地理国情普查与监测项目管理系统设计与实现

摘要：针对地理国情普查和地理国情监测项目生产组织管理的各环节工作流程，将矢量切片和工作流引擎技术引入研发过程，形成一套完整的、基于行政区划、生产单元或多比例尺图幅等地理信息要素，具有任务管理、进度管理、综合统计、在线标图、文档管理、系统管理、移动端报送和查看等功能的地理国情监测项目管理体系，对各承担单位的生产性和工作性任务进行计划与进度的管理，实现上一级管理者对所属项目的综合管理与监控，对提升项目管理的信息化水平具有重大意义。

关键词：地理国情；项目管理；矢量切片；工作流引擎；逐级管控

中图分类号：P271

文献标识码：A

文章编号：1672-1586（2020）04-0123-06

引文格式：杨　刚，王晶晶，于永鑫，等. 地理国情普查与监测项目管理系统设计与实现[J].地理信息世界,2020,27(4):123-128.

0　引　言

地理国情普查和地理国情监测项目有效作业时间短，采集内容多，精度要求高，参与单位多达400多家，参与人员涉及5万多人，分布遍及全国，作业范围覆盖全部境内国土。为加强项目管理人员对整个项目任务的计划和进度的掌控，实现对各级项目承担单位和各环节工序的生产进度进行有效的监控与管理，急需结合项目的生产性任务和工作性任务的业务管理需求研发一套项目管理系统，从而可以更好地为管理者制定科学有效的管理决策提供依据。

当前大多数项目管理系统主要面向计算机信息系统集成应用、工程项目管理信息系统应用和企业项目管理系统的应用等，均未针对地理国情普查和地理国情监测项目使用。如果按照传统的测绘项目管理方式，难以避免普遍存在的上传下达效率低下、信息报送空间范围不准确、进度管理难以定量、质量控制节奏难以适应生产进度等问题，不利于顺利推进地理国情普查与监测工作，难以确保项目按时、按量、按质达到目标。近年来，随着测绘与地理信息信息化管理需求的不断提升，构建一套能够实现上一级管理者对下属单位的全面管理与动态监控的项目管理系统十分迫切。

矢量切片是以四叉树模型切割矢量数据而生成的矢量要素描述性文件，使用矢量切片技术可以有效简化地图配图过程、增强地图渲染以及优化地图的显示时间。而工作流引擎技术可以通过将办公过程进行信息归纳、分类和抽象化，用计算机语言描述建立相应的模型，从而实现文档管理、信息处理、业务流程管理等办公流程的自动化。

张扬等人在地震构造查询系统建设中引入了矢量切片的思想，对矢量数据进行重新组织，实现矢量数据在浏览器上的快速显示。冯威丁将矢量切片思想引入混合模式移动应用的新型架构，实现了移动端地理矢量数据的快速显示，有效提高了用户的使用体验。杨明顺等人基于.NET编程平台，开发了一种轻型工作流引擎，实现了工作流实例的解析加载和各活动节点的有序仿真运行，优化了工作流过程模型文件的存储方式，通过案例验证了所开发的工作流引擎的正确性和有效性。袁康采用工作流技术Activiti工作流引擎设计了进销存管理系统，用流程建模的技术实现了对流程的控制，并使流程能够达到自动化管理，提升了企业进销存管理的工作效率。

本文通过矢量切片技术和工作流引擎技术建立了一套地理国情普查和地理国情监测项目管理系统，根据项目各阶段各工序的实际生产情况，创建了及时、动态地掌握各承担单位的生产情况与工作进展的工作流模型，通过对现有信息资源进行规范化和标准化整合，将地理国情普查和基础性地理国情监测中的各单位、各项目、各工序、各任务实现区域模型化，使之成为基础性地理国情监测项目监控、项目管理方面的辅助决策工作平台。

1　设计思路

为更好推动地理国情普查和地理国情监测的开展，保障项目的顺利实施，提升项目计划和进度的管理效率，需要对业务工作流程进行信息化建设。但是各级单位业务管理系统并不完善，当前对多级不同类型的单位之间业务衔接的信息化支撑不足，急需解决三大核心问题：①项目管理流程片段化，不能涵盖业务管理的全过程，影响业务办理效率。②业务管理信息不对称，不便于管理监控，项目及进度信息数据在各级单位之间的共享能力差，对进度监控、质量监控、执行推动也都相对困难。③无法对业务管理信息进行自动汇总统计，不便于决策分析，难以保障统计数据的准确性，难以开展深度统计分析和数据挖掘。

根据地理国情普查和监测生产组织模式的构成，在该系统的设计初期，将系统的整体工作流程分为：①任务创建及分配；②计划、进度及经费执行情况的逐级上报与查询；③测绘成果在线标图共3部分。同时根据生产单位的实际情况，实现了基于权限控制的多级单位的逐级管控，即国家级、省（自治区、直辖市）级、生产院级、生产队级等，具体业务流程如图1所示。

图1　工作业务流程图

Fig.1 Work flflow chart

国家级用户单位主要为项目的牵头单位和各组织实施单位，省级用户主要为相关省级直属单位和测绘地理信息主管部门，院级用户主要由各省级单位的具体生产承担单位构成。主要流程如下：①国家级用户将项目的生产性任务以生产单元为单位、将工作性任务以项目经费的形式分配至各个省级用户单位，每个项目都可以拆分成具体的工序进行管理，由省级用户再细分至测绘院级单位。②测绘院级单位通过在线标图和电子报表的形式定期完成进度月报。③省级用户可以查看院级用户上报的月报信息和标图信息，通过逐级审核后，将全省的项目进展情况汇总上报至国家级用户。④国家级用户可以通过报表和地图的形式查看全国的项目进展情况与实时进度情况。

2　系统功能实现

该系统可以实现面向不同类型项目管理人员，分别提供相应的管理功能，涵盖从任务管理、进度管理、综合统计、在线标图、文档管理、系统管理、移动端查询等多个功能的项目管理系统，如图2所示。

图2　系统功能架构

Fig.2 System function architecture

1）任务管理

根据项目具体实际工作流程，通过任务管理明确每个单位的具体任务内容，主要包括任务创建、任务查询和项目类型管理，管理界面如图3所示。任务创建模块提供任务与项目的创建、更新、删除、查看、拆分、分配等功能，实现了任务可视化查询。任务查询提供对已经分配的任务的基本信息和任务报表的查看功能，项目类型管理可实现对项目任务具体工序的创建与编辑功能。

图3　任务管理界面

Fig.3 Task management interface

2）进度管理

进度管理功能主要是以项目为单位进行项目进度和经费执行情况的汇报。进度管理主要包括进度查看、进度上报、单位月报、业务审核、领导批报、进度补报等内容，进度上报使用逐级审核制度，只有经过逐级审核的月报数据才能上报成功，加强了进度数据的准确性与真实性，管理界面如图4所示。

3）综合统计

综合统计是从按单位统计、按政区统计、按资金来源统计3个角度对相关进度情况进行综合统计，统计界面，如图5所示。同时可以根据统计实际需要，自定义统计模板，使项目进展情况可以清晰和快速地表达。

图4　进度管理界面

Fig.4 Progress management interface

4）在线标图

在线标图是通过可视化的方式，在地图实际位置上标出项目的生产单元任务区或图幅的完成节点，以此来汇总计算总任务的进度执行百分比，使计算出的结果更加准确，并可以用于进度上报时的参考值，在线标图界面如图6所示。

图6　任务进度在线标图界面

Fig.6 Task progress online plot interface

5）文档管理

文档管理可以在系统上对项目所需的业务文档资料进行分类管理，包括上传和下载文档，也可以将文档根据不同的筛选条件进行查询和筛选。

6）系统管理

系统管理主要实现系统的一些基本设置，如用户管理、角色管理、单位管理、系统日志等。同时该系统还采用了扩展型基于角色的权限控制模型（ExtendedRole Based Access Control，E-RBAC）来进行用户功能权限的授权，增强对用户授权的灵活性和可维护性。

7）移动端查看

为解决系统在PC端环境单一、操作不便这一问题，该系统还设立移动端进度报送和查看客户端，单位管理员可随时随地开展进度报送，提高进度报送效率，使工作更加方便快捷，查看界面如图7所示。

图7　移动端任务进度查看界面

Fig.7 APP task progress viewing interface

3　关键创新技术

设计测绘项目精准化管理新模式，达到管理方式网络化、管理目标精细化、管理数据精准化、管理过程无纸化、生产进度可视化、汇总统计自动化的目的。为实现该模式，针对地理国情普查和地理国情监测项目的环节以及国家、地方和生产单位等多层次管理需求，研究以工作流引擎技术为核心的项目全过程管控系统。针对大量空间数据展示与有限带宽传输之间的难题，研究矢量切片服务发布技术，在不增加硬件设备和网络带宽的前提下，提高多用户同时在线的高并发地图显示和交互效率。

3.1 提出了测绘项目的精准化管理新模式

提出了以任务区为单元，以关键工序节点为基本对象，以工作量大小作为权重的测绘项目精准化管理新模式，解决了地理国情普查与监测项目管理层级多、参与单位广的管理问题。宏观可知全国项目总体进度，微观可了解某一测区的各工序生产情况。基于开放地理空间信息联盟（Open Geospatial Consortium，OGC）、资源表现层状态转移（Representational State Transfer，REST）和简单对象访问协议（Simple Object Access Protocol，SOAP）等服务协议，以地理国情监测任务区数据为基础，满足地理国情普查和地理国情监测项目管理系统在不同比例尺下浏览项目信息和任务信息以及空间查询等需求。采用矢量动态渲染技术，允许授权用户在浏览器端进行数据编辑与修改，实现了各工序节点进度的图形化在线进度标报，保障了进度数据的准确性、可靠性和及时性。

应用工作流引擎和动态表单技术，定制和规范整体项目管理流程，实现了交互式的业务建模功能。实现了可定制的统计分析体系和进度数据可视化，根据需求可以自定制统计表的样式，实现了多角度、全方位统计表呈现，上级管理人员可以方便地通过图形和报表掌握下属单位生产进展情况。实现了测绘生产项目信息精准化管理的新模式，其特点如下：管理方式网络化，通过互联网开展项目管理工作；管理目标精细化，在生产范围上可以以测区或图幅为管理目标，在生产过程上可以细分工序和关键节点；管理数据精准化，填报信息可查性强，可以减少虚报的问题；管理过程无纸化，以逐级审核报送的方式取代了在纸质进度表格上签字和盖章；汇总统计自动化，各下级单位填报后，上级单位实时可以掌握所管理任务的整体情况。通过该模式，有效提高了项目管理效率，减轻了各级管理人员的工作量。

3.2 研发了地理数据矢量切片服务发布技术

矢量切片服务无须对矢量数据、栅格数据进行切片预处理，直接发布，使数据获取与数据应用同步，实现数据更新的实时化。能够自定义动态修改地图样式，无需重新渲染整张地图，极大地提高了性能，增强了交互体验，为数据监控与统计分析提供支撑。传统的发布技术采用的是未经切片的数据，会存在浏览器前端可以抓取数据的隐患，而地理数据矢量切片服务发布技术在数据传输、内容控制和加密算法等方面均可以保障数据的安全，避免出现隐患。采用二进制格式进行传输，采用私有加密算法和加密密钥，在内容和精度方面控制数据安全。极大地提高了近400家用户单位同时在线标图的高并发地图显示效率。

3.3 建立了以工作流引擎技术为核心的项目全过程管理系统

建立了以工作流引擎技术为核心的项目全过程管控系统，实现动态工序管理和任务内容传递。根据地理国情普查和地理国情监测各阶段生产实际，动态创建适用于项目各阶段任务的工作流引擎模型，实现总体任务分解和各阶段任务完成情况的动态传递。形成了各生产任务、人员、工作的紧密协同，解决了项目执行过程中可能出现的职责不清、流程反复进而影响整体工作进度的问题，实现了任务流驱动的任务下达、经费执行、生产作业全过程管控，提高了整体工作进度和执行效率。

3.4 设计实现了适应作业主体多层级特征的逐级管控机制

实现了国家级、省（市、区）级、院级、队级等多级生产及管理单位的逐级管控。建立了基于角色的权限管理模型，通过扩展型基于角色的访问控制方法（E-RBAC）使用户和权限逻辑分离，并通过权限控制实现了生产管理信息的计划分级下达和任务的逐级汇总上报，使每一级生产和管理单位都能够以系统为工具实现统一化体系化的项目管理。同时兼顾了各级单位职权变动等实际需求，支持权限的动态创建和分配，提高了项目管理的灵活性、适应性和可扩展性。与实际生产单位进度上报业务流程相结合，增设逐级审核制度，只有经过逐级审核通过的数据才能报送至上级单位，未通过的进度数据在数据库中保存，提供重新填报和补报模块，更加确保了计划和进度数据的真实有效性。

4　总体架构

依据地理国情普查和地理国情监测项目管理系统总体设计技术思路，系统从底层到上层依次分为运行支撑层、数据层、服务层、应用层等4个层次，除此之外还包括2个支持体系，系统总体架构如图8所示。

系统数据种类繁多，数据量庞大，主要内容包括：①以天地图矢量数据、影像数据和注记作为基础的底图数据；②系统任务分配过程中的任务区底图数据；③具有任务、进度及项目详细情况的信息类数据；④项目工序、文档、用户信息、角色权限设置、各级单位信息、系统日志和系统配置等基础数据。

图8　系统总体架构

Fig.8 System architecture

良好的备份与恢复机制能够保证系统运行稳定，数据库的备份可分为物理备份和逻辑备份。物理备份是对数据库的物理文件进行复制，是备份和恢复主要考虑的问题。逻辑备份是利用PostgreSQL导出工具并储存在一个二进制文件的逻辑数据。物理备份是任何健全备份恢复策略的基石，逻辑备份是物理备份的一个有用的补充。

5　系统实现

系统基于前后端分离模式实现了系统的可靠性，其技术先进性包括系统设计、运行平台、开发工具、数据库类型、硬件设备等，符合空间数据管理主流技术的发展方向。系统以浏览器/服务器（Brower/Server，B/S）为主的模式，利用面向服务的技术架构（ServiceOriented Architecture，SOA），集成地理信息系统（Geographic Information System，GIS）技术、Web Service技术等多种先进技术手段实现在线的项目管理。系统前端框架采用VUE2.5，核心是为了解决数据绑定问题，实现了复杂交互逻辑下的灵巧响应。主要目的是为了开发大型单页面应用，进行组件化开发，也可以将页面封装成若干个组件，采用积木式进行编程，这样使页面复用性达到最高（支持组件化）。总体上采用前后端分离模式，前端通过调用后台提供的过程服务，实现业务数据获取和展现。后台服务采用可跨系统的后台服务框架，前端使用自研发框架，数据库采用PostgreSQL关系型数据库和PostGIS空间数据库。

6　结束语

本文针对地理信息生产项目管理中生产任务空间单元多样化、生产工序多粒度性、作业主体多层级性等共性特征，以及地图化进度标注、可量化绩效考核、多视图查询和查询结果地图化展示等难点，研究开发了地理数据矢量切片服务发布技术、全流程管控工作流引擎技术、多层级特征的逐级管控机制和前后端分离模式技术，解决了基于统一地图的多用户并行任务分配、进度标注、多视图一键查询和查询结果快速地图可视化等问题，面向不同管理层级的用户角色，实现了用户管理、任务管理、进度管理、综合统计、在线标图、系统管理、移动端查询等功能。

成果成功应用于第一次全国地理国情普查和后续的常态化年度基础性地理国情监测项目管理工作。满足了国务院普查办、自然资源部自然资源调查监测司以及各级生产和管理单位的任务下达、进度填报与展示、风险评估、资源调度、质量控制和绩效考评等工作要求。为各级管理单位（部门）及时准确掌握地理国情普查、地理国情监测生产进度等情况提供了可靠手段，提升了项目管理的信息化水平，提高了项目管理信息的准确性、可靠性和项目管理效率。在管理上保障了全国地理国情普查和各年度地理国情监测项目工作的顺利实施，也为其它测绘地理信息生产项目的管理工作提供了借鉴。

作者简介：杨刚（1991-），男，北京人，工程师，硕士，主要从事地理国情普查和地理国情监测项目的生产组织管理等工作。

E-mail:yanggang@ngcc.cn

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