李志昌，謝剛生

（華南農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院，廣東廣州510642）

一、引 言

伴隨國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，土地供給與需求的矛盾日益突出。因此建立科學(xué)合理的國(guó)土資源規(guī)劃、使用和監(jiān)管體系顯得尤為重要，而通過(guò)加強(qiáng)國(guó)土資源使用的監(jiān)察與管理是實(shí)現(xiàn)國(guó)土資源保護(hù)的重要措施。目前，國(guó)土資源執(zhí)法監(jiān)察面臨的問(wèn)題是:① 執(zhí)法效率低，使用圖紙作為監(jiān)察的依據(jù)極大地降低了國(guó)土執(zhí)法效率［1］，外業(yè)人員將大部分時(shí)間用于在圖紙上查找核查圖斑;②監(jiān)察上報(bào)信息不規(guī)范，錯(cuò)報(bào)、瞞報(bào)、漏報(bào)現(xiàn)象普遍［2］，執(zhí)法人員素質(zhì)參差，而執(zhí)法技術(shù)落后是造成信息上報(bào)環(huán)節(jié)問(wèn)題的原因;③內(nèi)業(yè)工作繁雜，包括執(zhí)法任務(wù)分配、外業(yè)核查結(jié)果匯總等，而且這階段工作還停留在人工操作、紙質(zhì)記錄階段。

針對(duì)上述國(guó)土執(zhí)法存在的問(wèn)題，本文提出利用移動(dòng)GIS技術(shù)，采用面向服務(wù)架構(gòu)(service oriented architecture，SOA)，并結(jié)合多級(jí)緩存消息數(shù)據(jù)方法，搭建國(guó)土資源移動(dòng)執(zhí)法監(jiān)察系統(tǒng)，以滿足國(guó)土執(zhí)法業(yè)務(wù)需求，規(guī)范執(zhí)法上報(bào)信息，減少執(zhí)法人員工作量，提高執(zhí)法效率，從而實(shí)現(xiàn)國(guó)土資源科學(xué)、動(dòng)態(tài)的監(jiān)察管理［3］。

面向移動(dòng)計(jì)算環(huán)境設(shè)計(jì)、運(yùn)行的GIS系統(tǒng)稱(chēng)為移動(dòng)GIS［4］。移動(dòng)GIS組成包括:移動(dòng)通信設(shè)備、無(wú)線通信協(xié)議、提供位置信息的GPS系統(tǒng)等。移動(dòng)GIS體系架構(gòu)主要由客戶端、無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用服務(wù)器和空間數(shù)據(jù)庫(kù)組成［5］。此外，在國(guó)土野外執(zhí)法環(huán)境下不可避免地會(huì)遇到通信信息號(hào)弱覆蓋情況。因此，針對(duì)不穩(wěn)定無(wú)線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，通過(guò)在移動(dòng)端與通信服務(wù)器基于統(tǒng)一通信協(xié)議，采用多級(jí)緩存消息數(shù)據(jù)是保證數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定、完整性［6］的有效方法。同時(shí)，結(jié)合消息發(fā)送、接受觸發(fā)器機(jī)制和對(duì)消息及消息隊(duì)列進(jìn)行池化管理［7］將有效提升數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量與效率。

二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用B/S與C/S混合架構(gòu)，分為基于B/S架構(gòu)實(shí)現(xiàn)的業(yè)務(wù)平臺(tái)和基于C/S架構(gòu)的移動(dòng)終端系統(tǒng)兩個(gè)子系統(tǒng)。該系統(tǒng)在.NET開(kāi)發(fā)框架下進(jìn)行開(kāi)發(fā)，使用SQL Server 2005進(jìn)行后臺(tái)數(shù)據(jù)管理，服務(wù)器端通過(guò)ArcGIS Server 9.3發(fā)布、管理 Web Services服務(wù)，移動(dòng)端則在集成Windows Mobile 6.0操作系統(tǒng)基礎(chǔ)上使用ArcGIS Mobile for Windows Mobile SDK 9.3開(kāi)發(fā)工具實(shí)現(xiàn)地圖瀏覽、巡查信息獲取和發(fā)布、GIS服務(wù)獲取等功能。

1.國(guó)土執(zhí)法監(jiān)察業(yè)務(wù)分析

根據(jù)國(guó)土資源執(zhí)法監(jiān)察的日常業(yè)務(wù)流程，得出如圖1所示的作業(yè)流程圖。圖1中數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)模式已在國(guó)土資源移動(dòng)執(zhí)法監(jiān)察系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。

由圖1可知，從數(shù)據(jù)來(lái)源來(lái)看，國(guó)土資源執(zhí)法監(jiān)察系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來(lái)自基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)、農(nóng)轉(zhuǎn)用項(xiàng)目數(shù)據(jù)、供地項(xiàng)目數(shù)據(jù)。其中，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括:行政區(qū)域數(shù)據(jù)、土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)、土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)和地籍?dāng)?shù)據(jù)等。

圖1 國(guó)土資源移動(dòng)執(zhí)法監(jiān)察作業(yè)流程圖

從業(yè)務(wù)流程各階段來(lái)看，執(zhí)法監(jiān)察全過(guò)程可分為違法事件發(fā)現(xiàn)階段和處理階段。其中，違法事件發(fā)現(xiàn)階段包括以下流程:

1)疑似違法事件發(fā)現(xiàn)。國(guó)土資源監(jiān)察巡查人員根據(jù)分配到的日常巡查區(qū)域開(kāi)展巡查。

2)違法事件制止。日常巡查人員對(duì)疑似違法事件結(jié)合現(xiàn)有的土地使用信息判別是否屬于違法事件，對(duì)違法事件進(jìn)行制止，同時(shí)將違法信息上報(bào)執(zhí)法監(jiān)察大隊(duì)。

3)違法事件立案。執(zhí)法監(jiān)察大隊(duì)根據(jù)巡查人員上報(bào)的違法信息，并結(jié)合國(guó)土資源數(shù)據(jù)疊加分析結(jié)果，決定是否屬于違法事件、是否予以立案。

國(guó)土資源監(jiān)察大隊(duì)將立案的案件分配到國(guó)土資源監(jiān)察執(zhí)法人員，執(zhí)法人員根據(jù)違法信息開(kāi)展違法事件處理階段，流程如下:

1)違法事件獲取。國(guó)土資源執(zhí)法人員根據(jù)分發(fā)到的執(zhí)法信息開(kāi)展執(zhí)法工作。

2)違法事件核查、取證。執(zhí)法人員根據(jù)違法事件位置、違法類(lèi)型等信息，對(duì)違法現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行取證、核查工作。

3)處理意見(jiàn)。執(zhí)法人員將違法現(xiàn)場(chǎng)信息上報(bào)執(zhí)法大隊(duì)，相關(guān)負(fù)責(zé)人根據(jù)相關(guān)法規(guī)開(kāi)具違法處理意見(jiàn)。

4)告知處理決定。執(zhí)法大隊(duì)對(duì)國(guó)土資源違法事件負(fù)責(zé)人開(kāi)具處理決定，違法事件負(fù)責(zé)人若不服處理?xiàng)l款，可進(jìn)行申訴，進(jìn)入法律流程(法律階段不在本文研究范圍，不贅述)。

5)處罰決定。根據(jù)違法事件負(fù)責(zé)人反饋結(jié)果或法律審理結(jié)果，進(jìn)行處罰決定。

6)結(jié)案。將違法事件相關(guān)信息及處理結(jié)果存檔。

7)案件處理結(jié)果上報(bào)。將處理結(jié)果上報(bào)上級(jí)國(guó)土資源管理部門(mén)。

2.系統(tǒng)總體架構(gòu)

國(guó)土資源移動(dòng)執(zhí)法監(jiān)察系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)在邏輯上將系統(tǒng)分為4層，自底向上依次為運(yùn)行支撐層、數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、應(yīng)用層，系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。系統(tǒng)采用多層架構(gòu)開(kāi)發(fā)模式，以使系統(tǒng)各功能模塊達(dá)到松耦合、高內(nèi)聚、模塊復(fù)用度高的目的。

圖2 系統(tǒng)架構(gòu)圖

3.系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

國(guó)土資源移動(dòng)執(zhí)法監(jiān)察系統(tǒng)所涉及的兩子系統(tǒng):外業(yè)移動(dòng)執(zhí)法監(jiān)察系統(tǒng)和內(nèi)業(yè)移動(dòng)執(zhí)法監(jiān)察業(yè)務(wù)平臺(tái)協(xié)調(diào)工作。其中，外業(yè)監(jiān)察系統(tǒng)通過(guò)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)使用通用分組無(wú)線服務(wù)技術(shù)(general packet radio service，GPRS)與內(nèi)業(yè)監(jiān)察業(yè)務(wù)平臺(tái)進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)兩系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信。GPRS是基于全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(global system for mobile communications，GSM)的新型數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，可以加速并簡(jiǎn)化對(duì)分組數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線訪問(wèn)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在GPRS網(wǎng)絡(luò)內(nèi)移動(dòng)端與監(jiān)控端實(shí)時(shí)、透明地?zé)o線傳輸［8］。外業(yè)監(jiān)察系統(tǒng)的移動(dòng)端向內(nèi)業(yè)監(jiān)察業(yè)務(wù)平臺(tái)發(fā)送數(shù)據(jù)請(qǐng)求，請(qǐng)求類(lèi)型包括:巡查任務(wù)、土地利用類(lèi)型信息和違法案件信息等，相應(yīng)的業(yè)務(wù)平臺(tái)將這些請(qǐng)求的響應(yīng)封裝成Web Services來(lái)應(yīng)答移動(dòng)端。這樣的網(wǎng)絡(luò)通信模式既能滿足移動(dòng)端與服務(wù)器高效通信的需求，同時(shí)也能減輕服務(wù)器負(fù)擔(dān)，縮短同類(lèi)型請(qǐng)求的響應(yīng)時(shí)間。業(yè)務(wù)平臺(tái)通過(guò)業(yè)務(wù)總線將各細(xì)分的業(yè)務(wù)，經(jīng)過(guò)明確的角色權(quán)限控制分配到不同專(zhuān)職人員中，以達(dá)到各司其職、提升辦公效率的目的。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

三、多級(jí)緩存消息數(shù)據(jù)方法

針對(duì)不穩(wěn)定無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信環(huán)境，采用多級(jí)緩存消息數(shù)據(jù)方法，降低了無(wú)線設(shè)備在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的過(guò)度依賴(lài)，實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)設(shè)備在復(fù)雜的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境［9］，如無(wú)線信號(hào)時(shí)有時(shí)無(wú)、無(wú)線信號(hào)小區(qū)域內(nèi)無(wú)覆蓋等無(wú)線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境內(nèi)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，保證了數(shù)據(jù)的完整性與及時(shí)性。消息隊(duì)列(message queue，MQ)是基于事務(wù)模型，具有松耦合和可靠性高特點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)［10］。

本系統(tǒng)中通過(guò)在移動(dòng)端與通信服務(wù)器基于統(tǒng)一通信協(xié)議，采用多級(jí)緩存消息數(shù)據(jù)方法，形成以一、二級(jí)消息緩存池，消息隊(duì)列池為基礎(chǔ)，消息發(fā)送、接收隊(duì)列、消息推送接口與消息到達(dá)觸發(fā)器為接口的消息引擎模式。一級(jí)消息緩存池使用移動(dòng)端和服務(wù)器的內(nèi)存進(jìn)行存儲(chǔ)管理，二級(jí)消息緩存池以文件形式管理，同時(shí)通過(guò)對(duì)消息隊(duì)列的池化管理提高對(duì)隊(duì)列的使用效率。消息隊(duì)列工作機(jī)制的數(shù)據(jù)流程如圖4所示。

由圖4可知，數(shù)據(jù)流由移動(dòng)端觸發(fā)向服務(wù)器發(fā)送消息開(kāi)始，并通過(guò)統(tǒng)一的通信協(xié)議將消息封裝成消息實(shí)體，獨(dú)立的消息實(shí)體是傳輸過(guò)程中最小單位。當(dāng)需要發(fā)送消息時(shí)，消息發(fā)送觸發(fā)器觸發(fā)消息隊(duì)列，消息引擎會(huì)把消息實(shí)體寫(xiě)入一級(jí)消息緩存池即移動(dòng)端內(nèi)存(對(duì)于通信服務(wù)器是服務(wù)器內(nèi)存)中，同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)隊(duì)列開(kāi)始嘗試發(fā)送消息，若發(fā)送成功，隊(duì)列注銷(xiāo);若發(fā)送失敗，則把消息寫(xiě)入二級(jí)緩存池以文件形式存在，隊(duì)列進(jìn)入消息隊(duì)列池。在預(yù)置的消息重發(fā)送時(shí)間內(nèi)，消息觸發(fā)器將從消息隊(duì)列池中取出已存在的消息隊(duì)列，消息隊(duì)列將從二級(jí)消息緩存池中取出未發(fā)送成功的消息實(shí)體再次發(fā)送。若失敗，重復(fù)以上步驟。通信服務(wù)器端或移動(dòng)端接收到發(fā)送消息，通過(guò)統(tǒng)一通信協(xié)議，便可獲取消息實(shí)體的內(nèi)容。

圖4 多級(jí)緩存消息數(shù)據(jù)方法的數(shù)據(jù)流程圖

四、系統(tǒng)實(shí)例

系統(tǒng)針對(duì)國(guó)土資源管理的緊迫需求，面向國(guó)土資源管理部門(mén)，充分結(jié)合移動(dòng)GIS技術(shù)、消息隊(duì)列技術(shù)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，采用衛(wèi)星影像，系統(tǒng)集成違法用地的實(shí)時(shí)監(jiān)控與管理，建成一套立體式實(shí)時(shí)的跟蹤監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)土地違法使用進(jìn)行整體的、實(shí)時(shí)的和動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)分析。系統(tǒng)功能主要分成業(yè)務(wù)平臺(tái)和移動(dòng)端系統(tǒng)兩大部分。

移動(dòng)終端系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)外業(yè)違法用地的執(zhí)法監(jiān)察，并利用業(yè)務(wù)平臺(tái)發(fā)布的違法用地底圖和任務(wù)，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)業(yè)務(wù)處理、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)查詢、保持與業(yè)務(wù)平臺(tái)實(shí)時(shí)通信、終端痕跡數(shù)據(jù)的自動(dòng)回傳、通信與安全環(huán)境的支撐，以及監(jiān)察現(xiàn)場(chǎng)信息回傳等工作。

業(yè)務(wù)平臺(tái)主要負(fù)責(zé)土地監(jiān)察任務(wù)分派與計(jì)劃生成，包括外業(yè)實(shí)時(shí)查詢請(qǐng)求的處理及處理結(jié)果回發(fā)，外業(yè)監(jiān)察結(jié)果的接收、處理和匯總，各類(lèi)執(zhí)法監(jiān)察統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表與展示，異常報(bào)警的查看與應(yīng)急處理，實(shí)時(shí)監(jiān)控，指揮調(diào)度，以及與外業(yè)人員的實(shí)時(shí)通信，外業(yè)活動(dòng)的歷史回放等功能。系統(tǒng)運(yùn)行界面如圖5所示。

圖5 系統(tǒng)運(yùn)行界面

五、結(jié)束語(yǔ)

本文從系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，闡述其業(yè)務(wù)流程、系統(tǒng)架構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)，以滿足國(guó)土資源管理部門(mén)日常巡查、違法事件核查、處理等需求。同時(shí)，本系統(tǒng)能在不穩(wěn)定無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中保障通信數(shù)據(jù)的完整性和及時(shí)性，并成功應(yīng)用到國(guó)土移動(dòng)執(zhí)法行業(yè)中，應(yīng)用前景廣闊。

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