摘 要： 為了適應(yīng)新時(shí)期氣象服務(wù)的現(xiàn)代化建設(shè)需要和提高氣象服務(wù)的綜合能力，氣象部門(mén)結(jié)合實(shí)際需求和自身優(yōu)勢(shì)，開(kāi)發(fā)了一款基于Android系統(tǒng)的手機(jī)縣級(jí)氣象服務(wù)系統(tǒng)。主要從技術(shù)手段、功能設(shè)計(jì)、總體結(jié)構(gòu)和主要功能模塊的實(shí)現(xiàn)等方面作簡(jiǎn)要介紹。該系統(tǒng)具有災(zāi)害預(yù)警、重要天氣、以及短中長(zhǎng)期天氣預(yù)報(bào)、監(jiān)測(cè)站點(diǎn)最新實(shí)況的查看、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)檢索等功能。使用該系統(tǒng)，氣象部門(mén)能夠及時(shí)、方便、快捷地提供氣象服務(wù)，相關(guān)單位也能及時(shí)、自主、便捷地獲取氣象產(chǎn)品和數(shù)據(jù)資料。

關(guān)鍵詞： Android； 手機(jī)； 氣象服務(wù)系統(tǒng)； 功能設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)： TN911?34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2015）07?0043?03

0 引 言

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，自然災(zāi)害對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)生活造成的損失在不斷增大，預(yù)防和減輕自然災(zāi)害已成為擺在全社會(huì)面前的共同任務(wù)。手機(jī)氣象服務(wù)以其及時(shí)、便捷、靈活的特點(diǎn)為用戶獲取各種氣象信息提供了方便，在防災(zāi)減災(zāi)、氣象預(yù)警、重大氣象保障服務(wù)等方面發(fā)揮著不可或缺的作用[1]。同時(shí)，Android是一種基于Linux的自由及開(kāi)放源代碼的操作系統(tǒng)，在智能手機(jī)操作系統(tǒng)市場(chǎng)擁有巨大的占有率[2]。因此開(kāi)發(fā)一款面向氣象部門(mén)和相關(guān)單位的基于Android系統(tǒng)的手機(jī)縣級(jí)氣象服務(wù)系統(tǒng)，能夠有效提高氣象服務(wù)的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 主要技術(shù)

開(kāi)發(fā)Android軟件，首先要搭建Android開(kāi)發(fā)環(huán)境，具體搭建流程為依次安裝JDK、Eclipse、Android SDK和ADT[3]。其中Eclipse是一個(gè)開(kāi)放源代碼、基于Java的可擴(kuò)展開(kāi)發(fā)平臺(tái)，軟件開(kāi)發(fā)工作在其基礎(chǔ)上進(jìn)行。同時(shí)還使用到一些第三方開(kāi)發(fā)包，如實(shí)現(xiàn)圖表功能的AChartEngine?1.1.0.jar、地圖服務(wù)和定位服務(wù)的BaiduMapApi_v3_0_0.jar、多頁(yè)面滑動(dòng)切換的Android?Support?v4.jar。

1.2 功能設(shè)計(jì)

目前市面上天氣客戶端種類(lèi)繁多，但是它們的天氣信息僅有最近幾天天氣預(yù)報(bào)和少量實(shí)況數(shù)據(jù)，且更新較遲緩。針對(duì)這一現(xiàn)狀，氣象部門(mén)自己開(kāi)發(fā)了一款氣象產(chǎn)品豐富、實(shí)況數(shù)據(jù)全面的手機(jī)客戶端，這一研發(fā)成果具有重要意義。系統(tǒng)所有功能模塊如圖1所示，氣象產(chǎn)品有災(zāi)害預(yù)警、重要天氣消息推送、近6天圖形化天氣預(yù)報(bào)，短中期天氣預(yù)報(bào)、旬天氣預(yù)報(bào)、氣候趨勢(shì)預(yù)報(bào)；實(shí)況數(shù)據(jù)包括最新實(shí)況顯示（以數(shù)據(jù)列表和地圖標(biāo)注兩種方式顯示）、前24小時(shí)氣溫和降雨序列、任意時(shí)段數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、任意時(shí)段和任意站點(diǎn)的逐時(shí)數(shù)據(jù)檢索。

圖1 功能模塊圖

1.3 總體結(jié)構(gòu)

在軟件開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)中，應(yīng)用最多的就是分層技術(shù)。軟件分層采用分而治之的思想，將問(wèn)題分解之后各個(gè)擊破，實(shí)現(xiàn)“高內(nèi)聚、低耦合” [4]。因此系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)圖2 總體結(jié)構(gòu)圖

1.3.1 應(yīng)用層

應(yīng)用層是呈現(xiàn)給用戶的功能界面，即手機(jī)客戶端。因?yàn)闅庀髷?shù)據(jù)的保密性，對(duì)社會(huì)公眾僅提供預(yù)警預(yù)報(bào)服務(wù)，特殊用戶需要授權(quán)后才能夠查看實(shí)況數(shù)據(jù)。

1.3.2 Web層

因Android系統(tǒng)不能直接對(duì)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操作，所以需要一個(gè)中間件來(lái)存取數(shù)據(jù)[5]。應(yīng)用層通過(guò)URL方式提交數(shù)據(jù)請(qǐng)求到Web層，Web層收到請(qǐng)求后從數(shù)據(jù)庫(kù)中提取所需數(shù)據(jù)后生成并返回便于手機(jī)客戶端解析的XML格式頁(yè)面，這里使用Asp.net技術(shù)完成該功能。

1.3.3 數(shù)據(jù)層

數(shù)據(jù)層由分別存儲(chǔ)氣象產(chǎn)品、氣象數(shù)據(jù)和軟件管理3個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)組成。為了保障數(shù)據(jù)庫(kù)的安全性，數(shù)據(jù)庫(kù)的服務(wù)器使用獨(dú)立服務(wù)器，并設(shè)在氣象內(nèi)網(wǎng)中，Web層用內(nèi)網(wǎng)IP訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)。

1.3.4 管理層

管理層負(fù)責(zé)管理數(shù)據(jù)層的數(shù)據(jù)庫(kù)。其中后臺(tái)管理軟件可進(jìn)行新版本發(fā)布、重要天氣消息推送、授權(quán)管理、手機(jī)客戶端安裝信息查看等操作。

2 主要功能的實(shí)現(xiàn)

2.1 數(shù)據(jù)獲取和顯示

在Android應(yīng)用程序中，如果UI線程處理占用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)（如網(wǎng)絡(luò)獲取數(shù)據(jù)、大量數(shù)據(jù)計(jì)算），就會(huì)出現(xiàn)ANR（應(yīng)用程序無(wú)響應(yīng)）異常[6]。因此，為了保證良好的用戶體驗(yàn)，數(shù)據(jù)獲取需要在多線程中進(jìn)行。另外，由于Andorid規(guī)定只有UI線程才能更新用戶界面[7]，為此需要使用Thread+Handler來(lái)解決上述問(wèn)題。在Thread中用HttpURLConnection類(lèi)發(fā)送數(shù)據(jù)請(qǐng)求，線程請(qǐng)求到XML數(shù)據(jù)頁(yè)面后，使用XMLPullParser類(lèi)解析數(shù)據(jù)，再將數(shù)據(jù)封裝到Message類(lèi)中，最后用Handler.sendMessage（message）方法發(fā)送給Handler的回調(diào)方法handleMessage進(jìn)行界面更新[8]。

2.2 權(quán)限管理

權(quán)限管理是通過(guò)“手機(jī)號(hào)+標(biāo)識(shí)碼”結(jié)合實(shí)現(xiàn)的。先要在后臺(tái)管理軟件新增授權(quán)用戶后（手機(jī)號(hào)為必填項(xiàng)），用戶才能在手機(jī)客戶端的授權(quán)管理頁(yè)面用手機(jī)號(hào)進(jìn)行授權(quán)。授權(quán)的具體流程為先查詢數(shù)據(jù)庫(kù)中是否存在該手機(jī)號(hào)，若不存在則授權(quán)失??；如果存在，再查詢是否存在對(duì)應(yīng)標(biāo)識(shí)碼，有標(biāo)識(shí)碼表示該手機(jī)號(hào)已經(jīng)授權(quán)過(guò)，不能重復(fù)授權(quán)，沒(méi)有對(duì)應(yīng)標(biāo)識(shí)碼則授權(quán)成功并生成惟一的標(biāo)識(shí)碼，生成的標(biāo)識(shí)碼同時(shí)保存在數(shù)據(jù)庫(kù)和手機(jī)客戶端中，如圖3所示。

圖3 授權(quán)流程圖

另外若用戶需要用已授權(quán)過(guò)的手機(jī)號(hào)重新授權(quán)，則要在后臺(tái)管理軟件中清除該手機(jī)號(hào)的標(biāo)識(shí)碼就可以再次用于授權(quán)。為了保證之前的授權(quán)因此而失效，在每次運(yùn)行手機(jī)客戶端時(shí)都要用手機(jī)客戶端存儲(chǔ)的標(biāo)識(shí)碼和數(shù)據(jù)庫(kù)中的標(biāo)識(shí)碼進(jìn)行比對(duì)，如果相同才視為有效的授權(quán)。

2.3 天氣趨勢(shì)圖

天氣預(yù)報(bào)趨勢(shì)圖為現(xiàn)今手機(jī)天氣軟件必不可少的功能界面，具有直觀、漂亮的特點(diǎn)，如圖4的第2頁(yè)面所示。為提高代碼的可復(fù)用性和可讀性，將其封裝成一個(gè)自定義控件WeatherTrendView，通過(guò)WeatherTrendView的setBitmap（List topBmpList， List lowBmpList）方法指定天氣現(xiàn)象圖標(biāo)，setTemperature（List topTemList， List lowTemList）方法指定氣溫?cái)?shù)據(jù)?？丶慕缑胬L制在重寫(xiě)的onDraw（Canvas canvas）事件中實(shí)現(xiàn)，關(guān)鍵代碼如下：

protected void onDraw（Canvas canvas） {

<！--此處有省略代碼-->

temarg = temmin + （temmax - temmin）/2；

//temmax為最高氣溫最大值，temmin為最低氣溫最小值

FontMetrics fontMetrics = mTextPaint.getFontMetrics（）；

float fontHeight = fontMetrics.bottom - fontMetrics.top；

//獲取趨勢(shì)圖中標(biāo)注氣溫的字體高度

int h1 = this.getHeight（）/2； //控件中間位置的高度

int h2 = （int） （h1 - fontHeight/2）；

float scale = c.getResources（）.getDisplayMetrics（）.density；

int icoHeight = （int）（40 * scale + 0.5f）；

//將圖標(biāo)高度從dp轉(zhuǎn)化為px

int h3 = （int） （h1 - fontHeight - icoHeight）；

int extraHeight = （int）（150 * scale + 0.5f）；

//控件上下所需的占位高度

temspace=（this.getHeight（） - extraHeight）/（（temmax-temmin））； //計(jì)算趨勢(shì)圖中每度所占高度

for（int i = 0； i < topTem.size（）； i++） {

//繪制最高氣溫趨勢(shì)

space = （temarg -topTem.get（i）） * temspace；

//獲取上一個(gè)最高氣溫相對(duì)控件中間位置的偏移高度

if（topTem.get（i）！=32 766）{ //氣溫值為32 766時(shí)表示空值

if （i ！= topTem.size（） - 1） {

space1=（temarg - topTem.get（i+1））*temspace；

//獲取下一個(gè)最高氣溫相對(duì)控件中間位置的偏移高度

canvas.drawLine（x[i]，h1+space，x[i+1]，h1+space1， mLinePaint1）；

//用直線連接相鄰最高氣溫，x數(shù)組為水平等分的寬度值

}

canvas.drawText（topTem.get（i）+\"°\"，x[i]，h2+space， mTextPaint）； //標(biāo)注最高氣溫?cái)?shù)值

canvas.drawCircle（x[i]，h1+space，radius，mPointPaint）；

//繪制圓點(diǎn)

canvas.drawBitmap（topBmps[i]， x[i]-topBmps[i].getWidth（）/2， h3 + space， 1）； //繪制天氣現(xiàn)象圖標(biāo)

}

}

<！--此處省略繪制最低氣溫趨勢(shì)代碼-->

}

圖4 手機(jī)客戶端重要功能界面

2.4 地圖和定位

地圖和定位服務(wù)均基于百度地圖Android SDK實(shí)現(xiàn)，百度地圖Android SDK是一套基于Android 2.1及以上版本設(shè)備的免費(fèi)的應(yīng)用程序接口。通過(guò)調(diào)用地圖SDK接口，可以輕松訪問(wèn)百度地圖服務(wù)和數(shù)據(jù)，構(gòu)建功能豐富、交互性強(qiáng)的地圖類(lèi)應(yīng)用程序，效果如圖4的第5頁(yè)面所示。地圖上疊加監(jiān)測(cè)站點(diǎn)是使用標(biāo)注覆蓋物MarkerOptions和文字覆蓋物TextOptions實(shí)現(xiàn)的，在初始化每個(gè)MarkerOptions時(shí)把監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)初始化在title屬性值中，在其點(diǎn)擊事件中就可以通過(guò)marker.getTitle（）獲取并予以顯示。定位功能用于地圖服務(wù)時(shí)顯示當(dāng)前位置和獲取用戶安裝手機(jī)客戶端時(shí)的地理位置，百度地圖Android SDK可利用設(shè)備當(dāng)前的GPS信息（GPS定位），基站信息（基站定位）和WiFi信息（WiFi定位）完成定位，使定位更為精準(zhǔn)、快速，且提供將當(dāng)前所處地點(diǎn)的位置坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為詳細(xì)地址描述的信息[9]。

2.5 氣溫和降雨序列圖

AChartEngine是為Android應(yīng)用而設(shè)計(jì)的開(kāi)源/免費(fèi)的繪圖工具庫(kù)，可用于繪制折線圖、區(qū)域圖、散點(diǎn)圖、時(shí)間圖、柱狀圖、餅狀圖、環(huán)形圖等多種圖表[10]。系統(tǒng)用其繪制前24小時(shí)氣溫折線圖和前24小時(shí)降雨量柱狀圖。因手機(jī)屏幕寬度不夠完全顯示24小時(shí)序列圖，AChartEngine支持左右滑動(dòng)查看剩余部分。效果如圖4的第4頁(yè)面所示。

3 結(jié) 語(yǔ)

Android系統(tǒng)已基本實(shí)現(xiàn)天氣預(yù)警、預(yù)報(bào)和實(shí)況數(shù)據(jù)的整合，為氣象服務(wù)業(yè)務(wù)提供強(qiáng)有力的支撐，提高了氣象服務(wù)能力。但隨著社會(huì)發(fā)展對(duì)氣象服務(wù)要求的不斷提高，系統(tǒng)功能仍需繼續(xù)努力改進(jìn)和完善，不斷提升綜合氣象服務(wù)能力，以適應(yīng)社會(huì)與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對(duì)氣象服務(wù)的需求。

參考文獻(xiàn)

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[8] 李剛.瘋狂Android講義[M].北京：電子工業(yè)出版社，2013.

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[10] 4ViewSoft公司.AChartEngine 1.1.0在線文檔[EB/OL].（2013?05?15）[2014?09?20]. http：//www.achartengine.org/content/demo.html.