人防指揮數(shù)字化預(yù)案系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

嚴(yán)歡 楊文楷

【摘要】? ? 針對人防指揮行動(dòng)中使用預(yù)案的需求，本文設(shè)計(jì)了一套基于自然語言處理的人防指揮數(shù)字化預(yù)案系統(tǒng)。文中提出了系統(tǒng)的總體架構(gòu)，明確了功能組成，最后提出了本系統(tǒng)涉及的關(guān)鍵技術(shù)，為人防指揮數(shù)字化預(yù)案研發(fā)提供支撐。

【關(guān)鍵詞】? ? 系統(tǒng)設(shè)計(jì)? ? 人防指揮? ? 數(shù)字化預(yù)案? ? 文本摘要

引言：

《中華人民共和國人民防空法》第二章第十二條規(guī)定：“城市人民政府應(yīng)當(dāng)制定防空襲方案及實(shí)施計(jì)劃，必要時(shí)可以組織演習(xí)”。人民防空襲方案是為了籌劃和部署防空襲斗爭而制定的預(yù)案，是平時(shí)指導(dǎo)人民防空建設(shè)和戰(zhàn)時(shí)組織指揮人民防空行動(dòng)的基本依據(jù)。人民防空襲方案的編制是縣級以上地方各級人民政府和同級軍事機(jī)關(guān)、中央和國家機(jī)關(guān)、重要經(jīng)濟(jì)目標(biāo)單位的重要職責(zé)之一。

現(xiàn)階段，各級人防單位對人民防空襲方案的應(yīng)用大部分還停留在電子文本的維護(hù)管理，更先進(jìn)的應(yīng)用形式則是根據(jù)某個(gè)版本預(yù)案固定制作對應(yīng)的可視化展現(xiàn)系統(tǒng)或模塊，相對呆板，無法適應(yīng)多變的戰(zhàn)場環(huán)境。因此，為了解決人防預(yù)案與指揮行動(dòng)嚴(yán)重脫節(jié)的問題，設(shè)計(jì)了人防指揮數(shù)字化預(yù)案系統(tǒng)。

一、需求概述

人防預(yù)案的數(shù)字化是以信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫為載體，將GIS、自然語言處理等技術(shù)應(yīng)用于人民防空方案的處理過程中，根據(jù)人民防空行動(dòng)過程，通過數(shù)字化、可視化手段將人民防空流程和要素展示出來，為人防指揮部指揮人員提供全面、具體、針對性強(qiáng)的直觀高效的防空襲方案，使人民防空方案的制定和執(zhí)行達(dá)到規(guī)范化、數(shù)字化、可視化的水平。

數(shù)字化具體體現(xiàn)在如下幾點(diǎn)：

1.需要具備對不同的預(yù)案模板進(jìn)行管理的功能。

2.需要具備根據(jù)預(yù)案模板結(jié)構(gòu)化預(yù)案的功能。

3.需要具備根據(jù)預(yù)案內(nèi)容進(jìn)行統(tǒng)計(jì)的功能。

4.需要具備根據(jù)預(yù)案形成指揮行動(dòng)需要的行動(dòng)任務(wù)的功能。

5.需要具備按照指揮流程對預(yù)案進(jìn)行展示的功能。

二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1總體架構(gòu)

人防指揮數(shù)字化預(yù)案系統(tǒng)，面向人防指揮業(yè)務(wù)流程，以人防共性軟件服務(wù)為支撐搭建人防指揮數(shù)字化預(yù)案的業(yè)務(wù)應(yīng)用，具備預(yù)案模板管理、預(yù)案管理、預(yù)案結(jié)構(gòu)化、預(yù)案關(guān)聯(lián)和預(yù)案展示等功能，實(shí)現(xiàn)人防預(yù)案的結(jié)構(gòu)化、數(shù)字化和可視化要求。

人防指揮數(shù)字化預(yù)案系統(tǒng)總體架構(gòu)采用自下而上的設(shè)計(jì)方式，整套系統(tǒng)包括資源層、支撐層和業(yè)務(wù)應(yīng)用層，具體如下圖1所示。

1.資源層。資源層指系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施資源層，包括系統(tǒng)底層的軟硬件資源、包括服務(wù)器、客戶機(jī)、網(wǎng)絡(luò)等硬件平臺(tái)，操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫引擎等應(yīng)用軟件。

2.支撐層。支撐層指支撐系統(tǒng)業(yè)務(wù)層實(shí)現(xiàn)所需要的服務(wù)，包括服務(wù)化應(yīng)用支撐框架和共性服務(wù)。其中共性服務(wù)包括地理信息服務(wù)、標(biāo)繪服務(wù)、數(shù)據(jù)服務(wù)、通信服務(wù)、報(bào)文服務(wù)、時(shí)空統(tǒng)一服務(wù)等。

3.業(yè)務(wù)應(yīng)用層。業(yè)務(wù)應(yīng)用層是滿足人防指揮數(shù)字化預(yù)案業(yè)務(wù)需求的人防業(yè)務(wù)應(yīng)用，是面向用戶、直接為用戶提供業(yè)務(wù)處理的基礎(chǔ)應(yīng)用功能模塊，包括預(yù)案結(jié)構(gòu)化、預(yù)案關(guān)聯(lián)、數(shù)字化生成、對外接口等功能。

2.2系統(tǒng)組成

人防指揮數(shù)字化預(yù)案軟件功能包括預(yù)案結(jié)構(gòu)化、預(yù)案關(guān)聯(lián)、數(shù)字化生成和對外接口。功能組成如下圖所示：

2.2.1預(yù)案結(jié)構(gòu)化

預(yù)案結(jié)構(gòu)化是人民防空襲方案數(shù)字化的基礎(chǔ)，按照預(yù)案模板對電子化的預(yù)案進(jìn)行結(jié)構(gòu)化分解，最終形成數(shù)字化預(yù)案。預(yù)案結(jié)構(gòu)化包括預(yù)案模板管理、預(yù)案管理、要素管理、預(yù)案解析四個(gè)功能模塊。

1.預(yù)案模板管理。預(yù)案模板管理是根據(jù)規(guī)范，進(jìn)行提煉，提取出方案模板，并進(jìn)行維護(hù)管理。包括預(yù)案模板的新增、修改、刪除和查詢等子功能。

2.預(yù)案管理。預(yù)案管理是用戶根據(jù)選定的預(yù)案模板分解段落，并可以進(jìn)行預(yù)案的快速制作，實(shí)現(xiàn)人民防空襲方案的電子化。預(yù)案管理包括預(yù)案的新增、修改、刪除、預(yù)覽、文檔查詢等功能模塊。其中，預(yù)案新增功能模塊包括文檔導(dǎo)入、內(nèi)容編輯、附件關(guān)聯(lián)上傳等。

3.語義管理。要素管理是對文本要素庫的進(jìn)行維護(hù)管理，在將文本要素更新后，會(huì)將更新后內(nèi)容即時(shí)更新到預(yù)案文本中，從而達(dá)到快速完成修訂目的。人防方案中的某個(gè)語義可能有多個(gè)文本與之存在對應(yīng)關(guān)系，在要素管理中將語料要素庫中內(nèi)容進(jìn)行維護(hù)管理。要素管理包括文本語料要素的批量更新以及維護(hù)的增刪改查等功能。

4.預(yù)案解析。預(yù)案解析是按照將按照預(yù)案模板分解后的文本單元進(jìn)行解析，提取關(guān)鍵信息后，形成多個(gè)文本要素集合。解析后以結(jié)構(gòu)化方式和非結(jié)構(gòu)化結(jié)合的方式進(jìn)行保存;

預(yù)案解析包括要素存儲(chǔ)，統(tǒng)計(jì)分析。

要素存儲(chǔ)是將文本要素，儲(chǔ)存到數(shù)據(jù)庫中。

統(tǒng)計(jì)分析是對預(yù)案進(jìn)行解析后，統(tǒng)計(jì)分析預(yù)案中包含的要素屬性。

2.2.2預(yù)案關(guān)聯(lián)

預(yù)案關(guān)聯(lián)是指將防空襲方案文本與人防指揮行動(dòng)流程進(jìn)行關(guān)聯(lián)，包括建立方案文本與態(tài)勢圖的關(guān)聯(lián)關(guān)系，建立方案文本與指揮行動(dòng)任務(wù)的關(guān)聯(lián)關(guān)系，讓數(shù)字化預(yù)案發(fā)揮信息化工具效能，為人防指揮行動(dòng)進(jìn)行指導(dǎo)。預(yù)案關(guān)聯(lián)包括語義關(guān)聯(lián)、圖形要素關(guān)聯(lián)、行動(dòng)要素關(guān)聯(lián)三個(gè)功能模塊。

1.文本關(guān)聯(lián)。關(guān)聯(lián)庫管理是提供語義與預(yù)案文本的建立關(guān)聯(lián)，并對關(guān)聯(lián)關(guān)系進(jìn)行維護(hù)管理，形成文本要素庫。

2.圖形要素關(guān)聯(lián)。圖形要素關(guān)聯(lián)是針對預(yù)案與圖形要素提供專門的關(guān)聯(lián)操作。

3.行動(dòng)要素關(guān)聯(lián)。行動(dòng)要素關(guān)聯(lián)是針對預(yù)案與行動(dòng)要素關(guān)聯(lián)提供關(guān)聯(lián)操作。包括動(dòng)作關(guān)聯(lián)、實(shí)體關(guān)聯(lián)、地點(diǎn)關(guān)聯(lián)、時(shí)間關(guān)聯(lián)、類型關(guān)聯(lián)。

動(dòng)作關(guān)聯(lián)為將行動(dòng)任務(wù)的某個(gè)動(dòng)作命令描述與語義單元中某些動(dòng)作類型關(guān)聯(lián)。

實(shí)體關(guān)聯(lián)為將行動(dòng)任務(wù)的實(shí)體與實(shí)體類語義單元關(guān)聯(lián)。

地點(diǎn)關(guān)聯(lián)為將行動(dòng)任務(wù)的地點(diǎn)與地點(diǎn)語義單元關(guān)聯(lián)。

時(shí)間關(guān)聯(lián)為將行動(dòng)任務(wù)時(shí)間與語義單元的時(shí)間的選擇及描述方式關(guān)聯(lián)。

類型關(guān)聯(lián)為限定某個(gè)類型的行動(dòng)任務(wù)模板內(nèi)包含的動(dòng)作、實(shí)體、時(shí)間、地點(diǎn)類型來約束最終顯示的效果。

2.2.3數(shù)字化生成

數(shù)字化生成是在各個(gè)階段按照結(jié)構(gòu)化后的預(yù)案快速生成符合預(yù)案的態(tài)勢圖或者行動(dòng)任務(wù)。功能包括態(tài)勢圖生成、行動(dòng)任務(wù)生成。功能包括態(tài)勢圖生成、行動(dòng)任務(wù)生成。

1.態(tài)勢圖生成。態(tài)勢圖生成是根據(jù)預(yù)案要素與圖形的關(guān)聯(lián)，快速生成態(tài)勢圖。

2。行動(dòng)任務(wù)生成。行動(dòng)任務(wù)生成是根據(jù)預(yù)案要素與行動(dòng)任務(wù)的關(guān)聯(lián)，快速生成行動(dòng)任務(wù)。

2.2.4對外接口

根據(jù)預(yù)案結(jié)構(gòu)化以及數(shù)字化生成功能對外提供對應(yīng)的接口。

提供查詢態(tài)勢圖轉(zhuǎn)換接口、行動(dòng)任務(wù)接口及查詢分析接口。

三、關(guān)鍵技術(shù)

3.1基于預(yù)案模型的人防預(yù)案文本處理方法

為解決人民防空襲方案在實(shí)施過程中難以有效執(zhí)行、可操作性差的問題，針對人民防空襲方案的結(jié)構(gòu)建立通用的人防預(yù)案模板，通過對防空襲方案內(nèi)容按模板提取各個(gè)結(jié)構(gòu)單元，形成多個(gè)人防預(yù)案文本單元。預(yù)案模板還明確了每個(gè)預(yù)案文本單元的標(biāo)注，通過標(biāo)注明確文本單元的上下文，為預(yù)案結(jié)構(gòu)化提供區(qū)別歧義的依據(jù)。該項(xiàng)研究能夠?yàn)槿朔乐笓]行動(dòng)提供結(jié)構(gòu)化預(yù)案數(shù)據(jù)，促進(jìn)預(yù)案中的資源配置的落實(shí)及智能化人防指揮行動(dòng)的實(shí)現(xiàn)。

3.2基于框架理論和分詞技術(shù)的人防預(yù)案結(jié)構(gòu)化技術(shù)

框架表示法是以框架理論為基礎(chǔ)的、能將陳述性和過程性知識(shí)相結(jié)合的一種結(jié)構(gòu)化的知識(shí)表示方法。框架是一種描述對象屬性的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它通常由若干個(gè)槽組成。一個(gè)槽用于描述一個(gè)屬性，由一個(gè)槽值或若干個(gè)側(cè)面組成;一個(gè)側(cè)面可以包含若干個(gè)側(cè)面值。槽值和側(cè)面值的數(shù)據(jù)類型可以是字符、數(shù)值或布爾類型。

通過對預(yù)案文本單元進(jìn)行預(yù)處理后，去除文本中的噪聲，并做歸一化處理，使得預(yù)案文本單元具備結(jié)構(gòu)化的特性，再通過分詞技術(shù)進(jìn)行文本摘要，提取每句話中的結(jié)構(gòu)化特征，結(jié)合預(yù)案框架法的結(jié)構(gòu)化類型和人防預(yù)案語料庫，將預(yù)案文本進(jìn)行結(jié)構(gòu)化存儲(chǔ)。

采用框架法表示人民防空襲方案，不僅可以表達(dá)預(yù)案對象的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，也可以表達(dá)預(yù)案對象之間的關(guān)聯(lián)，使預(yù)案的表達(dá)更加科學(xué)、自然和簡練，對優(yōu)化應(yīng)急預(yù)案管理、提高應(yīng)急指揮效能，提升人防指揮行動(dòng)決策合理性都具有十分重要的意義。

3.3基于人防指揮流程的防空襲方案圖形化方法

防空襲方案在人民防空襲斗爭過程中占據(jù)非常重要的作用，由于防空襲方案的文本特性，當(dāng)前防空襲方案的實(shí)用性與現(xiàn)場可操作性飽受質(zhì)疑。本項(xiàng)目基于人防行動(dòng)指揮流程，進(jìn)行防空襲方案的流程結(jié)構(gòu)研究和圖形化研究，實(shí)現(xiàn)文本預(yù)案的結(jié)構(gòu)化和圖形化，完成內(nèi)容繁雜的文本預(yù)案向預(yù)案指令的轉(zhuǎn)換工作，使之內(nèi)容精簡、具備可操作性。

基于流程的人民防空襲方案結(jié)構(gòu)化，就是在原有防空襲方案的基礎(chǔ)上，將防空襲方案結(jié)構(gòu)化成人防行動(dòng)指揮流程，在這些流程下，匹配相應(yīng)的人防任務(wù)（如疏散掩蔽、重要經(jīng)濟(jì)目標(biāo)防護(hù)、搶險(xiǎn)搶修）或相應(yīng)的注意事項(xiàng)。通過對防空襲方案的結(jié)構(gòu)化研究，解決文本預(yù)案現(xiàn)場操作性問題，在人防行動(dòng)指揮救援過程中，發(fā)揮人民防空襲方案的指導(dǎo)作用，促進(jìn)人防行動(dòng)指揮決策的水平的提高。

四、結(jié)束語

本系統(tǒng)是以人防指揮行動(dòng)為核心需求，實(shí)現(xiàn)人民防空方案的結(jié)構(gòu)化、數(shù)字化和可視化功能，檢驗(yàn)人民防空方案的可操作性和實(shí)戰(zhàn)化演習(xí)演練能力，輔助指揮行動(dòng)中決策的制定，促進(jìn)人民防空方案的不斷改進(jìn)和完善，具有較高的應(yīng)用價(jià)值。