云南省第三次全國國土調(diào)查綜合管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研發(fā)

張 明,邱云峰,黃彥鋒,郭 飛

(1.云南省測(cè)繪產(chǎn)品檢測(cè)站，云南 昆明 650034；2.昆明信飛科技有限公司，云南 昆明 650216)

0 引 言

2017年10月16日，國務(wù)院發(fā)布了《關(guān)于開展第三次全國土地調(diào)查的通知》(國發(fā)〔2017〕48號(hào))，明確指出國土調(diào)查是一項(xiàng)重大的國情國力調(diào)查，是查實(shí)查清國土資源的重要手段。第三次全國土地調(diào)查(以下簡(jiǎn)稱“三調(diào)”)工作任務(wù)艱巨，是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，調(diào)查作業(yè)、項(xiàng)目監(jiān)理、成果質(zhì)檢和各級(jí)自然資源管理部門在“三調(diào)”工作中都承擔(dān)著重要的角色。但在傳統(tǒng)的管理模式下，調(diào)查、監(jiān)理、質(zhì)檢沒有便捷渠道及時(shí)上報(bào)自己的工作情況，各級(jí)管理部門也不能通過便捷渠道及時(shí)了解、掌握、轄區(qū)內(nèi)的“三調(diào)”工作信息，極易造成各單位(部門)之間的信息不對(duì)稱，給管理部門工作帶來了較多困難，同時(shí)也給全省“三調(diào)”工作的順利開展埋下了隱患。如何將網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)、GIS技術(shù)與“三調(diào)”管理工作進(jìn)行融合，快速有效地處理、反饋“三調(diào)”工作中相關(guān)工作問題，加強(qiáng)項(xiàng)目質(zhì)量管理，使整個(gè)“三調(diào)”工作實(shí)現(xiàn)信息化管理成為了“三調(diào)”亟待解決的問題[1-2]。本文將重點(diǎn)介紹云南省“三調(diào)”綜合管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路和實(shí)現(xiàn)方法。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)構(gòu)架

云南省“三調(diào)”查質(zhì)檢服務(wù)系統(tǒng)采用B/S模式架構(gòu)，服務(wù)器端部署在阿里云西南信息節(jié)點(diǎn)的Windows Server操作系統(tǒng)上，以PostgreSQL 10作為數(shù)據(jù)庫，采用微軟的ASP.NET組件進(jìn)行開發(fā)，前端采用HTML5+CSS3+JavaScript組合技術(shù)，通信采用國密SM2算法進(jìn)行加密，系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)圖 Fig.1 System architecture diagram

1.2 業(yè)務(wù)工作流程

系統(tǒng)依據(jù)用戶職責(zé)與身份的不同，主要完成以下業(yè)務(wù)邏輯：調(diào)查單位完善項(xiàng)目信息并每周提交調(diào)查進(jìn)度周報(bào)和項(xiàng)目調(diào)查工作報(bào)告，當(dāng)調(diào)查成果具備質(zhì)檢條件時(shí)，向監(jiān)理單位或者省級(jí)質(zhì)檢單位提交成果質(zhì)檢申請(qǐng)；監(jiān)理單位每周提交監(jiān)理進(jìn)度周報(bào)和項(xiàng)目監(jiān)理工作報(bào)告，并處理調(diào)查單位提交的成果質(zhì)檢申請(qǐng)；省級(jí)質(zhì)檢單位每周提交質(zhì)檢進(jìn)度周報(bào)和項(xiàng)目質(zhì)檢工作報(bào)告，并處理調(diào)查單位提交的成果質(zhì)檢申請(qǐng)；質(zhì)檢牽頭單位每周提交項(xiàng)目工作報(bào)告，并查閱各省級(jí)質(zhì)檢單位的工作情況；縣級(jí)“三調(diào)”辦每周提交項(xiàng)目工作報(bào)告，并查閱行政區(qū)內(nèi)的調(diào)查、監(jiān)理、質(zhì)檢工作情況；市級(jí)“三調(diào)”辦每周提交項(xiàng)目工作報(bào)告，并查閱行政區(qū)內(nèi)的調(diào)查、監(jiān)理、質(zhì)檢工作情況；省級(jí)“三調(diào)”辦每周提交項(xiàng)目工作報(bào)告，并查閱全省的“三調(diào)”項(xiàng)目調(diào)查、監(jiān)理、質(zhì)檢工作情況。省級(jí)“三調(diào)”辦具備對(duì)質(zhì)檢牽頭單位、省級(jí)質(zhì)檢單位、監(jiān)理單位、調(diào)查單位、縣級(jí)“三調(diào)”辦、市級(jí)“三調(diào)”辦發(fā)布通知公告的權(quán)利。業(yè)務(wù)工作流程如圖2所示，系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)框架如圖3所示。

圖2 業(yè)務(wù)工作流程圖 Fig.2 Business work flow chart

圖3 功能框架Fig.3 Functional framework

2 關(guān)鍵技術(shù)研究

2.1 天地圖API的改造與調(diào)用

天地圖JavaScript API 4.0是一套符合HTML 5.0規(guī)范的應(yīng)用程序接口，以HTML 5.0的形式提供各種地圖服務(wù)和數(shù)據(jù)，如地圖展示、標(biāo)注、定位等[3-4]。為開發(fā)者提供了調(diào)用天地圖在線地理信息服務(wù)的通道，包括創(chuàng)建地圖、調(diào)用地圖、POI搜索以及在地圖上添加覆蓋物等，可幫助開發(fā)者在網(wǎng)站中構(gòu)建功能豐富、交互性強(qiáng)的地圖應(yīng)用。但同時(shí)本系統(tǒng)需要統(tǒng)計(jì)分析用戶匯總的各類填報(bào)信息，并以地理范圍作為參考宏觀查看各項(xiàng)數(shù)據(jù)完成情況，對(duì)網(wǎng)絡(luò)連通性和按區(qū)域分級(jí)展示要求較高，如果進(jìn)度、質(zhì)量發(fā)生問題必須第一時(shí)間作出有效處理。因此，針對(duì)以上問題，如何保障高速有效的地圖展示和快速刷新是本系統(tǒng)需要解決的主要問題之一。

本系統(tǒng)主要采用CORS跨源資源分享(Cross-Origin Resource Sharing)跨域算法進(jìn)行資源多線程訪問來加速天地圖調(diào)用。跨源資源分享是W3C標(biāo)準(zhǔn)，其核心思想是通過HTTP頭部進(jìn)行瀏覽器和服務(wù)器之間的溝通交流，是跨源AJAX請(qǐng)求的根本解決方法。相比JSONP只能發(fā)GET請(qǐng)求，CORS允許任何類型的請(qǐng)求。整個(gè)CORS通信過程，都是瀏覽器自動(dòng)完成，不需要用戶參與。對(duì)于開發(fā)者來說，CORS通信與同源的AJAX通信沒有差別，代碼完全一樣。瀏覽器一旦發(fā)現(xiàn)AJAX請(qǐng)求跨源，就會(huì)自動(dòng)添加一些附加的頭信息，有時(shí)還會(huì)多出一次附加的請(qǐng)求，但用戶不會(huì)有感覺。

2.2 國密通信加密

已上升到國家安全的戰(zhàn)略地位的信息安全，數(shù)據(jù)安全是重要組成部分。要保障數(shù)據(jù)的傳輸安全，加密算法是核心問題。然而，長(zhǎng)期以來，安全要求等級(jí)高的行業(yè)都是沿用3DES、SHA-1、RSA等國際通用的密碼算法體系和標(biāo)準(zhǔn)，容易造成信息泄露與數(shù)據(jù)庫暴庫[5-7]。因此如何選擇加密算法，使三調(diào)綜合管理系統(tǒng)的自主性和安全性得到提升變得尤為重要。

“三調(diào)”綜合管理系統(tǒng)主要采用國密SM2算法對(duì)信息系統(tǒng)的傳輸過程進(jìn)行加密。SM2算法由國家密碼管理局于2010年12月17日發(fā)布，是我國自主設(shè)計(jì)的公鑰密碼算法，基于更加安全先進(jìn)的橢圓曲線密碼機(jī)制，在國際標(biāo)準(zhǔn)的ECC橢圓曲線密碼理論基礎(chǔ)上進(jìn)行自主研發(fā)設(shè)計(jì)，具備ECC算法的性能特點(diǎn)并實(shí)現(xiàn)優(yōu)化改進(jìn)。與傳統(tǒng)RSA算法性能對(duì)比，SM2算法和RSA算法都屬于公鑰加密算法，但兩者分別基于不同的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)。與RSA算法相比，SM2算法具有抗攻擊性強(qiáng)、CPU 占用少、內(nèi)容使用少、網(wǎng)絡(luò)消耗低、加密速度快等特點(diǎn)。

3 主要功能實(shí)現(xiàn)

云南省“三調(diào)”綜合管理系統(tǒng)采取一次性統(tǒng)一規(guī)范化設(shè)計(jì)，分步實(shí)施和建設(shè)的原則，確保系統(tǒng)建設(shè)規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化?！叭{(diào)”綜合管理系統(tǒng)基于B/S構(gòu)架設(shè)計(jì)，采用MVC架構(gòu)作為數(shù)據(jù)展示模塊，使用ASP.NET、JavaSript語言進(jìn)行程序開發(fā)，通過國密SM2加密算法進(jìn)行數(shù)據(jù)通信加密，完成與PostgreSQL數(shù)據(jù)庫的對(duì)接以及遠(yuǎn)程服務(wù)器數(shù)據(jù)調(diào)用。系統(tǒng)展示模塊通過調(diào)用天地圖API和后臺(tái)數(shù)據(jù)庫對(duì)“三調(diào)”系統(tǒng)的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、讀取，以滿足不同的業(yè)務(wù)需求。用戶界面UI設(shè)計(jì)方面，本系統(tǒng)著重按照操作性、界面色彩、界面平面版式、數(shù)據(jù)顯示集中、主次分明等原則進(jìn)行用戶接口美工優(yōu)化。

本系統(tǒng)的最終研發(fā)實(shí)現(xiàn)的主要功能有：1)項(xiàng)目管理；2)進(jìn)度報(bào)告；3)成果檢查；4)工作報(bào)告；5)統(tǒng)計(jì)分析；6)通訊錄等。

3.1 項(xiàng)目管理

項(xiàng)目管理主要實(shí)現(xiàn)相關(guān)單位修改并完善本單位項(xiàng)目基本信息的功能。用戶進(jìn)入項(xiàng)目管理頁面，可完善修改所負(fù)責(zé)項(xiàng)目的基本信息和項(xiàng)目主要技術(shù)人員等信息。同時(shí)，為了方便使用者填寫信息，系統(tǒng)內(nèi)置了國家統(tǒng)計(jì)局2017年的統(tǒng)計(jì)用區(qū)劃代碼和城鄉(xiāng)劃分代碼，各用戶可根據(jù)調(diào)查的實(shí)際情況自行選擇。項(xiàng)目管理功能界面如圖4所示。

3.2 進(jìn)度報(bào)告

進(jìn)度報(bào)告主要實(shí)現(xiàn)對(duì)本單位所負(fù)責(zé)的“三調(diào)”項(xiàng)目進(jìn)度周報(bào)的上傳、維護(hù)、檢查、更新等功能。進(jìn)度周報(bào)通過Web頁面手工填寫，并按鄉(xiāng)鎮(zhèn)或者調(diào)查區(qū)提交。調(diào)查單位提交進(jìn)度周報(bào)后，系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算出鄉(xiāng)鎮(zhèn)和調(diào)查區(qū)的調(diào)查進(jìn)度，并根據(jù)進(jìn)度與項(xiàng)目計(jì)劃進(jìn)行比較，判斷項(xiàng)目進(jìn)度是否正常。監(jiān)理單位提交進(jìn)度周報(bào)后，系統(tǒng)計(jì)算出鄉(xiāng)鎮(zhèn)和調(diào)查區(qū)監(jiān)理進(jìn)度。省級(jí)質(zhì)檢單位提交進(jìn)度周報(bào)后，系統(tǒng)計(jì)算出鄉(xiāng)鎮(zhèn)和調(diào)查區(qū)的質(zhì)檢進(jìn)度。界面效果如圖5所示。

圖5 進(jìn)度報(bào)告功能界面Fig.5 Progress reporting function interface

3.3 成果檢查

成果檢查主要實(shí)現(xiàn)各單位成果檢查提交申請(qǐng)的功能。成果自檢簡(jiǎn)報(bào)通過Web頁面手工填寫提交，之后，對(duì)應(yīng)的監(jiān)理單位或省級(jí)質(zhì)檢單位會(huì)收到提醒信息，及時(shí)對(duì)提交的成果進(jìn)行質(zhì)檢，并填寫質(zhì)檢反饋意見。界面效果如圖6所示。

圖6 成果檢查功能界面Fig.6 Results check function interface

3.4 工作報(bào)告

工作報(bào)告主要是實(shí)現(xiàn)單位通過Web頁面提交項(xiàng)目工作報(bào)告的功能。為保障“三調(diào)”綜合管理系統(tǒng)內(nèi)信息的準(zhǔn)確性，系統(tǒng)內(nèi)置了時(shí)間節(jié)點(diǎn)限制功能，相關(guān)單位必須每周上報(bào)工作報(bào)告，如果超過相關(guān)時(shí)間節(jié)點(diǎn)限制，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)對(duì)相關(guān)管理部分進(jìn)行延期信息提示。工作報(bào)告以簡(jiǎn)報(bào)形式上報(bào)，主要包括工作推進(jìn)情況、存在的問題及解決措施、下一步工作安排等內(nèi)容。工作報(bào)告界面效果如圖7所示。

圖7 工作報(bào)告功能界面Fig. 7 Work report function interface

3.5 統(tǒng)計(jì)分析

統(tǒng)計(jì)分析可以幫助用戶匯總統(tǒng)計(jì)填報(bào)信息，按行政區(qū)劃宏觀查看項(xiàng)目的生產(chǎn)、監(jiān)理、質(zhì)檢進(jìn)度完成情況。同時(shí)，根據(jù)權(quán)限的不同，系統(tǒng)能夠自動(dòng)分析相關(guān)權(quán)限內(nèi)進(jìn)度完成情況，并與其它同級(jí)別區(qū)域進(jìn)行對(duì)比分析。統(tǒng)計(jì)分析界面效果如圖8所示。

圖8 統(tǒng)計(jì)分析功能界面AFig.8 Statistical analysis function Interface A

國家級(jí)成果核查是“三調(diào)”工作的重要組成部分，是保障全國國土調(diào)查成果真實(shí)準(zhǔn)確的重要手段。為方便統(tǒng)計(jì)核查工作完成情況，使管理部門和核查負(fù)責(zé)單位能夠有效、及時(shí)查看全省核查完成情況，軟件還提供了核查統(tǒng)計(jì)分析對(duì)比功能。用戶可通過該功能實(shí)時(shí)以時(shí)間序列按省內(nèi)行政區(qū)劃、負(fù)責(zé)單位等方式核查進(jìn)度。同時(shí)，系統(tǒng)支持導(dǎo)出匯總明細(xì)功能，以方便相關(guān)部門進(jìn)行統(tǒng)計(jì)報(bào)表。核查功能界面效果如圖9所示。

圖9 統(tǒng)計(jì)分析功能界面BFig.9 Statistical analysis function interface B

3.6 通訊錄

通訊錄主要實(shí)現(xiàn)調(diào)查單位、監(jiān)理單位、質(zhì)檢單位和管理部門查看管理所負(fù)責(zé)項(xiàng)目的相關(guān)聯(lián)系方式，是結(jié)合實(shí)時(shí)信息云化管理的應(yīng)用。該應(yīng)用能將用戶填寫于“三調(diào)”信息系統(tǒng)中的聯(lián)系人信息同步到不同身份用戶，同時(shí)系統(tǒng)還擁有短消息及通知報(bào)告等功能。界面效果如圖10所示。

圖10 通訊錄功能界面Fig.10 Address book function interface

4 結(jié) 語

本文對(duì)“三調(diào)”工作中具有不同角色和功能的調(diào)查單位、監(jiān)理單位、省級(jí)質(zhì)檢單位、監(jiān)理牽頭單位、質(zhì)檢牽頭單位和管理部門的工作職責(zé)進(jìn)行梳理分析，通過信息服務(wù)系統(tǒng)中工作業(yè)務(wù)流程的緊密銜接，設(shè)計(jì)和研發(fā)了云南省“三調(diào)”綜合管理系統(tǒng)，為“三調(diào)”質(zhì)量監(jiān)管工作提供實(shí)時(shí)、全面、科學(xué)的服務(wù)支撐，實(shí)現(xiàn)了云南“三調(diào)”工作的信息化管理。

整個(gè)系統(tǒng)在研發(fā)過程中強(qiáng)調(diào)接口與模塊間的松耦合性，確保被調(diào)用的子模塊在程序接口不變化的情況下，可隨時(shí)修改算法直接替換原方法模塊；同時(shí)具有開發(fā)效率快、功能可擴(kuò)展和易于部署、維護(hù)的優(yōu)勢(shì)，為系統(tǒng)升級(jí)與擴(kuò)展打下了良好的基礎(chǔ)。本文所提出的系統(tǒng)研發(fā)思路和方法，可為基礎(chǔ)測(cè)繪、地理國情監(jiān)測(cè)等相關(guān)領(lǐng)域管理工作提供借鑒，具有較好的參考應(yīng)用價(jià)值。