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(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院，廣東廣州510642）

一、引 言

伴隨國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，土地供給與需求的矛盾日益突出。因此建立科學(xué)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(qiáng)國土資源使用的監(jiān)察與管理是實(shí)現(xiàn)國土資源保護(hù)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(zhì)參差，而執(zhí)法技術(shù)落后是造成信息上報環(huán)節(jié)問題的原因;③內(nèi)業(yè)工作繁雜，包括執(zhí)法任務(wù)分配、外業(yè)核查結(jié)果匯總等，而且這階段工作還停留在人工操作、紙質(zhì)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(shù)，采用面向服務(wù)架構(gòu)(service oriented architecture，SOA)，并結(jié)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(wù)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(shí)現(xiàn)國土資源科學(xué)、動態(tài)的監(jiān)察管理［3］。

面向移動計(jì)算環(huán)境設(shè)計(jì)、運(yùn)行的GIS系統(tǒng)稱為移動GIS［4］。移動GIS組成包括:移動通信設(shè)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(gòu)主要由客戶端、無線通訊網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用服務(wù)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(wǎng)絡(luò)環(huán)境，通過在移動端與通信服務(wù)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(jié)合消息發(fā)送、接受觸發(fā)器機(jī)制和對消息及消息隊(duì)列進(jìn)行池化管理［7］將有效提升數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量與效率。

二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用B/S與C/S混合架構(gòu)，分為基于B/S架構(gòu)實(shí)現(xiàn)的業(yè)務(wù)平臺和基于C/S架構(gòu)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(jìn)行開發(fā)，使用SQL Server 2005進(jìn)行后臺數(shù)據(jù)管理，服務(wù)器端通過ArcGIS Server 9.3發(fā)布、管理 Web Services服務(wù)，移動端則在集成Windows Mobile 6.0操作系統(tǒng)基礎(chǔ)上使用ArcGIS Mobile for Windows Mobile SDK 9.3開發(fā)工具實(shí)現(xiàn)地圖瀏覽、巡查信息獲取和發(fā)布、GIS服務(wù)獲取等功能。

1.國土執(zhí)法監(jiān)察業(yè)務(wù)分析

根據(jù)國土資源執(zhí)法監(jiān)察的日常業(yè)務(wù)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(zhuǎn)模式已在國土資源移動執(zhí)法監(jiān)察系統(tǒng)中實(shí)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(chǔ)數(shù)據(jù)庫、農(nóng)轉(zhuǎn)用項(xiàng)目數(shù)據(jù)、供地項(xiàng)目數(shù)據(jù)。其中，基礎(chǔ)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?dāng)?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(wù)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(jié)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(jìn)行制止，同時將違法信息上報執(zhí)法監(jiān)察大隊(duì)。

3)違法事件立案。執(zhí)法監(jiān)察大隊(duì)根據(jù)巡查人員上報的違法信息，并結(jié)合國土資源數(shù)據(jù)疊加分析結(jié)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(duì)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(jìn)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(duì)，相關(guān)負(fù)責(zé)人根據(jù)相關(guān)法規(guī)開具違法處理意見。

4)告知處理決定。執(zhí)法大隊(duì)對國土資源違法事件負(fù)責(zé)人開具處理決定，違法事件負(fù)責(zé)人若不服處理?xiàng)l款，可進(jìn)行申訴，進(jìn)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(fù)責(zé)人反饋結(jié)果或法律審理結(jié)果，進(jìn)行處罰決定。

6)結(jié)案。將違法事件相關(guān)信息及處理結(jié)果存檔。

7)案件處理結(jié)果上報。將處理結(jié)果上報上級國土資源管理部門。

2.系統(tǒng)總體架構(gòu)

國土資源移動執(zhí)法監(jiān)察系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)在邏輯上將系統(tǒng)分為4層，自底向上依次為運(yùn)行支撐層、數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、應(yīng)用層，系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。系統(tǒng)采用多層架構(gòu)開發(fā)模式，以使系統(tǒng)各功能模塊達(dá)到松耦合、高內(nèi)聚、模塊復(fù)用度高的目的。

圖2 系統(tǒng)架構(gòu)圖

3.系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

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(nèi)業(yè)移動執(zhí)法監(jiān)察業(yè)務(wù)平臺協(xié)調(diào)工作。其中，外業(yè)監(jiān)察系統(tǒng)通過無線通信網(wǎng)絡(luò)使用通用分組無線服務(wù)技術(shù)(general packet radio service，GPRS)與內(nèi)業(yè)監(jiān)察業(yè)務(wù)平臺進(jìn)行通信，實(shí)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(wù)，可以加速并簡化對分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的無線訪問，同時實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在GPRS網(wǎng)絡(luò)內(nèi)移動端與監(jiān)控端實(shí)時、透明地?zé)o線傳輸［8］。外業(yè)監(jiān)察系統(tǒng)的移動端向內(nèi)業(yè)監(jiān)察業(yè)務(wù)平臺發(fā)送數(shù)據(jù)請求，請求類型包括:巡查任務(wù)、土地利用類型信息和違法案件信息等，相應(yīng)的業(yè)務(wù)平臺將這些請求的響應(yīng)封裝成Web Services來應(yīng)答移動端。這樣的網(wǎng)絡(luò)通信模式既能滿足移動端與服務(wù)器高效通信的需求，同時也能減輕服務(wù)器負(fù)擔(dān)，縮短同類型請求的響應(yīng)時間。業(yè)務(wù)平臺通過業(yè)務(wù)總線將各細(xì)分的業(yè)務(wù)，經(jīng)過明確的角色權(quán)限控制分配到不同專職人員中，以達(dá)到各司其職、提升辦公效率的目的。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

三、多級緩存消息數(shù)據(jù)方法

針對不穩(wěn)定無線網(wǎng)絡(luò)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(shè)備在數(shù)據(jù)傳輸時對無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的過度依賴，實(shí)現(xiàn)了移動設(shè)備在復(fù)雜的無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境［9］，如無線信號時有時無、無線信號小區(qū)域內(nèi)無覆蓋等無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境內(nèi)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，保證了數(shù)據(jù)的完整性與及時性。消息隊(duì)列(message queue，MQ)是基于事務(wù)模型，具有松耦合和可靠性高特點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)［10］。

本系統(tǒng)中通過在移動端與通信服務(wù)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(duì)列池為基礎(chǔ)，消息發(fā)送、接收隊(duì)列、消息推送接口與消息到達(dá)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(wù)器的內(nèi)存進(jìn)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(duì)列的池化管理提高對隊(duì)列的使用效率。消息隊(duì)列工作機(jī)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(wù)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(shí)體，獨(dú)立的消息實(shí)體是傳輸過程中最小單位。當(dāng)需要發(fā)送消息時，消息發(fā)送觸發(fā)器觸發(fā)消息隊(duì)列，消息引擎會把消息實(shí)體寫入一級消息緩存池即移動端內(nèi)存(對于通信服務(wù)器是服務(wù)器內(nèi)存)中，同時產(chǎn)生一個隊(duì)列開始嘗試發(fā)送消息，若發(fā)送成功，隊(duì)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(duì)列進(jìn)入消息隊(duì)列池。在預(yù)置的消息重發(fā)送時間內(nèi)，消息觸發(fā)器將從消息隊(duì)列池中取出已存在的消息隊(duì)列，消息隊(duì)列將從二級消息緩存池中取出未發(fā)送成功的消息實(shí)體再次發(fā)送。若失敗，重復(fù)以上步驟。通信服務(wù)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(shí)體的內(nèi)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(shí)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(jié)合移動GIS技術(shù)、消息隊(duì)列技術(shù)、無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，采用衛(wèi)星影像，系統(tǒng)集成違法用地的實(shí)時監(jiān)控與管理，建成一套立體式實(shí)時的跟蹤監(jiān)測系統(tǒng)，對土地違法使用進(jìn)行整體的、實(shí)時的和動態(tài)的監(jiān)測分析。系統(tǒng)功能主要分成業(yè)務(wù)平臺和移動端系統(tǒng)兩大部分。

移動終端系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)外業(yè)違法用地的執(zhí)法監(jiān)察，并利用業(yè)務(wù)平臺發(fā)布的違法用地底圖和任務(wù)，進(jìn)行現(xiàn)場業(yè)務(wù)處理、現(xiàn)場實(shí)時查詢、保持與業(yè)務(wù)平臺實(shí)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(wù)平臺主要負(fù)責(zé)土地監(jiān)察任務(wù)分派與計(jì)劃生成，包括外業(yè)實(shí)時查詢請求的處理及處理結(jié)果回發(fā)，外業(yè)監(jiān)察結(jié)果的接收、處理和匯總，各類執(zhí)法監(jiān)察統(tǒng)計(jì)分析報表與展示，異常報警的查看與應(yīng)急處理，實(shí)時監(jiān)控，指揮調(diào)度，以及與外業(yè)人員的實(shí)時通信，外業(yè)活動的歷史回放等功能。系統(tǒng)運(yùn)行界面如圖5所示。

圖5 系統(tǒng)運(yùn)行界面

五、結(jié)束語

本文從系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，闡述其業(yè)務(wù)流程、系統(tǒng)架構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)，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(wǎng)絡(luò)中保障通信數(shù)據(jù)的完整性和及時性，并成功應(yīng)用到國土移動執(zhí)法行業(yè)中，應(yīng)用前景廣闊。

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