雷 明

(遼寧省水利水電科學研究院有限責任公司沈陽分公司，遼寧 沈陽 110003)

為全面提升水利信息智能化管理和信息化水平，盤錦在全市水利普查基礎數(shù)據(jù)的基礎上，為對區(qū)域水利工程基本特征、水資源利用開發(fā)程度、水利工程建設監(jiān)管情況、水資源對區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展支撐情況進行全面信息化管理，亟需設計開發(fā)水利信息智慧化平臺。近些年來，許多地區(qū)開展了智慧水利信息化建設平臺的研究[1-8]，通過智慧化水利信息平臺的建設，全面支撐了地區(qū)水利信息的智慧化管理和信息化水平。水利信息平臺的成功應用在于其信息數(shù)據(jù)的準確，這其中包括基礎水利信息及空間水利信息數(shù)據(jù)。在基礎水利信息數(shù)據(jù)的基礎上，采用信息化新技術實現(xiàn)水利信息平臺的智能化，通過集約化建設，實現(xiàn)地區(qū)水利信息一張圖、一套報表的綜合平臺建設，通過信息化平臺的建設，逐步提高水利業(yè)務管理能力和水平[9-12]。為提高盤錦地區(qū)水利信息智慧化水平，結合依托數(shù)據(jù)庫、Silverlight[13]、WebGIS[14]、J2EE[15]等技術，基于B/S架構搭建盤錦水利信息平臺和盤錦智慧水利應用APP，實現(xiàn)信息查詢?yōu)g覽、空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)交互、統(tǒng)計分析、地圖操作、二三維聯(lián)動、數(shù)據(jù)維護管理、移動端展示等功能可為盤錦地區(qū)各水利業(yè)務工作管理提供全面的數(shù)據(jù)支撐，成果可為其他地市水利信息化智慧平臺建設提供借鑒價值。

1 系統(tǒng)總體設計

1.1 開發(fā)環(huán)境

B/S架構的盤錦水利信息平臺以.NET為開發(fā)平臺，采用C#語言、Silverlght和ArcGIS Server技術。盤錦智慧水利APP在Eclipse環(huán)境下采用Java語言和Android開發(fā)框架。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)采用SQL Server 2005數(shù)據(jù)庫。

(1)采用基于NET Framework架構，面向對象開發(fā)的編程語言進行平臺設計和開發(fā)，該程序設計語言可實現(xiàn)設計平臺穩(wěn)定、簡單運行，該編程語言解決了傳統(tǒng)編程語言主要面向對象進行程序開發(fā)的局限，具備了強大的可視化和高運行效率的操作能力以及簡單的編程語言風格，可實現(xiàn)對各編程組件的聯(lián)合編程操作，是當前計算機主流編程開發(fā)語言。

(2)采用新一代的Silverlight技術進行不同平臺和瀏覽器插件組合式服務開發(fā)，提高了水利信息化平臺媒體友好交互的程度，該項新技術可通過后臺框架支持提高平臺操作端數(shù)據(jù)讀寫和計算能力，具有豐富的多線程操作模式，顯著提高平臺對不同瀏覽器的適合度和穩(wěn)定度。Silverlight原生支持MVVM(Model-View-View Model，模型-視圖-視圖模型)模式，將UI設計和后臺邏輯分開獨立開發(fā)設計，降低程序耦合性，提高可維護性和可重用性。

(3)采用地理信息服務產品領域應用較為成熟的ArcGIS Server10作為水利信息平臺地理空間服務設計支撐技術，該項產品技術可實現(xiàn)區(qū)域二維、三維地理空間數(shù)據(jù)的管理和在線編輯功能，可以為水利信息平臺提供地圖瀏覽和地圖空間服務功能，通過對平臺進行多用戶集中化服務管理，可提供類型較為豐富的地理空間分析，并適合于水利地理信息不同標準化產品的應用，此外該地理信息產品技術可以提供在線地理信息服務，從而對不同環(huán)境下的水利空間數(shù)據(jù)進行管理、編輯、制圖功能的實現(xiàn)。

(4)水利信息智慧平臺主要采用通用集成開發(fā)Eclipse環(huán)境進行設計，該環(huán)境可以支持不同編程語言進行平臺開發(fā)。能夠支持任何語言開發(fā)，也包括Java。Eclipse具有開放的、基于插件的、可擴展的框架結構。

(5)采用以Linux為基礎的安卓系統(tǒng)進行水利信息化APP平臺的開發(fā)，安卓系統(tǒng)在標準的Linux系統(tǒng)實現(xiàn)了Java虛擬語言的設計，并可支持不同運用框架結構的Java虛擬語言開發(fā)，設計的水利信息化APP體系主要包括4個方面內容，第1個方面為底層硬件以及系統(tǒng)內存運行環(huán)境的管理；第2個方面主要是提供安卓系統(tǒng)Java虛擬語言及常用系統(tǒng)開發(fā)語言的函數(shù)庫；第3個方面是系統(tǒng)應用層面，可以進行設計研發(fā)平臺架構組成APP平臺的相關功能，包括水利信息化APP內嵌式瀏覽和顯示功能的組合，數(shù)據(jù)訪問和共享服務功能，水利工程等地理空間位置顯示等功能；第4個方面是可以對安卓系統(tǒng)上的應用進行Java應用層面的綜合。

(6)盤錦水利信息智慧平臺數(shù)據(jù)庫采用SQL Server 2005進行數(shù)據(jù)平臺的搭建，該數(shù)據(jù)庫軟件可提供大數(shù)據(jù)集產品解決方案和數(shù)據(jù)引擎，可以進行大量的數(shù)據(jù)表格的分析和報表的形成。SQL Server 2005數(shù)據(jù)庫引擎為關系型數(shù)據(jù)和結構化數(shù)據(jù)提供了更安全可靠的存儲功能，可以構建和管理用于業(yè)務的高可用性和高性能的數(shù)據(jù)應用程序。因此，采用其作為數(shù)據(jù)庫軟件具有很高的可靠性。

1.2 建設目標

利用WEBGIS技術，以計算機網(wǎng)絡為基礎，將各類水信息數(shù)據(jù)與實際業(yè)務應用相結合，以資源共享和計算機輔助決策為載體，打造包含流域水系、水利工程、水資源、水土保持、行業(yè)能力和農業(yè)灌溉為一體的水利信息平臺，及時、準確、全面地滿足盤錦市水利信息的業(yè)務需要，為全面開展水利信息現(xiàn)代化管理提供重要的決策支持。

(1)實現(xiàn)基礎水信息數(shù)據(jù)庫建設，為進行水利信息平臺建設和數(shù)據(jù)共享提供依據(jù)。

(2)各類數(shù)據(jù)提供查詢、展示功能，為普查成果數(shù)據(jù)應用提供便利的途徑。

(3)實現(xiàn)二三維聯(lián)動，將水利信息通過不同的可視化方式直觀展現(xiàn)。

(4)實現(xiàn)對普查成果數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析功能，增加普查成果數(shù)據(jù)的易懂性和直觀性。

(5)水利工程對象信息歷史留存，記錄工程對象變更過程。

(6)實現(xiàn)移動方式獲取數(shù)據(jù)，以更便捷的方式隨時隨地獲取想要查詢的數(shù)據(jù)內容。

1.3 總體架構

盤錦市水利信息管理平臺采用了多層體系架構，平臺以標準規(guī)范體系和安全保障體系作為基礎支撐，由基礎環(huán)境層、數(shù)據(jù)層、應用支撐層和業(yè)務應用層4個層次構成，如圖1所示。

圖1 總體框架圖

1.4 數(shù)據(jù)庫設計

以水利普查成果為基礎數(shù)據(jù)，按照系統(tǒng)總體設計建設盤錦市水利信息管理平臺數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫包括屬性數(shù)據(jù)庫、空間數(shù)據(jù)庫和多媒體數(shù)據(jù)庫。屬性數(shù)據(jù)庫包括正式庫與歷史庫。正式庫供盤錦水利信息平臺和盤錦智慧水利APP查詢展示，歷史庫存儲各工程對象的歷史數(shù)據(jù)內容，供管理人員查詢工程對象的歷次變動情況。正式庫內容包括用戶基本信息表、行政區(qū)劃基礎信息表、各類工程基本信息表、各類工程統(tǒng)計表、各類工程關系表。歷史庫內容包括各類工程基本信息表。空間數(shù)據(jù)庫包括行政區(qū)劃和流域水系、水利工程、水資源、水土保持、行業(yè)能力、農業(yè)灌溉6大類18個矢量圖層數(shù)據(jù)。多媒體數(shù)據(jù)庫包括各類工程拍攝的外景照片和水毀照片數(shù)據(jù)。

2 系統(tǒng)功能介紹及實現(xiàn)

2.1 盤錦水利信息平臺

盤錦水利信息平臺實現(xiàn)了盤錦市水利信息的綜合展示及數(shù)據(jù)更新維護。數(shù)據(jù)范圍涵蓋水利基礎數(shù)據(jù)6大類21項內容、平臺信息、各縣水利概況以及水資源公報等。功能包括數(shù)據(jù)查詢，綜合統(tǒng)計，特性表導出、空間地圖、二三維聯(lián)動、數(shù)據(jù)更新維護。盤錦水利信息平臺頁面如圖2所示。

圖2 盤錦水利信息平臺頁面

(1)數(shù)據(jù)查詢。數(shù)據(jù)查詢包括模糊查詢、條件查詢、地圖查詢、周邊查詢4種。

模糊查詢。根據(jù)輸入關鍵字進行查詢，包含關鍵字的工程以列表視圖和分類視圖兩種方式展示。

條件查詢。按工程規(guī)模、行政區(qū)劃、流域水系等多種查詢條件組合查詢，方便快速篩選所要查找的工程，查詢結果以列表視圖和分類視圖兩種方式展示。

地圖查詢。點擊地圖上某個工程圖標，彈出該工程的詳細信息。

周邊查找。選擇目標圖層，查找以當前工程為中心點，以查找半徑為半徑的圓內的工程信息。

(2)綜合統(tǒng)計。以專題圖和統(tǒng)計表相結合的方式顯示各類工程的統(tǒng)計信息。專題圖以餅狀圖展示工程數(shù)量在空間的分布，直觀顯示工程在各縣區(qū)的分布情況，并提供專題圖生成圖片功能。統(tǒng)計表分各縣區(qū)的總體數(shù)量統(tǒng)計，各縣區(qū)工程列表展示，具體工程詳細信息展示3個級別，逐級展示工程信息。

(3)特性表導出。各類工程的內容信息豐富，全部導出內容多且沒有重點，對每類工程按照信息的重要性選擇工程的主要信息定制特性表，提供導出功能，可以方便掌握工程的重點信息。

(4)空間地圖?？臻g地圖實現(xiàn)地圖的基礎功能、底圖切換、圖層控制和定位功能。

基礎功能。包括地圖放大、縮小、長度測量、面積測量等地圖的基礎操作功能。底圖切換。提供天地圖、谷歌地圖、自繪地圖3種底圖模式，點擊不同圖標進行底圖切換。圖層控制。平臺圖層包含六大類信息18個圖層，不同的圖層以點、線、面的形式在地圖上顯示，圖層控制功能實現(xiàn)所有圖層在地圖上顯示與隱藏。定位功能。點擊查詢結果中的某個工程，在地圖上自動定位到工程所在位置。

(5)二三維聯(lián)動。實現(xiàn)二維地圖和三維場景的聯(lián)動，在二維地圖上進行拖拽或定位操作，三維場景會切換到與二維地圖對應的區(qū)域，在三維場景進行定位操作，二維地圖會切換到與三維場景對應的區(qū)域。二三維聯(lián)通功能從不同維度展現(xiàn)水利信息的位置信息。

(6)數(shù)據(jù)更新維護功能包括權限管理、數(shù)據(jù)審核、內容管理、公報管理、照片審核5部分。權限管理對系統(tǒng)用戶、所屬部門以及角色進行管理，在角色權限設置時主要對各用戶使用功能、服務界面進行管理權限的設置。角色的權限設置，包括六大類21項內容的查詢、編輯、數(shù)據(jù)導出功能的權限設置。數(shù)據(jù)審核實現(xiàn)6大類21項工程信息的審核。根據(jù)水利信息變化情況，填報用戶對水利信息進行添加、修改、刪除，這些調整必須經(jīng)過審核員審核，審核通過后自動錄入正式庫，供平臺展示，調整前的數(shù)據(jù)自動錄入到歷史庫備份留存，審核頁面提供調整內容的修改前后情況對比，供審核員審核。內容管理實現(xiàn)盤錦市及各縣區(qū)的水利概況及盤錦水利信息平臺簡介的內容維護。公報管理實現(xiàn)水資源公報的管理，包括添加、刪除、下載功能。照片審核實現(xiàn)各類工程照片、應急水毀照片信息的審核，審核通過后在平臺的具體工程圖片信息中展示。

2.2 盤錦智慧水利APP

隨著智能手機和移動平板等移動終端設備的普及，人們逐漸習慣了使用APP客戶端。水利信息化追隨信息化發(fā)展方向，開發(fā)適合水利用戶使用的水利智能APP。盤錦智慧水利APP將B/S架構的盤錦水利信息平臺中的水利基礎信息通過移動端的方式展示給水利各部門用戶，以分類匯總表格、對象列表、詳細信息、空間定位等方式展示水利信息。內容分流域水系、水利工程、農業(yè)灌溉、水資源、行業(yè)能力、實時拍照、水雨情、防汛通訊錄八個模塊。盤錦智慧水利APP頁面如圖3所示。

圖3 盤錦智慧水利APP頁面

流域水系、水利工程、農業(yè)灌溉、水資源、行業(yè)能力功能包括各模塊子類的統(tǒng)計匯總、對象列表、空間定位。統(tǒng)計匯總以行政區(qū)劃為基本單位對各類別進行統(tǒng)計。對象列表展示所有對象，提供模糊查詢功能，可快速查詢到某個對象，顯示對象的詳細信息以及地圖定位，地圖部分有衛(wèi)星谷歌地圖和平面高德地圖兩種底圖。

實時拍照模塊包括工程展示、應急水毀兩個部分，工程展示對水庫、水閘、泵站、堤防、農村供水的具體工程進行現(xiàn)場照片、照片描述、位置信息及上傳時間的提交上傳，經(jīng)B/S架構的盤錦水利信息平臺審核通過后，錄入水利信息數(shù)據(jù)正式庫，從而豐富各類工程對象的圖片信息。應急水毀對水毀情況的記錄提交上傳，上傳信息包括現(xiàn)場照片、內容描述、位置信息、上傳時間。工程展示、應急水毀中的位置信息通過手機GPS自動獲取。

水雨情模塊實現(xiàn)水庫水情、河道水情、日降雨信息的信息展示。

防汛通訊錄模塊實現(xiàn)通訊信息展示和查詢功能，包括領導成員、職能組聯(lián)系人、防汛負責人、縣鄉(xiāng)村責任人4個部分，可按照不同類別、姓名查找相關人員。

3 結語

盤錦水利信息化智慧平臺以標準規(guī)范體系和安全保障體系作為基礎支撐，由基礎環(huán)境層、數(shù)據(jù)層、應用支撐層和業(yè)務應用層4個層次組成，通過對盤錦市水利普查信息數(shù)據(jù)進行數(shù)字化整合，可實現(xiàn)水利業(yè)務和數(shù)據(jù)的綜合統(tǒng)一管理及二三維聯(lián)動空間應用展示，提高盤錦地區(qū)信息綜合應用與數(shù)據(jù)共享的能力，并通過B/S架構與移動APP相結合模式可將實時、全面的水利基礎信息方便快捷準確的傳遞到各水利各部門移動終端。