省級(jí)虛擬智能測(cè)繪檔案庫房管理系統(tǒng)建設(shè)研究

廖曉斌 麥格

摘要：隨著我國(guó)科技和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，國(guó)家級(jí)、省級(jí)測(cè)繪項(xiàng)目的推進(jìn)，測(cè)繪成果正在以前所未有的速度涌入省級(jí)測(cè)繪檔案館。技術(shù)的發(fā)展使得地理信息數(shù)據(jù)更新的頻率越來越高。因此，需要使用新興技術(shù)加強(qiáng)測(cè)繪地理信息業(yè)務(wù)檔案管理、推進(jìn)測(cè)繪地理信息檔案信息化建設(shè)、切實(shí)提高檔案管理能力和利用效率。本文詳細(xì)分析了Web3D智能虛擬技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，以及其在測(cè)繪檔案庫房中的結(jié)合應(yīng)用方案。

關(guān)鍵詞：測(cè)繪檔案 智能庫房 ?Web3D ?RFID

一、建設(shè)背景及存在問題

根據(jù)國(guó)家測(cè)繪地信局、國(guó)家檔案局聯(lián)合制定印發(fā)的《測(cè)繪地理信息業(yè)務(wù)檔案管理規(guī)定》，這個(gè)規(guī)定為加強(qiáng)新時(shí)期的測(cè)繪地理信息業(yè)務(wù)檔案管理工作提供了指導(dǎo)，提供了基本框架和政策保障我國(guó)今后的測(cè)繪地理信息業(yè)務(wù)檔案管理。檔案館發(fā)展歷史早已證明，推動(dòng)檔案館事業(yè)發(fā)展的一個(gè)因素是制度，另一個(gè)重要因素是運(yùn)用新技術(shù)、新手段、新設(shè)備，將新技術(shù)融合到檔案管理的各個(gè)過程中。測(cè)繪檔案館信息化建設(shè)當(dāng)然離不開相關(guān)最新技術(shù)的支持，不使用新技術(shù)，測(cè)繪檔案館信息化建設(shè)就無從談起，只能原地踏步，無法實(shí)現(xiàn)科學(xué)的管理、人性化的應(yīng)用。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)本身具有富交互性、高沉浸性、三維可視化等諸多特點(diǎn)，可以模擬用戶對(duì)庫房?jī)?nèi)的設(shè)備操作，庫房巡查，通過與智能設(shè)備結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)由虛到實(shí)的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，極大提高工作效率，這契合了當(dāng)前的測(cè)繪資料檔案館戰(zhàn)略布局。檔案館已經(jīng)建成了具有檔案管理、查詢、分發(fā)、利用、統(tǒng)計(jì)等功能的信息化系統(tǒng)。但這些都是成果或者檔案卷內(nèi)層面的管理，而在庫房管理方面并沒有成熟的信息化系統(tǒng)來管理，庫房管理又是一個(gè)不可缺失的環(huán)節(jié)檔案通過組卷完進(jìn)入庫房，或者紙質(zhì)地形圖打印后放到密集架之后，系統(tǒng)沒有記錄實(shí)體檔案盒放在了哪個(gè)檔案室、哪個(gè)密集架，通過現(xiàn)有的管理系統(tǒng)只能查詢到實(shí)體檔案是否存在，實(shí)體檔案的目錄信息，如檔號(hào)、題名等，但是無法查到存放在哪個(gè)庫房哪個(gè)柜架哪個(gè)檔案節(jié)，是否已經(jīng)被借出，從而影響了測(cè)繪檔案資料的保管、提供和利用。另外，檔案上架調(diào)整、庫房統(tǒng)計(jì)、檔案移交等具有復(fù)雜流程的多方面工作，主要還是通過管理人員手工操作來完成，效率低下并且工序繁瑣。比如在檔案調(diào)整調(diào)架時(shí)，需要管理員進(jìn)入到庫房中去查看，通過對(duì)檔案柜、密集架的一一排查，找到具有足夠空閑空間的檔案節(jié)，然后再將檔案遷移進(jìn)去，需要預(yù)先估算出剩余空間可以放置的檔案盒數(shù)量。所以建設(shè)一個(gè)不需要進(jìn)入庫房也可以直觀反應(yīng)和管理庫房的各個(gè)細(xì)節(jié)的信息化系統(tǒng)，可以統(tǒng)計(jì)庫房的各項(xiàng)指標(biāo)，規(guī)劃庫房空間，查詢密集架的利用率，在頁面上可以進(jìn)行檔案上架、調(diào)整、查檔、查看電子原文等操作。并且可以模擬進(jìn)行庫房的巡查工作，并與現(xiàn)有的檔案管理系統(tǒng)緊密結(jié)合起來、數(shù)據(jù)共享成為一體化管理平臺(tái)。

省級(jí)測(cè)繪檔案館主要負(fù)責(zé)大地成果、4D成果、航片衛(wèi)片成果、數(shù)據(jù)庫成果、測(cè)繪檔案的管理與提供利用。近年來隨著測(cè)繪地理信息采集方式的多樣化，比如：無人機(jī)、高分衛(wèi)星遙感、國(guó)家級(jí)及省級(jí)測(cè)繪項(xiàng)目的快速推進(jìn)，比如地理國(guó)情監(jiān)測(cè)項(xiàng)目、智慧城市項(xiàng)目。省級(jí)測(cè)繪檔案館積累了大量的航片衛(wèi)片數(shù)據(jù)，以及大比例尺，比如1：2000及以上的4D成果數(shù)據(jù)。而且這些成果和檔案數(shù)據(jù)的增速是越來越快，急需對(duì)這些檔案進(jìn)行更加有效的科學(xué)的存儲(chǔ)管理和提供便捷的對(duì)外利用服務(wù)。

二、測(cè)繪檔案管理新模式

Web3D技術(shù)是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)頁中虛擬現(xiàn)實(shí)的一種最新技術(shù)，通過網(wǎng)絡(luò)在瀏覽器里流暢地展示3D場(chǎng)景和模型，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。Web3D技術(shù)使得客戶可以不用安裝任何專業(yè)的3D軟件客戶端或者瀏覽器插件，直接使用支持WebGL的主流瀏覽器即可以直接訪問和使用系統(tǒng)。隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，Web3D技術(shù)已經(jīng)非常成熟了，Web3D技術(shù)的成熟加上它與智能設(shè)備的對(duì)接，對(duì)于測(cè)繪檔案管理部門來說帶來了如下的新的管理模式。

1.虛擬可交互性，三維系統(tǒng)內(nèi)的所有設(shè)備、檔案柜、密級(jí)架都是可交互的，所有模型按照實(shí)際的尺寸制作，檔案盒存放方式和位置均按照真實(shí)情況進(jìn)行普查和入庫。與專業(yè)檔案系統(tǒng)無縫銜接，在檔案管理時(shí)可以進(jìn)行上架、下架、調(diào)整等操作，實(shí)現(xiàn)真正可用可維護(hù)。通過在系統(tǒng)內(nèi)漫游，可以制定漫游的巡查路線進(jìn)行自動(dòng)巡查。對(duì)于紙質(zhì)地形圖，在模型表面使用不同的顏色區(qū)分庫存狀態(tài)，并將庫存動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)標(biāo)到背脊上。

2.通過虛擬系統(tǒng)可以全面立體的管理溫度、濕度、監(jiān)控設(shè)備等?？梢灾庇^的在系統(tǒng)中看到整個(gè)場(chǎng)館實(shí)時(shí)的三維溫度云圖，濕度云圖，點(diǎn)擊任一監(jiān)控設(shè)備可以查看當(dāng)前監(jiān)控的畫面，當(dāng)傳感器數(shù)據(jù)偏離正常值時(shí)，使用系統(tǒng)功能可以操作智能設(shè)備以調(diào)節(jié)某區(qū)域的溫度或改善通風(fēng)狀況等。

3.與智能密集架、RFID技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)出入庫、庫房自動(dòng)盤點(diǎn)、自動(dòng)報(bào)警等。傳統(tǒng)的方式管理員查找實(shí)體檔案時(shí)，先要找到該類型檔案對(duì)應(yīng)的密集架，再根據(jù)檔號(hào)或者圖幅號(hào)對(duì)比每個(gè)密集架上的標(biāo)志，確定密集架之后，打開密集架，在密集架的每一個(gè)檔案節(jié)中進(jìn)行遍歷。如果檔案在存放時(shí)沒有按照檔號(hào)的規(guī)律放在對(duì)應(yīng)的格子里或者放錯(cuò)了格子，查找起來就會(huì)變得異常的困難，可能需要把整個(gè)檔案館翻一遍才能找到。但是在結(jié)合RFID技術(shù)之后，給每個(gè)檔案盒貼上標(biāo)簽后，并采用智能密集架，這樣實(shí)現(xiàn)了檔案實(shí)體、智能密集架、智能庫房的聯(lián)動(dòng)，在系統(tǒng)中查詢到某一檔案可以直接在系統(tǒng)中打開密集架裝具，檔案查閱利用更加方便。某一檔案的準(zhǔn)確位置也通過RFID很精確的定位，即使放錯(cuò)位置查找起來也沒有任何困難。同時(shí)在盤點(diǎn)檔案時(shí)，如果對(duì)每份文件都加了RFID，由于RFID可以防遮蓋，在文件被遮蓋的情況下也能讀取到文件信息，這樣無需要打開檔案盒即可以對(duì)庫房的所有文件進(jìn)行盤點(diǎn)和統(tǒng)計(jì)，這在之前的傳統(tǒng)檔案管理的盤點(diǎn)中是無法想象的，傳統(tǒng)的盤點(diǎn)需要將每個(gè)盒子打開進(jìn)行清點(diǎn)，工作量可想而知。

這樣一來，檔案目錄數(shù)據(jù)庫和RFID是自動(dòng)關(guān)聯(lián)的。自動(dòng)盤點(diǎn)和監(jiān)控帶來了高效的檔案管理。

4.實(shí)現(xiàn)虛擬場(chǎng)館與地圖中成果的雙向定位，通過在測(cè)繪成果服務(wù)提供利用系統(tǒng)中查詢到的成果可以一鍵定位到它對(duì)應(yīng)檔案所在的庫房位置。反之在虛擬檔案館內(nèi)與成果檔案交互時(shí)也可以一鍵定位該成果所在的地理位置。

三、測(cè)繪虛擬智能檔案館系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)

1.系統(tǒng)前端技術(shù)

系統(tǒng)架構(gòu)總體采用B/S架構(gòu)，采用前后端完全分離的架構(gòu)實(shí)現(xiàn)，前后端分離是業(yè)界的標(biāo)準(zhǔn)使用方式，前后端分離帶來很多好處，包括：方便系統(tǒng)升級(jí)、微服務(wù)轉(zhuǎn)型、分布式部署、為多端化服務(wù)打下很好的基礎(chǔ)。前端采用純JS、Html5技術(shù)、三維方面采用Three.js開源控件進(jìn)行開發(fā)。對(duì)于一般的數(shù)據(jù)交互前端通過ajax請(qǐng)求通過nginx+tomcat的方式，nginx主要用于代理轉(zhuǎn)發(fā)，靜態(tài)資源文件訪問，tomcat則是動(dòng)態(tài)資源服務(wù)提供。一般的請(qǐng)求前端html頁面通過ajax調(diào)用后端的restuful api接口并使用json數(shù)據(jù)進(jìn)行交互。對(duì)于溫控、濕控?cái)?shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳送使用websocket協(xié)議與后端實(shí)時(shí)通訊，后端采用netty框架提供服務(wù)與智能設(shè)備相結(jié)合，將溫度場(chǎng)、濕度場(chǎng)在虛擬檔案館中實(shí)時(shí)展示。對(duì)溫度、濕度超標(biāo)進(jìn)行告警提示。

2.系統(tǒng)后端服務(wù)

系統(tǒng)服務(wù)采用SOA治理，包括服務(wù)注冊(cè)、發(fā)現(xiàn)、協(xié)調(diào)等主要過程，第三代的服務(wù)治理目標(biāo)是逐漸消除人工治理，實(shí)現(xiàn)服務(wù)的自治。本系統(tǒng)的后端服務(wù)模塊分為：智能設(shè)備通訊模塊、虛擬庫房模塊、統(tǒng)計(jì)服務(wù)模塊、后臺(tái)管理模塊、對(duì)外服務(wù)模塊。

智能設(shè)備通訊模塊提供與智能設(shè)備交互、讀取智能設(shè)備數(shù)據(jù)的接口。比如獲取溫控器溫度、打開智能密集架等。

虛擬庫房模塊提供虛擬庫房?jī)?nèi)模型、模型位置信息、普查數(shù)據(jù)信息等的獲取接口。

統(tǒng)計(jì)服務(wù)模塊提供與庫房統(tǒng)計(jì)、庫存統(tǒng)計(jì)、利用空間統(tǒng)計(jì)、設(shè)備統(tǒng)計(jì)、溫濕度統(tǒng)計(jì)等接口。

后臺(tái)管理模塊提供檔案的上架、下架、調(diào)整、模型的導(dǎo)入、模型設(shè)置等基礎(chǔ)接口。

對(duì)外服務(wù)接口為對(duì)外暴露的接口，可以提供給其他的業(yè)務(wù)系統(tǒng)調(diào)取數(shù)據(jù)使用。該接口主要用于對(duì)接專業(yè)的檔案系統(tǒng)，需嚴(yán)格進(jìn)行權(quán)限的控制，原則上不能暴露涉密數(shù)據(jù)。

3.數(shù)據(jù)層訪問

系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫訪問層使用持久層框架（ORM）-MyBatis和durid連接池技術(shù)。 MyBatis是一款優(yōu)秀的持久層框架，它是一個(gè)靈活的orm框架，即支持其他orm框架的實(shí)體映射，也支持自定義復(fù)雜sql語句（如各種統(tǒng)計(jì)），無需手寫任何的JDBC代碼。

在應(yīng)用系統(tǒng)中系統(tǒng)響應(yīng)速度的快慢很大因素取決于數(shù)據(jù)庫響應(yīng)的速度。在應(yīng)用程序建立數(shù)據(jù)庫連接是耗時(shí)和耗資源的，數(shù)據(jù)庫的并發(fā)連接數(shù)都是有限的，在大型的應(yīng)用中，可能會(huì)有上萬的并發(fā)請(qǐng)求，如果為每個(gè)請(qǐng)求都分配一個(gè)數(shù)據(jù)庫連接，數(shù)據(jù)庫響應(yīng)會(huì)非常慢，甚至直接崩潰。提高服務(wù)器性能，減少系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間，應(yīng)該使用連接池技術(shù)。druid連接池技術(shù)是由阿里巴巴開發(fā)，在大型電商項(xiàng)目中經(jīng)受實(shí)際的檢驗(yàn)的成熟開源連接池，在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)預(yù)先緩存多個(gè)數(shù)據(jù)庫連接對(duì)象到連接池中，可以對(duì)數(shù)據(jù)庫的訪問進(jìn)行監(jiān)控，同時(shí)也可以設(shè)置防火墻，可以滿足我們測(cè)繪虛擬智能檔案館建設(shè)的技術(shù)性先進(jìn)要求。

四、結(jié)語

本文僅僅討論了web3D、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、智能設(shè)備在測(cè)繪檔案館中的結(jié)合應(yīng)用，以及系統(tǒng)架構(gòu)的層次劃分。對(duì)于測(cè)繪檔案和測(cè)繪成果的海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)管理可以考慮使用云計(jì)算架構(gòu)來解決，對(duì)于涉密的檔案和成果數(shù)據(jù)，需搭建私有云平臺(tái)進(jìn)行管理，在數(shù)據(jù)庫層面使用分庫分表來對(duì)超大表進(jìn)行拆分和擴(kuò)展，如果建設(shè)一個(gè)面向公眾的成果利用系統(tǒng)可以在應(yīng)用服務(wù)器層面使用微服務(wù)架構(gòu)以及分布式部署、負(fù)載均衡來提升系統(tǒng)的吞吐量和訪問效率。有待今后更深入和系統(tǒng)的研究，此處僅拋磚引玉。