基于CSCW的協同測繪生產系統的設計與研究

王茂勝，付　佳，高　朋，何　峻*

基于CSCW的協同測繪生產系統的設計與研究

王茂勝，付佳，高朋，何峻*

（61243部隊，甘肅 蘭州 730020）

將CSCW應用到測繪生產中，提出并設計了基于CSCW的測繪生產系統，對系統的結構、流程及關鍵技術分析研究，并對系統功能進行實現。本系統的設計實現極大地便利了分布在不同地方的各個測圖單位和用圖單位在測繪生產中進行協作、協商，實現信息和數據的快速交流和共享，節約了寶貴的時間和人力資源。

CSCW；協同測繪生產；W-V集成服務器

1概述

隨著計算機及網絡技術的飛速發展，軍事測繪由傳統的作業方法進入數字化、網絡化的時代。然而，現在的測繪生產還是面臨著很多問題，一是大的時間急迫的測繪任務對單個測繪單位來說無法完成，同時各測繪生產單位分布在全國不同地方。二是共同承擔一項測繪任務時，要浪費大量的人力物力來召開會議共同協商，制定統一的測繪計劃，并且商定測繪過程中出現的許多具體問題及細節。三是用圖單位和測圖單位不能很好溝通協商，測繪產品很難滿足用圖單位的意愿。四是不能很好的共享測繪資源，不能很好地進行信息和數據的交流，難免要做大量重復性工作，浪費寶貴的時間和資源。以信息化和數字化為代表的現代化高科技戰爭，對測繪生產的要求越來越高，測繪產品的精確性、更新速度、快捷傳輸和合理應用都將給戰爭勝敗帶來至關重要的作用。計算機支持協同工作的出現為解決以上測繪問題帶來了契機。

計算機支持協同工作 （ComputerSupported Co—operativeWork，CSCW）是指利用計算機技術、多媒體技術和網絡通信技術，支持工作群體成員在共享環境下的協同工作、交互協商、分工合作、共同完成某些任務。它支持多個時間上分離、空間上分布，而工作又相互依賴的協作成員的協同工作。CSCW自1984年由IreneGreif和Paul-Cashman首先提出以來，不斷發展成熟起來，在包括產品設計、軟件開發、遠程教育和多媒體會議等領域得到了廣泛地應用。計算機支持協同工作在當今社會變得日益重要。

計算機支持的協同測繪生產是在計算機的支持下，各異地協作測繪單位圍繞一個共同的測繪項目，承擔相應部分的任務，并行交互地進行工作，最終快速圓滿地完成測繪生產。計算機支持的協同測繪生產將解決測繪生產及產品應用中存在的問題。

2基于CSCW 測繪生產系統的總體設計

2.1系統應用環境分析

本系統將被實現成為網絡化測繪生產的一個實用平臺。該平臺通過網絡和數據庫的支撐，主要為各測繪單位及用圖單位提供協同測量、共享資源與信息交流服務。平臺在擁有完備的信息服務功能的同時，在服務端集成ARCGIS、CAD、MapInfo等測繪軟件應用系統，進行以遠程協同測繪為主的網絡化測繪生產服務與示范。

為使現有的信息資源、應用系統和測繪設備資源得到更為有效的集成和應用，項目中提出將CSCW技術融入網絡測繪生產模式，所要設計開發的協同系統應用環境具體如圖1所示。

圖1　系統應用環境

2.2系統的體系結構

該協作生產系統繼承了CSCW理論和基于B/S的多層架構思想，由電子白板、語音會議系統和應用共享系統（內含視頻監控服務插接）3個子系統構成，目的在于通過引入圖片和語音等內容豐富的信息，以提高各會員之間交流的質量，從而增進彼此的信任；同時，基于獨立計算體系結構應用共享的實現，使得平臺為各個測繪單位提供Arcgis、CAD、MapInfo等測繪軟件遠程操作服務成為可能。

簡單的文字交流可以增進協作人員的相互了解，而形象的圖文和色彩信息的加入，可以進一步增加交流信息的內容含量。白板在實現上述交互功能的同時，又融入了虛擬空間管理機制，使得虛擬組織成員的會議討論更加直觀、方便和安全；另外，為滿足平臺的可擴展性，系統增加了本地資源訪問的接口，為與會成員實時調用或存儲本地會議相關資料提供了方便。

根據國內外的相關研究，視頻的存在并不能提高網絡會議的質量，所以在網絡會議系統的設計時摒棄了視頻功能。同時，將多媒體語音服務器與白板服務器進行了集成，組成W-V（Whiteboardand Voice）集成服務器，以此來提高會議的集中可控性。對于應用共享系統，鑒于該子系統在實際應用中的特殊需求，其服務端與W-V集成服務器被隔離，使其相對獨立地運行，以確保服務器運行的可靠性。而視頻監控服務作為獨立的插接服務，可以由用戶自行選擇其與應用共享服務協同工作的時間和方式。

整個協作支持系統的管理和相關流程的控制，由會議控制服務器進行全面協調；同時，在服務器端設立了專門的控制臺，可供管理員實時監控服務器運行狀態及各類虛擬會議室狀態。該支持系統可以看作是基于平臺的功能組件，系統用戶的授權和宏觀管理由平臺業務邏輯層進行控制；而基于Web系統的正常運行，由平臺的Web服務器和應用服務器做支撐。系統的體系結構如圖2所示。

圖2　系統體系結構

2.3系統模型設計

本系統采用了基于服務器的系統模型。在服務器端，系統主要由數據庫服務器、網絡服務器和協作支持服務器組成。數據庫服務器負責系統的后臺數據服務和管理；網絡服務器由Web服務器和應用服務器相互集成而成，為系統提供網絡會話處理及相關邏輯應用處理；而在協作支持服務器中，由會議管理服務器來進行系統的協作流程控制，以白板服務器、多媒體語音服務器構成網絡會議的主要環境支撐，通過應用共享服務器和多媒體視頻服務器來管理、監控各類第三方的應用服務，以滿足測繪生產的需要。在客戶端，主要由Web瀏覽器組成，并采用JavaApplet技術，將系統界面和客戶端應用與Web進行了有效集成。具體如圖3所示。

圖3　協作支持系統模型

3　基于CSCW的測繪生產系統功能的實現

3.1系統執行流程

網絡化測繪服務平臺的協作支持環境，與平臺進行了可靠的無縫集成。平臺授權會員只有在通過平臺資格驗證的前提下，才具備進一步使用協作支持系統的權限。在網絡化測繪過程中，分布在各地的測繪單位和用圖單位可以在預先約定的時間，在獲得權限后，可以利用白板和多媒體會議系統，直接針對某個預定的議題，在線進行討論和交流；同時，測繪單位可以使用基于獨立計算結構的應用共享功能，在線進行測繪資源計劃管理、測繪方案設計或者網上統一驗收。此時，測繪單位及用圖單位之間可以對任何具有會議需求的突發問題進行會議討論。系統執行流程如圖4所示。

圖4　系統執行流程

3.2網絡會議控制流程

鑒于虛擬網絡會議的特殊性，并結合網絡化測繪的需求，協作支持系統有必要對網絡會議的流程進行專門的控制。本系統將會議的正常過程大致分為會議服務啟動、會議準備、會議室創建、成員邀請、會議啟動、成員討論和會議結束7個階段。在會議服務啟動后，預先約定參加會議的企業會員可以進入公共討論區，進行會議前的具體準備，在準備完畢之后，由會議的發起人進行會議室的創建（包括會議室名稱和加入密碼的設定），并向其它參加會議的成員發出邀請，成員得到邀請后，通過相關的會議室密碼，進入已創建的會議室，開始會議討論。會議控制流程具體如圖5。

圖5　會議控制流程

3.3關鍵技術

1）獨立計算體系結構。傳統的應用共享采用的計算模式較為低級，其對異種異構的個性化客戶端需求和低帶寬、高性能和高安全的保障要求顯得力不從心。該系統借鑒citrix的獨立計算體系結構技術（ICA）：在服務端軟件的開發中，應用邏輯被從用戶界面中分離出來，保證應用軟件所有的運行和計算都在服務器上進行。同時，應用集中控制原理對各類會話進行調度和安全性處理；而在網絡協議組件上，通過采用高效的遠程顯示服務協議，使得在應用共享的過程中，只允許鍵盤信息、鼠標事件和屏幕更新通過網絡進行傳輸，從而使得共享過程中用戶僅需要10kbps的帶寬；在客戶端通過相關控件和安全機制，使得在適應各類現有客戶終端的同時，具備各種級別的訪問本地系統的能力。

2）一致性和并發控制。由于協作支持系統涉及到多用戶的信息共享和并發輸入，有必要對用戶在協作過程傳遞的消息命令及輸入、輸出數據進行一致性處理，同時采取相關的策略對多用戶并發事件進行有效控制。本系統在技術路線上采用了多輸入流支持、優先權控制和對象鎖相結合的混合模式。首先，采用注重“數據一致”的系統整體一致性模型，在此基礎上采用消息機制對各類用戶進行輸入輸出的優先權控制。其次，通過服務器端通信，進行服務器序列化機制的轉發。服務器對源客戶端需要中轉的宏命令進行一致性處理，然后再轉發到目標客戶端，從而實現了多輸入流協作。此外，在服務器應用和客戶端Applet中，對應用層協議集的每個子協議實現時，分別建立一個同步塊，以限制自由訪問網絡接插建立的輸入流和輸出流，使得當某個線程執行某個子協議時能夠獨占這些網絡資源，以保證線程能夠完整正確地執行子協議。

3）JavaApplet本地資源訪問。由于Applet的安全機制，按照傳統方式，客戶端通過瀏覽器從服務器下載到本機虛擬內存中的JavaApplet，沒有訪問客戶本機資源的權限。本系統在客戶端Applet的設計過程中，應用Applet數字簽名和認證技術對存放在服務器端的Applet進行封裝簽名，客戶在訪問時可以通過相關認證機制對Applet進行本地資源訪問的授權，從而使得集中式協作支持向分布式擴展。

4　結束語

現代科技特別是信息與通信技術和計算機技術的發展，為網絡化協同測繪奠定了基礎。作為一種新型測繪模式，網絡化測繪必將推動新世紀測繪業的飛速發展。本文所提出的基于Java的協作支持系統，從某應用項目的實際需求出發，具備功能豐富、結構開放和跨平臺性等優點，可望為網絡化測繪提供有力的支持。協同測繪系統可以帶來很多的益處。這體現在測繪產品生產效率和成本兩個方面。

1）有助于各測繪單位之間更好的通信和交流；協同測繪時，能更好地利用分布在不同地理位置的測繪人員和專家的技能；并使測繪資源共享，減少重復工作；更好地協調單位之間的測繪活動；統一測繪標準和驗收標準。提高測繪過程中的效率和效果。

2）極大地減少了測繪項目的完成時間，有助于提高測繪產品的質量和測繪產品革新；減少測繪成本；用圖單位也可以參測量進程，可以提高圖幅利用的滿意度。

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