采用多級緩存消息數(shù)據(jù)方法的國土資源移動執(zhí)法監(jiān)察系統(tǒng)

李志昌，謝剛生

（華南農業(yè)大學信息學院，廣東廣州510642）

一、引 言

伴隨國民經濟的發(fā)展，土地供給與需求的矛盾日益突出。因此建立科學合理的國土資源規(guī)劃、使用和監(jiān)管體系顯得尤為重要，而通過加強國土資源使用的監(jiān)察與管理是實現(xiàn)國土資源保護的重要措施。目前，國土資源執(zhí)法監(jiān)察面臨的問題是:① 執(zhí)法效率低，使用圖紙作為監(jiān)察的依據(jù)極大地降低了國土執(zhí)法效率［1］，外業(yè)人員將大部分時間用于在圖紙上查找核查圖斑;②監(jiān)察上報信息不規(guī)范，錯報、瞞報、漏報現(xiàn)象普遍［2］，執(zhí)法人員素質參差，而執(zhí)法技術落后是造成信息上報環(huán)節(jié)問題的原因;③內業(yè)工作繁雜，包括執(zhí)法任務分配、外業(yè)核查結果匯總等，而且這階段工作還停留在人工操作、紙質記錄階段。

針對上述國土執(zhí)法存在的問題，本文提出利用移動GIS技術，采用面向服務架構(service oriented architecture，SOA)，并結合多級緩存消息數(shù)據(jù)方法，搭建國土資源移動執(zhí)法監(jiān)察系統(tǒng)，以滿足國土執(zhí)法業(yè)務需求，規(guī)范執(zhí)法上報信息，減少執(zhí)法人員工作量，提高執(zhí)法效率，從而實現(xiàn)國土資源科學、動態(tài)的監(jiān)察管理［3］。

面向移動計算環(huán)境設計、運行的GIS系統(tǒng)稱為移動GIS［4］。移動GIS組成包括:移動通信設備、無線通信協(xié)議、提供位置信息的GPS系統(tǒng)等。移動GIS體系架構主要由客戶端、無線通訊網絡、應用服務器和空間數(shù)據(jù)庫組成［5］。此外，在國土野外執(zhí)法環(huán)境下不可避免地會遇到通信信息號弱覆蓋情況。因此，針對不穩(wěn)定無線網絡環(huán)境，通過在移動端與通信服務器基于統(tǒng)一通信協(xié)議，采用多級緩存消息數(shù)據(jù)是保證數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定、完整性［6］的有效方法。同時，結合消息發(fā)送、接受觸發(fā)器機制和對消息及消息隊列進行池化管理［7］將有效提升數(shù)據(jù)傳輸質量與效率。

二、系統(tǒng)設計

本系統(tǒng)采用B/S與C/S混合架構，分為基于B/S架構實現(xiàn)的業(yè)務平臺和基于C/S架構的移動終端系統(tǒng)兩個子系統(tǒng)。該系統(tǒng)在.NET開發(fā)框架下進行開發(fā)，使用SQL Server 2005進行后臺數(shù)據(jù)管理，服務器端通過ArcGIS Server 9.3發(fā)布、管理 Web Services服務，移動端則在集成Windows Mobile 6.0操作系統(tǒng)基礎上使用ArcGIS Mobile for Windows Mobile SDK 9.3開發(fā)工具實現(xiàn)地圖瀏覽、巡查信息獲取和發(fā)布、GIS服務獲取等功能。

1.國土執(zhí)法監(jiān)察業(yè)務分析

根據(jù)國土資源執(zhí)法監(jiān)察的日常業(yè)務流程，得出如圖1所示的作業(yè)流程圖。圖1中數(shù)據(jù)流轉模式已在國土資源移動執(zhí)法監(jiān)察系統(tǒng)中實現(xiàn)。

由圖1可知，從數(shù)據(jù)來源來看，國土資源執(zhí)法監(jiān)察系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來自基礎數(shù)據(jù)庫、農轉用項目數(shù)據(jù)、供地項目數(shù)據(jù)。其中，基礎數(shù)據(jù)包括:行政區(qū)域數(shù)據(jù)、土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)、土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)和地籍數(shù)據(jù)等。

圖1 國土資源移動執(zhí)法監(jiān)察作業(yè)流程圖

從業(yè)務流程各階段來看，執(zhí)法監(jiān)察全過程可分為違法事件發(fā)現(xiàn)階段和處理階段。其中，違法事件發(fā)現(xiàn)階段包括以下流程:

1)疑似違法事件發(fā)現(xiàn)。國土資源監(jiān)察巡查人員根據(jù)分配到的日常巡查區(qū)域開展巡查。

2)違法事件制止。日常巡查人員對疑似違法事件結合現(xiàn)有的土地使用信息判別是否屬于違法事件，對違法事件進行制止，同時將違法信息上報執(zhí)法監(jiān)察大隊。

3)違法事件立案。執(zhí)法監(jiān)察大隊根據(jù)巡查人員上報的違法信息，并結合國土資源數(shù)據(jù)疊加分析結果，決定是否屬于違法事件、是否予以立案。

國土資源監(jiān)察大隊將立案的案件分配到國土資源監(jiān)察執(zhí)法人員，執(zhí)法人員根據(jù)違法信息開展違法事件處理階段，流程如下:

1)違法事件獲取。國土資源執(zhí)法人員根據(jù)分發(fā)到的執(zhí)法信息開展執(zhí)法工作。

2)違法事件核查、取證。執(zhí)法人員根據(jù)違法事件位置、違法類型等信息，對違法現(xiàn)場進行取證、核查工作。

3)處理意見。執(zhí)法人員將違法現(xiàn)場信息上報執(zhí)法大隊，相關負責人根據(jù)相關法規(guī)開具違法處理意見。

4)告知處理決定。執(zhí)法大隊對國土資源違法事件負責人開具處理決定，違法事件負責人若不服處理條款，可進行申訴，進入法律流程(法律階段不在本文研究范圍，不贅述)。

5)處罰決定。根據(jù)違法事件負責人反饋結果或法律審理結果，進行處罰決定。

6)結案。將違法事件相關信息及處理結果存檔。

7)案件處理結果上報。將處理結果上報上級國土資源管理部門。

2.系統(tǒng)總體架構

國土資源移動執(zhí)法監(jiān)察系統(tǒng)的架構設計在邏輯上將系統(tǒng)分為4層，自底向上依次為運行支撐層、數(shù)據(jù)層、服務層、應用層，系統(tǒng)架構如圖2所示。系統(tǒng)采用多層架構開發(fā)模式，以使系統(tǒng)各功能模塊達到松耦合、高內聚、模塊復用度高的目的。

圖2 系統(tǒng)架構圖

3.系統(tǒng)網絡結構

國土資源移動執(zhí)法監(jiān)察系統(tǒng)所涉及的兩子系統(tǒng):外業(yè)移動執(zhí)法監(jiān)察系統(tǒng)和內業(yè)移動執(zhí)法監(jiān)察業(yè)務平臺協(xié)調工作。其中，外業(yè)監(jiān)察系統(tǒng)通過無線通信網絡使用通用分組無線服務技術(general packet radio service，GPRS)與內業(yè)監(jiān)察業(yè)務平臺進行通信，實現(xiàn)兩系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信。GPRS是基于全球移動通信系統(tǒng)(global system for mobile communications，GSM)的新型數(shù)據(jù)傳輸服務，可以加速并簡化對分組數(shù)據(jù)網絡的無線訪問，同時實現(xiàn)數(shù)據(jù)在GPRS網絡內移動端與監(jiān)控端實時、透明地無線傳輸［8］。外業(yè)監(jiān)察系統(tǒng)的移動端向內業(yè)監(jiān)察業(yè)務平臺發(fā)送數(shù)據(jù)請求，請求類型包括:巡查任務、土地利用類型信息和違法案件信息等，相應的業(yè)務平臺將這些請求的響應封裝成Web Services來應答移動端。這樣的網絡通信模式既能滿足移動端與服務器高效通信的需求，同時也能減輕服務器負擔，縮短同類型請求的響應時間。業(yè)務平臺通過業(yè)務總線將各細分的業(yè)務，經過明確的角色權限控制分配到不同專職人員中，以達到各司其職、提升辦公效率的目的。系統(tǒng)網絡結構如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)網絡結構圖

三、多級緩存消息數(shù)據(jù)方法

針對不穩(wěn)定無線網絡通信環(huán)境，采用多級緩存消息數(shù)據(jù)方法，降低了無線設備在數(shù)據(jù)傳輸時對無線網絡環(huán)境的過度依賴，實現(xiàn)了移動設備在復雜的無線網絡環(huán)境［9］，如無線信號時有時無、無線信號小區(qū)域內無覆蓋等無線網絡環(huán)境內的正常運轉，保證了數(shù)據(jù)的完整性與及時性。消息隊列(message queue，MQ)是基于事務模型，具有松耦合和可靠性高特點的網絡通信服務［10］。

本系統(tǒng)中通過在移動端與通信服務器基于統(tǒng)一通信協(xié)議，采用多級緩存消息數(shù)據(jù)方法，形成以一、二級消息緩存池，消息隊列池為基礎，消息發(fā)送、接收隊列、消息推送接口與消息到達觸發(fā)器為接口的消息引擎模式。一級消息緩存池使用移動端和服務器的內存進行存儲管理，二級消息緩存池以文件形式管理，同時通過對消息隊列的池化管理提高對隊列的使用效率。消息隊列工作機制的數(shù)據(jù)流程如圖4所示。

由圖4可知，數(shù)據(jù)流由移動端觸發(fā)向服務器發(fā)送消息開始，并通過統(tǒng)一的通信協(xié)議將消息封裝成消息實體，獨立的消息實體是傳輸過程中最小單位。當需要發(fā)送消息時，消息發(fā)送觸發(fā)器觸發(fā)消息隊列，消息引擎會把消息實體寫入一級消息緩存池即移動端內存(對于通信服務器是服務器內存)中，同時產生一個隊列開始嘗試發(fā)送消息，若發(fā)送成功，隊列注銷;若發(fā)送失敗，則把消息寫入二級緩存池以文件形式存在，隊列進入消息隊列池。在預置的消息重發(fā)送時間內，消息觸發(fā)器將從消息隊列池中取出已存在的消息隊列，消息隊列將從二級消息緩存池中取出未發(fā)送成功的消息實體再次發(fā)送。若失敗，重復以上步驟。通信服務器端或移動端接收到發(fā)送消息，通過統(tǒng)一通信協(xié)議，便可獲取消息實體的內容。

圖4 多級緩存消息數(shù)據(jù)方法的數(shù)據(jù)流程圖

四、系統(tǒng)實例

系統(tǒng)針對國土資源管理的緊迫需求，面向國土資源管理部門，充分結合移動GIS技術、消息隊列技術、無線網絡通信技術和計算機技術，采用衛(wèi)星影像，系統(tǒng)集成違法用地的實時監(jiān)控與管理，建成一套立體式實時的跟蹤監(jiān)測系統(tǒng)，對土地違法使用進行整體的、實時的和動態(tài)的監(jiān)測分析。系統(tǒng)功能主要分成業(yè)務平臺和移動端系統(tǒng)兩大部分。

移動終端系統(tǒng)主要負責外業(yè)違法用地的執(zhí)法監(jiān)察，并利用業(yè)務平臺發(fā)布的違法用地底圖和任務，進行現(xiàn)場業(yè)務處理、現(xiàn)場實時查詢、保持與業(yè)務平臺實時通信、終端痕跡數(shù)據(jù)的自動回傳、通信與安全環(huán)境的支撐，以及監(jiān)察現(xiàn)場信息回傳等工作。

業(yè)務平臺主要負責土地監(jiān)察任務分派與計劃生成，包括外業(yè)實時查詢請求的處理及處理結果回發(fā)，外業(yè)監(jiān)察結果的接收、處理和匯總，各類執(zhí)法監(jiān)察統(tǒng)計分析報表與展示，異常報警的查看與應急處理，實時監(jiān)控，指揮調度，以及與外業(yè)人員的實時通信，外業(yè)活動的歷史回放等功能。系統(tǒng)運行界面如圖5所示。

圖5 系統(tǒng)運行界面

五、結束語

本文從系統(tǒng)總體設計的角度出發(fā)，闡述其業(yè)務流程、系統(tǒng)架構和關鍵技術，以滿足國土資源管理部門日常巡查、違法事件核查、處理等需求。同時，本系統(tǒng)能在不穩(wěn)定無線網絡中保障通信數(shù)據(jù)的完整性和及時性，并成功應用到國土移動執(zhí)法行業(yè)中，應用前景廣闊。

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