浅谈数字化城市决策支持系统

数字城市数字城市是从工业化时代向信息化时代转换的基本标志之一。它一般指在城市"自然、社会、经济"系统的范畴中,能够有效获取、分类存储、自动处理和智能识别海量数据的、具有高分辨率和高度智能化的、既能虚拟现实又可直接参与城市管理和服务的一项综合工程。超大容量超高速计算机、科学计算技术、虚拟现实技术、卫星图像分析与3S技术、宽带卫星通讯技术、ATM(异步传输模式)、网络技术、互操作系统、元数据等。数字城市所必需的基本知识包括城市规划学、城市网络学、城市地理学、城市经济学、城市社会学、城市统计学、城市生态学和城市管理学。因此,无论从科学的定义上,还是从管理的定义上,数字城市均可视作是人类发展的台阶式进化,其中既包含着生产方式、生活方式、文化方式和人际关系的社会经济变革,也包含着政府决策、政府管理、政府服务和廉政建设的革命性进展。中国数字城市的建设,将对中国现代化水平的提高,对国家信息化水平的提高,以及对中国城市管理水平的提高,具有重要的战略意义。从宏观层面上进行思考,有五个战略要点应当加以集中关注。

1 技术方案的研究与选择

1.1 多层B/S结构模式

随着Internet/Intranet/Extranet技术的不断发展,基于Web的信息发布和检索技术导致了整个应用系统的体系结构从C/S的主从结构向灵活的B/S分布计算体系结构过度,其最大特点就是客户机采用浏览器界面,简单易学,且有统一的客户界面,大大降低了C/S模式客户端多样软件的开发、维护及培训的成本费用。这种模式得到现代数据库应用系统的青睐,并逐渐渗透到现代决策支持系统领域。采用统一的B/S结构开发的决策支持系统无论是现在还是将来都是最好的选择,它提供了真正意义上的与其他系统进行无缝整合的方案。这种结构模式的决策支持系统不仅提供了个体决策者独立的决策能力,而且对多决策者群决策也提供了支持,决策点的增加不会带来额外的维护和多余负担。

但面对信息瞬息万变、系统庞大且环境复杂的数字化城市,确保决策支持系统的稳定性、分析处理能力及决策的效率成为解决问题的关键。传统的浏览器/Web服务器/数据库服务器的二层或三层B/S结构模式是基于简单事务处理能力的系统,已远远不能满足数字城市建设中对信息共享和系统整合以及系统跨平台性、分布性、可重用性、高扩展性及决策支持系统强大的分析处理与决策的要求。因此数字化城市决策支持系统必然选择多层B/S结构。

1.2 J2EE体系架构

J2EE是一套全然不同于传统应用开发的技术架构,包含许多组件,主要可简化且规范应用系统的开发与部署,进而提高可移植性、安全与再用价值。

J2EE体系结构提供中间层集成框架用来满足无需太多费用而又需要高可用性、高可靠性以及可扩展性的应用的需求。通过提供统一的开发平台,J2EE降低了开发多层应用的费用和复杂性,同时提供对现有应用程序集成强有力支持,完全支持Enterprise JavaBeans,有良好的向导支持打包和部署应用,添加目录支持,增强了安全机制,提高了性能。

数字化城市的建设不是一朝一夕的事,其可持续发展的特点必然导致城市信息、建设策略等因素的不断变化,从而导致对决策支持系统的要求也不断改变。因而,如何延长系统的使用寿命成为开发者必须面对的问题,其扩展性和平台无关性的特点更是表明了决策支持系统基础架构的选择是延长系统寿命的重要因素。

目前,业界流行的系统架构为J2EE和.Net二大体系。其中,.Net是来自Microsoft的系统架构,其部署、应用依赖于Microsoft公司的Windows。也就是说,选择了.Net平台就意味着选择了Windows。考察我国政府及相关部门软件采购的特点,会发现选择.Net平台将会制约城市决策支持系统的部署及与相关系统的整合。

而由Sun公司提出的J2EE作为一个标准中间件体系结构正日趋成熟。它简化和规范多层分布式企业应用系统的开发和部署,其最大特点就是跨平台和强大的组件建模技术。

J2EE运行在Java虚拟机JVM(Java Virtual Machine)上,利用Java本身的跨平台特性,独立于硬件配置和操作系统,完全消除了平台差异。图1为其特性图。目前,几乎所有的主流操作系统都提供对J2EE的支持。因此,通过采用Java及J2EE可以使得系统的部署和扩展免于昂贵的硬件设备及操作系统的再投资,保护已有的IT资源。在很多情况下,J2EE还可以直接运行在企业集成系统服务器环境中,从而节约网络带宽,提高性能。实际上如果要搭建跨Linux、Windows等多个操作系统的平台,J2EE平台几乎是惟一的选择,其规范性和兼容性的特点使得只需进行少量的代码修改就可以把J2EE部署在不同的应用服务器上。综上所述,采用J2EE实施方案显著地提高了系统的可移植性、可伸缩性、可重用性、安全性和负载平衡。

采用此平台的另一特点是通过JMS支持MOM部署Java RMI/IIOP和CORBA/IIOP分布式对象和组件,使得EJB构件及CORBA构件的互操作成为可能,在很大程度上实现它们之间的互补。这种集成的体系成为扩展的J2EE集成体系结构,数字化城市决策支持系统选择这种系统基本架构完全满足了多层分布式结构和跨平台的条件,大大提高了系统的可扩展性、可伸缩性、部署集成的松耦合性,真正延长了系统的使用寿命。

1.3 Java语言

Java,是由Sun Microsystems公司于1995年5月推出的Java程序设计语言和Java平台的总称。用Java实现的HotJava浏览器(支持Java applet)显示了Java的魅力:跨平台、动态的Web、Internet计算。从此,Java被广泛接受并推动了Web的迅速发展,常用的浏览器现在均支持Java applet。

Java平台由Java虚拟机(Java Virtual Machine)和Java 应用编程接口(Application Programming Interface、简称API)构成。Java 应用编程接口为Java应用提供了一个独立于操作系统的标准接口,可分为基本部分和扩展部分。在硬件或操作系统平台上安装一个Java平台之后,Java应用程序就可运行。现在Java平台已经嵌入了几乎所有的操作系统。这样Java程序可以只编译一次,就可以在各种系统中运行。Java应用编程接口已经从1.1x版发展到1.2版。目前常用的Java平台基于Java1.5,最近版本为Java1.7。

对于语言的选择,既要保证系统的效率、安全性和实时性,还要提供足够的稳定性。在系统构建中,选择采用Java为主语言的主要原因有如下几点:

(1)Java语言“Write once, run anywhere(一次编写,到处运行)”的特点,彻底解决了跨平台问题,避免了将来更换操作系统或移植决策支持系统所带来的风险。

(2)Java是对C++语言的补充,构建的系统在稳定性方面得到极大的提高。

(3)Java强大的组件技术,其可扩展性、安全性、可重用性和松耦合性为分布式系统的部署提供了有利条件。

(4)通过Java和XML组合可以得到一个更加完美的平台独立性解决方案。XML是一种可以用来定义其他标记语言的语言,它可以在不同的商务过程中共享数据。XML的发展和Java是相互独立的,并且它和Java具有的相同目标正是平台独立性。

2 城市数字化决策支持系统体系结构设计

决策支持系统(decision support system ,简称dss)是辅助决策者通过数据、模型和知识,以人机交互方式进行半结构化或非结构化决策的计算机应用系统。它是管理信息系统(mis)向更高一级发展而产生的先进信息管理系统。它为决策者提供分析问题、建立模型、模拟决策过程和方案的环境,调用各种信息资源和分析工具,帮助决策者提高决策水平和质量。

MVC设计模式属于体系结构设计模式的一种,所谓设计模式就是面向对象的程序设计人员用来解决编程问题的一种形式化表示。此模式中Model层用来实现决策业务, View层用来显示决策界面,Controller层主要负责View层和Model层之间的控制关系。这种设计模式使得数字化城市决策支持系统在构建中实现了数据、应用、表示的分离,使开发工作更加容易和迅速。基于此种设计模式的决策支持系统体系结构如图2所示。

(1)用户层。系统数据的直观表现部分直接面向决策者,属于系统的UI(User Interface)。决策者直接通过浏览器实现与系统的交互。同时,本系统基于J2EE架构的特点,使得用户可以通过桌面应用系统进行B/S结构和C/S结构的集成混合使用;通过支持J2EE平台的移动设备使移动交互、移动决策成为可能。

(2)Web服务组件层。本层是部署系统的表现层,面向用户提供数据服务。它位于MVC模式的View层。组件层提供报表展现、报表定制、数据输入及信息浏览获取的功能。

本层采用基于Java的Servlet、JSP及XML编程技术建立了一个动态的、高度交互的、显示直观的、可维护性强及能够跨平台部署的Web体系。

(3)应用服务器层。响应来自Web服务层或客户浏览器及其他用户应用程序的服务请求而执行一系列的分析决策及事务,它是用户服务和集成层数据服务之间联系的桥梁,其交互由控制层及会话处理层来完成。应用服务器中的决策核心层如图3所示,其实现采用基于Java及J2EE平台的强大的EJB组件建模技术。通过对模型库、方法库、数据管理等组件化的设计与封装和RMI与CORBA构件互操作的实现,使得系统不仅可以实现即插即用的组件模型服务功能,而且可以充分利用和集成现有的丰富的模型资源和现行系统,实现模型资源的共享和分布式管理。

(4)系统集成层。建立决策支持系统数据仓库响应OLTP和OLAP请求而提供的分析与决策服务;并利用整合技术与现行系统集成,实现城市分布广泛的数据资源共享。

数据仓库是面向主题的、集成的、不可更新的、随时间不断扩展的数据集合[2]。它建立在已有的数据资源之上,采用二次采集的方法将原始数据转变为可进行信息的查询、分析、统计并组织成可用于决策分析的综合数据形式。其体系结构如图4所示。

3 结束语

基于J2EE应用架构的决策支持系统体系是一种新型的体系模式。本文结合MVC设计模式,采用组件化设计思想,简便、高效地实现Web计算。系统具有良好的可靠性、可重用性、可维护性和可扩展性,尤其是RMI与CORBA构件的交互实现,极大地增强了软件模块的可重用性和共享性,从而提高了系统的开发效率并降低了开发、维护、培训的成本。数据仓库技术的引入使得系统分析决策的实现更高效、更可靠。这些特点也正体现了DSS技术平台今后的发展方向。在数字化城市的建设中,决策支持系统采用这样的体系结构将会实现城市内部、城市与城市之间及城市与国家数据信息应用体系的平滑衔接,真正体现连接与数据共享、局部决策与全局决策完美结合的群决策思想。该体系结构在数字化博物馆、学校师资人才决策支持系统等应用实践中效果良好。

版权声明:aysz01 发表于 2023-05-24 0:26:54。
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