1、基于 GIS 的舰船技术保障信息管理系统设计船海工程 2006 年第 2 期(总第 171 期)文章编号 1671.7953(2(D6)02.(XY73.04基于 GIS 的舰船技术保障信息管理系统设计*刘桂峰朱石坚海军工程大学振动与噪声研究所武汉 430033摘要针对海军舰船技术保障信息化建设的特点和要求,利用 GIS 技术,网络数据库技术和计算机多媒体技术设计,开发出基于 GIS 的舰船技术保障信息管理系统,实现技术保障信息管理的系统化,数字化.关键词技术保障信息管理地理信息系统(GIS)中图分类号 TP311.51 文献标识码 ADesignofthetechnicalsupportin
2、formationmanagementsystemforwarshilbasedonGISforwars1DDase0nLIUGui?fengZHUShi-jianInstituteofNoiseandVibrationNavalUniversityofEngineeringWuhan430033AbstractIntermsofthecharacteristicsandrequirementsoftheinformatizationofwarshipStectmicalsupportstem,thispaperappuedtheteetmiqueofgeographicinformation
3、system(GIS),networkdatabaseandcomputermultimediatode?veloptheteetmiealsupportinformationmanagementsystem,80astoachievethedigitaliTtionandsystematizationofthemanagementoftheteetmicalsupportinformation.Keywordsteetmicalsupportinformationmanagementgeographicinformationsystem现代战争中,海军舰船装备技术保障的地位和作用越来越突出,
4、尤其在新装备入役后,对舰船技术保障信息进行合理管理,有效配置,是装备形成,保持和提高战斗力的关键,是关系战争胜负的重要因素.随着我军信息化水平的不断提高,特别是高新技术在舰船上的不断应用,舰船技术保障工作出现新的情况:装备结构复杂,技术含量高,型号多样,使技术保障工作量迅速增加,管理和保障任务繁重;技术保障中花费的人力和物资消耗增长迅速,效率却低下;技术保障模式落后造成资源配置布局不合理以及配置重复等无形浪费现象严重;系统性和连续性不强.因此,在高技术条件下如何有效组织技术保障信息,形成系统,科学的信息管理方式,使各级技术保障机构和装备设计,研制,使用等相关单位的技术资源形成有机结合,将对作战
5、保障产生十分重要的影响.收稿日期 2005.0912修回日期 2005.10.26作者简介刘桂峰(1976 一),男,硕士生.*基金项目总装备部预研基金(51404040204JB1105)为有效解决上述面临的新问题,舰船技术保障信息管理工作必须采用创新的工作方法和先进的管理思想,改进现有的工作模式与手段,来适应舰船技术保障信息管理工作的新要求.l 系统功能目标舰船技术保障信息管理系统的目标是利用先进的计算机多媒体技术,网络数据库技术,地理信息系统(cIS)技术,在建立舰船技术保障资源及相关信息库的基础上,以装设备为对象实现对舰船技术保障所有信息进行系统的,全面的数字化管理,实现技术保障信息科
6、学的查询,检索和管理.2 系统结构设计2.1 系统总体结构由舰船技术保障信息管理系统的功能目标,利用系统所提供的数据,该系统在数据库基础上设计由舰船总体概要模块,舰船总体布置图导航模块,装备信息查询模块,装备信息管理模块,装备信息维护模块 5 个功能模块构成,每个模块均实现各自的功能.整个系统的功能层次结构见图 1.73基于 GIS 的舰船技术保障信息管理系统设计刘桂峰朱石坚-.-?.,?-,?,-一?-.,?-?-,-?_?.?-?-I图 1 系统总体结构2.2 系统逻辑结构系统结构是系统分析阶段最重要的成果,是系统最高层逻辑描述.它描述系统输入,处理,输出的逻辑关系,是系统进一步分析和实现
7、的基础.系统的逻辑结构见图 2.图 2 系统逻辑结构3 系统实现3.1 系统开发平台系统选用 Mapinfo 地理信息系统和 Oracle 数据库系统作为系统开发软件.地理信息系统_3(geographicinformationsystem简称 GIS)是一种为了获取,存储,检索,分析和显示空间定位数据而建立的计算机化的数据库管理系统.Mapinfo 是美国 Mapinfo/z司推出的一个优秀的桌面地图信息系统,它提供强大的图形查询,分析,处理能力,把传统的数据库带到可视化的空间中,为可视化地组织数据,管理数据,分析数据提供了一种新的解决方案,是信息系统发展的新趋势.74Mapinfo 的主要
8、功能特点】是:1)具有地理编码(geocode) 功能,能实现在图形基础上对数据库的操作.2)有强大的数据兼容性,能直接打开多种数据库建立的文本文件;通过内置 ODBC,可以访问Oracle,Sybase,Informix,Access 等数据库.3)以表的概念组织信息( 空间信息和属性信息),图形采用分层管理,可容纳连续图形.4)图形和属性紧密结合,能实现图形信息,属性信息的双向查询,支持 sQI 查询.5)有一套综合的制图及编辑工具以及其它设计地图的功能.6)Mapinfo 提供包括独立性 ,柱状图,饼图等多种数据可视化方式,操作简便灵活.7)通过地理编码,Mapio 可完成两个或多个表之
9、间的自动关联,进行空间信息传递.8)由于其内置 ODBC 支持关系型数据库,保证了对原有数据库的沿用和对远程数据库的访问,便于组网运行,满足用户大型系统的需要.Oracle 数据库系统是目前比较成熟,安全,高效的网络型数据库,可扩展性强,适用性和安全性好,而且易于实现与依托网络平台的分布式远程维修保障信息库的兼容.3.2 系统开发方式舰船技术保障信息管理系统,将舰船总布置图中的具体装设备项目作为地图单元,通过ActiveX 和 COM 接口技术调用 GIS 图形处理功能,完成总布置图中装设备图形实体的空间数据与关系数据库中装备属性数据的映射,并用 Delphi 作为开发语言.其优点是,可充分发
10、挥 Delphi 对网络数据库,多媒体技术和 COM+组件技术的全面支持,既可直接利用 Mapinfo供的基础 GIs 功能,避免从底层开发,又能集中精力进行专业应用开发,高效地满足了专业 GIS 的应用要求.3.3 系统应用体系结构当前的应用体系结构主要有客户机/服务器(c/s)模式和浏览器/服务器(B/S)模式,这两种模船海工程 2006 年第 2 期(总第 171 期)式有各自的优缺点,其中 C/S 模式具有安全性好,处理速度快,便于处理大量数据并且容易实现较复杂功能的特点,可伸缩性和可扩展性好,可兼顾将来可能组网运行的需要,符合系统的需求,因此系统采用了 C/S 模式.3.4 各功能模
11、块实现的功能1)舰船总体概要模块.该模块采用多媒体的形式直接展示舰船的总体结构,作战性能,作战技术指标,系统和装设备的分布情况.2)舰船总体布置图导航模块.该模块利用GIS 的矢量地图功能,结合数据库的强大查询检索功能,实现装设备信息与总布置图的双向查询,实现装设备布置,装备信息以及分系统的图形显示功能,并可实现快速查询功能,在总布置图之间的切换,及对总布置图进行选择,平移,放大,缩小,全图显示等各种操作.3)装备信息查询模块.该模块实现对装设备和分系统信息,装设备技术保障资料和备品备件信息进行查询,还可对查询结果进行 Excel 格式输出,打印报表,详细资料和清空条件等各项操作.4)装备信息
12、管理模块.该模块用于对装设备技术保障信息相关数据库表的数据进行管理和更新.并可对相关数据库表进行各项操作.5)装备信息维护模块.该模块用于对系统运行环境参数的设定及数据库系统的维护管理.这是一个重要的功能模块,其主要实现功能有:总布置图表数量,存储方式,外部文件,程序等运行环境,网络连接参数,数据库的初始化,更新,管理和优化,数据库的备份,恢复管理,用户管理,操作权限设置等.4 设计中的几个关键技术4.1 系统数据组织系统不仅数据信息量大,而且有多种不同的数据形式,因此数据管理不能应用单一的数据结构来管理,而是采用综合数据管理结构.系统数据主要由舰船装设备的图形数据,装设备属性数据和技术保障资
13、源数据组成.1)图形数据是与定位装设备信息有关的数据,主要是与舰船装设备空间分布等有关的图形元素组成.为了方便图形管理,查询,统计和分析,各图形根据其所在不同视图层面进行分层存储,使每一层均为单一性质几何特征的简单图形,这些图形是数据库中的基本单元,并用一个数据文件记录在数据库中,数据文件中不仅记录着这些图形元素,同时还保存着元素间的拓扑关系.2)属性数据是用于记录图形的特征数据,这些数据都以二维表格的形式保存在数据库文件中,其中每一个二维表格对应着一个专题内容和一个基本图形文件.系统中的属性数据主要有舰船装设备信息数据,舰船技术保障资源数据.3)图形数据和属性数据的相互连接:每幅基本图形都对
14、应着一个属性数据文件,图形中的每一个基本元素对应着数据文件的一个记录,两者之间可通过用户标识(如相同的字段或记录)来建立内在联系,这样就可以通过图形调用检查属性数据,也可由属性数据显示查询图形.4.2 多媒体图片压缩系统包含许多多媒体图片资料,而这些图片信息占用的空间相当大,给系统的存储,访问,处理以及传输都要带来巨大的负担.因而对这些多媒体图片资料进行压缩是解决这一瓶颈问题的重要方法.JPEG 是目前压缩率最高的图片格式,但存在一定程度的失真.在此基础上对整幅图片提高压缩率将降低图片蕴含的有用信息量.经研究发现,一般情况下,人们只对一幅图片中的某些局部感兴趣(如一个烧坏的轴瓦,一般的注意力集
15、中在烧坏部分的图片,而其它图片信息只提供烧坏的部位信息.),因此可以根据用户对图片各区域关心程度的不同,采用不同的压缩比率来进一步降低图片的尺寸,即对图片进行分区压缩.系统采用 Delphi5.0 的 TJPEGImage来实现压缩算法 L7.JPEGImage用 JPEG 压缩算法对静止图片进行压缩和解压.TJPEGImage 对象被创建时自动创建一个 TJPEGData 对象.由 TJPEGData 对象保存实际的 JPEG 图片数据源,且不被修改.每个 TJPEGImage 对象通过方法 Assign建拷贝来共享这个 TJPEGData 对象.TJPEGData 对象对参考数目进行计数和
16、处理共享.TJPEGImage 类的每个实例通过各自的属性 Palette,CompressionQuality,Performance,PixelFormat 等决定怎样处理颜色变换,压缩,解压,性能,显示等;通过方法 Compress 进行压缩和解压.如果 TJPEGImage 对象需要修改实际的 JPEG 数据,TJPEGImage 对象断开与 TJPEGData 对75基于 GIS 的舰船技术保障信息管理系统设计刘桂峰朱石坚象的连接,并创建一个新的连接.下面只给出实现图片分区压缩的主要程序代码:srcBmp:TBitmap;/保存选定区域的拷贝nBmpFileSize:Integer;
17、/选定区域压缩前的数据量smBmp:=TBitmap.Create;smBmp.Width:=bmpRect.RightbmpRect.Left+1;smBmp.Height:bmpRt.BoSombmpRt.Top+1:smBmp.Canvas.CopyRect(bmpRect,ActiveC|fildForm.SmBmp.Canvas,ActiveChildForm.foeusReet);/获取选定区域图片的拷贝nBmpFileSize:=strmBmp.Size;/返回选定区域压缩前的数据量JpgPic:TJPEGImage;JpgPic.Assign(smBmp):/5),TJPEGD
18、ataSb“象拷贝 TJPEG片对象,并与 TJPEGData 对象建立一个参考JpsPic.CompressionQuality.=Quality;/指定压缩质量参数,数越大压缩率越大Jodic.Compress;/将位图对象按照质量参数转化为 JpgsmBmp.CaNvas.Draw(0,0,Jpc);/把压缩后的结果显示到画布RetValue:=JpgBuffer.Size;/返回指定区域压缩后的数据量Labell4.Caption:=FloatToStr(nBmpFileSiz/nFileSize);/计算并在 Labell4 显示压缩比AetiveChildForm.nTotalBi
19、naryFileSize:=ActiveCtfildForm.nTotalBinaryFileSize+nBmpFileSize;/计算分区压缩后整幅图片的大小4.3 系统安全根据安全要求并考虑到将来进行远程技术保障的需求,制定的主要措施包括:1)登陆验证 .在系统登陆时通过用户名,口令对用户进行身份验证,并设置用户访问权限:2)应用防火墙技术,防止病毒和黑客对网络数据的攻击(在网络支持下进行远程技术保障时);3)尽可能采用可靠,性能稳定的服务器,确保硬件设备的可靠性;764)数据的备份与恢复.利用数据库复制技术可以创建数据库的备份并使它们保持同步,数据库的设计和内容都可被复制,从而提供对重要
20、数据能进行备份,恢复,修复等完备的数据维护功能;5)对数据传输进行加密( 远程技术保障时).5 结束语该系统经实际调试运行,对某型舰艇的技术保障信息能够达到科学,有效的可视化管理,有力的促进部队装备保障信息化建设,达到其设计目的.因而,在现有的数据库基础上,将 GIS 理论应用于技术保障信息化建设,将会弥补传统的技术保障工作中的不足,适应高技术战争对技术保障工作高效,及时,充足与适用的要求,能为其它舰船的技术保障信息化建设提供有效途径,将对我军的技术保障工作产生深远的影响.参考文献1吴建忠,王生凤 ,徐宗昌.基于 GIS 的装备保障资源可视化管理系统研究J.计算机应用研究,2003(3):98.992杜家兴,徐宗昌 ,杨学强.技术保障信息化分布式数据库系统研究M.装甲兵工程学院,2002,16(2):85.89
