新疆应急测绘指挥与决策系统的设计与实现

李 斌（新疆维吾尔自治区测绘成果中心，新疆 乌鲁木齐 830002）

0.引言

近年来，全球自然灾害、公共卫生事件频发，建立应急管理体系，有效预防和应对各种突发公共事件已经引起各国政府的高度重视。测绘地理信息技术作为突发公共事件信息的载体和空间定位基础，是政府应急管理和辅助决策的基础。在测绘地理信息技术高速发展的今天，现代测绘成果和数据快速获取已经成为灾情研判、指挥决策、灾后重建的基础数据和依据。新疆地处祖国西北边疆自然环境复杂，维稳形势严峻，因此加强应急测绘保障体系建设在新疆具有十分重要的意义。原新疆维吾尔自治区测绘地理信息局在“十二五”期间已开始应急测绘保障体系建设工作，新疆应急测绘指挥与决策系统是原新疆维吾尔自治区测绘地理信息局应急测绘保障体系建设的关键，应急测绘保障体系的指挥调度与决策保障平台，也是应急测绘保障体系建设的能力放大器。

1.建设目标与架构

1.1 建设目标

通过运行在涉密内网上的三维应急测绘保障决策系统和运行在互联网上二维应急测绘指挥调度系统的建设，形成内外兼顾，优势互补的应急测绘保障系统，实现应急辅助决策、应急指挥调度、应急队伍监控、在线会商、预案制定、灾情研判、决策部署等功能，以系统为平台整合新疆维吾尔自治区测绘成果中心已有的应急人员、应急设备、应急数据等资源，形成一套完整的应急测绘保障体系流程与方案，提升原新疆测绘地理信息局应急测绘保障能力与水平。

1.2 总体架构

新疆应急测绘指挥与决策系统由基础层、数据层、平台层、应用层和接入层，五层结构构成[1]。系统软件设计采用分层架构技术，以上层服务为导向，逐级设计，来确定平台组件的颗粒度，实现平台功能与数据无关，可在基础平台上自行扩展系统功能[3]，系统总体架构（如图1所示）:

图1 新疆应急测绘指挥与决策系统总体架构图

1.3 网络架构

1.3.1 应急测绘保障决策子系统网络结构

系统运行在涉密内网上，网络拓扑结构（如图2所示），数据库服务器端与应用服务器和客户端采用防火墙进行隔离。

图2 应急测绘保障决策子系统网络结构

1.3.2 应急测绘保障指挥调度子系统网络结构

系统运行在互联网上，网络拓扑结构（如图3所示）。为减轻服务器压力，提高系统响应能力和稳定性，平台将采用分布式服务发布和服务聚合方式来组织相应的网络结构。系统底层网络架构由GIS服务器、空间数据服务器、短信平台组成，通过应用服务器统一调用。在应急指挥人员的操作下，实现应急任务的下达、短信推送、情况反馈等。

图3 应急测绘保障指挥调度子系统

2.新疆应急测绘指挥与决策系统实现

2.1 新疆应急测绘保障决策系统

新疆应急测绘保障决策系统采用C/S架构，使用C#语言基于Skyline软件二次开发而成。系统集成了三维影像数据、三维模型数据、地名地址数据、矢量数据、应急专题数据，实现了二、三维基础地理信息查询、空间分析、灾害影响范围分析、无人机任务规划、测绘应急指挥方案编制等功能[2]。系统界面采用模块化设计并与功能分离，用户可灵活定制系统界面及增加功能模块。新疆应急测绘保障决策系统自下而上可划为三个层次，即数据层、平台层和应用层。系统主要功能模块包括：三维场景漫游、三维空间分析、二三维对比浏览、无人机任务规划、专题数据加载、应急预案编制等功能模块，系统架构（如图4所示）:

图4 应急测绘保障决策子系统架构图

（1）基础应用：系统的基础功能主要包括文件操作、场景漫游、地下模式、视图快照、地名查询、区划定位、坐标查询定位、三维对比浏览、二三维对比浏览、对象加载、图层加载等，通过这些功能应急指挥人员能够方便的进行二、三维场景浏览、对比，从而更好的了解现场情况。

（2）三维空间分析：系统三维空间分析功能主要包括空间量算、坡向分析、最佳路径、地形剖面分析、空间影响分析、通视分析、视域路径、日照分析、挖填方分析、淹没分析、等高线分析、空间威胁分析、断面分析、泥石流分析等功能。

（3）无人机任务规划：无人机任务规划实现了对各类无人机数据的集成管理，航飞范围、任务区划分的三维绘制，根据高分辨率地形数据及新疆维吾尔自治区测绘成果中心已有各型无人机及相机的参数，系统还实现了无人机起降点及航飞路线的快速选定，应急无人机型号的辅助选择等功能，提高了无人机起降点及航飞路线制定的合理性，缩短了无人机航飞前的准备时间。

（4）专题数据加载：专题数据加载实现了对地灾等专题数据的快速配置、加载、查询、定位展示和详情查看等功能，应急指挥员可方便的对各类数据进行比较分析，为科学指挥提供了数据支撑。

（5）应急方案编制：应急方案编制是新疆应急测绘保障决策系统的核心功能，通过该功能利用系统已有的应急方案及各类数据，应急人员可快速制定科学合理的应急方案，并对不同的应急方案进行比较分析及动态推演，为应急指挥人员的指挥调度提供决策依据。

2.2 新疆应急测绘指挥调度系统

新疆应急测绘指挥调度系统采用B/S架构，使用分布式服务发布和服务聚合的方式来组织相应的网络结构，通过Web服务的方式来实现软件功能和数据的重用及系统的可扩展性和灵活性。系统底层由GIS服务器、专题数据服务器、短信平台组成，通过应用服务器统一调用，在测绘应急指挥人员的操作下，实现应急任务的下达、短信推送、情况反馈等功能。新疆应急测绘指挥调度系统主要功能包括：地图浏览、地图量算、信息查询、测绘应急任务、测绘应急会商、位置监控、现场信息接入、人员及设备管理、GPS及北斗设备位置监控。系统架构（如图5所示）：

图5 新疆应急测绘指挥调度系统架构图

（1）地图操作：浏览主要包含放大、缩小、移动、定位当前位置、等基础性操作功能；量算主要包含多点距离量算、面积量算；其他功能包含屏幕刷新、屏幕清除、控制显示图层、地名点搜索等功能。

（2）应急任务：在应急事件发生时，应急工作人员首先需要通过系统建立一个事例，然后在事例里面添加任务，在任务创建时选择具体的任务类型和任务执行人后即可下发任务，前方应急人员在收到任务后查看任务并根据任务要求执行，在执行任务时前方应急人员可通过新疆应急指挥调度系统的移动端及时反馈任务进展情况。

（3）应急会商：在应急现场通过移动网络或卫星信道与指挥中心建立通信网络后，应急指挥人员可利用新疆应急测绘指挥调度系统应急会商模块来实现现场视频回传并与现场应急人员召开视频会议，根据现场最新情况对应急方案进行完善、修改、态势标绘，并打印出图。

（4）位置监控：新疆应急测绘指挥调度系统移动终端在有移动网络的区域使用GPS定位，无移动网络的区域使用北斗进行定位，并利用北斗短报文功能将位置信息实时回传，实现了不受移动网络覆盖范围限制的位置回传能力。应急指挥人员通过新疆应急测绘指挥调度系统位置监控模块可实时查看现场应急人员、设备的实时位置及行动轨迹，并根据最新信息指挥现场应急人员调整行动路线从而快速到达应急现场，进而提升指挥人员在应急事件处理中的指挥能力及掌控力。

（5）现场信息接入：应急指挥人员通过新疆应急测绘指挥调度系统现场信息接入模块可实时接收任务执行人员在现场或任务执行途中传回的多媒体信息，并对该条信息进行查阅和定位，辅助应急指挥人员对现场险情、任务执行情况进行预估判断，从而更加合理化的下发任务、评估险情、制作方案。系统在有新的现场信息传入时会自动提醒应急指挥人员有新的信息接入。

（6）其他功能：新疆应急测绘指挥调度系统其他功能模块主要实现了各类基础类信息，包含人员信息、设备信息、单位信息的管理，用户权限的分配，应急测绘人员与移动终端的绑定等功能，为系统的功能应用提供了基础信息及条件支撑。

3.系统建设关键技术与创新

（1）创新的多期影像对比技术。在多期影像对比的时候，由于影像数据比较大，影像在显示时会出现拖动的时候会有黑块等问题。我们采用帧缓存加扩大缓存范围的方法解决了该问题，在提升了拖动流畅度的同时，实现了无缝拖动。

（2）集成化的应急测绘保障决策系统。应急测绘保障决策系统通过地质灾害情况分析、测绘应急工作预案编制、无人机航线设计等功能，使应急测绘保障决策系统功能上更加全面。三维系统展示、地质灾害应急信息查询展示、测绘应急工作预案编制、无人机航线设计等功能相辅相成，为应急指挥提供更加科学的辅助决策功能。

（3）多模态定位通信技术。为了应急指挥人员方便实时查看应急设备的位置，更加准确地下达应急任务，定位通信信息显得尤为重要。系统通过接受设备返回的GPS位置信息和北斗定位信息，将获得固定编码格式的位置信息解析，以此得到三维坐标信息点。系统将这些点的信息显示在地图上，应急指挥人员可以了解到车辆当前所在位置，集成北斗通信和移动通讯实现应急队伍在有无网络情况下均可及时接发应急任务。

（4）主动消息推送技术。应急指挥调度系统服务器主动推送技术实现系统通知、消息发送等主动推送，支持浏览器、手机端等多客户端，减少了服务器的负载，提升了系统效率和用户体验。

（5）应急标绘序列化技术。应急测绘指挥调度系统态势标绘和应急符号标绘功能实现态势符号和应急符号的反序列化和序列化，实现了应急指挥方案的自动化保存，以便前方与后方指挥中心的联动协调，保证方案的复用性，提升了应急指挥调度效率。

（6）任务模式的定制。在应急指挥调度系统中，制定理想的任务下达模式尤为重要。为了使任务的下达有条不紊，避免由于任务繁多而造成杂乱无章的情况出现，系统采用了“事例-流程-任务”的模式，一个事例包含一个或多个流程，一个流程包含一个或多个任务，使得任务下达更加条理清晰。

4.结束语

目前新疆应急测绘指挥与决策系统已建设完毕，投入运行，并在新疆维吾尔自治区测绘成果中心的应急测绘保障工作中发挥了巨大的作用。系统通过运行在涉密内网上的三维应急测绘保障决策系统和运行在互联网上二维应急测绘指挥调度系统的建设，形成内外兼顾，优势互补的应急测绘保障系统，在国土调查、动态监测、城市规划、数字城市、智慧城市等领域具有巨大的应用前景。