人防指挥数字化预案系统设计研究

严欢 杨文楷

【摘要】    针对人防指挥行动中使用预案的需求，本文设计了一套基于自然语言处理的人防指挥数字化预案系统。文中提出了系统的总体架构，明确了功能组成，最后提出了本系统涉及的关键技术，为人防指挥数字化预案研发提供支撑。

【关键词】    系统设计    人防指挥    数字化预案    文本摘要

引言：

《中华人民共和国人民防空法》第二章第十二条规定：“城市人民政府应当制定防空袭方案及实施计划，必要时可以组织演习”。人民防空袭方案是为了筹划和部署防空袭斗争而制定的预案，是平时指导人民防空建设和战时组织指挥人民防空行动的基本依据。人民防空袭方案的编制是县级以上地方各级人民政府和同级军事机关、中央和国家机关、重要经济目标单位的重要职责之一。

现阶段，各级人防单位对人民防空袭方案的应用大部分还停留在电子文本的维护管理，更先进的应用形式则是根据某个版本预案固定制作对应的可视化展现系统或模块，相对呆板，无法适应多变的战场环境。因此，为了解决人防预案与指挥行动严重脱节的问题，设计了人防指挥数字化预案系统。

一、需求概述

人防预案的数字化是以信息系统数据库为载体，将GIS、自然语言处理等技术应用于人民防空方案的处理过程中，根据人民防空行动过程，通过数字化、可视化手段将人民防空流程和要素展示出来，为人防指挥部指挥人员提供全面、具体、针对性强的直观高效的防空袭方案，使人民防空方案的制定和执行达到规范化、数字化、可视化的水平。

数字化具体体现在如下几点：

1.需要具備对不同的预案模板进行管理的功能。

2.需要具备根据预案模板结构化预案的功能。

3.需要具备根据预案内容进行统计的功能。

4.需要具备根据预案形成指挥行动需要的行动任务的功能。

5.需要具备按照指挥流程对预案进行展示的功能。

二、系统设计

2.1总体架构

人防指挥数字化预案系统，面向人防指挥业务流程，以人防共性软件服务为支撑搭建人防指挥数字化预案的业务应用，具备预案模板管理、预案管理、预案结构化、预案关联和预案展示等功能，实现人防预案的结构化、数字化和可视化要求。

人防指挥数字化预案系统总体架构采用自下而上的设计方式，整套系统包括资源层、支撑层和业务应用层，具体如下图1所示。

1.资源层。资源层指系统的基础设施资源层，包括系统底层的软硬件资源、包括服务器、客户机、网络等硬件平台，操作系统、数据库引擎等应用软件。

2.支撑层。支撑层指支撑系统业务层实现所需要的服务，包括服务化应用支撑框架和共性服务。其中共性服务包括地理信息服务、标绘服务、数据服务、通信服务、报文服务、时空统一服务等。

3.业务应用层。业务应用层是满足人防指挥数字化预案业务需求的人防业务应用，是面向用户、直接为用户提供业务处理的基础应用功能模块，包括预案结构化、预案关联、数字化生成、对外接口等功能。

2.2系统组成

人防指挥数字化预案软件功能包括预案结构化、预案关联、数字化生成和对外接口。功能组成如下图所示：

2.2.1预案结构化

预案结构化是人民防空袭方案数字化的基础，按照预案模板对电子化的预案进行结构化分解，最终形成数字化预案。预案结构化包括预案模板管理、预案管理、要素管理、预案解析四个功能模块。

1.预案模板管理。预案模板管理是根据规范，进行提炼，提取出方案模板，并进行维护管理。包括预案模板的新增、修改、删除和查询等子功能。

2.预案管理。预案管理是用户根据选定的预案模板分解段落，并可以进行预案的快速制作，实现人民防空袭方案的电子化。预案管理包括预案的新增、修改、删除、预览、文档查询等功能模块。其中，预案新增功能模块包括文档导入、内容编辑、附件关联上传等。

3.语义管理。要素管理是对文本要素库的进行维护管理，在将文本要素更新后，会将更新后内容即时更新到预案文本中，从而达到快速完成修订目的。人防方案中的某个语义可能有多个文本与之存在对应关系，在要素管理中将语料要素库中内容进行维护管理。要素管理包括文本语料要素的批量更新以及维护的增删改查等功能。

4.预案解析。预案解析是按照将按照预案模板分解后的文本单元进行解析，提取关键信息后，形成多个文本要素集合。解析后以结构化方式和非结构化结合的方式进行保存;

预案解析包括要素存储，统计分析。

要素存储是将文本要素，储存到数据库中。

统计分析是对预案进行解析后，统计分析预案中包含的要素属性。

2.2.2预案关联

预案关联是指将防空袭方案文本与人防指挥行动流程进行关联，包括建立方案文本与态势图的关联关系，建立方案文本与指挥行动任务的关联关系，让数字化预案发挥信息化工具效能，为人防指挥行动进行指导。预案关联包括语义关联、图形要素关联、行动要素关联三个功能模块。

1.文本关联。关联库管理是提供语义与预案文本的建立关联，并对关联关系进行维护管理，形成文本要素库。

2.图形要素关联。图形要素关联是针对预案与图形要素提供专门的关联操作。

3.行动要素关联。行动要素关联是针对预案与行动要素关联提供关联操作。包括动作关联、实体关联、地点关联、时间关联、类型关联。

动作关联为将行动任务的某个动作命令描述与语义单元中某些动作类型关联。

实体关联为将行动任务的实体与实体类语义单元关联。

地点关联为将行动任务的地点与地点语义单元关联。

时间关联为将行动任务时间与语义单元的时间的选择及描述方式关联。

类型关联为限定某个类型的行动任务模板内包含的动作、实体、时间、地点类型来约束最终显示的效果。

2.2.3数字化生成

数字化生成是在各个阶段按照结构化后的预案快速生成符合预案的态势图或者行动任务。功能包括态势图生成、行动任务生成。功能包括态势图生成、行动任务生成。

1.态势图生成。态势图生成是根据预案要素与图形的关联，快速生成态势图。

2。行动任务生成。行动任务生成是根据预案要素与行动任务的关联，快速生成行动任务。

2.2.4对外接口

根据预案结构化以及数字化生成功能对外提供对应的接口。

提供查询态势图转换接口、行动任务接口及查询分析接口。

三、关键技术

3.1基于预案模型的人防预案文本处理方法

为解决人民防空袭方案在实施过程中难以有效执行、可操作性差的问题，针对人民防空袭方案的结构建立通用的人防预案模板，通过对防空袭方案内容按模板提取各个结构单元，形成多个人防预案文本单元。预案模板还明确了每个预案文本单元的标注，通过标注明确文本单元的上下文，为预案结构化提供区别歧义的依据。该项研究能够为人防指挥行动提供结构化预案数据，促进预案中的资源配置的落实及智能化人防指挥行动的实现。

3.2基于框架理论和分词技术的人防预案结构化技术

框架表示法是以框架理论为基础的、能将陈述性和过程性知识相结合的一种结构化的知识表示方法。框架是一种描述对象属性的数据结构，它通常由若干个槽组成。一个槽用于描述一个属性，由一个槽值或若干个侧面组成;一个侧面可以包含若干个侧面值。槽值和侧面值的数据类型可以是字符、数值或布尔类型。

通过对预案文本单元进行预处理后，去除文本中的噪声，并做归一化处理，使得预案文本单元具备结构化的特性，再通过分词技术进行文本摘要，提取每句话中的结构化特征，结合预案框架法的结构化类型和人防预案语料库，将预案文本进行结构化存储。

采用框架法表示人民防空袭方案，不仅可以表达预案对象的数据结构，也可以表达预案对象之间的关联，使预案的表达更加科学、自然和简练，对优化应急预案管理、提高應急指挥效能，提升人防指挥行动决策合理性都具有十分重要的意义。

3.3基于人防指挥流程的防空袭方案图形化方法

防空袭方案在人民防空袭斗争过程中占据非常重要的作用，由于防空袭方案的文本特性，当前防空袭方案的实用性与现场可操作性饱受质疑。本项目基于人防行动指挥流程，进行防空袭方案的流程结构研究和图形化研究，实现文本预案的结构化和图形化，完成内容繁杂的文本预案向预案指令的转换工作，使之内容精简、具备可操作性。

基于流程的人民防空袭方案结构化，就是在原有防空袭方案的基础上，将防空袭方案结构化成人防行动指挥流程，在这些流程下，匹配相应的人防任务（如疏散掩蔽、重要经济目标防护、抢险抢修）或相应的注意事项。通过对防空袭方案的结构化研究，解决文本预案现场操作性问题，在人防行动指挥救援过程中，发挥人民防空袭方案的指导作用，促进人防行动指挥决策的水平的提高。

四、结束语

本系统是以人防指挥行动为核心需求，实现人民防空方案的结构化、数字化和可视化功能，检验人民防空方案的可操作性和实战化演习演练能力，辅助指挥行动中决策的制定，促进人民防空方案的不断改进和完善，具有较高的应用价值。