衛(wèi)星導航定位基準站備案管理系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

陳 明,武軍酈 ,王孝青

(1. 國家基礎地理信息中心,北京 100830;2. 武漢大學 測繪學院,湖北 武漢 430079)

0 引 言

隨著衛(wèi)星導航定位基準站網(wǎng)相關技術的發(fā)展成熟,近年來,我國各個行業(yè)和許多企業(yè)紛紛開展了基準站的建設和與應用,并取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益.據(jù)統(tǒng)計,目前我國建設完成的基準站已超過6 000座.但由于缺乏整體規(guī)劃和統(tǒng)一管理,基準站存在著信息不共享、建設規(guī)格不統(tǒng)一、安全措施不到位等諸多問題,這些問題影響了基準站網(wǎng)的信息數(shù)據(jù)融合,制約了基準站網(wǎng)服務能力進一步的提升.

為統(tǒng)籌建設全國衛(wèi)星導航定位基準服務系統(tǒng),更好地開展全國性的基準站協(xié)同服務,基準站建設和應用的信息備案必不可少.實時、準確地掌握全國基準站的分布和相關信息,是進行基準站規(guī)范化管理的前提.為此,有必要建設一套網(wǎng)絡化的基準站備案管理系統(tǒng),實現(xiàn)對基準站建設和運營等信息的備案登記以及基準站建設過程的問題核查等功能,對保障國家地理信息安全,促進衛(wèi)星導航定位事業(yè)的健康有序發(fā)展具有重要的意義.

本文將通過對于全國基準站調(diào)查結(jié)果信息的分析,建立基于空間拓撲結(jié)構(gòu)的表單構(gòu)建方法.在對基準站和基準站網(wǎng)信息的相關性研究基礎上,設計主輔標識結(jié)合的基準站信息數(shù)據(jù)庫管理業(yè)務流程,進一步通過兩級備案管理業(yè)務鏈,實現(xiàn)國家和地方數(shù)據(jù)庫之間的實時聯(lián)動更新.

1 系統(tǒng)架構(gòu)設計

由于基準站建設和管理單位數(shù)量較大,且建設單位涉及到全國各行業(yè)、各區(qū)域,因此,傳統(tǒng)的文檔傳閱及管理方式難以滿足基準站建設備案的要求,而采用網(wǎng)絡化的備案系統(tǒng)是高效實現(xiàn)基準站建設備案管理的有效手段.系統(tǒng)在建設過程中采用先設計后開發(fā)的工作模式和增量迭代的軟件開發(fā)方法,逐步完善系統(tǒng)的可用性,提高系統(tǒng)與基準站建設備案管理業(yè)務的貼合度.

結(jié)合基準站建設備案的具體要求,在充分分析當前使用較為成熟的系統(tǒng)建設運行模式后,基準站備案管理系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)和聯(lián)網(wǎng)備案方式.系統(tǒng)各級使用人員采用Web方式進行訪問,人員結(jié)構(gòu)權(quán)限由系統(tǒng)統(tǒng)一建立和管理.系統(tǒng)采用備案人自行注冊、線上申報和審批的方式.系統(tǒng)自下而上分為支撐層、數(shù)據(jù)層、組件層、應用層和用戶層5個層次,系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示.

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)圖Fig.1 System architecture

1)支撐層,支撐層是系統(tǒng)的最底層和基礎層:包括所有必須的軟硬件環(huán)境.

2)數(shù)據(jù)層,數(shù)據(jù)層是在支撐層基礎上搭建的數(shù)據(jù)平臺,存儲了基準站備案過程中的基礎數(shù)據(jù)、業(yè)務數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù).

3)組件層,組件層是系統(tǒng)建設的技術支撐,主要采用了J2EE服務、文檔服務、天地圖服務、數(shù)據(jù)庫技術等服務和技術,以及工作流、動態(tài)表單、組織權(quán)限管理等信息化管理系統(tǒng)建模工具.

4)應用層,應用層是直接與用戶交互的系統(tǒng)功能層,根據(jù)用戶需求構(gòu)建不同的交互界面.

5)用戶層,用戶層主要包括以建設單位為主體的備案人員,以及各省級部門和國家級部門為代表的備案機關和系統(tǒng)管理人員.

2 系統(tǒng)功能和技術實現(xiàn)

2.1 信息分類和內(nèi)容

基準站備案信息主要包括站點基本信息和站網(wǎng)基本信息兩大部分,其中站點基本信息包括站點基本情況、設備信息、網(wǎng)絡信息和其他信息等,具體內(nèi)容見表1.

表1 站點基本信息內(nèi)容Tab.1 Basic information of CORS station

基準站網(wǎng)基本信息主要包括站網(wǎng)基本情況、服務接入信息、應用服務等信息.基準站網(wǎng)基本信息類別和內(nèi)容見表2.

表2 站網(wǎng)基本信息內(nèi)容表Tab.2 Basic information of CORS network

2.2 備案業(yè)務流程分析

基準站建設備案的業(yè)務流程如下:①首先由備案人填寫注冊信息提交注冊,備案機關進行注冊信息審批,審批通過后將初始用戶名和密碼以郵件形式發(fā)給備案人.②注冊并登錄系統(tǒng)后,備案人按系統(tǒng)流程的相關內(nèi)容填寫備案申請表,并依據(jù)備案辦法向相對應的備案機關申請備案.如果備案的基準站網(wǎng)是國務院相關部門、中央單位建設的基準站以及跨省、自治區(qū)、直轄市范圍建設的基準站,應向國家局備案;其他建設的衛(wèi)星導航定位基準站應向基準站所在的省級測繪地理信息行政主管部門備案.③備案機關收到備案人的信息后,對其申請信息進行審批.備案信息齊全的,備案機關應提供備案號,并出具加蓋印章的備案文件.信息不齊全的,備案機關應該一次性告知備案人補全備案信息,并由備案人補全后重新提交審核.系統(tǒng)業(yè)務流程如圖2所示.

圖2 業(yè)務流程圖Fig.2 Workf l ow chart

2.3 系統(tǒng)核心功能

根據(jù)備案流程管理的要求,備案人申請類型分為注冊申請、備案申請、變更申請、廢止申請等,備案機關也具備相應的審批功能.面對全國各個領域和行業(yè)的基準站的實時在線備案申請,以及基準站信息量大、備案流程復雜等應用特點,備案管理系統(tǒng)設計面臨流程化控制強、規(guī)范性要求高等挑戰(zhàn).系統(tǒng)功能主要由備案信息管理、核查問題管理、組織及權(quán)限管理和系統(tǒng)管理4個模塊組成,包括備案信息登記、備案信息修改/審批、備案信息查詢、備案信息統(tǒng)計、核查問題登記、核查問題查詢、備案用戶注冊、備案用戶審批、組織機構(gòu)管理、用戶權(quán)限管理、單位范圍配置、數(shù)據(jù)字典配置等功能.具體系統(tǒng)功能如圖3所示.

圖3 系統(tǒng)功能組成圖Fig.3 System function composition

備案用戶注冊與審批功能實現(xiàn)備案人的身份識別并建立賬號,備案人如需備案且沒有申請過備案用戶,需先進行用戶注冊,注冊信息填寫后提交到對應的備案機關進行審批.

備案信息管理包括備案信息登記、修改、審批、查詢和統(tǒng)計等功能.備案信息登記功能主要提供給備案人登記運營維護單位信息、基準站網(wǎng)信息等備案信息,是系統(tǒng)查詢和統(tǒng)計的信息入口.備案人在保存了預備案的信息后或者正式備案之后,若備案內(nèi)容發(fā)生變化,備案人可以利用備案信息修改功能進行備案信息修改或變更.備案人進行備案信息登記后或備案信息修改后提交給管理單位進行審批.備案信息查詢過濾功能主要是實現(xiàn)對已備案的信息按某些條件進行過濾篩查,對各單位的數(shù)據(jù)權(quán)限進行嚴格的控制.在信息統(tǒng)計時,可按照各個基準站的關鍵信息進行統(tǒng)計,如年度、行業(yè)、類型等不同的維度進行統(tǒng)計.

用戶權(quán)限管理功能可實現(xiàn)系統(tǒng)管理員在系統(tǒng)中建立角色、權(quán)限等集合,將不同的角色付給各備案或管理人員.單位范圍配置功能可提供各單位基準站備案的坐標范圍信息,在用戶進行備案申請時,系統(tǒng)自動進行初步的校驗工作.數(shù)據(jù)字典配置功能是在系統(tǒng)中為了保證數(shù)據(jù)的統(tǒng)一、準確和規(guī)范,多數(shù)填報的值采用數(shù)據(jù)字典枚舉的方式讓用戶選擇,并提供數(shù)據(jù)字典的增、刪、改等維護操作.

2.4 系統(tǒng)實例介紹

基準站備案管理系統(tǒng)通過信息登記錄入、修改等功能將基準站信息進行相應的管理,為基準站備案人提供實時注冊服務.系統(tǒng)構(gòu)建了線上基準站備案申請和審批服務的體系,規(guī)范了基準站建設信息管理,為基準站建設應用管理提供重要參考依據(jù)和技術支撐,為促進衛(wèi)星導航定位產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展打下堅實基礎.

3 關鍵技術分析

3.1 主輔標識結(jié)合的表單構(gòu)建方法

針對基準站和基準站網(wǎng)信息的動態(tài)更新和內(nèi)容相關性,以全國基準站摸排和核查結(jié)果等信息為研究數(shù)據(jù)基礎,提出了基于空間拓撲結(jié)構(gòu)的表單構(gòu)建方法,設計了統(tǒng)一、規(guī)范的基準站基礎信息模板和備案信息編碼方案,實現(xiàn)了基于主輔標識的相關信息的唯一標識和動態(tài)關聯(lián).在基準站信息中,將基準站坐標、地址等空間位置信息作為主標識,結(jié)合建設單位、站點屬性和設備類型等輔助標識,確定基準站信息的唯一性和規(guī)范性.該方法解決了基準站信息復雜多樣、混亂無序的問題,形成了內(nèi)容全面、信息完備的基準站信息管理體系,實現(xiàn)了全國基準站的信息交互共享和統(tǒng)一規(guī)范管理.

3.2 基于RBAC的精細化權(quán)限管理技術

基準站備案管理涉及多級的申請和審核,系統(tǒng)用戶類別和數(shù)量較大.如果給系統(tǒng)每個用戶逐一授權(quán)和單個角色管理,是件煩瑣且耗時的事情.為更便捷地實現(xiàn)用戶授權(quán),系統(tǒng)采用了RBAC(Role-Based Access Control,基于角色的訪問控制)技術,將用戶通過角色與權(quán)限進行關聯(lián).技術流程為:首先將用戶分組,每個用戶組內(nèi)可有多個用戶;其次創(chuàng)建多個角色,給各個角色分配相應的功能權(quán)限和數(shù)據(jù)權(quán)限;最后給用戶進行角色的分配,從而將權(quán)限分配到用戶.這樣,系統(tǒng)除了可給用戶授權(quán)外,還可以給用戶組授權(quán),進一步降低了用戶授權(quán)的重復性.系統(tǒng)根據(jù)實際的業(yè)務需求,建立了用戶和用戶組智能化關聯(lián)的角色與權(quán)限,實現(xiàn)了更加便捷和精細化的用戶權(quán)限管理.

3.3 基于電子地圖的任務分配及信息監(jiān)控技術

基準站信息管理是一項基礎而專業(yè)性強的工作,基于圖形化的信息傳遞對于后續(xù)基準站的監(jiān)管和應用服務十分重要.在基準站備案登記時,相關空間信息會逐一記錄在系統(tǒng)表單中,結(jié)合天地圖進行圖形化展示,可使備案機關和備案人能夠?qū)爡^(qū)內(nèi)基準站的情況一目了然.系統(tǒng)在設計和開發(fā)過程中在后臺接入了天地圖WMTS服務作為基準站建設信息顯示的底圖,并將行政區(qū)數(shù)據(jù)信息存儲在Oracle Spatial數(shù)據(jù)庫中作為空間信息的支撐.基于此,系統(tǒng)結(jié)合基準站的空間信息和行政區(qū)空間數(shù)據(jù)信息自動進行甄別區(qū)分,充分保障了用戶提交數(shù)據(jù)的準確性和精確性.

3.4 實時郵件通知和數(shù)據(jù)加密技術

由于系統(tǒng)涉及到注冊審批、備案審批等審批反饋流程,對審批結(jié)果的實時通知成為系統(tǒng)建設時需要攻克的一大難題,在進行充分的調(diào)研與分析后,系統(tǒng)采用了實時郵件通知的技術,實現(xiàn)關鍵環(huán)節(jié)的實時通知,避免系統(tǒng)使用人員無法通過系統(tǒng)得知業(yè)務處理結(jié)果,增強了業(yè)務辦理時效性.此外,考慮到系統(tǒng)采用了聯(lián)網(wǎng)運行的方式,且系統(tǒng)主要業(yè)務數(shù)據(jù)為基準站的備案信息,所以系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全非常重要.為此,系統(tǒng)采用了安全可靠的系統(tǒng)數(shù)據(jù)加密技術,包括基準站備案信息的數(shù)據(jù)庫存儲加密、登錄信息的D5加密技術管理等加密安全方式,保證了系統(tǒng)的信息安全.

4 結(jié)束語

本系統(tǒng)以全國基準站摸排和核查結(jié)果等信息為數(shù)據(jù)基礎,采用集中在線式設計架構(gòu)和聯(lián)網(wǎng)備案方式,基于主輔標識結(jié)合的基準站信息管理工作流,解決了國家和地方異構(gòu)數(shù)據(jù)庫之間實時聯(lián)動更新問題,實現(xiàn)了全國基準站的信息交互共享和統(tǒng)一規(guī)范管理.本系統(tǒng)通過基準站信息備案和核查,可有效管理基準站建設活動,降低了基準站重復建設的幾率.聯(lián)網(wǎng)備案方式使得備案管理工作更加科學便捷,從傳統(tǒng)的紙質(zhì)辦公模式向電子化、可視化、智能化管理轉(zhuǎn)變.系統(tǒng)為廣大基準站建設單位、各級測繪地理信息管理部門提供了高效管理工具,能夠滿足基準站規(guī)范管理的應用需求.