(jì)的平臺(tái)采用基于Andriod、ArcGIS Runtime SDK for Android、Web Service、“天地圖”和數(shù)據(jù)庫技術(shù)相結(jié)合的方式，為用戶設(shè)計(jì)開發(fā)出穩(wěn)定、高效的水利行業(yè)應(yīng)用軟件，并且具有良好的體驗(yàn)效果。平臺(tái)很好地解決了外出人員特別是管理者無法及時(shí)掌握汛情信息的問題，通過GPRS/WLAN/3G 等無線網(wǎng)絡(luò)，可對(duì)各類汛情信息（包括雨情、水情、工情、臺(tái)風(fēng)、云圖、天氣預(yù)報(bào)等相關(guān)信息）隨時(shí)隨地進(jìn)行查詢、檢索，為管理者的日常管理提供了便捷，也為水文工作者實(shí)時(shí)接收信息和預(yù)警預(yù)報(bào)的情況并作出決策提供了保證。

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