基于協(xié)同標(biāo)繪技術(shù)的應(yīng)急會商系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘 要：山東省地理信息應(yīng)急會商系統(tǒng)在流媒體通訊技術(shù)和信息推送技術(shù)的基礎(chǔ)上，基于WebGIS和實(shí)時(shí)通訊相關(guān)技術(shù)， 采用構(gòu)件化的設(shè)計(jì)思想，在需求分析抽象的基礎(chǔ)上，進(jìn)行軟件模塊的設(shè)計(jì)，進(jìn)一步建立了協(xié)同標(biāo)繪技術(shù)模型，實(shí)現(xiàn)標(biāo)繪信息用戶間推送。在態(tài)勢標(biāo)繪信息中包含態(tài)勢樣式標(biāo)識，具體樣式信息通過系統(tǒng)后臺管理并建立樣式標(biāo)識與樣式具體信息的關(guān)聯(lián)關(guān)系。用戶在態(tài)勢編輯時(shí)首先根據(jù)態(tài)勢信息判斷是否具有態(tài)勢編輯的權(quán)限，實(shí)現(xiàn)各方之間音視頻、標(biāo)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(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)及現(xiàn)場衛(wèi)星圖片，接受后方指揮平臺生成的預(yù)測預(yù)警、態(tài)勢推演和智能輔助方案，實(shí)現(xiàn)真正意義上的“現(xiàn)場-指揮中心”一體化協(xié)同應(yīng)急，有效解決應(yīng)急處置中“最后幾十米至幾公里”的瓶頸問題，實(shí)現(xiàn)“第一時(shí)間第一現(xiàn)場”事件處置與指揮決策，切實(shí)提高應(yīng)急管理的現(xiàn)代化水平與各類突發(fā)事件處置應(yīng)對的能力和效率。

關(guān)鍵詞：測繪應(yīng)急服務(wù)；流媒體；信息推送；協(xié)同標(biāo)繪

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

1 引言

山東省地理信息應(yīng)急會商服務(wù)系統(tǒng)在分析山東省應(yīng)急會商服務(wù)需求基礎(chǔ)上，基于比較成熟的WebGIS、移動APP和3G通信等相關(guān)技術(shù)，設(shè)計(jì)山東省地理信息應(yīng)急會商服務(wù)框架，開發(fā)一套地理信息應(yīng)急會商服務(wù)系統(tǒng)，具有在線會商、數(shù)據(jù)采集、態(tài)勢標(biāo)繪、視野同步等功能。在應(yīng)急事件處理過程中，可以幫助指揮人員及時(shí)了解事件現(xiàn)場的音視頻信息，快速獲取后方的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)[1]。能夠?qū)崿F(xiàn)各方之間音視頻、標(biāo)繪、文字等方式的多級多方異地會商，實(shí)現(xiàn)真正意義上的“現(xiàn)場-指揮中心”一體化協(xié)同應(yīng)急，有效解決應(yīng)急處置中“最后幾十米至幾公里”的瓶頸問題，實(shí)現(xiàn)“第一時(shí)間第一現(xiàn)場”事件處置與指揮決策，切實(shí)提高應(yīng)急管理的現(xiàn)代化水平與各類突發(fā)事件處置應(yīng)對的能力和效率。

2 系統(tǒng)架構(gòu)

面向政府在災(zāi)害和突發(fā)事件應(yīng)急管理對地理信息的迫切需求，以應(yīng)急地理信息資源儲備為基礎(chǔ)，以應(yīng)急測繪基礎(chǔ)設(shè)施和技術(shù)裝備為依托，以標(biāo)準(zhǔn)制度和安全體系為保障，以應(yīng)急地理信息的提供服務(wù)的流程優(yōu)化為主線，以支撐災(zāi)害和突發(fā)事件應(yīng)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(yīng)急會商服務(wù)系統(tǒng)。系統(tǒng)總體架構(gòu)采用多層模型[2]，即運(yùn)行層、數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、應(yīng)用層等層次結(jié)構(gòu)；在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方面，系統(tǒng)管理子系統(tǒng)和會商終端子系統(tǒng)采用以B/S結(jié)構(gòu)，外采終端子系統(tǒng)采用M/S結(jié)構(gòu)；在設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方面，采用面向服務(wù)（SOA）的設(shè)計(jì)方法及組件式開發(fā)技術(shù)，以軟件接口服務(wù)和邏輯相關(guān)的軟件對象構(gòu)成的應(yīng)用組件為基礎(chǔ)進(jìn)行開發(fā)，利用系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)過程構(gòu)造的UML類圖和類圖基礎(chǔ)上構(gòu)造的UML部件視圖進(jìn)行編程和組織[3]。系統(tǒng)從底層到上層依次分為運(yùn)行支撐層、數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、應(yīng)用層等4個(gè)層次，除此之外還包括2個(gè)支持體系。運(yùn)行層是系統(tǒng)正常運(yùn)行的基本保障，系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境主要由網(wǎng)絡(luò)、硬件、軟件和防火墻等部分組成。硬件建設(shè)的基本要求為：數(shù)據(jù)庫服務(wù)器采用雙機(jī)熱備的方式，保證提供不中斷服務(wù)，全面的網(wǎng)絡(luò)安全措施。數(shù)據(jù)層以天地圖為底圖，按照系統(tǒng)建設(shè)要求進(jìn)行梳理、整合和建庫，主要包括任務(wù)區(qū)數(shù)據(jù)、“天地圖”數(shù)據(jù)、視野數(shù)據(jù)、文檔數(shù)據(jù)、專題圖數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù)、用戶數(shù)據(jù)、單位數(shù)據(jù)、角色數(shù)據(jù)、日志數(shù)據(jù)、配置數(shù)據(jù)等內(nèi)容。服務(wù)層由各類地圖服務(wù)、功能服務(wù)、交互服務(wù)、運(yùn)維服務(wù)組成，并按照應(yīng)用需要，根據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，提供各類功能服務(wù)接口和數(shù)據(jù)服務(wù)接口，采用Web Service方式進(jìn)行發(fā)布管理[4]。應(yīng)用層指系統(tǒng)提供的應(yīng)用模塊，主要包括任務(wù)創(chuàng)建、任務(wù)查詢、通知公告、進(jìn)度報(bào)送、綜合統(tǒng)計(jì)、文檔管理等功能模塊。系統(tǒng)體系架構(gòu)如圖1。

3 功能設(shè)計(jì)

針對地理信息應(yīng)急會商服務(wù)系統(tǒng)的建設(shè)需求分析，整個(gè)地理信息應(yīng)急會商服務(wù)系統(tǒng)包括三個(gè)業(yè)務(wù)子系統(tǒng)：會商終端子系統(tǒng)、外采終端子系統(tǒng)和系統(tǒng)管理子系統(tǒng)。系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖2。

（1）會商管理子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)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(shí)現(xiàn)對用戶的管理。不同的用戶配置不同的會商權(quán)限，實(shí)現(xiàn)會商系統(tǒng)業(yè)務(wù)權(quán)限控制。

單位管理模塊包括用戶單位的增刪改查，實(shí)現(xiàn)對單位的管理。

日志管理包括對系統(tǒng)操作日志和系統(tǒng)運(yùn)行日志。系統(tǒng)操作日志是用戶在操作過程中的日志信息，主要是數(shù)據(jù)庫操作信息，實(shí)現(xiàn)用戶操作信息的查詢?yōu)g覽功能。系統(tǒng)運(yùn)行日志是系統(tǒng)運(yùn)行過程中的運(yùn)行信息，包括應(yīng)用服務(wù)器下各應(yīng)用服務(wù)的運(yùn)行情況，后臺管理子系統(tǒng)以日志下載的方式為用戶提供服務(wù)，方便系統(tǒng)的運(yùn)維工作開展。

樣式管理功能包括會商中態(tài)勢標(biāo)繪各樣式的增刪改查各類功能。用戶在進(jìn)行態(tài)勢標(biāo)繪時(shí)只需獲取已經(jīng)定義好的樣式即可，無需重復(fù)定制，減少會商操作。

成果管理模塊實(shí)現(xiàn)對會商中上傳的會商資料進(jìn)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(tǒng)實(shí)現(xiàn)應(yīng)急會商過程中非外業(yè)人員會商標(biāo)繪的功能，采用B/S系統(tǒng)架構(gòu)。會商過程中會商組織者及會商參與者均訪問該子系統(tǒng)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(xié)同標(biāo)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(yàn)證、創(chuàng)建會商、發(fā)起/加入會商、調(diào)整會商參與人員、退出會商、結(jié)束會商、編輯會商總結(jié)等功能。會商在會商中不同的參與角色具有不同的操作權(quán)限。發(fā)起會商的組織者可以調(diào)整會商參與人員，編寫會商總結(jié)和結(jié)束會商。身份驗(yàn)證：登錄會商系統(tǒng)的用戶需要提供登錄用戶名和密碼，只有通過身份驗(yàn)證才可登錄系統(tǒng)發(fā)起會商、參與會商或者查看歷史會商。

創(chuàng)建會商：具有會商組織者權(quán)限的用戶可以創(chuàng)建新的會商。創(chuàng)建會商包括編輯會商標(biāo)題、會議討論內(nèi)容，選擇預(yù)期參與會商的人員。endprint

發(fā)起/加入會商：會商組織者創(chuàng)建完會商后自動發(fā)起在線會商，加載該會商標(biāo)繪的信息和已經(jīng)上傳的資料。會商參與者可以選擇已經(jīng)邀請自己參與的會商加入。

調(diào)整會商參與人員：當(dāng)前會商的組織者可以根據(jù)會議需要調(diào)整會商參與人員，移除當(dāng)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(jù)需要可以退出當(dāng)前會商，退出當(dāng)前會商后系統(tǒng)會自動關(guān)閉音視頻會商和文字會商。

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

編輯會商總結(jié)：當(dāng)前會商組織者在會商完畢后可以編輯會商總結(jié)，供日后瀏覽查看。

音視頻會商模塊是當(dāng)發(fā)起會商或加入會商后，系統(tǒng)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(fā)表自身觀點(diǎn)，也可聽取他人意見，實(shí)現(xiàn)多人在線音視頻討論。當(dāng)有外采系統(tǒng)用戶加入該會商后，會商參與人員還可以查看應(yīng)急事件現(xiàn)場情況，實(shí)現(xiàn)第一時(shí)間獲取第一手資料[5]。

文字會商模塊是當(dāng)發(fā)起會商或加入會商后，系統(tǒng)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(fā)表自身觀點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)多人在線文字討論。當(dāng)用戶上傳文件資料或上傳態(tài)勢標(biāo)繪信息時(shí)，文字會商模塊會自動發(fā)布系統(tǒng)消息。

視野同步模塊包括視野同步控制權(quán)調(diào)整、接收/停止視野同步、發(fā)起/結(jié)束視野同步。

協(xié)同標(biāo)繪模塊是所有參會人員均可選擇態(tài)勢樣式進(jìn)行標(biāo)繪，標(biāo)繪完成后態(tài)勢信息應(yīng)上傳服務(wù)器同時(shí)快速推送到其他參會人員。標(biāo)繪的內(nèi)容包括行動路線，多行動路線，集結(jié)地標(biāo)示等信息。各參會人員可以對自己繪制的態(tài)勢標(biāo)示進(jìn)行編輯，編輯完成后編輯內(nèi)容也同步推送到其他用戶[6]。上傳及推送標(biāo)繪信息時(shí)，文字會商界面應(yīng)同步顯示標(biāo)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(yīng)支持CGCS2000地理坐標(biāo)系的Shape數(shù)據(jù)格式。上傳的資料在當(dāng)前會商文件列表中展示。文字會商中也應(yīng)同步提示文件上傳信息。

災(zāi)區(qū)信息瀏覽模塊包括應(yīng)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(yīng)急事件定位模塊包括屏幕取點(diǎn)定位和地名搜索定位。應(yīng)急事件類型包括火災(zāi)事件、自然災(zāi)害、社會事件、突發(fā)事件和其他應(yīng)急事件。應(yīng)急事件定位后可以進(jìn)行相關(guān)空間分析。當(dāng)鼠標(biāo)懸停時(shí)應(yīng)提示當(dāng)前位置和坐標(biāo)信息。屏幕取點(diǎn)定位是利用在屏幕上通過單擊的方式選擇應(yīng)急事件發(fā)生地點(diǎn)。地名搜索定位是通過地理行政關(guān)鍵詞實(shí)現(xiàn)視圖可見范圍內(nèi)的地名搜索定位，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)應(yīng)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(kuò)散分析。

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

（3）外采終端子系統(tǒng)包括：登錄控制、加入會商、音視頻會商、文字會商、視野同步、協(xié)同標(biāo)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(tǒng)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(tǒng)后，系統(tǒng)根據(jù)用戶信息自動從服務(wù)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(jìn)行視野同步。打開視野同步開關(guān)后，系統(tǒng)自動接收從其它終端發(fā)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(quán)（由管理管分配），用戶在操作地圖時(shí)自動向外推送視野范圍數(shù)據(jù)，其它用戶可以同步視野。

態(tài)勢標(biāo)繪功能包括標(biāo)繪，編輯，樣式設(shè)置，和協(xié)同標(biāo)繪四個(gè)子功能。標(biāo)繪：系統(tǒng)提供一系列的標(biāo)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(tài)勢箭頭，影響范圍，旗幟，文字等。標(biāo)繪編輯：對于已繪制的圖形，系統(tǒng)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(shè)置：系統(tǒng)提供了一系列規(guī)定的樣式功能用戶選擇，用戶標(biāo)繪前，可以選則一種樣式標(biāo)繪，不同的樣式可用于區(qū)分標(biāo)繪。協(xié)同標(biāo)繪：協(xié)同標(biāo)繪功能可以將其它用戶的標(biāo)繪內(nèi)容快速顯示在系統(tǒng)的地圖上，也可以將用戶在本地的標(biāo)繪內(nèi)容快速推送到其它終端系統(tǒng)中。用戶可以選擇是否打開協(xié)同標(biāo)繪。

通信包括文字通信和視頻通信。文字通信：系統(tǒng)提供了類似于聊天軟件的文字信息發(fā)送和接收功能，加入會商后，用戶在聊天框中發(fā)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(nèi)的所有參與會商的用戶的視頻（用戶使用的設(shè)備必須帶有攝像頭）。

身份驗(yàn)證：用戶必須輸入正確的用戶名和密碼才能登錄系統(tǒng)。

設(shè)置功能：系統(tǒng)使用過程中需要連接管理端，視頻服務(wù)和推送服務(wù)，為了系統(tǒng)更靈活的使用。系統(tǒng)提供了設(shè)置功能，可以設(shè)置服務(wù)地址。服務(wù)位置發(fā)生變化后，用戶無需更新軟件，直接修改服務(wù)地址即可。

4 關(guān)鍵技術(shù)

流媒體通訊技術(shù)是一款基于Java語言的開源網(wǎng)絡(luò)流媒體視音頻內(nèi)容支持系統(tǒng)軟件，以網(wǎng)絡(luò)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(shù)ActiveMQ是Apache軟件基金下的一個(gè)開源軟件，使用Apache許可協(xié)議。在分布式的各應(yīng)用之間調(diào)度事件和消息，使之到達(dá)指定的接收者。提供松耦合的應(yīng)用架構(gòu)，使任何一個(gè)應(yīng)用對ActiveMQ的調(diào)用不依賴于任何其它應(yīng)用，采用了觸發(fā)和忘記（fire-and-forget）的發(fā)送消息形式，系統(tǒng)不關(guān)心消息如何或者什么時(shí)候被傳遞。同樣的消息的接收者也不關(guān)心消息從哪里或者如何到來。在不同的環(huán)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(xié)議。從而實(shí)現(xiàn)了不同環(huán)境的集成和異步交互。endprint

負(fù)載均衡技術(shù)包括硬件和軟件兩個(gè)方面：（1）硬件方面，通過專用負(fù)載均衡設(shè)備，在網(wǎng)絡(luò)層實(shí)現(xiàn)多個(gè)服務(wù)訪問地址間的負(fù)載均衡，并具有動態(tài)容錯(cuò)檢測能力，確保任何一臺或多臺服務(wù)器出現(xiàn)故障時(shí)的服務(wù)可用性；（2）軟件方面，實(shí)現(xiàn)了多層面的負(fù)載。A、通過系統(tǒng)虛擬化以及虛擬機(jī)特有的熱啟動和進(jìn)程遷移技術(shù)，確保主服務(wù)器出故障的情況下可以迅速啟動備份服務(wù)器，并以對用戶透明的方式實(shí)現(xiàn)進(jìn)程的遷移；B、通過Oracle數(shù)據(jù)庫的Rac技術(shù)，確保數(shù)據(jù)庫的熱備份和容錯(cuò)；C、通過ArcGIS Server的多機(jī)集群機(jī)制確?？臻g服務(wù)的可用性和高響應(yīng)性能；D、通過對應(yīng)用服務(wù)器的集群，確保服務(wù)的高響應(yīng)性與高可用性。各系統(tǒng)通過特有的集群友好性和內(nèi)置的整合能力，保證了所有這些層面的負(fù)載均衡技術(shù)能相互融合、相互補(bǔ)充，最終形成高性能、高可靠性和高可擴(kuò)展性的完整系統(tǒng)。

協(xié)同標(biāo)繪技術(shù)的關(guān)鍵一是保證標(biāo)繪信息快速在各用戶間快速傳遞，二是保證數(shù)據(jù)的一致性，實(shí)現(xiàn)態(tài)勢標(biāo)繪協(xié)同作業(yè)。標(biāo)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(shù)據(jù)一致性包括數(shù)據(jù)編輯一致性和數(shù)據(jù)表達(dá)一致性。數(shù)據(jù)編輯一致性是指態(tài)勢標(biāo)繪時(shí)態(tài)勢的編輯修改（增刪改查）在各會商參與用戶間保持一致，數(shù)據(jù)表達(dá)一致性是指態(tài)勢表達(dá)信息在各會商用戶間保持一致。利用信息推送技術(shù)，實(shí)現(xiàn)標(biāo)繪信息用戶間推送。在態(tài)勢標(biāo)繪信息中包含態(tài)勢樣式標(biāo)識，具體樣式信息通過系統(tǒng)后臺管理并建立樣式標(biāo)識與樣式具體信息的關(guān)聯(lián)關(guān)系。用戶在態(tài)勢編輯時(shí)首先根據(jù)態(tài)勢信息判斷是否具有態(tài)勢編輯的權(quán)限，只有具有相關(guān)編輯權(quán)限時(shí)，編輯工作才可繼續(xù)。

5 結(jié)束語

山東省地理信息應(yīng)急會商系統(tǒng)通過建立音視頻、標(biāo)繪、文字等方式的多級多方異地會商系統(tǒng)，能夠快速加載后方指揮平臺提供的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)及現(xiàn)場衛(wèi)星圖片，接受后方指揮平臺生成的預(yù)測預(yù)警、態(tài)勢推演和智能輔助方案，提高了應(yīng)急管理的現(xiàn)代化水平和各類突發(fā)事件處置應(yīng)對的能力和效率，有利于實(shí)現(xiàn)“第一時(shí)間、第一現(xiàn)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(xué)士學(xué)位，工程師8級，研究方向：地勘測繪。endprint