基于協同標繪技術的應急會商系統設計與實現

摘 要：山東省地理信息應急會商系統在流媒體通訊技術和信息推送技術的基礎上，基于WebGIS和實時通訊相關技術， 采用構件化的設計思想，在需求分析抽象的基礎上，進行軟件模塊的設計，進一步建立了協同標繪技術模型，實現標繪信息用戶間推送。在態勢標繪信息中包含態勢樣式標識，具體樣式信息通過系統后臺管理并建立樣式標識與樣式具體信息的關聯關系。用戶在態勢編輯時首先根據態勢信息判斷是否具有態勢編輯的權限，實現各方之間音視頻、標繪、文字等方式的多級多方異地會商，能夠快速加載后方指揮平臺提供的基礎地理信息數據及現場衛星圖片，接受后方指揮平臺生成的預測預警、態勢推演和智能輔助方案，實現真正意義上的“現場-指揮中心”一體化協同應急，有效解決應急處置中“最后幾十米至幾公里”的瓶頸問題，實現“第一時間第一現場”事件處置與指揮決策，切實提高應急管理的現代化水平與各類突發事件處置應對的能力和效率。

關鍵詞：測繪應急服務；流媒體；信息推送；協同標繪

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.21.246

1 引言

山東省地理信息應急會商服務系統在分析山東省應急會商服務需求基礎上，基于比較成熟的WebGIS、移動APP和3G通信等相關技術，設計山東省地理信息應急會商服務框架，開發一套地理信息應急會商服務系統，具有在線會商、數據采集、態勢標繪、視野同步等功能。在應急事件處理過程中，可以幫助指揮人員及時了解事件現場的音視頻信息，快速獲取后方的基礎數據[1]。能夠實現各方之間音視頻、標繪、文字等方式的多級多方異地會商，實現真正意義上的“現場-指揮中心”一體化協同應急，有效解決應急處置中“最后幾十米至幾公里”的瓶頸問題，實現“第一時間第一現場”事件處置與指揮決策，切實提高應急管理的現代化水平與各類突發事件處置應對的能力和效率。

2 系統架構

面向政府在災害和突發事件應急管理對地理信息的迫切需求，以應急地理信息資源儲備為基礎，以應急測繪基礎設施和技術裝備為依托，以標準制度和安全體系為保障，以應急地理信息的提供服務的流程優化為主線，以支撐災害和突發事件應急管理、指揮、決策為核心，形成快速高效的山東省地理信息應急會商服務系統。系統總體架構采用多層模型[2]，即運行層、數據層、服務層、應用層等層次結構；在網絡結構方面，系統管理子系統和會商終端子系統采用以B/S結構，外采終端子系統采用M/S結構；在設計與實現方面，采用面向服務（SOA）的設計方法及組件式開發技術，以軟件接口服務和邏輯相關的軟件對象構成的應用組件為基礎進行開發，利用系統分析與設計過程構造的UML類圖和類圖基礎上構造的UML部件視圖進行編程和組織[3]。系統從底層到上層依次分為運行支撐層、數據層、服務層、應用層等4個層次，除此之外還包括2個支持體系。運行層是系統正常運行的基本保障，系統運行環境主要由網絡、硬件、軟件和防火墻等部分組成。硬件建設的基本要求為：數據庫服務器采用雙機熱備的方式，保證提供不中斷服務，全面的網絡安全措施。數據層以天地圖為底圖，按照系統建設要求進行梳理、整合和建庫，主要包括任務區數據、“天地圖”數據、視野數據、文檔數據、專題圖數據、圖像數據、用戶數據、單位數據、角色數據、日志數據、配置數據等內容。服務層由各類地圖服務、功能服務、交互服務、運維服務組成，并按照應用需要，根據接口標準規范，提供各類功能服務接口和數據服務接口，采用Web Service方式進行發布管理[4]。應用層指系統提供的應用模塊，主要包括任務創建、任務查詢、通知公告、進度報送、綜合統計、文檔管理等功能模塊。系統體系架構如圖1。

3 功能設計

針對地理信息應急會商服務系統的建設需求分析，整個地理信息應急會商服務系統包括三個業務子系統：會商終端子系統、外采終端子系統和系統管理子系統。系統功能結構如圖2。

（1）會商管理子系統實現會商參與人員與單位、會商日志、會商樣式、及會商成果的管理功能。主要功能包括：用戶管理、單位管理、日志管理、樣式管理、成果管理等功能模塊。

用戶管理模塊包括用戶的增刪改查，實現對用戶的管理。不同的用戶配置不同的會商權限，實現會商系統業務權限控制。

單位管理模塊包括用戶單位的增刪改查，實現對單位的管理。

日志管理包括對系統操作日志和系統運行日志。系統操作日志是用戶在操作過程中的日志信息，主要是數據庫操作信息，實現用戶操作信息的查詢瀏覽功能。系統運行日志是系統運行過程中的運行信息，包括應用服務器下各應用服務的運行情況，后臺管理子系統以日志下載的方式為用戶提供服務，方便系統的運維工作開展。

樣式管理功能包括會商中態勢標繪各樣式的增刪改查各類功能。用戶在進行態勢標繪時只需獲取已經定義好的樣式即可，無需重復定制，減少會商操作。

成果管理模塊實現對會商中上傳的會商資料進行管理，主要包括資料的查詢和下載功能。

（2）在線會商子系統實現應急會商過程中非外業人員會商標繪的功能，采用B/S系統架構。會商過程中會商組織者及會商參與者均訪問該子系統參與會商討論，包括：登錄控制、會商控制、音視頻會商、文字會商、視野同步、協同標繪、影響范圍分析、資料上傳、成果管理、路徑分析、地圖瀏覽等功能模塊。

會商控制模塊包括身份驗證、創建會商、發起/加入會商、調整會商參與人員、退出會商、結束會商、編輯會商總結等功能。會商在會商中不同的參與角色具有不同的操作權限。發起會商的組織者可以調整會商參與人員，編寫會商總結和結束會商。身份驗證：登錄會商系統的用戶需要提供登錄用戶名和密碼，只有通過身份驗證才可登錄系統發起會商、參與會商或者查看歷史會商。

創建會商：具有會商組織者權限的用戶可以創建新的會商。創建會商包括編輯會商標題、會議討論內容，選擇預期參與會商的人員。endprint

發起/加入會商：會商組織者創建完會商后自動發起在線會商，加載該會商標繪的信息和已經上傳的資料。會商參與者可以選擇已經邀請自己參與的會商加入。

調整會商參與人員：當前會商的組織者可以根據會議需要調整會商參與人員，移除當前會商中的人員或者增加人員到會商中。

退出會商：會商參與人員依據需要可以退出當前會商，退出當前會商后系統會自動關閉音視頻會商和文字會商。

結束會商：當前會商組織者在會商完畢后可以結束會商，會商一旦接受將無法再次啟動，相關參與人員也無法再次查看會商信息，結束會商后系統將自動關閉音視頻會商和文字會商。

編輯會商總結：當前會商組織者在會商完畢后可以編輯會商總結，供日后瀏覽查看。

音視頻會商模塊是當發起會商或加入會商后，系統將自動打開音視頻會商模塊，所有加入該會商的用戶均可發表自身觀點，也可聽取他人意見，實現多人在線音視頻討論。當有外采系統用戶加入該會商后，會商參與人員還可以查看應急事件現場情況，實現第一時間獲取第一手資料[5]。

文字會商模塊是當發起會商或加入會商后，系統將自動打開文字會商模塊，所有加入該會商的用戶均可輸入文字發表自身觀點，實現多人在線文字討論。當用戶上傳文件資料或上傳態勢標繪信息時，文字會商模塊會自動發布系統消息。

視野同步模塊包括視野同步控制權調整、接收/停止視野同步、發起/結束視野同步。

協同標繪模塊是所有參會人員均可選擇態勢樣式進行標繪，標繪完成后態勢信息應上傳服務器同時快速推送到其他參會人員。標繪的內容包括行動路線，多行動路線，集結地標示等信息。各參會人員可以對自己繪制的態勢標示進行編輯，編輯完成后編輯內容也同步推送到其他用戶[6]。上傳及推送標繪信息時，文字會商界面應同步顯示標繪信息。

信息上傳模塊是所有參會人員均可上傳文本文件、圖片、空間資料信息，文本文件包括Word、PDF等，空間資料應支持CGCS2000地理坐標系的Shape數據格式。上傳的資料在當前會商文件列表中展示。文字會商中也應同步提示文件上傳信息。

災區信息瀏覽模塊包括應急事件地圖信息瀏覽，包括地圖的縮放、平移、全圖、前一視圖、后一視圖等常用地圖操作。

應急事件定位模塊包括屏幕取點定位和地名搜索定位。應急事件類型包括火災事件、自然災害、社會事件、突發事件和其他應急事件。應急事件定位后可以進行相關空間分析。當鼠標懸停時應提示當前位置和坐標信息。屏幕取點定位是利用在屏幕上通過單擊的方式選擇應急事件發生地點。地名搜索定位是通過地理行政關鍵詞實現視圖可見范圍內的地名搜索定位，進而實現應急事件的定位工作。

空間分析工具包括距離量算工具、面積量算工具、卷簾工具、魚眼工具、影像范圍分析及簡單氣體擴散分析。

成果管理模塊提供里當前登錄用戶發起的所有會商，并提供查看會商信息及對應的文件資料的功能。

（3）外采終端子系統包括：登錄控制、加入會商、音視頻會商、文字會商、視野同步、協同標繪、照片上傳、視頻共享、地圖瀏覽等功能模塊。

會商功能是系統的核心功能，主要包括會商的加入和退出，視野同步控制以及會商信息的展示功能。加入（退出）會商：在用戶登入系統后，系統根據用戶信息自動從服務端下載與有用戶參與的會商，并顯示在會商列表中。用戶可以選擇某一會商加入和退出。視野同步：加入會商后，用戶可以選擇是否進行視野同步。打開視野同步開關后，系統自動接收從其它終端發送的同步信息，并自動移動地圖。如果用戶獲取六視野控制權（由管理管分配），用戶在操作地圖時自動向外推送視野范圍數據，其它用戶可以同步視野。

態勢標繪功能包括標繪，編輯，樣式設置，和協同標繪四個子功能。標繪：系統提供一系列的標繪符號供用戶選擇，用戶可以選擇符號在地圖上快速繪制態勢箭頭，影響范圍，旗幟，文字等。標繪編輯：對于已繪制的圖形，系統提供了編輯功能，可以刪除，修改圖形大小，移動等功能；樣式設置：系統提供了一系列規定的樣式功能用戶選擇，用戶標繪前，可以選則一種樣式標繪，不同的樣式可用于區分標繪。協同標繪：協同標繪功能可以將其它用戶的標繪內容快速顯示在系統的地圖上，也可以將用戶在本地的標繪內容快速推送到其它終端系統中。用戶可以選擇是否打開協同標繪。

通信包括文字通信和視頻通信。文字通信：系統提供了類似于聊天軟件的文字信息發送和接收功能，加入會商后，用戶在聊天框中發送文字信息后，其它參與會商的用戶均可收到該文字信息；視頻通信：用戶加入會商后，用戶打開通信界面即可看到包括自己在內的所有參與會商的用戶的視頻（用戶使用的設備必須帶有攝像頭）。

身份驗證：用戶必須輸入正確的用戶名和密碼才能登錄系統。

設置功能：系統使用過程中需要連接管理端，視頻服務和推送服務，為了系統更靈活的使用。系統提供了設置功能，可以設置服務地址。服務位置發生變化后，用戶無需更新軟件，直接修改服務地址即可。

4 關鍵技術

流媒體通訊技術是一款基于Java語言的開源網絡流媒體視音頻內容支持系統軟件，以網絡上使用最為廣泛的Flash Player作為播放器，使用戶可以按照自己的方式與客戶交流。

信息推送技術ActiveMQ是Apache軟件基金下的一個開源軟件，使用Apache許可協議。在分布式的各應用之間調度事件和消息，使之到達指定的接收者。提供松耦合的應用架構，使任何一個應用對ActiveMQ的調用不依賴于任何其它應用，采用了觸發和忘記（fire-and-forget）的發送消息形式，系統不關心消息如何或者什么時候被傳遞。同樣的消息的接收者也不關心消息從哪里或者如何到來。在不同的環境中這樣做的好處是允許客戶端使用不同的語言編寫甚至使用不同的線路協議。從而實現了不同環境的集成和異步交互。endprint

負載均衡技術包括硬件和軟件兩個方面：（1）硬件方面，通過專用負載均衡設備，在網絡層實現多個服務訪問地址間的負載均衡，并具有動態容錯檢測能力，確保任何一臺或多臺服務器出現故障時的服務可用性；（2）軟件方面，實現了多層面的負載。A、通過系統虛擬化以及虛擬機特有的熱啟動和進程遷移技術，確保主服務器出故障的情況下可以迅速啟動備份服務器，并以對用戶透明的方式實現進程的遷移；B、通過Oracle數據庫的Rac技術，確保數據庫的熱備份和容錯；C、通過ArcGIS Server的多機集群機制確保空間服務的可用性和高響應性能；D、通過對應用服務器的集群，確保服務的高響應性與高可用性。各系統通過特有的集群友好性和內置的整合能力，保證了所有這些層面的負載均衡技術能相互融合、相互補充，最終形成高性能、高可靠性和高可擴展性的完整系統。

協同標繪技術的關鍵一是保證標繪信息快速在各用戶間快速傳遞，二是保證數據的一致性，實現態勢標繪協同作業。標繪信息在用戶間快速傳遞可以通過信息推送的方式解決。數據一致性包括數據編輯一致性和數據表達一致性。數據編輯一致性是指態勢標繪時態勢的編輯修改（增刪改查）在各會商參與用戶間保持一致，數據表達一致性是指態勢表達信息在各會商用戶間保持一致。利用信息推送技術，實現標繪信息用戶間推送。在態勢標繪信息中包含態勢樣式標識，具體樣式信息通過系統后臺管理并建立樣式標識與樣式具體信息的關聯關系。用戶在態勢編輯時首先根據態勢信息判斷是否具有態勢編輯的權限，只有具有相關編輯權限時，編輯工作才可繼續。

5 結束語

山東省地理信息應急會商系統通過建立音視頻、標繪、文字等方式的多級多方異地會商系統，能夠快速加載后方指揮平臺提供的基礎地理信息數據及現場衛星圖片，接受后方指揮平臺生成的預測預警、態勢推演和智能輔助方案，提高了應急管理的現代化水平和各類突發事件處置應對的能力和效率，有利于實現“第一時間、第一現場”事件處置與指揮決策。

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作者簡介：張書華（1968-），男，本科，學士學位，工程師8級，研究方向：地勘測繪。endprint