基于协同标绘技术的应急会商系统设计与实现

摘 要：山东省地理信息应急会商系统在流媒体通讯技术和信息推送技术的基础上，基于WebGIS和实时通讯相关技术， 采用构件化的设计思想，在需求分析抽象的基础上，进行软件模块的设计，进一步建立了协同标绘技术模型，实现标绘信息用户间推送。在态势标绘信息中包含态势样式标识，具体样式信息通过系统后台管理并建立样式标识与样式具体信息的关联关系。用户在态势编辑时首先根据态势信息判断是否具有态势编辑的权限，实现各方之间音视频、标绘、文字等方式的多级多方异地会商，能够快速加载后方指挥平台提供的基础地理信息数据及现场卫星图片，接受后方指挥平台生成的预测预警、态势推演和智能辅助方案，实现真正意义上的“现场-指挥中心”一体化协同应急，有效解决应急处置中“最后几十米至几公里”的瓶颈问题，实现“第一时间第一现场”事件处置与指挥决策，切实提高应急管理的现代化水平与各类突发事件处置应对的能力和效率。

关键词：测绘应急服务；流媒体；信息推送；协同标绘

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

1 引言

山东省地理信息应急会商服务系统在分析山东省应急会商服务需求基础上，基于比较成熟的WebGIS、移动APP和3G通信等相关技术，设计山东省地理信息应急会商服务框架，开发一套地理信息应急会商服务系统，具有在线会商、数据采集、态势标绘、视野同步等功能。在应急事件处理过程中，可以帮助指挥人员及时了解事件现场的音视频信息，快速获取后方的基础数据[1]。能够实现各方之间音视频、标绘、文字等方式的多级多方异地会商，实现真正意义上的“现场-指挥中心”一体化协同应急，有效解决应急处置中“最后几十米至几公里”的瓶颈问题，实现“第一时间第一现场”事件处置与指挥决策，切实提高应急管理的现代化水平与各类突发事件处置应对的能力和效率。

2 系统架构

面向政府在灾害和突发事件应急管理对地理信息的迫切需求，以应急地理信息资源储备为基础，以应急测绘基础设施和技术装备为依托，以标准制度和安全体系为保障，以应急地理信息的提供服务的流程优化为主线，以支撑灾害和突发事件应急管理、指挥、决策为核心，形成快速高效的山东省地理信息应急会商服务系统。系统总体架构采用多层模型[2]，即运行层、数据层、服务层、应用层等层次结构；在网络结构方面，系统管理子系统和会商终端子系统采用以B/S结构，外采终端子系统采用M/S结构；在设计与实现方面，采用面向服务（SOA）的设计方法及组件式开发技術，以软件接口服务和逻辑相关的软件对象构成的应用组件为基础进行开发，利用系统分析与设计过程构造的UML类图和类图基础上构造的UML部件视图进行编程和组织[3]。系统从底层到上层依次分为运行支撑层、数据层、服务层、应用层等4个层次，除此之外还包括2个支持体系。运行层是系统正常运行的基本保障，系统运行环境主要由网络、硬件、软件和防火墙等部分组成。硬件建设的基本要求为：数据库服务器采用双机热备的方式，保证提供不中断服务，全面的网络安全措施。数据层以天地图为底图，按照系统建设要求进行梳理、整合和建库，主要包括任务区数据、“天地图”数据、视野数据、文档数据、专题图数据、图像数据、用户数据、单位数据、角色数据、日志数据、配置数据等内容。服务层由各类地图服务、功能服务、交互服务、运维服务组成，并按照应用需要，根据接口标准规范，提供各类功能服务接口和数据服务接口，采用Web Service方式进行发布管理[4]。应用层指系统提供的应用模块，主要包括任务创建、任务查询、通知公告、进度报送、综合统计、文档管理等功能模块。系统体系架构如图1。

3 功能设计

针对地理信息应急会商服务系统的建设需求分析，整个地理信息应急会商服务系统包括三个业务子系统：会商终端子系统、外采终端子系统和系统管理子系统。系统功能结构如图2。

（1）会商管理子系统实现会商参与人员与单位、会商日志、会商样式、及会商成果的管理功能。主要功能包括：用户管理、单位管理、日志管理、样式管理、成果管理等功能模块。

用户管理模块包括用户的增删改查，实现对用户的管理。不同的用户配置不同的会商权限，实现会商系统业务权限控制。

单位管理模块包括用户单位的增删改查，实现对单位的管理。

日志管理包括对系统操作日志和系统运行日志。系统操作日志是用户在操作过程中的日志信息，主要是数据库操作信息，实现用户操作信息的查询浏览功能。系统运行日志是系统运行过程中的运行信息，包括应用服务器下各应用服务的运行情况，后台管理子系统以日志下载的方式为用户提供服务，方便系统的运维工作开展。

样式管理功能包括会商中态势标绘各样式的增删改查各类功能。用户在进行态势标绘时只需获取已经定义好的样式即可，无需重复定制，减少会商操作。

成果管理模块实现对会商中上传的会商资料进行管理，主要包括资料的查询和下载功能。

（2）在线会商子系统实现应急会商过程中非外业人员会商标绘的功能，采用B/S系统架构。会商过程中会商组织者及会商参与者均访问该子系统参与会商讨论，包括：登录控制、会商控制、音视频会商、文字会商、视野同步、协同标绘、影响范围分析、资料上传、成果管理、路径分析、地图浏览等功能模块。

会商控制模块包括身份验证、创建会商、发起/加入会商、调整会商参与人员、退出会商、结束会商、编辑会商总结等功能。会商在会商中不同的参与角色具有不同的操作权限。发起会商的组织者可以调整会商参与人员，编写会商总结和结束会商。身份验证：登录会商系统的用户需要提供登录用户名和密码，只有通过身份验证才可登录系统发起会商、参与会商或者查看历史会商。

创建会商：具有会商组织者权限的用户可以创建新的会商。创建会商包括编辑会商标题、会议讨论内容，选择预期参与会商的人员。endprint

发起/加入会商：会商组织者创建完会商后自动发起在线会商，加载该会商标绘的信息和已经上传的资料。会商参与者可以选择已经邀请自己参与的会商加入。

调整会商参与人员：当前会商的组织者可以根据会议需要调整会商参与人员，移除当前会商中的人员或者增加人员到会商中。

退出会商：会商参与人员依据需要可以退出当前会商，退出当前会商后系统会自动关闭音视频会商和文字会商。

结束会商：当前会商组织者在会商完毕后可以结束会商，会商一旦接受将无法再次启动，相关参与人员也无法再次查看会商信息，结束会商后系统将自动关闭音视频会商和文字会商。

编辑会商总结：当前会商组织者在会商完毕后可以编辑会商总结，供日后浏览查看。

音视频会商模块是当发起会商或加入会商后，系统将自动打开音视频会商模块，所有加入该会商的用户均可发表自身观点，也可听取他人意见，实现多人在线音视频讨论。当有外采系统用户加入该会商后，会商参与人员还可以查看应急事件现场情况，实现第一时间获取第一手资料[5]。

文字会商模块是当发起会商或加入会商后，系统将自动打开文字会商模块，所有加入该会商的用户均可输入文字发表自身观点，实现多人在线文字讨论。当用户上传文件资料或上传态势标绘信息时，文字会商模块会自动发布系统消息。

视野同步模块包括视野同步控制权调整、接收/停止视野同步、发起/结束视野同步。

协同标绘模块是所有参会人员均可选择态势样式进行标绘，标绘完成后态势信息应上传服务器同时快速推送到其他参会人员。标绘的内容包括行动路线，多行动路线，集结地标示等信息。各参会人员可以对自己绘制的态势标示进行编辑，编辑完成后编辑内容也同步推送到其他用户[6]。上传及推送标绘信息时，文字会商界面应同步显示标绘信息。

信息上传模块是所有参会人员均可上传文本文件、图片、空间资料信息，文本文件包括Word、PDF等，空间资料应支持CGCS2000地理坐标系的Shape数据格式。上传的资料在当前会商文件列表中展示。文字会商中也应同步提示文件上传信息。

灾区信息浏览模块包括应急事件地图信息浏览，包括地图的缩放、平移、全图、前一视图、后一视图等常用地图操作。

应急事件定位模块包括屏幕取点定位和地名搜索定位。应急事件类型包括火灾事件、自然灾害、社会事件、突发事件和其他应急事件。应急事件定位后可以进行相关空间分析。当鼠标悬停时应提示当前位置和坐标信息。屏幕取点定位是利用在屏幕上通过单击的方式选择应急事件发生地点。地名搜索定位是通过地理行政关键词实现视图可见范围内的地名搜索定位，进而实现应急事件的定位工作。

空间分析工具包括距离量算工具、面积量算工具、卷帘工具、鱼眼工具、影像范围分析及简单气体扩散分析。

成果管理模块提供里当前登录用户发起的所有会商，并提供查看会商信息及对应的文件资料的功能。

（3）外采终端子系统包括：登录控制、加入会商、音视频会商、文字会商、视野同步、协同标绘、照片上传、视频共享、地图浏览等功能模块。

会商功能是系统的核心功能，主要包括会商的加入和退出，视野同步控制以及会商信息的展示功能。加入（退出）会商：在用户登入系统后，系统根据用户信息自动从服务端下载与有用户参与的会商，并显示在会商列表中。用户可以选择某一会商加入和退出。视野同步：加入会商后，用户可以选择是否进行视野同步。打开视野同步開关后，系统自动接收从其它终端发送的同步信息，并自动移动地图。如果用户获取六视野控制权（由管理管分配），用户在操作地图时自动向外推送视野范围数据，其它用户可以同步视野。

态势标绘功能包括标绘，编辑，样式设置，和协同标绘四个子功能。标绘：系统提供一系列的标绘符号供用户选择，用户可以选择符号在地图上快速绘制态势箭头，影响范围，旗帜，文字等。标绘编辑：对于已绘制的图形，系统提供了编辑功能，可以删除，修改图形大小，移动等功能；样式设置：系统提供了一系列规定的样式功能用户选择，用户标绘前，可以选则一种样式标绘，不同的样式可用于区分标绘。协同标绘：协同标绘功能可以将其它用户的标绘内容快速显示在系统的地图上，也可以将用户在本地的标绘内容快速推送到其它终端系统中。用户可以选择是否打开协同标绘。

通信包括文字通信和视频通信。文字通信：系统提供了类似于聊天软件的文字信息发送和接收功能，加入会商后，用户在聊天框中发送文字信息后，其它参与会商的用户均可收到该文字信息；视频通信：用户加入会商后，用户打开通信界面即可看到包括自己在内的所有参与会商的用户的视频（用户使用的设备必须带有摄像头）。

身份验证：用户必须输入正确的用户名和密码才能登录系统。

设置功能：系统使用过程中需要连接管理端，视频服务和推送服务，为了系统更灵活的使用。系统提供了设置功能，可以设置服务地址。服务位置发生变化后，用户无需更新软件，直接修改服务地址即可。

4 关键技术

流媒体通讯技术是一款基于Java语言的开源网络流媒体视音频内容支持系统软件，以网络上使用最为广泛的Flash Player作为播放器，使用户可以按照自己的方式与客户交流。

信息推送技术ActiveMQ是Apache软件基金下的一个开源软件，使用Apache许可协议。在分布式的各应用之间调度事件和消息，使之到达指定的接收者。提供松耦合的应用架构，使任何一个应用对ActiveMQ的调用不依赖于任何其它应用，采用了触发和忘记（fire-and-forget）的发送消息形式，系统不关心消息如何或者什么时候被传递。同样的消息的接收者也不关心消息从哪里或者如何到来。在不同的环境中这样做的好处是允许客户端使用不同的语言编写甚至使用不同的线路协议。从而实现了不同环境的集成和异步交互。endprint

负载均衡技术包括硬件和软件两个方面：（1）硬件方面，通过专用负载均衡设备，在网络层实现多个服务访问地址间的负载均衡，并具有动态容错检测能力，确保任何一台或多台服务器出现故障时的服务可用性；（2）软件方面，实现了多层面的负载。A、通过系统虚拟化以及虚拟机特有的热启动和进程迁移技术，确保主服务器出故障的情况下可以迅速启动备份服务器，并以对用户透明的方式实现进程的迁移；B、通过Oracle数据库的Rac技术，确保数据库的热备份和容错；C、通过ArcGIS Server的多机集群机制确保空间服务的可用性和高响应性能；D、通过对应用服务器的集群，确保服务的高响应性与高可用性。各系统通过特有的集群友好性和内置的整合能力，保证了所有这些层面的负载均衡技术能相互融合、相互补充，最终形成高性能、高可靠性和高可扩展性的完整系统。

协同标绘技术的关键一是保证标绘信息快速在各用户间快速传递，二是保证数据的一致性，实现态势标绘协同作业。标绘信息在用户间快速传递可以通过信息推送的方式解决。数据一致性包括数据编辑一致性和数据表达一致性。数据编辑一致性是指态势标绘时态势的编辑修改（增删改查）在各会商参与用户间保持一致，数据表达一致性是指态势表达信息在各会商用户间保持一致。利用信息推送技术，实现标绘信息用户间推送。在态势标绘信息中包含态势样式标识，具体样式信息通过系统后台管理并建立样式标识与样式具体信息的关联关系。用户在态势编辑时首先根据态势信息判断是否具有态势编辑的权限，只有具有相关编辑权限时，编辑工作才可继续。

5 结束语

山东省地理信息应急会商系统通过建立音视频、标绘、文字等方式的多级多方异地会商系统，能够快速加载后方指挥平台提供的基础地理信息数据及现场卫星图片，接受后方指挥平台生成的预测预警、态势推演和智能辅助方案，提高了应急管理的现代化水平和各类突发事件处置应对的能力和效率，有利于实现“第一时间、第一现场”事件处置与指挥决策。

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作者简介：张书华（1968-），男，本科，学士学位，工程师8级，研究方向：地勘测绘。endprint