人防指揮數(shù)字化預案系統(tǒng)設計研究

嚴歡 楊文楷

【摘要】? ? 針對人防指揮行動中使用預案的需求，本文設計了一套基于自然語言處理的人防指揮數(shù)字化預案系統(tǒng)。文中提出了系統(tǒng)的總體架構，明確了功能組成，最后提出了本系統(tǒng)涉及的關鍵技術，為人防指揮數(shù)字化預案研發(fā)提供支撐。

【關鍵詞】? ? 系統(tǒng)設計? ? 人防指揮? ? 數(shù)字化預案? ? 文本摘要

引言：

《中華人民共和國人民防空法》第二章第十二條規(guī)定：“城市人民政府應當制定防空襲方案及實施計劃，必要時可以組織演習”。人民防空襲方案是為了籌劃和部署防空襲斗爭而制定的預案，是平時指導人民防空建設和戰(zhàn)時組織指揮人民防空行動的基本依據(jù)。人民防空襲方案的編制是縣級以上地方各級人民政府和同級軍事機關、中央和國家機關、重要經(jīng)濟目標單位的重要職責之一。

現(xiàn)階段，各級人防單位對人民防空襲方案的應用大部分還停留在電子文本的維護管理，更先進的應用形式則是根據(jù)某個版本預案固定制作對應的可視化展現(xiàn)系統(tǒng)或模塊，相對呆板，無法適應多變的戰(zhàn)場環(huán)境。因此，為了解決人防預案與指揮行動嚴重脫節(jié)的問題，設計了人防指揮數(shù)字化預案系統(tǒng)。

一、需求概述

人防預案的數(shù)字化是以信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫為載體，將GIS、自然語言處理等技術應用于人民防空方案的處理過程中，根據(jù)人民防空行動過程，通過數(shù)字化、可視化手段將人民防空流程和要素展示出來，為人防指揮部指揮人員提供全面、具體、針對性強的直觀高效的防空襲方案，使人民防空方案的制定和執(zhí)行達到規(guī)范化、數(shù)字化、可視化的水平。

數(shù)字化具體體現(xiàn)在如下幾點：

1.需要具備對不同的預案模板進行管理的功能。

2.需要具備根據(jù)預案模板結構化預案的功能。

3.需要具備根據(jù)預案內(nèi)容進行統(tǒng)計的功能。

4.需要具備根據(jù)預案形成指揮行動需要的行動任務的功能。

5.需要具備按照指揮流程對預案進行展示的功能。

二、系統(tǒng)設計

2.1總體架構

人防指揮數(shù)字化預案系統(tǒng)，面向人防指揮業(yè)務流程，以人防共性軟件服務為支撐搭建人防指揮數(shù)字化預案的業(yè)務應用，具備預案模板管理、預案管理、預案結構化、預案關聯(lián)和預案展示等功能，實現(xiàn)人防預案的結構化、數(shù)字化和可視化要求。

人防指揮數(shù)字化預案系統(tǒng)總體架構采用自下而上的設計方式，整套系統(tǒng)包括資源層、支撐層和業(yè)務應用層，具體如下圖1所示。

1.資源層。資源層指系統(tǒng)的基礎設施資源層，包括系統(tǒng)底層的軟硬件資源、包括服務器、客戶機、網(wǎng)絡等硬件平臺，操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫引擎等應用軟件。

2.支撐層。支撐層指支撐系統(tǒng)業(yè)務層實現(xiàn)所需要的服務，包括服務化應用支撐框架和共性服務。其中共性服務包括地理信息服務、標繪服務、數(shù)據(jù)服務、通信服務、報文服務、時空統(tǒng)一服務等。

3.業(yè)務應用層。業(yè)務應用層是滿足人防指揮數(shù)字化預案業(yè)務需求的人防業(yè)務應用，是面向用戶、直接為用戶提供業(yè)務處理的基礎應用功能模塊，包括預案結構化、預案關聯(lián)、數(shù)字化生成、對外接口等功能。

2.2系統(tǒng)組成

人防指揮數(shù)字化預案軟件功能包括預案結構化、預案關聯(lián)、數(shù)字化生成和對外接口。功能組成如下圖所示：

2.2.1預案結構化

預案結構化是人民防空襲方案數(shù)字化的基礎，按照預案模板對電子化的預案進行結構化分解，最終形成數(shù)字化預案。預案結構化包括預案模板管理、預案管理、要素管理、預案解析四個功能模塊。

1.預案模板管理。預案模板管理是根據(jù)規(guī)范，進行提煉，提取出方案模板，并進行維護管理。包括預案模板的新增、修改、刪除和查詢等子功能。

2.預案管理。預案管理是用戶根據(jù)選定的預案模板分解段落，并可以進行預案的快速制作，實現(xiàn)人民防空襲方案的電子化。預案管理包括預案的新增、修改、刪除、預覽、文檔查詢等功能模塊。其中，預案新增功能模塊包括文檔導入、內(nèi)容編輯、附件關聯(lián)上傳等。

3.語義管理。要素管理是對文本要素庫的進行維護管理，在將文本要素更新后，會將更新后內(nèi)容即時更新到預案文本中，從而達到快速完成修訂目的。人防方案中的某個語義可能有多個文本與之存在對應關系，在要素管理中將語料要素庫中內(nèi)容進行維護管理。要素管理包括文本語料要素的批量更新以及維護的增刪改查等功能。

4.預案解析。預案解析是按照將按照預案模板分解后的文本單元進行解析，提取關鍵信息后，形成多個文本要素集合。解析后以結構化方式和非結構化結合的方式進行保存;

預案解析包括要素存儲，統(tǒng)計分析。

要素存儲是將文本要素，儲存到數(shù)據(jù)庫中。

統(tǒng)計分析是對預案進行解析后，統(tǒng)計分析預案中包含的要素屬性。

2.2.2預案關聯(lián)

預案關聯(lián)是指將防空襲方案文本與人防指揮行動流程進行關聯(lián)，包括建立方案文本與態(tài)勢圖的關聯(lián)關系，建立方案文本與指揮行動任務的關聯(lián)關系，讓數(shù)字化預案發(fā)揮信息化工具效能，為人防指揮行動進行指導。預案關聯(lián)包括語義關聯(lián)、圖形要素關聯(lián)、行動要素關聯(lián)三個功能模塊。

1.文本關聯(lián)。關聯(lián)庫管理是提供語義與預案文本的建立關聯(lián)，并對關聯(lián)關系進行維護管理，形成文本要素庫。

2.圖形要素關聯(lián)。圖形要素關聯(lián)是針對預案與圖形要素提供專門的關聯(lián)操作。

3.行動要素關聯(lián)。行動要素關聯(lián)是針對預案與行動要素關聯(lián)提供關聯(lián)操作。包括動作關聯(lián)、實體關聯(lián)、地點關聯(lián)、時間關聯(lián)、類型關聯(lián)。

動作關聯(lián)為將行動任務的某個動作命令描述與語義單元中某些動作類型關聯(lián)。

實體關聯(lián)為將行動任務的實體與實體類語義單元關聯(lián)。

地點關聯(lián)為將行動任務的地點與地點語義單元關聯(lián)。

時間關聯(lián)為將行動任務時間與語義單元的時間的選擇及描述方式關聯(lián)。

類型關聯(lián)為限定某個類型的行動任務模板內(nèi)包含的動作、實體、時間、地點類型來約束最終顯示的效果。

2.2.3數(shù)字化生成

數(shù)字化生成是在各個階段按照結構化后的預案快速生成符合預案的態(tài)勢圖或者行動任務。功能包括態(tài)勢圖生成、行動任務生成。功能包括態(tài)勢圖生成、行動任務生成。

1.態(tài)勢圖生成。態(tài)勢圖生成是根據(jù)預案要素與圖形的關聯(lián)，快速生成態(tài)勢圖。

2。行動任務生成。行動任務生成是根據(jù)預案要素與行動任務的關聯(lián)，快速生成行動任務。

2.2.4對外接口

根據(jù)預案結構化以及數(shù)字化生成功能對外提供對應的接口。

提供查詢態(tài)勢圖轉換接口、行動任務接口及查詢分析接口。

三、關鍵技術

3.1基于預案模型的人防預案文本處理方法

為解決人民防空襲方案在實施過程中難以有效執(zhí)行、可操作性差的問題，針對人民防空襲方案的結構建立通用的人防預案模板，通過對防空襲方案內(nèi)容按模板提取各個結構單元，形成多個人防預案文本單元。預案模板還明確了每個預案文本單元的標注，通過標注明確文本單元的上下文，為預案結構化提供區(qū)別歧義的依據(jù)。該項研究能夠為人防指揮行動提供結構化預案數(shù)據(jù)，促進預案中的資源配置的落實及智能化人防指揮行動的實現(xiàn)。

3.2基于框架理論和分詞技術的人防預案結構化技術

框架表示法是以框架理論為基礎的、能將陳述性和過程性知識相結合的一種結構化的知識表示方法?？蚣苁且环N描述對象屬性的數(shù)據(jù)結構，它通常由若干個槽組成。一個槽用于描述一個屬性，由一個槽值或若干個側面組成;一個側面可以包含若干個側面值。槽值和側面值的數(shù)據(jù)類型可以是字符、數(shù)值或布爾類型。

通過對預案文本單元進行預處理后，去除文本中的噪聲，并做歸一化處理，使得預案文本單元具備結構化的特性，再通過分詞技術進行文本摘要，提取每句話中的結構化特征，結合預案框架法的結構化類型和人防預案語料庫，將預案文本進行結構化存儲。

采用框架法表示人民防空襲方案，不僅可以表達預案對象的數(shù)據(jù)結構，也可以表達預案對象之間的關聯(lián)，使預案的表達更加科學、自然和簡練，對優(yōu)化應急預案管理、提高應急指揮效能，提升人防指揮行動決策合理性都具有十分重要的意義。

3.3基于人防指揮流程的防空襲方案圖形化方法

防空襲方案在人民防空襲斗爭過程中占據(jù)非常重要的作用，由于防空襲方案的文本特性，當前防空襲方案的實用性與現(xiàn)場可操作性飽受質(zhì)疑。本項目基于人防行動指揮流程，進行防空襲方案的流程結構研究和圖形化研究，實現(xiàn)文本預案的結構化和圖形化，完成內(nèi)容繁雜的文本預案向預案指令的轉換工作，使之內(nèi)容精簡、具備可操作性。

基于流程的人民防空襲方案結構化，就是在原有防空襲方案的基礎上，將防空襲方案結構化成人防行動指揮流程，在這些流程下，匹配相應的人防任務（如疏散掩蔽、重要經(jīng)濟目標防護、搶險搶修）或相應的注意事項。通過對防空襲方案的結構化研究，解決文本預案現(xiàn)場操作性問題，在人防行動指揮救援過程中，發(fā)揮人民防空襲方案的指導作用，促進人防行動指揮決策的水平的提高。

四、結束語

本系統(tǒng)是以人防指揮行動為核心需求，實現(xiàn)人民防空方案的結構化、數(shù)字化和可視化功能，檢驗人民防空方案的可操作性和實戰(zhàn)化演習演練能力，輔助指揮行動中決策的制定，促進人民防空方案的不斷改進和完善，具有較高的應用價值。