劉合輝，張 毅，曹一冰

（1.信息工程大學測繪學院，河南鄭州 450052；2.75719部隊，湖北武漢 430074）

邊界談判劃界決策支持系統(tǒng)的設(shè)計與應用

劉合輝1,2，張 毅1，曹一冰1

（1.信息工程大學測繪學院，河南鄭州 450052；2.75719部隊，湖北武漢 430074）

邊界談判劃界是一個重要而又復雜問題，結(jié)合了談判劃界業(yè)務(wù)流程；探討了在GIS空間技術(shù)支持下，談判劃界系統(tǒng)各功能模塊設(shè)計以及系統(tǒng)的數(shù)據(jù)設(shè)計，實現(xiàn)對談判劃界數(shù)據(jù)的有效管理，提供了劃界輔助工具和資源評價分析工具，為談判劃界提供了決策支持。

談判劃界;AE;文檔目錄樹;輔助劃界;文檔數(shù)據(jù)庫

我國陸地邊界總長達22 000 km余，與14個國家接壤[1]。目前，仍未與印度和不丹確定陸地邊界，邊界工作仍將是我國外交工作中一項長期而重要的任務(wù)，它直接影響到我國的主權(quán)和領(lǐng)土完整、民族團結(jié)以及邊境地區(qū)的經(jīng)濟建設(shè)、社會安定和人民生活。介于此，外交部依據(jù)中國邊界劃界進程和邊界管理的現(xiàn)狀，立項建設(shè)“陸地國界管理信息系統(tǒng)”，為著重保障邊界談判而設(shè)立“邊界談判劃界決策支持系統(tǒng)”。該談判決策支持系統(tǒng)采用以地理信息系統(tǒng)（GIS）為主導的多種技術(shù)手段，為邊界談判與劃界兩個關(guān)鍵流程提供技術(shù)支持，快速提供談判工作所需的各種資料和依據(jù)，綜合分析爭議地區(qū)地形、地貌情況和自然資源條件，采用自動和人工相結(jié)合的方式進行輔助界線的劃定等，為外交部條法律司相關(guān)人員提供輔助決策[2]。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

邊界談判劃界系統(tǒng)采用四層架構(gòu)，分別為數(shù)據(jù)層、接口與引擎層、業(yè)務(wù)邏輯層和表示層（如圖1所示）[3]。

數(shù)據(jù)層是系統(tǒng)數(shù)據(jù)集合，分為 3個部分。第一部分是文檔資料數(shù)據(jù)庫，是以文件的形式組織管理與談判相關(guān)的歷史、法律等各種多媒體文檔資料；第二部分是空間數(shù)據(jù)庫，采用ArcGIS的文件數(shù)據(jù)庫，分別存儲DLG數(shù)據(jù)、DRG數(shù)據(jù)、DEM數(shù)據(jù)、談判對象數(shù)據(jù)（區(qū)域）數(shù)據(jù)等；第三部分是專題數(shù)據(jù)庫，囊括了資源數(shù)據(jù)（一部分為空間數(shù)據(jù)）和系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)（用戶權(quán)限管理）。

接口與引擎層是系統(tǒng)數(shù)據(jù)訪問中間件和GIS功能中間件。系統(tǒng)通過該層的文檔目錄樹引擎、ArcGIS Engine和ADO.NET實現(xiàn)了對業(yè)務(wù)邏輯執(zhí)行所需數(shù)據(jù)的訪問（管理）和基本的GIS功能支持。

業(yè)務(wù)邏輯層是系統(tǒng)核心業(yè)務(wù)實現(xiàn)層，負責模型的建立與應用，處理輔助談判和劃界兩大關(guān)鍵業(yè)務(wù)流程,大致分為文檔資料目錄樹管理、多種方式的文檔查詢、爭議區(qū)管理、輔助劃界以及二三維地圖等功能。

表示層是與用戶有著豐富交互的圖形界面，用戶通過清晰一致的界面風格調(diào)用系統(tǒng)的所有功能，系統(tǒng)將用戶命令執(zhí)行結(jié)果以多媒體文檔、二維地圖（DLG、DRG）、三維地形、統(tǒng)計圖表等豐富的可視化形式展現(xiàn)。

圖1 軟件體系構(gòu)架圖

2 系統(tǒng)功能設(shè)計

談判劃界決策支持系統(tǒng)是基于ArcGISEngine組件開發(fā)的，充分利用了ArcGIS組件強大的數(shù)據(jù)管理和空間分析功能，實現(xiàn)了以下功能：①文檔目錄管理；②文檔查詢；③爭議區(qū)管理；④輔助劃界；⑤通用地理信息，其功能模塊如圖 2所示。文檔管理是以目錄樹的方式對文檔資料進行管理，并進行瀏覽顯示與比較；文檔查詢以多種方式實現(xiàn)對文檔的快速查詢；爭議區(qū)管理將爭議區(qū)作為談判對象進行管理，各爭議區(qū)的資料同樣以目錄樹的方式進行管理，并對爭議區(qū)對象進行增減與編輯。

圖2 系統(tǒng)功能模塊

系統(tǒng)中，ArcGISEngine功能組件主要用來實現(xiàn)大部分的地理信息系統(tǒng)功能，包括對空間數(shù)據(jù)庫的訪問，地圖的顯示與控制，空間數(shù)據(jù)的查詢與分析功能。而文檔管理、文檔查詢、爭議區(qū)管理、輔助劃界都屬于系統(tǒng)的應用模塊，其中輔助劃界與ArcGISEngine功能組件的關(guān)系最為密切，它需要在地圖及地圖數(shù)據(jù)支持下輔助生成劃界方案線，并提供與方案線有關(guān)的面積、資源分配情況，同時還要將分析結(jié)果在二三維地圖上進行可視化表達，并輸出附圖作為談判憑證。

2.1 文檔管理與查詢功能

邊界談判涉及到的資料不但數(shù)量龐大，類型多種多樣，而且相關(guān)聯(lián)的文檔也為數(shù)不少，如多次談判文檔間的關(guān)聯(lián)等，因此有效方便的文檔管理與文檔搜索引擎是必不可少的。

1）文檔目錄樹管理。為方便文檔資料的管理與瀏覽，文檔資料采用文檔目錄樹結(jié)構(gòu)管理，文檔按層次結(jié)構(gòu)存放在文檔數(shù)據(jù)目錄下，用戶可以進行資料的靈活增刪處理，操作方便。文檔目錄樹是以樹結(jié)構(gòu)來組織談判劃界所涉及的文檔資料，同節(jié)點下各分枝節(jié)點代表文檔的分類，不同層次的非葉節(jié)點代表著文檔分類的層次，葉節(jié)點表示具體的文檔資料，系統(tǒng)允許有權(quán)限的用戶通過從資源管理器拖拽文件至樹節(jié)點的方式向文檔庫添加文檔。用目錄樹來組織文檔資料具有分類清晰、層次明了、便于瀏覽與維護的特點。

2）文檔管理的具體內(nèi)容。文檔管理負責文檔的過濾、目錄樹的初始化、文檔的分類管理、文檔的鏈接、目錄控制與更新、文檔顯示等。其中文檔顯示可以對文本文檔、網(wǎng)頁、圖像、地圖和多媒體進行瀏覽，同時為方便文檔進行比較，提供了文檔對比顯示組件。而文檔搜索功能提供了文檔名稱查詢、全文查詢、地名查詢和文檔關(guān)鍵字查詢4種查詢方式，并將結(jié)果進行顯示。

2.2 輔助劃界功能

談判劃界決策支持系統(tǒng)提供劃界方案制作、方案量算與統(tǒng)計分析等其本功能，系統(tǒng)將其劃分為爭議區(qū)量算分析（包括資源統(tǒng)計分析）、特征線處理、圖層疊加處理、打印輸出4個功能模塊。

1）爭議區(qū)量算與調(diào)整。提供長度和面積量算、爭議區(qū)面積量算、方案線長度量算及其分割爭議區(qū)后左右面積對比、動態(tài)可視地調(diào)整分割線坐標、按比例有條件自動生成分割線。

在手工劃界難以精確調(diào)整雙方所達成的面積分割方案時，提供自動面積分割算法，按照預設(shè)的雙方面積比例，采用多種方式（條件、規(guī)則），將談判對象自動劃分，形成分割線。自動面積分割和手工面積分割互相配合使用，便于在圖上快速確定劃界方案。

2）資源影響分析。劃界方案擬定過程中，每擬定（移動）一條分割線，意味著在該爭議區(qū)域內(nèi)部雙方所占區(qū)域的變更，從而分布在該區(qū)域的各類自然資源總量的分配也相應發(fā)生變化。資源影響分析就是分析區(qū)域變更后雙方擁有各類資源的種類和數(shù)量在空間分布的情況，有助于評價劃界方案的利弊。

3）特征線處理。選擇處理范圍，生成山谷線或山脊線，作為方案線的基礎(chǔ)依據(jù)；提供輔助預案制定的工具，可繪制和修改分割方案線等。提取的山脊線（分水嶺）或山谷線，通常做為山地劃界的依據(jù)[4]。

4）圖層透明疊加。通過在兩幅圖上對照采集特征控制點，將地圖與原圖進行疊加顯示，并設(shè)置透明度，從而可以清晰直觀地對比不同來源或不同歷史時期同一談判對象之間大致的或較精確的空間變化（面積、形狀等）。

5）打印輸出。提供地圖繪制、地圖整飾、輸出范圍設(shè)定、頁面設(shè)置與地圖打印輸出等功能，將談判進展及結(jié)果以附圖的形式存檔。

3 數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)庫設(shè)計

3.1 數(shù)據(jù)構(gòu)成及分類

系統(tǒng)數(shù)據(jù)按內(nèi)容可分為劃界數(shù)據(jù)、邊境專題數(shù)據(jù)、地理底圖數(shù)據(jù)三類[5-6]：

1)劃界數(shù)據(jù)包括爭議區(qū)地理數(shù)據(jù)（爭議區(qū)、主張線、方案線）和談判文檔資料（邊界條約及附圖、議定書及附圖、歷史檔案資料、紀要、協(xié)定、表態(tài)口徑等資料）。

2)邊境專題數(shù)據(jù)：包括跨界水、邊境開發(fā)區(qū)、跨界設(shè)施、邊防設(shè)施、邊境地區(qū)自然資源、邊境地區(qū)政治經(jīng)濟信息。

3)地理底圖數(shù)據(jù)：包括周邊國家、邊境?。▍^(qū)）的地形圖、DEM、正射影像等。

這些數(shù)據(jù)按類型分類，可以分為 DLG(數(shù)字線劃圖)、DRG(數(shù)字柵格地圖)、DEM、DOM(數(shù)字正射影像)、文本數(shù)值數(shù)據(jù)、多媒體數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)和符號定義，如圖3所示。

圖3 數(shù)據(jù)類型分類

3.2 地圖數(shù)據(jù)設(shè)計

地圖數(shù)據(jù)采用ArcGIS的文件數(shù)據(jù)庫File Geodatabase進行存貯，地圖文檔用 ArcGIS的地圖文檔數(shù)據(jù)Mxd進行組織和管理 (相對路徑)。三維地圖使用sxd和3dd配置文件進行組織。

系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)的組織采取按范圍分塊、按內(nèi)容分層的管理方式，方便數(shù)據(jù)存貯與快速查詢：

1）分區(qū)：系統(tǒng)數(shù)據(jù)以國界為主線進行組織。為了便于海量空間數(shù)據(jù)的集成管理與有效使用，空間數(shù)據(jù)的組織采取按范圍分塊、按內(nèi)容分層的管理方式，其中分區(qū)主要按國界進行劃分。

2）數(shù)據(jù)分層：為便于管理與查詢，本數(shù)據(jù)庫根據(jù)應用需求對圖形數(shù)據(jù)進行分類分層管理，系統(tǒng)數(shù)據(jù)分為國界專題、定位基礎(chǔ)、水系、居民地及設(shè)施、交通、管線、境界與政區(qū)、地貌、植被與土質(zhì)9大類，37個數(shù)據(jù)層。

3.3 文檔數(shù)據(jù)設(shè)計

文檔資料數(shù)據(jù)按范圍和內(nèi)容進行分層管理，具體目錄層次如圖4所示。

圖4 文檔數(shù)據(jù)的組織

4 系統(tǒng)開發(fā)與應用

系統(tǒng)采用ArcGISEngine地理信息組件，地圖數(shù)據(jù)庫采用ArcGIS的FileGeoDatabase，系統(tǒng)信息和關(guān)鍵字采用MSAccess數(shù)據(jù)庫，在VS2005中進行開發(fā)完成。系統(tǒng)實現(xiàn)了多源文檔資料的目錄樹管理與查詢、談判爭議區(qū)的管理、二三維地圖的顯示、GIS支持的多種輔助劃界技術(shù)工具、劃界方案的資源分配分析、地圖輸出等功能，滿足了談判劃界的業(yè)務(wù)需求。系統(tǒng)運行界面如圖5所示。

系統(tǒng)裝載了全球90m DEM、中國30 m的衛(wèi)星影像、全國百萬矢量地圖，以及中蒙、中越、中緬 3條邊界的地圖及影像數(shù)據(jù)進行測試；同時，裝載了中印邊界部分地圖影像數(shù)據(jù)、資料文檔數(shù)據(jù)、爭議區(qū)數(shù)據(jù)及資源專題數(shù)據(jù)，并對中印爭議區(qū)進行模擬劃界，測試了劃界的輔助功能，并結(jié)合爭議區(qū)內(nèi)地下資源、水資源、人口資源進行綜合分析，通過多種統(tǒng)計圖表，直觀地展現(xiàn)了劃界方案對資源的分配情況，為劃界方案的評價提供了最直接的決策依據(jù)。該系統(tǒng)已經(jīng)完成開發(fā)工作，達到總體設(shè)計要求，6月已經(jīng)通過國界管理系統(tǒng)專家組驗收，系統(tǒng)方便實用。

5 結(jié) 語

談判是邊界工作的基礎(chǔ)性關(guān)鍵流程，貫穿于邊界工作的各個方面，主要包括預案制定、談判與會后事務(wù) 3個子流程。劃界工作是談判密集度最高，談判重要性最強的邊界工作之一，它具有對地圖數(shù)據(jù)要求高、持續(xù)時間長、談判的密度高的特點。談判決策系統(tǒng)按照談判的主要業(yè)務(wù)流程進行功能劃分，運用目錄樹技術(shù)對文檔資料進行有效管理，以爭議區(qū)為對象進行資料管理與分析，并進行邊界方案線的制作與智能處理，提供多種輔助方式，最后提供方案線有關(guān)面積、資源的分配情況及綜合評價指標，為談判劃界提供決策支持。

圖5 系統(tǒng)實現(xiàn)界面

表3 工程文件表

表4 用戶權(quán)限表

表5 文件下載日志表

使用者只要在客戶端輸入正確的URL地址，就可通過瀏覽器進入該系統(tǒng)頁面（如圖3所示），開始的頁面是針對所有使用者的，高級用戶只有進行登錄后才能使用其對應的功能。本文的空間數(shù)據(jù)只表示了某個省份。

圖3 系統(tǒng)運行界面圖

3結(jié)語

本文針對目前設(shè)計單位大量設(shè)計圖文資料在傳統(tǒng)管理方面存在的問題，利用 ArcIMS9.2平臺設(shè)了圖文資料服務(wù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有良好移植性和擴展性,該系統(tǒng)與傳統(tǒng)管理方式相比具有節(jié)省圖紙的存儲空間，延長圖紙的使用壽命，查詢快速準確，圖紙復用方便，能為決策者提供支持的優(yōu)點。既可以提高設(shè)計人員的效率，也可以起到宣傳自己的目的。此外本系統(tǒng)模型對其他單位的圖文管理系統(tǒng)建設(shè)也具有一定的參考價值與借鑒意義。

[1] 鄔倫，劉瑜等編著．地理信息系統(tǒng)--原理、方法和應用[M]．北京：科學出版社,2001

[2] 謝紅，逯躍峰，李建松.基于ArcIMS的數(shù)字校園景觀系統(tǒng)的設(shè)計[J].地理空間信息，2009,2:33-35

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[4] 張良棟．基于Web技術(shù)的集成化工程圖文檔管理系統(tǒng)的研究[D]．四川：四川大學，2005

[5] 莊懷耀，邢超，孫朝陽.ArcIMS初級教程[M].北京：ArcInfo中國技術(shù)咨詢與培訓中心，2002

Design and Application of Decision Support System for Negotiation and Delimitation of National Boundaries

by LIU Hehui

The negotiation and delimitation of national boundaries is an important and complicated problem.This paper discussed and introduced the design of functional modules and the system data design based on the spatial analysis technology of GIS, after analyzing the business process of the negotiation and delimitation of national boundaries.And this system could effectively manage data,and provided the tools for auxiliary delimitation and resources evaluation.These provide effectual support for the negotiation and delimitation.

negotiations and demarcation of national boundaries,Arc GIS Engine, documents directory tree,auxiliary demarcation,document database（Page:49）

P208

B

1672-4623(2011)02-0049-03

2010-06-30

項目來源：國家自然科學基金資助項目（41001313）。

王現(xiàn)璞，工程師，主要從事交通勘察設(shè)計及設(shè)計項目管理。