基于GIS的綜合保障指揮決策輔助信息系統(tǒng)設計研究

王珂瑋，周凌宇，王 旭

（1.沈陽聯(lián)勤保障中心綜合保障團，遼寧 沈陽 110043；2. 96862部隊，河南 洛陽 471003）

0 引言

基于地理信息平臺（GIS）的綜合保障指揮決策輔助信息系統(tǒng)，將分布在各業(yè)務系統(tǒng)中的保障數(shù)據(jù)融合匯總、綜合利用、系統(tǒng)分析、靈活展現(xiàn)，實現(xiàn)任務部署情況的二、三維展示，能夠為決策者提供態(tài)勢總攬、方案生成、路徑優(yōu)選、方案跟蹤等4大支撐：一是態(tài)勢總攬。顯示所有保障要素的綜合態(tài)勢和各業(yè)務保障態(tài)勢。區(qū)分不同物資，分別顯示該物資總的儲備態(tài)勢，包括庫存容量態(tài)勢，設置警戒線，在庫存容量不足時自動報警；顯示住房信息、血站信息、衛(wèi)勤力量抽組信息、醫(yī)院信息等。二是方案生成。根據(jù)保障任務需要，設置各類業(yè)務保障參數(shù)，通過的內(nèi)置數(shù)據(jù)模型，自動生成各業(yè)務保障方案和綜合保障方案，并對方案進行評估。三是路徑優(yōu)選。利用GIS智能分析功能，在保障任務執(zhí)行過程中，根據(jù)事發(fā)地點的位置和查找到的資源位置，按照距離最短和時間最短等方式，分析資源到達事發(fā)地點的最優(yōu)路徑，并生成物資運輸方案。四是方案跟蹤。根據(jù)任務進程，實時跟蹤保障方案執(zhí)行情況，對各類保障物資的消耗進行統(tǒng)計分析，實時顯示物資狀態(tài)。

1 系統(tǒng)總體設計

1.1 總體架構(gòu)

本系統(tǒng)總體架構(gòu)主要包括基礎設施服務層、平臺軟件服務層、數(shù)據(jù)支撐層、組件服務層、應用服務層、接入層等6個邏輯層，以及標準規(guī)范和安全保障兩個體系。如圖1所示。

圖1 總體架構(gòu)

（1）基礎設施服務層，提供系統(tǒng)運行的基礎環(huán)境，包括服務器資源、存儲資源、網(wǎng)絡資源、安全防護資源、基礎軟件環(huán)境、GIS平臺、BI平臺和數(shù)據(jù)服務平臺等部分。其中服務器資源包括主機、存儲、備份恢復等集成設施；存儲資源包括存儲服務器、硬盤等設備；網(wǎng)絡主要通過專網(wǎng)保障；安全防護資源主要是密碼機、身份認證軟硬件等設施；基礎環(huán)境設施包括操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、應用服務器中間件等。

（2）平臺軟件服務層，主要是包括操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫軟件、GIS軟件、Web應用服務器、BI平臺等。主要是指應用管理的數(shù)據(jù)按照一定分類構(gòu)成的數(shù)據(jù)集或數(shù)據(jù)庫集合，包括用于空間GIS數(shù)據(jù)庫和業(yè)務數(shù)據(jù)庫，可以擴展其他非空間信息資源數(shù)據(jù)庫。

（3）數(shù)據(jù)支撐層和組件服務層，通過GIS服務平臺提供的各類業(yè)務功能接口和數(shù)據(jù)接口、服務接口組，組合和封裝服務層提供的各類服務接口資源，快速建立應用支撐系統(tǒng)，實現(xiàn)保障信息資源的展現(xiàn)。

（4）應用服務層，緊密結(jié)合業(yè)務需要，融入業(yè)務流程，充分發(fā)揮GIS系統(tǒng)在數(shù)據(jù)資源整合、共享和按圖層疊加可視化的優(yōu)勢，促進跨部門應用和流程整合。為平時管理和應急保障提供信息查詢統(tǒng)計、態(tài)勢綜合展現(xiàn)和輔助決策分析提供支持，實現(xiàn)綜合態(tài)勢的展現(xiàn)。

（5）安全保障體系，主要是網(wǎng)絡安全、應用安全、系統(tǒng)安全。其中，網(wǎng)絡安全提供信息訪問安全控制，提供信任服務、基本安全防護、故障恢復及容災等服務；應用安全包括身份認證、權(quán)限控制、數(shù)據(jù)安全、系統(tǒng)日志等，主要提供統(tǒng)一用戶管理服務，即提供統(tǒng)一的用戶管理、角色管理、授權(quán)、認證等；系統(tǒng)安全主要包括：操作系統(tǒng)安全、服務器安全、防病毒體系等。

1.2 技術(shù)路線

（1）采用面向服務架構(gòu)（SOA）。信息資源層以Restful形式提供向服務層提供數(shù)據(jù)服務，便于隔離業(yè)務數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)標準的不確定性，GIS平臺提供的地圖展現(xiàn)功能均以標準的服務形式為應用層提供服務。

（2）GIS展示采用商用平臺。GIS展示部分選用超圖iServer平臺，該平臺基于SOA的架構(gòu)體系， 能夠以服務的方式向“一張圖”應用提供GIS展現(xiàn)支撐，支持Java、.NET、Ajax、Flex、Silverlight、HTML5等開發(fā)環(huán)境，具有部署靈活、集成方便和擴展等特點。

（3）系統(tǒng)開發(fā)方式。本系統(tǒng)基于B/ S架構(gòu)、MVC模式，采用遵循JavaEE標準的HTML5 + SpringMVC +Mybatis 技術(shù)體系，分表現(xiàn)層、邏輯控制層、持久化層和數(shù)據(jù)資源層4層。表現(xiàn)層主要采用HTML5、JavaScr ipt和CSS技術(shù)實現(xiàn)前端頁面展示，HTML5實現(xiàn)界面框架、JavaScript實現(xiàn)邏輯控制并與后臺交互，CSS控制界面樣式，使用JSON 格式與后臺通信；邏輯控制層主要基于spr ing MVC框架實現(xiàn)；持久化層主要基于Mybatis框架進行數(shù)據(jù)持久化；數(shù)據(jù)資源層主要采用Oracle和MongoDB 數(shù)據(jù)庫，Oracle用來存儲結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，MongoDB用來存儲地圖切片緩存等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。

2 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

2.1 S OA與企業(yè)服務總線（ESB）技術(shù)

ESB是Web、XML服務等技術(shù)和傳統(tǒng)中間件技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物[1]，作為構(gòu)筑企業(yè)神經(jīng)系統(tǒng)的必要元素，提供了網(wǎng)絡中最基本的連接中樞。ESB是SOA的核心組成部分，具有消息路由、服務注冊、服務編排（組裝）、發(fā)布、流程管理和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的功能，是一種在網(wǎng)絡環(huán)境下有效的應用集成方式。可以基于消息將網(wǎng)絡基于Web服務的應用和系統(tǒng)整合在一起，形成一個整體。

2.2 服務式地理信息系統(tǒng)（Ser vice GIS）技術(shù)

Service GIS是一種利用服務軟件工程方法的地理信息技術(shù)體系，可以實現(xiàn)將GIS全部功能以服務形式發(fā)布，同時可以在不同平臺、網(wǎng)絡、語言的多種客戶端使用，具備服務聚合、服務集成、服務收集等能力。Service GIS可以更全面地支撐SOA，通過SOA實踐標準與GIS服務標準，應用于各類SOA 架構(gòu)，實現(xiàn)與其他業(yè)務信息系統(tǒng)的平滑異構(gòu)集成， 使開發(fā)者更為便捷的定制開發(fā)新業(yè)務信息系統(tǒng)。

2.3 圖片引擎和GIS服務引擎一體化技術(shù)

傳統(tǒng)的GoogleMaps模式是將地圖圖片進行切片預處理，再通過圖片引擎在客戶端重新拼接恢復切片前的效果。地圖圖片引擎是該模式的核心技術(shù)，優(yōu)點為開發(fā)應用簡單、響應速度穩(wěn)定。本系統(tǒng)采用Service GIS模式，同時提供圖片引擎服務和GIS服務引擎，這種模式實現(xiàn)了在B/S架構(gòu)下的空間分析功能，進一步擴展平臺能力，使其具備以下兩大優(yōu)勢：

（1）靜態(tài)地圖圖片引擎與動態(tài)GIS圖形引擎一體化，動、靜結(jié)合按需切片。Service GIS服務器軟件平臺利用網(wǎng)絡GIS服務器，實現(xiàn)圖片引擎和GIS 服務引擎的綜合集成和功能對接。當?shù)貓D服務調(diào)用時，首先由圖片引擎根據(jù)預設比例尺，自動對外提供靜態(tài)圖片服務，然后Service GIS將協(xié)同圖片引擎和GIS圖形引擎，最終按需實現(xiàn)動態(tài)切片，從而提高了圖片切片效率。

（2）服務聚合，多源GIS數(shù)據(jù)和功能集成協(xié)同共享服務。Service GIS的服務聚合能力是重要關(guān)鍵特征，利用標準Service接口，將多源的數(shù)據(jù)和多類的服務聚合到Service GIS平臺[2]，實現(xiàn)數(shù)據(jù)和服務的協(xié)同工作。為了確保在客戶端數(shù)據(jù)共享和應用服務具有統(tǒng)一性、協(xié)調(diào)性和標準化，Service GIS需在多個層面進行高效服務聚合，同時還需有效保護第三方數(shù)據(jù)和軟件的專利權(quán)、投資收益等相關(guān)權(quán)利。

2.4 海量數(shù)據(jù)的管理與查詢優(yōu)化技術(shù)

綜合保障指揮決策輔助信息系統(tǒng)是一個大型的綜合應用系統(tǒng)，數(shù)據(jù)資源多樣、數(shù)據(jù)量龐大，包括空間數(shù)據(jù)和非空間數(shù)據(jù)，根據(jù)兩者不同特點進行管理優(yōu)化，詳見表1。

表1 空間數(shù)據(jù)和非空間數(shù)據(jù)管理優(yōu)化匯總表

3 結(jié)束語

本系統(tǒng)具備資源分類、按需查詢、條件搜索、區(qū)域匯總、路徑優(yōu)化、一體聯(lián)動等功能，根據(jù)本文提供的設計思路，下一步重點進行理論轉(zhuǎn)向?qū)嵺`的探索，先進行小規(guī)模試點搭建，實現(xiàn)基本功能、檢驗關(guān)鍵技術(shù)。在試點成果的基礎上，實現(xiàn)多業(yè)務系統(tǒng)數(shù)據(jù)的匯聚、分析、處理，實現(xiàn)系統(tǒng)的最終建設， 以部署效果檢驗理論成果。