基于GIS的交通戰(zhàn)備決策支持系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

劉英敏 肖瀟

摘要 交通戰(zhàn)備是國防動(dòng)員工作的重要組成部分，在各種應(yīng)急保障行動(dòng)中起著至關(guān)重要的作用。本文從研制目標(biāo)、系統(tǒng)架構(gòu)、軟件體系、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)等多角度，詳細(xì)介紹了基于GIS的交通戰(zhàn)備決策支持系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)的研發(fā)對(duì)于進(jìn)一步推進(jìn)交通戰(zhàn)備保障模式轉(zhuǎn)型，有效提升交通運(yùn)輸應(yīng)急保障能力，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

【關(guān)鍵詞】GIS 交通戰(zhàn)備 決策支持

1 引言

交通戰(zhàn)備是國防動(dòng)員工作的重要組成部分，主要負(fù)責(zé)應(yīng)急和戰(zhàn)時(shí)組織協(xié)同有關(guān)部門動(dòng)員交通運(yùn)力、儲(chǔ)備物資及交通專業(yè)保障隊(duì)伍，為搶險(xiǎn)救災(zāi)和部隊(duì)作戰(zhàn)提供交通運(yùn)輸方面的應(yīng)急支援保障。隨著數(shù)字技術(shù)、地理空間信息技術(shù)的不斷發(fā)展，GIS技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。構(gòu)建基于GIS的交通戰(zhàn)備決策支持系統(tǒng)，已成為加快推進(jìn)交通戰(zhàn)備保障模式轉(zhuǎn)型，提升機(jī)動(dòng)輸送和支援保障能力的重要途徑和必然選擇。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)

遵循國家交通行業(yè)信息系統(tǒng)建設(shè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，以GIS平臺(tái)為支撐，以交通運(yùn)輸綜合信息數(shù)據(jù)庫為核心，整合地方鐵、公、水、空交通運(yùn)輸部門信息資源，構(gòu)建橫向聯(lián)通地方交通戰(zhàn)備各職能部門，末端延伸至交通專業(yè)保障隊(duì)伍等保障單元的交通戰(zhàn)備決策支持系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)交通戰(zhàn)備保障資源全面掌握、保障能力快速可知、保障態(tài)勢(shì)動(dòng)態(tài)可視和保障行動(dòng)實(shí)時(shí)可控，為遂行各種應(yīng)急行動(dòng)提供高效、智能的交通戰(zhàn)備信息保障和輔助決策支持。

2.2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

系統(tǒng)主要包括以下功能：運(yùn)輸態(tài)勢(shì)綜合顯控、運(yùn)力信息查詢統(tǒng)計(jì)、專業(yè)保障隊(duì)伍查詢、物資器材倉庫查詢、交通基礎(chǔ)設(shè)施查詢、標(biāo)準(zhǔn)交通標(biāo)號(hào)標(biāo)繪、數(shù)據(jù)產(chǎn)品生成與分發(fā)，以及常規(guī)的GIS空間分析等功能。

2.3 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

交通戰(zhàn)備決策支持系統(tǒng)涉及大量數(shù)據(jù)的處理、交互，同時(shí)要求有快速的態(tài)勢(shì)顯控和查詢分析能力，所以本系統(tǒng)采用C/S體系架構(gòu)。

數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)于后臺(tái)服務(wù)器，態(tài)勢(shì)顯控和各種查詢、分析、運(yùn)算主要由客戶端完成。采用這種方式，既可減輕服務(wù)器端壓力，滿足多用戶并發(fā)訪問需求;又可充分發(fā)揮各客戶端的快速處理能力，滿足系統(tǒng)安全性、穩(wěn)定性需求。

2.4 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)由網(wǎng)絡(luò)支撐層、軟件平臺(tái)層、基礎(chǔ)服務(wù)層、共性支撐層和功能應(yīng)用層共5個(gè)層面構(gòu)成，自下而上構(gòu)成相互支撐的層次結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

2.4.1 網(wǎng)絡(luò)支撐層

依托政府專網(wǎng)和鐵、公、水、空交通行業(yè)專網(wǎng)，構(gòu)建縱向貫通省、市（州）、縣三級(jí)、橫向連接各交通行業(yè)職能部門的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)支撐層。

2.4.2 軟件平臺(tái)層

構(gòu)建在硬件設(shè)施之上的平臺(tái)軟件，包括操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和商用軟件等系統(tǒng)運(yùn)行支撐環(huán)境。

2.4.3 基礎(chǔ)服務(wù)層

主要包括交通運(yùn)輸綜合信息數(shù)據(jù)庫，基于數(shù)據(jù)庫訪問引擎、公共信息交換服務(wù)和信息傳輸服務(wù)的服務(wù)集成框架，以及專用的數(shù)據(jù)訂閱分發(fā)服務(wù)。

2.4.4 共性支撐層

為規(guī)范不同功能單元的接口和信息交換約定，建立的松耦合的、統(tǒng)一的、通用的支撐層。由服務(wù)集成框架、客戶集成框架和數(shù)據(jù)集成框架三部分組成。

2.4.5 功能應(yīng)用層

主要由交通基礎(chǔ)設(shè)施查詢、運(yùn)輸態(tài)勢(shì)綜合顯控、運(yùn)力信息查詢統(tǒng)計(jì)、專業(yè)保障隊(duì)伍查詢、物資器材倉庫查詢、數(shù)據(jù)產(chǎn)品生成與分發(fā)等共21個(gè)功能組件構(gòu)成。

2.5 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

交通運(yùn)輸綜合信息數(shù)據(jù)庫由地理空間信息數(shù)據(jù)庫、交通戰(zhàn)備信息數(shù)據(jù)庫、態(tài)勢(shì)和運(yùn)力信息數(shù)據(jù)庫三部分組成，

2.5.1 地理空間信息數(shù)據(jù)庫

存儲(chǔ)二維和三維電子地圖數(shù)據(jù)。二維電子地圖是指國標(biāo)或其它常用格式（如Mapinfo的mif/mid格式、Arclnfo的EOO格式等）的地理信息文件;三維電子地圖指數(shù)字高程模型（DEM）和高清遙感影像數(shù)據(jù)。

2.5.2 交通戰(zhàn)備信息數(shù)據(jù)庫

存儲(chǔ)鐵路的路網(wǎng)、各分局、各車站的編組及對(duì)開能力，公路的路網(wǎng)、道路基本情況、通行能力及運(yùn)力情況，鐵路、公路的橋梁、隧道情況，機(jī)場(chǎng)、港口、電信、重點(diǎn)目標(biāo)的分布、地理位置及運(yùn)載能力等情況，物資器材倉庫和專業(yè)保障隊(duì)伍的分布、保障能力等信息。

2.5.3 態(tài)勢(shì)和運(yùn)力信息數(shù)據(jù)庫

存儲(chǔ)從鐵路部門的調(diào)度指揮管理系統(tǒng)、鐵路運(yùn)輸管理系統(tǒng)，公路管理部門的公路貨運(yùn)管理系統(tǒng)，海事部門的船舶交通管理系統(tǒng)，民航部門的航班運(yùn)營管理系統(tǒng)、空管雷達(dá)監(jiān)控系統(tǒng)等定時(shí)篩選采集到的運(yùn)輸態(tài)勢(shì)和靜態(tài)、動(dòng)態(tài)運(yùn)力信息。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)采用軟件工程、組件技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)進(jìn)行集成開發(fā)，具體技術(shù)路線如圖2所示。

3.1.1 采用軟件工程思想管理

根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求，應(yīng)用可視化建模工具Rational Rose建立用例、類、序列、活動(dòng)、部署等整個(gè)系統(tǒng)完備的可視化模型，并生成c++代碼框架;應(yīng)用Data Modeler工具進(jìn)行數(shù)據(jù)庫建模，實(shí)現(xiàn)對(duì)象模型到數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換;應(yīng)用Microsoft Visual SourceSafe進(jìn)行系統(tǒng)文檔規(guī)范化統(tǒng)一管理。

3.1.2 基于組件對(duì)象模型（COM）標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)

系統(tǒng)所有功能組件以交通專用地理信息系統(tǒng)（ TGIS）二次開發(fā)平臺(tái)為基礎(chǔ)，遵循COM技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行開發(fā)，封裝完成后的各個(gè)功能組件可按業(yè)務(wù)需求，分類集成、分層集成，滿足不同用戶需求。

3.1.3 應(yīng)用Microsoft Visual CH 2010開發(fā)環(huán)境進(jìn)行系統(tǒng)集成

因?yàn)閏++可以和TGIS提供的SDK很好結(jié)合，并具有使用靈活、執(zhí)行效率高等特點(diǎn)，所以系統(tǒng)中所有組件均應(yīng)用C++開發(fā)，同時(shí)為了保持程序設(shè)計(jì)環(huán)境的統(tǒng)一，系統(tǒng)整體界面也用C++編寫。

3.1.4 應(yīng)用Oracle進(jìn)行數(shù)據(jù)庫管理

由于涉及到海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、長(zhǎng)事務(wù)處理、多用戶并發(fā)訪問等問題，所以在數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)上選擇Oracle;數(shù)據(jù)庫訪問引擎基于ADO封裝完成，實(shí)現(xiàn)對(duì)空間、非空間數(shù)據(jù)的高效存取。

3.2 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

3.2.1 交通基礎(chǔ)設(shè)施顯控與查詢

能夠?qū)崿F(xiàn)專業(yè)保障隊(duì)伍、物資器材倉庫和鐵、公、水、空各種交通基礎(chǔ)設(shè)施在電子地圖上的分類、分級(jí)可控疊加顯示;能夠?yàn)橛脩籼峁耙詧D查庫”和“以庫查圖”等多種方式的目標(biāo)快速定位、屬性信息實(shí)時(shí)查詢;并能提供地圖的常規(guī)操作和目標(biāo)編輯等功能。

3.2.2 交通運(yùn)輸態(tài)勢(shì)綜合顯控

依托態(tài)勢(shì)和運(yùn)力信息數(shù)據(jù)庫，可在電子地圖上實(shí)時(shí)或近實(shí)時(shí)地顯示鐵、公、水、空綜合運(yùn)輸態(tài)勢(shì);也可根據(jù)用戶需求，實(shí)現(xiàn)鐵、公、水、空運(yùn)輸態(tài)勢(shì)的分類、分級(jí)可控顯示;并預(yù)留GPS和北斗接口，滿足應(yīng)急狀態(tài)用戶擴(kuò)充需要。

3.2.3 交通運(yùn)力查詢統(tǒng)計(jì)分析

依托態(tài)勢(shì)和運(yùn)力信息數(shù)據(jù)庫，能夠以范圍選取或圖形選取方式，查詢統(tǒng)計(jì)某區(qū)域內(nèi)鐵、公、水、空不同輸送方式的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)運(yùn)力情況，并可以圖、文、報(bào)表的方式打印輸出。

3.2.4 專業(yè)保障隊(duì)伍和物資器材倉庫查詢

能夠以范圍選取或圖形選取方式，查詢某區(qū)域內(nèi)鐵、公、水、空所有專業(yè)保障隊(duì)伍和物資器材倉庫信息，并按距離選取中心點(diǎn)遠(yuǎn)近自動(dòng)進(jìn)行排序，查詢結(jié)果可以圖、文、報(bào)表的方式打印輸出。

3.2.5 地理空間分析

能夠結(jié)合道路通行狀況、主要經(jīng)由點(diǎn)、規(guī)避點(diǎn)等信息，進(jìn)行運(yùn)輸最優(yōu)路徑分析;能夠?qū)崿F(xiàn)通視、距離、面積、坡度、疊置、緩沖區(qū)等空間分析功能，并以形象、直觀、立體的顯示方式進(jìn)行表現(xiàn)。

3.2.6 標(biāo)準(zhǔn)交通標(biāo)號(hào)標(biāo)繪

能夠應(yīng)用國標(biāo)交通標(biāo)號(hào)，在電子地圖上實(shí)現(xiàn)各種交通計(jì)劃預(yù)案或?qū)嵤┓桨傅膱D形化標(biāo)繪;并支持以圖層方式的定制導(dǎo)出或直接打印輸出;交通標(biāo)號(hào)庫預(yù)留接口，可擴(kuò)充新交通標(biāo)號(hào)導(dǎo)入，保障未來應(yīng)用需要。

3.2.7 數(shù)據(jù)產(chǎn)品生成與分發(fā)

能夠根據(jù)具體任務(wù)或用戶特定需求，從交通運(yùn)輸綜合信息數(shù)據(jù)庫中提出相關(guān)信息，并以Word文檔或電子表格形式定制生成交通保障信息表、運(yùn)力保障分布態(tài)勢(shì)圖和鐵、公、水、空運(yùn)輸態(tài)勢(shì)圖等數(shù)據(jù)產(chǎn)品，并以定向推送的方式進(jìn)行傳輸與分發(fā)。

4 應(yīng)用實(shí)例

以專業(yè)保障隊(duì)伍及物資器材倉庫查詢?yōu)槔?。比如：輔陽大橋被洪水沖毀，我們應(yīng)用“交通基礎(chǔ)設(shè)施查詢”功能可快速定位到輔陽大橋所在位置;以輔陽大橋?yàn)閳A心，應(yīng)用“專業(yè)保障隊(duì)伍查詢”功能，可快速搜索出距輔陽大橋周圍五十公里范圍內(nèi)的所有交通保障隊(duì)伍，并按距離遠(yuǎn)近自動(dòng)進(jìn)行排序;點(diǎn)擊距離輔陽大橋最近的（32公里）“白山市公路運(yùn)輸保障大隊(duì)”，可快速查詢保障大隊(duì)聯(lián)系電話、人員情況、裝備情況等;如果橋梁維修需要物資器材保障，可以應(yīng)用“物資器材倉庫查詢”功能，輸入搜索范圍和物資名稱，比如“321鋼橋”，可以快速查詢出慶豐嶺倉庫有321鋼橋，以及鋼橋的跨徑、數(shù)量、質(zhì)量狀況等信息。

5 結(jié)束語

以信息平臺(tái)建設(shè)為牽引，按照“軍地一體、平戰(zhàn)結(jié)合，需求牽引、融合發(fā)展”的思路，我們構(gòu)建了集數(shù)據(jù)整合、輔助分析、態(tài)勢(shì)感知、產(chǎn)品分發(fā)等功能于一體的交通戰(zhàn)備決策支持系統(tǒng)。該系統(tǒng)的研發(fā)對(duì)于促進(jìn)軍地交通運(yùn)輸部門深層次、全方位融合發(fā)展，進(jìn)一步推進(jìn)交通戰(zhàn)備保障模式轉(zhuǎn)型，有效提升了交通運(yùn)輸應(yīng)急保障能力，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

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