面向图形作业的协同指挥系统设计与实现

田聚波

(中国电子科技集团公司第五十四研究所,河北 石家庄 050081)



面向图形作业的协同指挥系统设计与实现

田聚波

(中国电子科技集团公司第五十四研究所,河北 石家庄 050081)

摘要：暴恐事件发生后，指挥决策部门需要摸清实情、协同分析和及时处置，常常存在信息获取不充分、信息汇总不及时、情况研判步骤多和方案制定时间长的现象。针对上述问题，提出了一种面向图形作业的协同指挥系统，分析了系统的关键技术，设计了系统的技术架构、物理部署和协同模式，简要介绍了系统仿真测试过程和结果。该系统能够使信息共享和情况研判更加快捷方便，有效提高针对暴恐事件的处置效率。

关键词：图形作业；协同指挥系统；地理信息系统；标绘

0引言

近年来，恐怖袭击、暴力冲突等危害国家和社会安全事件时有发生，对维稳处突应急处置行动提出了更高的要求[1]。首先，由于情况爆发突然，应急指挥必须汇总多个部门的情报信息，摸清实情；再者事态发展多样，恐怖活动往往难以掌握，需要进行数据分析，提供指挥依据；另外现场环境复杂，恐怖活动现场往往无法人为深入侦察情况，需要借助信息手段，获知大量相关信息[2]。

目前，GIS技术的开发和应用已经趋于成熟[3]，基于GIS的设计思路充分考虑到了地理情况是指挥员做出决定时需要考虑的一个重要的因素[4]。协同标绘技术在军事方面应用比较广泛[5]，在维稳处突信息化建设方面应用较少，各职能部门之间的信息共享和协同指挥还处于初级阶段，仍大量使用电话、文电和WEB等手段，尤其是处于不同地域的部门和人员之间的协同工作效率极低。因此有必要建立基于GIS技术和协同标绘技术[6]的维稳处突协同指挥系统，尽可能地利用各部门现有的系统和设备，整合已有的信息资源[7]，快速交换最新、最有价值的情报信息，实时反映综合态势，将信息优势转化为决策优势，为立体化统一调配和扁平化协同指挥提供有效地技术支撑[8]。

1总体设计

维稳处突工作最重要的特点是“反应要快”，所谓“兵贵神速”，其次是“情报要准”和“方案要实”。首先说“情报要准”，需要充分利用各种情报资源，拓展情报收集渠道，实现情报共享和资源共享；另外说“方案要实”，应提前制定多种预案，针对获得的各种情报，协同各部门进行情报研判分析，尽可能预测可能发生的事件，做出遂行任务需要的方案。

提高维稳处突工作的信息化建设能力，必须整合反恐维稳力量，提高快速反应和处置能力，这就要求建立一个协调组织指挥体系[9,10]，共享情报，统一处置，协同指挥。基于上述特点，从GIS平台选择、技术架构、物理部署和协同模式几个方面对维稳处突协同指挥系统进行总体设计。

1.1GIS平台选择

Skyline软件是当前的主流三维GIS，能够基于航空影像、卫星数据、数字高程模型和其他的2D或3D数据源，创建高分辨率的三维虚拟地球场景。提供三维测量及地形分析工具，提供数据库接口支持如Oracle，拥有强大数据分析能力[11]。

地形数据MPT文件是用Skyline软件中的TerraGate来发布的。TerraGate可以实时地以流模式的形式发布三维地形数据[12]。当初始影像以低分辨率被用户所接收，用户就能够开始进行三维显示，而不用等到所有的数据集都传输完毕。这种数据技术的突破能够平滑和更有效地展示无缝的三维图像。

Skyline Globe产品的TerraBuilder模块负责三维数据的生产与制作，它通过叠加航片、卫星影像、地形数据、数字高程模型以及各种矢量地理数据，可以迅速方便地创建海量3D地形数据库。TerraBuilder支持多种输入数据格式，能够实现多种不同分辨率、不同大小数据的融合、动态数据投影变换以及数据剪裁，从而构建最终的海量地形数据库。

1.2技术架构

系统架构自下向上划分为平台层、数据层、服务层和交互层[13]，如图1所示。

图1　平台体系架构图

在平台层，操作系统采用Windows XP，数据库管理系统采用Oracle，GIS平台采用Skyline Globe产品；数据层为系统的业务应用存储管理数据，提供数据服务。主要包括地理信息文件库、模型信息库、基础信息库、方案库和用户信息库；服务层负责为系统的应用提供算法处理服务。主要包括地图服务、搜索定位服务、地理分析服务、协同服务和用户认证服务等；交互层则担负业务应用的人机交互工作。主要包括三维交互浏览、三维空间查询、三维空间分析、模型库管理、协同工作区管理、情况研判协同、方案生成和用户管理。

1.3物理部署

系统物理组成包括服务端和客户端两部分，其中地理信息数据库服务器，用于为应用端提供地形场景数据，以文件形式存取；协同指挥业务数据库服务器，提供协同指挥业务的基础信息，由用户的级别限制显示内容；模型文件服务器提供模型文件存储发布服务，统一管理并维护各客户端使用的模型库，保证协同操作的一致性；发布服务器，用于向多用户远程发布推送数据，实现远程数据共享，TerraGate服务器内部的Collaboration Server模块能够为协同指挥应用端之间的协作会议提供主机服务，使用户在服务器上创建会议并邀请其他远程参会者加入；客户端，用于创建协同会议并邀请远程的参会者在同一场景中进行标绘和分析。

1.4协同模式

系统使用协同会议模式保证多点、多部门和多人进行情况研判，设计2种角色：管理员和参会者。管理员是唯一的，参会者可以有多个。系统的情况研判协同模式如图2所示。

图2 　情况研判协同模式设计

在会议准备阶段，管理员创建协同会议，设置参会者的ID和口令，设置会议场景。参会者输入ID和口令，管理员批准后，同步浏览管理员所在客户端的场景；在协同研判阶段，管理员的标绘信息，同步显示在所有客户端；参会者的标绘信息，需通过向管理员申请获准后，其场景在其他客户端同步显示；在权限传递阶段，参会者可以向管理员提出权限变更并经管理员同意后执行；管理员模式的协同方式，可强化会议的集中性，统一管理、聚焦议题、会商研判和形成决策。

2关键技术

2.1情况研判协同技术

情况研判协同技术用于保证多用户远程协同工作，达到“共同场景、共同视角”。该技术包括情况标绘的并发操作、内容同步和数据分级3部分，发起标绘客户端和标绘协同客户端如图3和图4所示。

图3　 发起标绘客户端

图4　标绘协同客户端

在情况研判过程中，管理者主导图形显示区域的浏览操作，所有会议参与用户均可进行标绘操作。通过管理权限制，使得并发标绘不会对网络形成压力。

本地标绘完成后，可决定是否进行内容共享，使用UDP协议将标绘信息打包发送，将需要同步的内容设计为“数据来源+数据索引”，数据来源设计为部门名称，“数据索引”指向该数据存在于数据库中的位置。

在内容同步的过程中，为了保证图形显示和操作的流畅，设计使用多线程技术应用于数据解包、数据查询、模型下载、更新模型库面板和图形显示等。在数据显示上，设计使用数据分级技术，包括将不在当前显示区域的数据需要过滤掉；将位置相同或相近的数据进行合并显示；为每一个显示数据设置一个显示高度，当浏览高度大于此设置时，该数据将不加载显示。数据分级显示技术提高了系统的显示和操作效率。

2.2协同指挥方案生成技术

协同指挥方案生成技术用于在情况研判完成后，生成处置方案。该技术包括协同记录存储和Word 文档生成2部分，协同指挥方案生成流程如图5所示。

协同指挥方案的内容来自协同会议过程中产生的协同记录，本系统通过“协同工作区”进行标识，使用树形结构表明数据的隶属层次关系，第一级节点表明所属部门，第二级节点表明标号的种类，叶子节点用于对情况研判过程中标绘的目标进行标识记录。标绘目录树的叶子节点只显示情况的主题，其具体信息保存于数据库。会议用户进行情况标绘时，其标绘内容显示在图形工作区，其主题自动显示到对应的标绘目录树的叶子节点上。在生成方案时，通过对标绘目录树进行遍历，即可提取所对应的具体信息。

在Word文档生成时，将office软件目录下“MSWORD.OLB”文件中的类库全部导入C#.NET中，利用COM技术编程，在NET中实例化一个Word.Application 对象，调用API函数进行打开、编辑和关闭操作。在为Application对象事件编写过程之前，新建一个类模块并声明一个包含事件的Application 类型对象[14]。

图5 　协同指挥方案生成流程

3系统仿真测试

环境准备：使用配置在局域网中的2台服务器和3台工作站，其中1台作为数据库服务器和FTP文件服务器；1台作为地理信息数据库和发布服务器；3台工作站使用Windows XP操作系统，安装业务系统。

数据准备：包括环境模拟数据和装备实力数据。环境模拟数据包括：人员密集地—车站广场地图与地理信息数据；装备实力数据包括：武警、交通和医疗部门，行动预案和应急处置策略。

用例设计：从系统的功能、性能、健壮性和装卸载等方面，设计测试用例，重点针对系统的仿真场景设计测试用例。

本系统仿真场景中，武警部门作为管理员召开协同会议，首先进行情况说明，执行情况标绘，交通部门和医疗部门进行情况补充，各自执行情况标绘，共同进行情况研判，确定行动方案，各自进行行动方案标绘，最后形成协同指挥方案。系统通过协同会议模式，使得各部门能够及时反应，达到了“反应要快”；各部门通过“共同场景、共同视角”了解态势，做到了信息共享和情报印证，保证了“情报要准”；能够快速整合各部门意见，达成共识，形成协同指挥方案，做到了“方案要实”。

4结束语

将面向图形作业的协同指挥系统用于维稳处突工作，是一个新的尝试，其核心在于如何利用协同标绘技术解决实际应用问题。本文从平台框架、体系结构、协同模式、功能组成、关键技术和仿真测试等方面设计了面向图形作业的协同指挥系统，能有效提高暴恐事件的处置效率。经系统仿真分析和实际运行，相对于传统的处置流程，效率提高50%以上，协同部门越多，处置效率提高越明显。

参考文献

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[13]田聚波.基于3D GIS的方案推演平台设计与实现[J].无线电工程，2016,46(2):76-79.

[14]衡量.应急预案生成系统的设计与实现[D].西安：西安电子科技大学,2012：10-15.

Design and Implementation on the Graphical Operation Oriented Collaborative Command System

TIAN Ju-bo

(The 54th Research Institute of CETC,Shijiazhuang Hebei 050081,China)

Abstract：Command decision department need to find out the truth,analyze collaboratively and deal with the events timely after violent terrorism incidents.There are problems such as inadequate information access,untimely information aggregation,unnecessary processing steps and longtime program formulation.To mitigate these problems,this paper presents a graphical operation oriented Collaborative Command System.The key technologies of the system are analyzed.The technical architecture,the physical deployment and collaborative model of the system are designed.And a brief description is presented on the system simulation test process and results.The system can make the information sharing and situation analysis more fast and convenient,improve the disposal efficiency of violent terrorist incidents.

Key words：graphical operation; collaborative command system; GIS; plot

中图分类号：E917

文献标识码：A

文章编号：1003-3114(2016)02-92-4

作者简介：田聚波(1969— )，男，高级工程师，主要研究方向：一体化情报与指控。

收稿日期：2016-11-09

doi:10.3969/j.issn.1003-3114.2016.02.24

引用格式：田聚波.面向图形作业的协同指挥系统设计与实现[J].无线电通信技术,2016,42(2):92-95.