基于GIS的武器裝備管理DSS分析與設計

武器裝備足構成部隊戰斗力的物資基礎。武器裝備管理工作是促進(jìn)戰斗力生成的重要前提，是加強我軍現代化建設的基本要求。新形勢下我軍武器裝備管理工作面臨的復雜情況和艱巨任務(wù)，要求我們加強武器裝備管理，做好部隊武器裝備建設的各項工作。

GIS這一空間信息處理與分析技術(shù)，對具有空間特性的分析型決策信息系統的巨大貞獻已引起人們的關(guān)注。近年來(lái)，GIS技術(shù)應用己為政府部門(mén)提供管理和決策服務(wù)。隨著(zhù)信息技術(shù)的發(fā)展及其應用的深入，GIS技術(shù)應用領(lǐng)域將更加開(kāi)闊。GIS應用領(lǐng)域的擴展，為GIS技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了新的機遇。盡快尋找GIS技術(shù)在武器裝備中應用的切人點(diǎn)是推動(dòng)我軍武器裝備管理事業(yè)進(jìn)步的強動(dòng)力。

毋庸置疑，針對武器裝備管理的特點(diǎn)，引入DSS的慨念和模式，結合GIS技術(shù)，開(kāi)發(fā)并研制基于GIS的武器裝備管理的綜合決策支持系統，是實(shí)現武器裝備管理的模擬、分忻、預測、評價(jià)和決策的嶄新途徑。

1 相關(guān)理論

1.1 武器裝備核心管理思想

武器裝備管理有廣義與狹義之分。廣義的管理是指對武器裝備全系統、全壽命的管理，是對武器裝備從"生"到"死"各個(gè)環(huán)節一系列管理活動(dòng)的總稱(chēng)，包括對武器裝備發(fā)展的預測決策、規劃計劃、科研試驗、生產(chǎn)制造、訂購采購、調配動(dòng)用、存儲保管、技術(shù)保障、退役報廢等活動(dòng)的管理。狹義的武器裝備管理是指武器裝備列裝部隊以后的管理活動(dòng)的總稱(chēng)，包括武器裝備的申請、補充、動(dòng)用、封存、保管、維修、轉級、退役和報廢等內容。簡(jiǎn)言之，武器裝備管理就是使武器裝備時(shí)刻處于良好的技術(shù)狀態(tài)，時(shí)刻保持遂行部隊訓練與作戰仟務(wù)的能力而進(jìn)行的一系列活動(dòng)。 及時(shí)了解、分析判斷情況是組織實(shí)施武器裝備管埋的前提，管理者在戰役的各個(gè)階段及時(shí)準確的獲取與武器裝備有關(guān)的信息是做好裝備組織指揮的關(guān)鍵。特別是跟蹤戰場(chǎng)空間地理數據變化情況、迅速及時(shí)地更新數據庫、隨時(shí)提供最新的要素地圖、輔助參謀人員處理大量空間數據均可為軍事指抨及武器裝備組織指揮所用，并在提供方便快捷準確的信息查詢(xún)同時(shí)提供輔助決策方案。 1.2 地理信息系統

地理信息系統(geographic information system，GIS)由計算機系統、地理數據和用戶(hù)組成，是通過(guò)對地理數據的集成、存儲、檢索、操作和分析，生成并輸出各種地理信息，從而為各管理部門(mén)提供新知識以及輔助決策的計算機系統。己被各國廣泛應用于軍事戰場(chǎng)仿真、后勤物資保障、軍事培訓等幾乎所有軍事領(lǐng)域，越來(lái)越顯示出其在軍事戰爭中處理相關(guān)地埋空間數據的重要作用。GIS特點(diǎn)是可以將空間數據信息(地圖)及社會(huì )屬性信息(數據庫)結合起來(lái)，通過(guò)分層技術(shù)實(shí)現圖和數據庫的共同處理和查詢(xún)分析，圖文并茂、形象直觀(guān)?？臻g信息的查詢(xún)和分析是GIS與其他數據處理系統的主要區別，而迅速、及時(shí)地更新數據庫，大規模、綜合性地管理與地琿分布相關(guān)的信息則是其最典型的特點(diǎn)。

1.3 綜合決策支持系統

決策支持系統(DSS)是以管理學(xué)、運籌學(xué)、拎制論和行為科學(xué)為基礎，以計算機技術(shù)、仿真技術(shù)和信息技術(shù)為手段，綜合利用現有的數據、信息和模型，輔助決策解決半結構化或非結構化的決策問(wèn)題的具有一定人工智能的人機交互系統。

傳統決策支持系統主要以模型庫系統為主體，通過(guò)定量分析進(jìn)行輔助決策，模型庫中的模型有數學(xué)模型、數據處理模型、圖形模型等，這是DSS分析與求解問(wèn)題的核心部分。在上世紀90年代初期，決策支持系統與專(zhuān)家系統結合起來(lái)，形成了智能決策支持系統。專(zhuān)家系統是定性分析輔助決策，它和以定量分析輔助決策的決策支持系統相結合，進(jìn)一步提高了輔助決策能力。

90年代后，信息技術(shù)界悄然掀起數據倉庫和OLAP技術(shù)及數據采拋技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)熱潮，形成了基于數據倉庫技術(shù)的DSS，稱(chēng)為綜合DSS，它是以數據倉庫(datawarehouse)技術(shù)為基礎，以聯(lián)機分析處理(OLAP)和數據采掘(data mining)工具為手段進(jìn)行實(shí)施的一整套解決方案。 2 基于GIS的武器裝備管理DSS總體設計

2 武器裝備管理DSS框架

綜合決策支持系統是用來(lái)支持決策行為的，以計算機為主的信息系統，可以幫助決策人完成半結構化和非結構化的決策任務(wù)，能將模型和分析技術(shù)與數據存取和檢索功能結合起來(lái)，具有較強的適應性和靈活性。但它不能直觀(guān)、精確而靈活地描述組織對象的位置、空間分布等地理信息。兇此，針對武器裝備管理的特點(diǎn)，將GIS和DSS結合起來(lái)，輔助武器裝備管理的決策分析是很有必要的。關(guān)于GIS和DSS的結合，日前主要有以下三種模式：(1)集成DSS開(kāi)發(fā)模式。該模式將裝有各分析模型的DSS部件和GIS軟件包集成為一個(gè)統一的支持功能；(2)GIS內部建模模式。利用GIS本身的一些建模功能建立數值分析模型，使系統具有有限的決策支持功能；(3)模型與GIS之間文件連接模式。通過(guò)數據文件將DSS和GIS結合起來(lái)。

毫無(wú)疑問(wèn)，一方面，從裝備使用方的角度來(lái)說(shuō)，第一種模式是一種功能全面、決策支持效果又好的開(kāi)發(fā)模式，但其開(kāi)發(fā)難度大，因此，選擇合適的開(kāi)發(fā)模式，是成功開(kāi)發(fā)基于GIS的武器裝備管理的DSS的關(guān)鍵。另一方面，從GIS的功能分析來(lái)看，可以得出以下兩點(diǎn)：

(1) GIS作為一個(gè)獨立系統時(shí)，它具有完整的功能結構，而當它作為DSS的一部分時(shí)，主要目的在于為決策者提供決策對象及有效環(huán)境的空間狀態(tài)演變的地圖以及基于地圖的各種圖形操作和信息處理，因此，此時(shí)只需要GIS的部分功能；

(2) GIS的一些功能如查詢(xún)、分析等，在DSS中存在類(lèi)似的模塊，查詢(xún)功能可以利用數據庫管理的功能，分析模塊則可將一個(gè)或多個(gè)模型加入到模型庫中，由模型管理子系統統一管理，這樣可以減少系統功能的冗余，提高系統的一致性。目前GIS軟件的數據格式均遵循某種標準，因此，只要系統設計一個(gè)數據格式轉換接口，即可將其他GIS的數據轉為DSS使用。

綜上所述，基于GIS的DSS的最佳組成模式是以現有DSS為核心，擴展其支持圖形查詢(xún)和空間分析的能力，并增加圖形管理功能。 2.2 客戶(hù)關(guān)系管理DSS結構框架

針對武器裝備管理的要求及其特點(diǎn)，本文提出基于GIS的戰區關(guān)系管理DSS結構框架如圖1所示。

圖1描述了基于GIS的武器裝備管理綜合決策支持系統的框架。該系統結合了地理信息系統、數據倉庫、OLAP、數據挖掘、模型庫及知識庫等技術(shù)。地理信息系統實(shí)現空間武器裝備管理信息的空間分析和空間可視化，數據倉庫實(shí)現對決策主題的存儲和綜合，OLAP實(shí)現多維數據分析，數據挖掘用以挖掘數據中的知識，預測裝備使用方的行為，模型庫實(shí)現多個(gè)廣義模型的組合輔助一決策，知識庫存貯用于模擬人類(lèi)決策過(guò)程中的某些智能行為的規則、模式、規律等。

 

3 系統分析

3.1 地理信息子系統

地理信息系統用于存儲、表達與分析武器裝備管理所涉及到的地理位置、裝備類(lèi)別、裝備品種、裝備規格、裝備數量等許多與空間分布有關(guān)的信息。借助于GIS可幫助裝備部進(jìn)行裝備存儲結構的調整：

(1) 根據不同戰區的特點(diǎn)進(jìn)行調整。在認真分析不同戰區和潛在敵方的作戰式樣、兵力部署、裝備的應用、消耗的規律等情況后，分別確定不同戰區的儲備結構，并在現有儲備的基礎上盡快做出調整。

(2) 根據不同儲備層次的要求作調整。特別是在戰略?xún)浜蛻鹨蹆溥@兩個(gè)層次上，要使其儲備結構各有側重，達到互補。戰略層次應強調儲備結構的群體配套，構成強有力的保障基地；戰役層次應強調儲備結構的方向配套，在一些重要的作戰方向上能自成體系，形成獨立的保障能力。 (3) 根據不同的儲備條件做出調整。在一些地理條件優(yōu)越，儲備條件好，交通方便，又便于實(shí)施戰時(shí)支援的后方倉庫，側重儲備那些技術(shù)含量高，生產(chǎn)周期長(cháng)，價(jià)格昂貴，戰時(shí)不易籌措的重要裝備，并將在儲的一般裝備從這些倉庫中調出來(lái)，調整到儲備條件一般的倉庫中去。GIS可將武器裝備所在地與戰區之間相關(guān)的地理特征以圖形的形式表示出米，清晰的反映出裝備部與戰區的空間分布、裝備補充等方而的決策。與此相聯(lián)系的是一系列通用數據庫文件，它具有常用的狀態(tài)信息，包括各種裝備信息記錄、交通狀況以及存儲狀況等內容。這些圖形由許多彩色圖形標志，如線(xiàn)段、圓圈組成，這些圖形可與背景地圖疊加，顯示武器裝備管理中有關(guān)區域的變量之間的分布特征，與此同時(shí)，還可以通過(guò)地理信息子系統，顯示武器裝備管理配送最佳路線(xiàn)。因此，GIS子系統為整個(gè)系統提供了更為直觀(guān)、形象的圖形分析、管理和決策的工具。

3.2 模型庫管理子系統

對于武器裝備管理，模型庫中主要包括武器裝備模型、戰區識別模型及裝備調配行為判斷等模型。模型庫的管理系統主要是對上述各個(gè)模型實(shí)施管理操作，具體表現在以下幾個(gè)方面：動(dòng)態(tài)建立模型；模型字典的定義、建立、存儲、查詢(xún)等；模型與數據之間交互機制。

3.3 知識庫管理子系統

知識庫中的知識主要來(lái)源于武器裝備管理方面的專(zhuān)家、專(zhuān)業(yè)文獻等，將這些知識進(jìn)行歸納總結之后，選擇某種知識表達方法存放到計算機中即形成知識庫。知識庫管理系統主要是通過(guò)推理機對知識庫中的知識進(jìn)行推理分析，為武器裝備管理提供決策方案，從而達到為決策部門(mén)提供輔助決策的目的。

推理機是根據知識庫中當前輸入的數據和知識，按一定的推理策略去解決當前問(wèn)題，在推理機制中有正向、反向推理以及正反向混合三種機制。由于武器裝備管理問(wèn)題的決策從其類(lèi)型來(lái)看，可以認為是屬于診斷型，也就是說(shuō)戰區須輸入一定的輔助決策條件后，要求系統給出一定的決策方案。因此，該類(lèi)問(wèn)題適宜用反向模型。 3.4 人機接口與總控模塊

人機接口是整個(gè)系統與用戶(hù)交互的界面，可以理解用戶(hù)以多種形式(菜單選擇、命令語(yǔ)言等)表達的提問(wèn)，并將提問(wèn)轉換為系統可以理解的形式，在整個(gè)系統的運行與推理過(guò)程中，允許決策者直接干預并能給出提示和接受決策者的主觀(guān)判斷和經(jīng)驗信息，可將系統運行結果以決策者熟悉的形式(如表格、曲線(xiàn)、直方圖、電子地圖、文字說(shuō)明等)顯示，可為用戶(hù)進(jìn)行咨詢(xún)和對結果進(jìn)行解釋。系統總控模塊輔助人機接口對給定問(wèn)題進(jìn)行目標分析和問(wèn)題分解，協(xié)調組織系統內各模塊。

武器裝備管理著(zhù)眼作戰，確保安全、質(zhì)量和效率。本文從GIS與DSS相結合的角度出發(fā)，提出了以DSS為核心，嵌入GIS技術(shù)的開(kāi)發(fā)模式，并以此為基礎構造了基于GIS的武器裝備管理綜合決策支持系統的總體框架，為系統的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)與研制奠定了基礎。