基于CSCW的协同测绘生产系统的设计与研究

王茂胜，付　佳，高　朋，何　峻*

基于CSCW的协同测绘生产系统的设计与研究

王茂胜，付佳，高朋，何峻*

（61243部队，甘肃 兰州 730020）

将CSCW应用到测绘生产中，提出并设计了基于CSCW的测绘生产系统，对系统的结构、流程及关键技术分析研究，并对系统功能进行实现。本系统的设计实现极大地便利了分布在不同地方的各个测图单位和用图单位在测绘生产中进行协作、协商，实现信息和数据的快速交流和共享，节约了宝贵的时间和人力资源。

CSCW；协同测绘生产；W-V集成服务器

1概述

随着计算机及网络技术的飞速发展，军事测绘由传统的作业方法进入数字化、网络化的时代。然而，现在的测绘生产还是面临着很多问题，一是大的时间急迫的测绘任务对单个测绘单位来说无法完成，同时各测绘生产单位分布在全国不同地方。二是共同承担一项测绘任务时，要浪费大量的人力物力来召开会议共同协商，制定统一的测绘计划，并且商定测绘过程中出现的许多具体问题及细节。三是用图单位和测图单位不能很好沟通协商，测绘产品很难满足用图单位的意愿。四是不能很好的共享测绘资源，不能很好地进行信息和数据的交流，难免要做大量重复性工作，浪费宝贵的时间和资源。以信息化和数字化为代表的现代化高科技战争，对测绘生产的要求越来越高，测绘产品的精确性、更新速度、快捷传输和合理应用都将给战争胜败带来至关重要的作用。计算机支持协同工作的出现为解决以上测绘问题带来了契机。

计算机支持协同工作 （ComputerSupported Co—operativeWork，CSCW）是指利用计算机技术、多媒体技术和网络通信技术，支持工作群体成员在共享环境下的协同工作、交互协商、分工合作、共同完成某些任务。它支持多个时间上分离、空间上分布，而工作又相互依赖的协作成员的协同工作。CSCW自1984年由IreneGreif和Paul-Cashman首先提出以来，不断发展成熟起来，在包括产品设计、软件开发、远程教育和多媒体会议等领域得到了广泛地应用。计算机支持协同工作在当今社会变得日益重要。

计算机支持的协同测绘生产是在计算机的支持下，各异地协作测绘单位围绕一个共同的测绘项目，承担相应部分的任务，并行交互地进行工作，最终快速圆满地完成测绘生产。计算机支持的协同测绘生产将解决测绘生产及产品应用中存在的问题。

2基于CSCW 测绘生产系统的总体设计

2.1系统应用环境分析

本系统将被实现成为网络化测绘生产的一个实用平台。该平台通过网络和数据库的支撑，主要为各测绘单位及用图单位提供协同测量、共享资源与信息交流服务。平台在拥有完备的信息服务功能的同时，在服务端集成ARCGIS、CAD、MapInfo等测绘软件应用系统，进行以远程协同测绘为主的网络化测绘生产服务与示范。

为使现有的信息资源、应用系统和测绘设备资源得到更为有效的集成和应用，项目中提出将CSCW技术融入网络测绘生产模式，所要设计开发的协同系统应用环境具体如图1所示。

图1　系统应用环境

2.2系统的体系结构

该协作生产系统继承了CSCW理论和基于B/S的多层架构思想，由电子白板、语音会议系统和应用共享系统（内含视频监控服务插接）3个子系统构成，目的在于通过引入图片和语音等内容丰富的信息，以提高各会员之间交流的质量，从而增进彼此的信任；同时，基于独立计算体系结构应用共享的实现，使得平台为各个测绘单位提供Arcgis、CAD、MapInfo等测绘软件远程操作服务成为可能。

简单的文字交流可以增进协作人员的相互了解，而形象的图文和色彩信息的加入，可以进一步增加交流信息的内容含量。白板在实现上述交互功能的同时，又融入了虚拟空间管理机制，使得虚拟组织成员的会议讨论更加直观、方便和安全；另外，为满足平台的可扩展性，系统增加了本地资源访问的接口，为与会成员实时调用或存储本地会议相关资料提供了方便。

根据国内外的相关研究，视频的存在并不能提高网络会议的质量，所以在网络会议系统的设计时摒弃了视频功能。同时，将多媒体语音服务器与白板服务器进行了集成，组成W-V（Whiteboardand Voice）集成服务器，以此来提高会议的集中可控性。对于应用共享系统，鉴于该子系统在实际应用中的特殊需求，其服务端与W-V集成服务器被隔离，使其相对独立地运行，以确保服务器运行的可靠性。而视频监控服务作为独立的插接服务，可以由用户自行选择其与应用共享服务协同工作的时间和方式。

整个协作支持系统的管理和相关流程的控制，由会议控制服务器进行全面协调；同时，在服务器端设立了专门的控制台，可供管理员实时监控服务器运行状态及各类虚拟会议室状态。该支持系统可以看作是基于平台的功能组件，系统用户的授权和宏观管理由平台业务逻辑层进行控制；而基于Web系统的正常运行，由平台的Web服务器和应用服务器做支撑。系统的体系结构如图2所示。

图2　系统体系结构

2.3系统模型设计

本系统采用了基于服务器的系统模型。在服务器端，系统主要由数据库服务器、网络服务器和协作支持服务器组成。数据库服务器负责系统的后台数据服务和管理；网络服务器由Web服务器和应用服务器相互集成而成，为系统提供网络会话处理及相关逻辑应用处理；而在协作支持服务器中，由会议管理服务器来进行系统的协作流程控制，以白板服务器、多媒体语音服务器构成网络会议的主要环境支撑，通过应用共享服务器和多媒体视频服务器来管理、监控各类第三方的应用服务，以满足测绘生产的需要。在客户端，主要由Web浏览器组成，并采用JavaApplet技术，将系统界面和客户端应用与Web进行了有效集成。具体如图3所示。

图3　协作支持系统模型

3　基于CSCW的测绘生产系统功能的实现

3.1系统执行流程

网络化测绘服务平台的协作支持环境，与平台进行了可靠的无缝集成。平台授权会员只有在通过平台资格验证的前提下，才具备进一步使用协作支持系统的权限。在网络化测绘过程中，分布在各地的测绘单位和用图单位可以在预先约定的时间，在获得权限后，可以利用白板和多媒体会议系统，直接针对某个预定的议题，在线进行讨论和交流；同时，测绘单位可以使用基于独立计算结构的应用共享功能，在线进行测绘资源计划管理、测绘方案设计或者网上统一验收。此时，测绘单位及用图单位之间可以对任何具有会议需求的突发问题进行会议讨论。系统执行流程如图4所示。

图4　系统执行流程

3.2网络会议控制流程

鉴于虚拟网络会议的特殊性，并结合网络化测绘的需求，协作支持系统有必要对网络会议的流程进行专门的控制。本系统将会议的正常过程大致分为会议服务启动、会议准备、会议室创建、成员邀请、会议启动、成员讨论和会议结束7个阶段。在会议服务启动后，预先约定参加会议的企业会员可以进入公共讨论区，进行会议前的具体准备，在准备完毕之后，由会议的发起人进行会议室的创建（包括会议室名称和加入密码的设定），并向其它参加会议的成员发出邀请，成员得到邀请后，通过相关的会议室密码，进入已创建的会议室，开始会议讨论。会议控制流程具体如图5。

图5　会议控制流程

3.3关键技术

1）独立计算体系结构。传统的应用共享采用的计算模式较为低级，其对异种异构的个性化客户端需求和低带宽、高性能和高安全的保障要求显得力不从心。该系统借鉴citrix的独立计算体系结构技术（ICA）：在服务端软件的开发中，应用逻辑被从用户界面中分离出来，保证应用软件所有的运行和计算都在服务器上进行。同时，应用集中控制原理对各类会话进行调度和安全性处理；而在网络协议组件上，通过采用高效的远程显示服务协议，使得在应用共享的过程中，只允许键盘信息、鼠标事件和屏幕更新通过网络进行传输，从而使得共享过程中用户仅需要10kbps的带宽；在客户端通过相关控件和安全机制，使得在适应各类现有客户终端的同时，具备各种级别的访问本地系统的能力。

2）一致性和并发控制。由于协作支持系统涉及到多用户的信息共享和并发输入，有必要对用户在协作过程传递的消息命令及输入、输出数据进行一致性处理，同时采取相关的策略对多用户并发事件进行有效控制。本系统在技术路线上采用了多输入流支持、优先权控制和对象锁相结合的混合模式。首先，采用注重“数据一致”的系统整体一致性模型，在此基础上采用消息机制对各类用户进行输入输出的优先权控制。其次，通过服务器端通信，进行服务器序列化机制的转发。服务器对源客户端需要中转的宏命令进行一致性处理，然后再转发到目标客户端，从而实现了多输入流协作。此外，在服务器应用和客户端Applet中，对应用层协议集的每个子协议实现时，分别建立一个同步块，以限制自由访问网络接插建立的输入流和输出流，使得当某个线程执行某个子协议时能够独占这些网络资源，以保证线程能够完整正确地执行子协议。

3）JavaApplet本地资源访问。由于Applet的安全机制，按照传统方式，客户端通过浏览器从服务器下载到本机虚拟内存中的JavaApplet，没有访问客户本机资源的权限。本系统在客户端Applet的设计过程中，应用Applet数字签名和认证技术对存放在服务器端的Applet进行封装签名，客户在访问时可以通过相关认证机制对Applet进行本地资源访问的授权，从而使得集中式协作支持向分布式扩展。

4　结束语

现代科技特别是信息与通信技术和计算机技术的发展，为网络化协同测绘奠定了基础。作为一种新型测绘模式，网络化测绘必将推动新世纪测绘业的飞速发展。本文所提出的基于Java的协作支持系统，从某应用项目的实际需求出发，具备功能丰富、结构开放和跨平台性等优点，可望为网络化测绘提供有力的支持。协同测绘系统可以带来很多的益处。这体现在测绘产品生产效率和成本两个方面。

1）有助于各测绘单位之间更好的通信和交流；协同测绘时，能更好地利用分布在不同地理位置的测绘人员和专家的技能；并使测绘资源共享，减少重复工作；更好地协调单位之间的测绘活动；统一测绘标准和验收标准。提高测绘过程中的效率和效果。

2）极大地减少了测绘项目的完成时间，有助于提高测绘产品的质量和测绘产品革新；减少测绘成本；用图单位也可以参测量进程，可以提高图幅利用的满意度。

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