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(zhàn)斗力的物資基礎。武器裝備管理工作是促進戰(zhàn)斗力生成的重要前提，是加強我軍現(xiàn)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，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，對具有空間特性的分析型決策信息系統(tǒng)的巨大貞獻已引起人們的關注。近年來，GIS技術應用己為政府部門提供管理和決策服務。隨著信息技術的發(fā)展及其應用的深入，GIS技術應用領域將更加開闊。GIS應用領域的擴展，為GIS技術及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了新的機遇。盡快尋找GIS技術在武器裝備中應用的切人點是推動我軍武器裝備管理事業(yè)進步的強動力。

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

1 相關理論

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(tǒng)、全壽命的管理，是對武器裝備從"生"到"死"各個環(huán)節(jié)一系列管理活動的總稱，包括對武器裝備發(fā)展的預測決策、規(guī)劃計劃、科研試驗、生產(chǎn)制造、訂購采購、調配動用、存儲保管、技術保障、退役報廢等活動的管理。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的總稱，包括武器裝備的申請、補充、動用、封存、保管、維修、轉級、退役和報廢等內(nèi)容。簡言之，武器裝備管理就是使武器裝備時刻處于良好的技術狀態(tài)，時刻保持遂行部隊訓練與作戰(zhàn)仟務的能力而進行的一系列活動。 及時了解、分析判斷情況是組織實施武器裝備管埋的前提，管理者在戰(zhàn)役的各個階段及時準確的獲取與武器裝備有關的信息是做好裝備組織指揮的關鍵。特別是跟蹤戰(zhàn)場空間地理數(shù)據(jù)變化情況、迅速及時地更新數(shù)據(jù)庫、隨時提供最新的要素地圖、輔助參謀人員處理大量空間數(shù)據(jù)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同時提供輔助決策方案。 1.2 地理信息系統(tǒng)

地理信息系統(tǒng)(geographic information system，GIS)由計算機系統(tǒng)、地理數(shù)據(jù)和用戶組成，是通過對地理數(shù)據(jù)的集成、存儲、檢索、操作和分析，生成并輸出各種地理信息，從而為各管理部門提供新知識以及輔助決策的計算機系統(tǒng)。己被各國廣泛應用于軍事戰(zhàn)場仿真、后勤物資保障、軍事培訓等幾乎所有軍事領域，越來越顯示出其在軍事戰(zhàn)爭中處理相關地埋空間數(shù)據(jù)的重要作用。GIS特點是可以將空間數(shù)據(jù)信息(地圖)及社會屬性信息(數(shù)據(jù)庫)結合起來，通過分層技術實現(xiàn)圖和數(shù)據(jù)庫的共同處理和查詢分析，圖文并茂、形象直觀?？臻g信息的查詢和分析是GIS與其他數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的主要區(qū)別，而迅速、及時地更新數(shù)據(jù)庫，大規(guī)模、綜合性地管理與地琿分布相關的信息則是其最典型的特點。

1.3 綜合決策支持系統(tǒng)

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

傳統(tǒng)決策支持系統(tǒng)主要以模型庫系統(tǒng)為主體，通過定量分析進行輔助決策，模型庫中的模型有數(shù)學模型、數(shù)據(jù)處理模型、圖形模型等，這是DSS分析與求解問題的核心部分。在上世紀90年代初期，決策支持系統(tǒng)與專家系統(tǒng)結合起來，形成了智能決策支持系統(tǒng)。專家系統(tǒng)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(tǒng)相結合，進一步提高了輔助決策能力。

90年代后，信息技術界悄然掀起數(shù)據(jù)倉庫和OLAP技術及數(shù)據(jù)采拋技術的研究和開發(fā)熱潮，形成了基于數(shù)據(jù)倉庫技術的DSS，稱為綜合DSS，它是以數(shù)據(jù)倉庫(datawarehouse)技術為基礎，以聯(lián)機分析處理(OLAP)和數(shù)據(jù)采掘(data mining)工具為手段進行實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(tǒng)是用來支持決策行為的，以計算機為主的信息系統(tǒng)，可以幫助決策人完成半結構化和非結構化的決策任務，能將模型和分析技術與數(shù)據(jù)存取和檢索功能結合起來，具有較強的適應性和靈活性。但它不能直觀、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，將GIS和DSS結合起來，輔助武器裝備管理的決策分析是很有必要的。關于GIS和DSS的結合，日前主要有以下三種模式：(1)集成DSS開發(fā)模式。該模式將裝有各分析模型的DSS部件和GIS軟件包集成為一個統(tǒng)一的支持功能；(2)GIS內(nèi)部建模模式。利用GIS本身的一些建模功能建立數(shù)值分析模型，使系統(tǒng)具有有限的決策支持功能；(3)模型與GIS之間文件連接模式。通過數(shù)據(jù)文件將DSS和GIS結合起來。

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

(1) GIS作為一個獨立系統(tǒng)時，它具有完整的功能結構，而當它作為DSS的一部分時，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，此時只需要GIS的部分功能；

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

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

針對武器裝備管理的要求及其特點，本文提出基于GIS的戰(zhàn)區(qū)關系管理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(tǒng)的框架。該系統(tǒng)結合了地理信息系統(tǒng)、數(shù)據(jù)倉庫、OLAP、數(shù)據(jù)挖掘、模型庫及知識庫等技術。地理信息系統(tǒng)實現(xiàn)空間武器裝備管理信息的空間分析和空間可視化，數(shù)據(jù)倉庫實現(xiàn)對決策主題的存儲和綜合，OLAP實現(xiàn)多維數(shù)據(jù)分析，數(shù)據(jù)挖掘用以挖掘數(shù)據(jù)中的知識，預測裝備使用方的行為，模型庫實現(xiàn)多個廣義模型的組合輔助一決策，知識庫存貯用于模擬人類決策過程中的某些智能行為的規(guī)則、模式、規(guī)律等。

 

3 系統(tǒng)分析

3.1 地理信息子系統(tǒng)

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

(1) 根據(jù)不同戰(zhàn)區(qū)的特點進行調整。在認真分析不同戰(zhàn)區(qū)和潛在敵方的作戰(zhàn)式樣、兵力部署、裝備的應用、消耗的規(guī)律等情況后，分別確定不同戰(zhàn)區(qū)的儲備結構，并在現(xiàn)有儲備的基礎上盡快做出調整。

(2) 根據(jù)不同儲備層次的要求作調整。特別是在戰(zhàn)略儲備和戰(zhàn)役儲備這兩個層次上，要使其儲備結構各有側重，達到互補。戰(zhàn)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(zhàn)役層次應強調儲備結構的方向配套，在一些重要的作戰(zhàn)方向上能自成體系，形成獨立的保障能力。 (3) 根據(jù)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，又便于實施戰(zhàn)時支援的后方倉庫，側重儲備那些技術含量高，生產(chǎn)周期長，價格昂貴，戰(zhàn)時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，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(zhàn)區(qū)之間相關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(zhàn)區(qū)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(shù)據(jù)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(nèi)容。這些圖形由許多彩色圖形標志，如線段、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區(qū)域的變量之間的分布特征，與此同時，還可以通過地理信息子系統(tǒng)，顯示武器裝備管理配送最佳路線。因此，GIS子系統(tǒng)為整個系統(tǒng)提供了更為直觀、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(tǒng)

對于武器裝備管理，模型庫中主要包括武器裝備模型、戰(zhàn)區(qū)識別模型及裝備調配行為判斷等模型。模型庫的管理系統(tǒng)主要是對上述各個模型實施管理操作，具體表現(xiàn)在以下幾個方面：動態(tài)建立模型；模型字典的定義、建立、存儲、查詢等；模型與數(shù)據(jù)之間交互機制。

3.3 知識庫管理子系統(tǒng)

知識庫中的知識主要來源于武器裝備管理方面的專家、專業(yè)文獻等，將這些知識進行歸納總結之后，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(tǒng)主要是通過推理機對知識庫中的知識進行推理分析，為武器裝備管理提供決策方案，從而達到為決策部門提供輔助決策的目的。

推理機是根據(jù)知識庫中當前輸入的數(shù)據(jù)和知識，按一定的推理策略去解決當前問題，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題的決策從其類型來看，可以認為是屬于診斷型，也就是說戰(zhàn)區(qū)須輸入一定的輔助決策條件后，要求系統(tǒng)給出一定的決策方案。因此，該類問題適宜用反向模型。 3.4 人機接口與總控模塊

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

武器裝備管理著眼作戰(zhàn)，確保安全、質量和效率。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技術的開發(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(tǒng)的總體框架，為系統(tǒng)的進一步開發(fā)與研制奠定了基礎。