新疆應急測繪指揮與決策系統的設計與實現

李 斌（新疆維吾爾自治區測繪成果中心，新疆 烏魯木齊 830002）

0.引言

近年來，全球自然災害、公共衛生事件頻發，建立應急管理體系，有效預防和應對各種突發公共事件已經引起各國政府的高度重視。測繪地理信息技術作為突發公共事件信息的載體和空間定位基礎，是政府應急管理和輔助決策的基礎。在測繪地理信息技術高速發展的今天，現代測繪成果和數據快速獲取已經成為災情研判、指揮決策、災后重建的基礎數據和依據。新疆地處祖國西北邊疆自然環境復雜，維穩形勢嚴峻，因此加強應急測繪保障體系建設在新疆具有十分重要的意義。原新疆維吾爾自治區測繪地理信息局在“十二五”期間已開始應急測繪保障體系建設工作，新疆應急測繪指揮與決策系統是原新疆維吾爾自治區測繪地理信息局應急測繪保障體系建設的關鍵，應急測繪保障體系的指揮調度與決策保障平臺，也是應急測繪保障體系建設的能力放大器。

1.建設目標與架構

1.1 建設目標

通過運行在涉密內網上的三維應急測繪保障決策系統和運行在互聯網上二維應急測繪指揮調度系統的建設，形成內外兼顧，優勢互補的應急測繪保障系統，實現應急輔助決策、應急指揮調度、應急隊伍監控、在線會商、預案制定、災情研判、決策部署等功能，以系統為平臺整合新疆維吾爾自治區測繪成果中心已有的應急人員、應急設備、應急數據等資源，形成一套完整的應急測繪保障體系流程與方案，提升原新疆測繪地理信息局應急測繪保障能力與水平。

1.2 總體架構

新疆應急測繪指揮與決策系統由基礎層、數據層、平臺層、應用層和接入層，五層結構構成[1]。系統軟件設計采用分層架構技術，以上層服務為導向，逐級設計，來確定平臺組件的顆粒度，實現平臺功能與數據無關，可在基礎平臺上自行擴展系統功能[3]，系統總體架構（如圖1所示）:

圖1 新疆應急測繪指揮與決策系統總體架構圖

1.3 網絡架構

1.3.1 應急測繪保障決策子系統網絡結構

系統運行在涉密內網上，網絡拓撲結構（如圖2所示），數據庫服務器端與應用服務器和客戶端采用防火墻進行隔離。

圖2 應急測繪保障決策子系統網絡結構

1.3.2 應急測繪保障指揮調度子系統網絡結構

系統運行在互聯網上，網絡拓撲結構（如圖3所示）。為減輕服務器壓力，提高系統響應能力和穩定性，平臺將采用分布式服務發布和服務聚合方式來組織相應的網絡結構。系統底層網絡架構由GIS服務器、空間數據服務器、短信平臺組成，通過應用服務器統一調用。在應急指揮人員的操作下，實現應急任務的下達、短信推送、情況反饋等。

圖3 應急測繪保障指揮調度子系統

2.新疆應急測繪指揮與決策系統實現

2.1 新疆應急測繪保障決策系統

新疆應急測繪保障決策系統采用C/S架構，使用C#語言基于Skyline軟件二次開發而成。系統集成了三維影像數據、三維模型數據、地名地址數據、矢量數據、應急專題數據，實現了二、三維基礎地理信息查詢、空間分析、災害影響范圍分析、無人機任務規劃、測繪應急指揮方案編制等功能[2]。系統界面采用模塊化設計并與功能分離，用戶可靈活定制系統界面及增加功能模塊。新疆應急測繪保障決策系統自下而上可劃為三個層次，即數據層、平臺層和應用層。系統主要功能模塊包括：三維場景漫游、三維空間分析、二三維對比瀏覽、無人機任務規劃、專題數據加載、應急預案編制等功能模塊，系統架構（如圖4所示）:

圖4 應急測繪保障決策子系統架構圖

（1）基礎應用：系統的基礎功能主要包括文件操作、場景漫游、地下模式、視圖快照、地名查詢、區劃定位、坐標查詢定位、三維對比瀏覽、二三維對比瀏覽、對象加載、圖層加載等，通過這些功能應急指揮人員能夠方便的進行二、三維場景瀏覽、對比，從而更好的了解現場情況。

（2）三維空間分析：系統三維空間分析功能主要包括空間量算、坡向分析、最佳路徑、地形剖面分析、空間影響分析、通視分析、視域路徑、日照分析、挖填方分析、淹沒分析、等高線分析、空間威脅分析、斷面分析、泥石流分析等功能。

（3）無人機任務規劃：無人機任務規劃實現了對各類無人機數據的集成管理，航飛范圍、任務區劃分的三維繪制，根據高分辨率地形數據及新疆維吾爾自治區測繪成果中心已有各型無人機及相機的參數，系統還實現了無人機起降點及航飛路線的快速選定，應急無人機型號的輔助選擇等功能，提高了無人機起降點及航飛路線制定的合理性，縮短了無人機航飛前的準備時間。

（4）專題數據加載：專題數據加載實現了對地災等專題數據的快速配置、加載、查詢、定位展示和詳情查看等功能，應急指揮員可方便的對各類數據進行比較分析，為科學指揮提供了數據支撐。

（5）應急方案編制：應急方案編制是新疆應急測繪保障決策系統的核心功能，通過該功能利用系統已有的應急方案及各類數據，應急人員可快速制定科學合理的應急方案，并對不同的應急方案進行比較分析及動態推演，為應急指揮人員的指揮調度提供決策依據。

2.2 新疆應急測繪指揮調度系統

新疆應急測繪指揮調度系統采用B/S架構，使用分布式服務發布和服務聚合的方式來組織相應的網絡結構，通過Web服務的方式來實現軟件功能和數據的重用及系統的可擴展性和靈活性。系統底層由GIS服務器、專題數據服務器、短信平臺組成，通過應用服務器統一調用，在測繪應急指揮人員的操作下，實現應急任務的下達、短信推送、情況反饋等功能。新疆應急測繪指揮調度系統主要功能包括：地圖瀏覽、地圖量算、信息查詢、測繪應急任務、測繪應急會商、位置監控、現場信息接入、人員及設備管理、GPS及北斗設備位置監控。系統架構（如圖5所示）：

圖5 新疆應急測繪指揮調度系統架構圖

（1）地圖操作：瀏覽主要包含放大、縮小、移動、定位當前位置、等基礎性操作功能；量算主要包含多點距離量算、面積量算；其他功能包含屏幕刷新、屏幕清除、控制顯示圖層、地名點搜索等功能。

（2）應急任務：在應急事件發生時，應急工作人員首先需要通過系統建立一個事例，然后在事例里面添加任務，在任務創建時選擇具體的任務類型和任務執行人后即可下發任務，前方應急人員在收到任務后查看任務并根據任務要求執行，在執行任務時前方應急人員可通過新疆應急指揮調度系統的移動端及時反饋任務進展情況。

（3）應急會商：在應急現場通過移動網絡或衛星信道與指揮中心建立通信網絡后，應急指揮人員可利用新疆應急測繪指揮調度系統應急會商模塊來實現現場視頻回傳并與現場應急人員召開視頻會議，根據現場最新情況對應急方案進行完善、修改、態勢標繪，并打印出圖。

（4）位置監控：新疆應急測繪指揮調度系統移動終端在有移動網絡的區域使用GPS定位，無移動網絡的區域使用北斗進行定位，并利用北斗短報文功能將位置信息實時回傳，實現了不受移動網絡覆蓋范圍限制的位置回傳能力。應急指揮人員通過新疆應急測繪指揮調度系統位置監控模塊可實時查看現場應急人員、設備的實時位置及行動軌跡，并根據最新信息指揮現場應急人員調整行動路線從而快速到達應急現場，進而提升指揮人員在應急事件處理中的指揮能力及掌控力。

（5）現場信息接入：應急指揮人員通過新疆應急測繪指揮調度系統現場信息接入模塊可實時接收任務執行人員在現場或任務執行途中傳回的多媒體信息，并對該條信息進行查閱和定位，輔助應急指揮人員對現場險情、任務執行情況進行預估判斷，從而更加合理化的下發任務、評估險情、制作方案。系統在有新的現場信息傳入時會自動提醒應急指揮人員有新的信息接入。

（6）其他功能：新疆應急測繪指揮調度系統其他功能模塊主要實現了各類基礎類信息，包含人員信息、設備信息、單位信息的管理，用戶權限的分配，應急測繪人員與移動終端的綁定等功能，為系統的功能應用提供了基礎信息及條件支撐。

3.系統建設關鍵技術與創新

（1）創新的多期影像對比技術。在多期影像對比的時候，由于影像數據比較大，影像在顯示時會出現拖動的時候會有黑塊等問題。我們采用幀緩存加擴大緩存范圍的方法解決了該問題，在提升了拖動流暢度的同時，實現了無縫拖動。

（2）集成化的應急測繪保障決策系統。應急測繪保障決策系統通過地質災害情況分析、測繪應急工作預案編制、無人機航線設計等功能，使應急測繪保障決策系統功能上更加全面。三維系統展示、地質災害應急信息查詢展示、測繪應急工作預案編制、無人機航線設計等功能相輔相成，為應急指揮提供更加科學的輔助決策功能。

（3）多模態定位通信技術。為了應急指揮人員方便實時查看應急設備的位置，更加準確地下達應急任務，定位通信信息顯得尤為重要。系統通過接受設備返回的GPS位置信息和北斗定位信息，將獲得固定編碼格式的位置信息解析，以此得到三維坐標信息點。系統將這些點的信息顯示在地圖上，應急指揮人員可以了解到車輛當前所在位置，集成北斗通信和移動通訊實現應急隊伍在有無網絡情況下均可及時接發應急任務。

（4）主動消息推送技術。應急指揮調度系統服務器主動推送技術實現系統通知、消息發送等主動推送，支持瀏覽器、手機端等多客戶端，減少了服務器的負載，提升了系統效率和用戶體驗。

（5）應急標繪序列化技術。應急測繪指揮調度系統態勢標繪和應急符號標繪功能實現態勢符號和應急符號的反序列化和序列化，實現了應急指揮方案的自動化保存，以便前方與后方指揮中心的聯動協調，保證方案的復用性，提升了應急指揮調度效率。

（6）任務模式的定制。在應急指揮調度系統中，制定理想的任務下達模式尤為重要。為了使任務的下達有條不紊，避免由于任務繁多而造成雜亂無章的情況出現，系統采用了“事例-流程-任務”的模式，一個事例包含一個或多個流程，一個流程包含一個或多個任務，使得任務下達更加條理清晰。

4.結束語

目前新疆應急測繪指揮與決策系統已建設完畢，投入運行，并在新疆維吾爾自治區測繪成果中心的應急測繪保障工作中發揮了巨大的作用。系統通過運行在涉密內網上的三維應急測繪保障決策系統和運行在互聯網上二維應急測繪指揮調度系統的建設，形成內外兼顧，優勢互補的應急測繪保障系統，在國土調查、動態監測、城市規劃、數字城市、智慧城市等領域具有巨大的應用前景。