卫星导航定位基准站备案管理系统设计与实现

陈 明,武军郦 ,王孝青

(1. 国家基础地理信息中心,北京 100830;2. 武汉大学 测绘学院,湖北 武汉 430079)

0 引 言

随着卫星导航定位基准站网相关技术的发展成熟,近年来,我国各个行业和许多企业纷纷开展了基准站的建设和与应用,并取得了良好的经济效益和社会效益.据统计,目前我国建设完成的基准站已超过6 000座.但由于缺乏整体规划和统一管理,基准站存在着信息不共享、建设规格不统一、安全措施不到位等诸多问题,这些问题影响了基准站网的信息数据融合,制约了基准站网服务能力进一步的提升.

为统筹建设全国卫星导航定位基准服务系统,更好地开展全国性的基准站协同服务,基准站建设和应用的信息备案必不可少.实时、准确地掌握全国基准站的分布和相关信息,是进行基准站规范化管理的前提.为此,有必要建设一套网络化的基准站备案管理系统,实现对基准站建设和运营等信息的备案登记以及基准站建设过程的问题核查等功能,对保障国家地理信息安全,促进卫星导航定位事业的健康有序发展具有重要的意义.

本文将通过对于全国基准站调查结果信息的分析,建立基于空间拓扑结构的表单构建方法.在对基准站和基准站网信息的相关性研究基础上,设计主辅标识结合的基准站信息数据库管理业务流程,进一步通过两级备案管理业务链,实现国家和地方数据库之间的实时联动更新.

1 系统架构设计

由于基准站建设和管理单位数量较大,且建设单位涉及到全国各行业、各区域,因此,传统的文档传阅及管理方式难以满足基准站建设备案的要求,而采用网络化的备案系统是高效实现基准站建设备案管理的有效手段.系统在建设过程中采用先设计后开发的工作模式和增量迭代的软件开发方法,逐步完善系统的可用性,提高系统与基准站建设备案管理业务的贴合度.

结合基准站建设备案的具体要求,在充分分析当前使用较为成熟的系统建设运行模式后,基准站备案管理系统采用B/S架构和联网备案方式.系统各级使用人员采用Web方式进行访问,人员结构权限由系统统一建立和管理.系统采用备案人自行注册、线上申报和审批的方式.系统自下而上分为支撑层、数据层、组件层、应用层和用户层5个层次,系统架构如图1所示.

图1 系统架构图Fig.1 System architecture

1)支撑层,支撑层是系统的最底层和基础层:包括所有必须的软硬件环境.

2)数据层,数据层是在支撑层基础上搭建的数据平台,存储了基准站备案过程中的基础数据、业务数据和空间数据.

3)组件层,组件层是系统建设的技术支撑,主要采用了J2EE服务、文档服务、天地图服务、数据库技术等服务和技术,以及工作流、动态表单、组织权限管理等信息化管理系统建模工具.

4)应用层,应用层是直接与用户交互的系统功能层,根据用户需求构建不同的交互界面.

5)用户层,用户层主要包括以建设单位为主体的备案人员,以及各省级部门和国家级部门为代表的备案机关和系统管理人员.

2 系统功能和技术实现

2.1 信息分类和内容

基准站备案信息主要包括站点基本信息和站网基本信息两大部分,其中站点基本信息包括站点基本情况、设备信息、网络信息和其他信息等,具体内容见表1.

表1 站点基本信息内容Tab.1 Basic information of CORS station

基准站网基本信息主要包括站网基本情况、服务接入信息、应用服务等信息.基准站网基本信息类别和内容见表2.

表2 站网基本信息内容表Tab.2 Basic information of CORS network

2.2 备案业务流程分析

基准站建设备案的业务流程如下:①首先由备案人填写注册信息提交注册,备案机关进行注册信息审批,审批通过后将初始用户名和密码以邮件形式发给备案人.②注册并登录系统后,备案人按系统流程的相关内容填写备案申请表,并依据备案办法向相对应的备案机关申请备案.如果备案的基准站网是国务院相关部门、中央单位建设的基准站以及跨省、自治区、直辖市范围建设的基准站,应向国家局备案;其他建设的卫星导航定位基准站应向基准站所在的省级测绘地理信息行政主管部门备案.③备案机关收到备案人的信息后,对其申请信息进行审批.备案信息齐全的,备案机关应提供备案号,并出具加盖印章的备案文件.信息不齐全的,备案机关应该一次性告知备案人补全备案信息,并由备案人补全后重新提交审核.系统业务流程如图2所示.

图2 业务流程图Fig.2 Workf l ow chart

2.3 系统核心功能

根据备案流程管理的要求,备案人申请类型分为注册申请、备案申请、变更申请、废止申请等,备案机关也具备相应的审批功能.面对全国各个领域和行业的基准站的实时在线备案申请,以及基准站信息量大、备案流程复杂等应用特点,备案管理系统设计面临流程化控制强、规范性要求高等挑战.系统功能主要由备案信息管理、核查问题管理、组织及权限管理和系统管理4个模块组成,包括备案信息登记、备案信息修改/审批、备案信息查询、备案信息统计、核查问题登记、核查问题查询、备案用户注册、备案用户审批、组织机构管理、用户权限管理、单位范围配置、数据字典配置等功能.具体系统功能如图3所示.

图3 系统功能组成图Fig.3 System function composition

备案用户注册与审批功能实现备案人的身份识别并建立账号,备案人如需备案且没有申请过备案用户,需先进行用户注册,注册信息填写后提交到对应的备案机关进行审批.

备案信息管理包括备案信息登记、修改、审批、查询和统计等功能.备案信息登记功能主要提供给备案人登记运营维护单位信息、基准站网信息等备案信息,是系统查询和统计的信息入口.备案人在保存了预备案的信息后或者正式备案之后,若备案内容发生变化,备案人可以利用备案信息修改功能进行备案信息修改或变更.备案人进行备案信息登记后或备案信息修改后提交给管理单位进行审批.备案信息查询过滤功能主要是实现对已备案的信息按某些条件进行过滤筛查,对各单位的数据权限进行严格的控制.在信息统计时,可按照各个基准站的关键信息进行统计,如年度、行业、类型等不同的维度进行统计.

用户权限管理功能可实现系统管理员在系统中建立角色、权限等集合,将不同的角色付给各备案或管理人员.单位范围配置功能可提供各单位基准站备案的坐标范围信息,在用户进行备案申请时,系统自动进行初步的校验工作.数据字典配置功能是在系统中为了保证数据的统一、准确和规范,多数填报的值采用数据字典枚举的方式让用户选择,并提供数据字典的增、删、改等维护操作.

2.4 系统实例介绍

基准站备案管理系统通过信息登记录入、修改等功能将基准站信息进行相应的管理,为基准站备案人提供实时注册服务.系统构建了线上基准站备案申请和审批服务的体系,规范了基准站建设信息管理,为基准站建设应用管理提供重要参考依据和技术支撑,为促进卫星导航定位产业快速发展打下坚实基础.

3 关键技术分析

3.1 主辅标识结合的表单构建方法

针对基准站和基准站网信息的动态更新和内容相关性,以全国基准站摸排和核查结果等信息为研究数据基础,提出了基于空间拓扑结构的表单构建方法,设计了统一、规范的基准站基础信息模板和备案信息编码方案,实现了基于主辅标识的相关信息的唯一标识和动态关联.在基准站信息中,将基准站坐标、地址等空间位置信息作为主标识,结合建设单位、站点属性和设备类型等辅助标识,确定基准站信息的唯一性和规范性.该方法解决了基准站信息复杂多样、混乱无序的问题,形成了内容全面、信息完备的基准站信息管理体系,实现了全国基准站的信息交互共享和统一规范管理.

3.2 基于RBAC的精细化权限管理技术

基准站备案管理涉及多级的申请和审核,系统用户类别和数量较大.如果给系统每个用户逐一授权和单个角色管理,是件烦琐且耗时的事情.为更便捷地实现用户授权,系统采用了RBAC(Role-Based Access Control,基于角色的访问控制)技术,将用户通过角色与权限进行关联.技术流程为:首先将用户分组,每个用户组内可有多个用户;其次创建多个角色,给各个角色分配相应的功能权限和数据权限;最后给用户进行角色的分配,从而将权限分配到用户.这样,系统除了可给用户授权外,还可以给用户组授权,进一步降低了用户授权的重复性.系统根据实际的业务需求,建立了用户和用户组智能化关联的角色与权限,实现了更加便捷和精细化的用户权限管理.

3.3 基于电子地图的任务分配及信息监控技术

基准站信息管理是一项基础而专业性强的工作,基于图形化的信息传递对于后续基准站的监管和应用服务十分重要.在基准站备案登记时,相关空间信息会逐一记录在系统表单中,结合天地图进行图形化展示,可使备案机关和备案人能够对辖区内基准站的情况一目了然.系统在设计和开发过程中在后台接入了天地图WMTS服务作为基准站建设信息显示的底图,并将行政区数据信息存储在Oracle Spatial数据库中作为空间信息的支撑.基于此,系统结合基准站的空间信息和行政区空间数据信息自动进行甄别区分,充分保障了用户提交数据的准确性和精确性.

3.4 实时邮件通知和数据加密技术

由于系统涉及到注册审批、备案审批等审批反馈流程,对审批结果的实时通知成为系统建设时需要攻克的一大难题,在进行充分的调研与分析后,系统采用了实时邮件通知的技术,实现关键环节的实时通知,避免系统使用人员无法通过系统得知业务处理结果,增强了业务办理时效性.此外,考虑到系统采用了联网运行的方式,且系统主要业务数据为基准站的备案信息,所以系统的数据安全非常重要.为此,系统采用了安全可靠的系统数据加密技术,包括基准站备案信息的数据库存储加密、登录信息的D5加密技术管理等加密安全方式,保证了系统的信息安全.

4 结束语

本系统以全国基准站摸排和核查结果等信息为数据基础,采用集中在线式设计架构和联网备案方式,基于主辅标识结合的基准站信息管理工作流,解决了国家和地方异构数据库之间实时联动更新问题,实现了全国基准站的信息交互共享和统一规范管理.本系统通过基准站信息备案和核查,可有效管理基准站建设活动,降低了基准站重复建设的几率.联网备案方式使得备案管理工作更加科学便捷,从传统的纸质办公模式向电子化、可视化、智能化管理转变.系统为广大基准站建设单位、各级测绘地理信息管理部门提供了高效管理工具,能够满足基准站规范管理的应用需求.