基于GIS的武器装备管理DSS分析与设计

武器装备足构成部队战斗力的物资基础。武器装备管理工作是促进战斗力生成的重要前提，是加强我军现代化建设的基本要求。新形势下我军武器装备管理工作面临的复杂情况和艰巨任务，要求我们加强武器装备管理，做好部队武器装备建设的各项工作。

GIS这一空间信息处理与分析技术，对具有空间特性的分析型决策信息系统的巨大贞献已引起人们的关注。近年来，GIS技术应用己为政府部门提供管理和决策服务。随着信息技术的发展及其应用的深入，GIS技术应用领域将更加开阔。GIS应用领域的扩展，为GIS技术及其产业发展提供了新的机遇。尽快寻找GIS技术在武器装备中应用的切人点是推动我军武器装备管理事业进步的强动力。

毋庸置疑，针对武器装备管理的特点，引入DSS的慨念和模式，结合GIS技术，开发并研制基于GIS的武器装备管理的综合决策支持系统，是实现武器装备管理的模拟、分忻、预测、评价和决策的崭新途径。

1 相关理论

1.1 武器装备核心管理思想

武器装备管理有广义与狭义之分。广义的管理是指对武器装备全系统、全寿命的管理，是对武器装备从"生"到"死"各个环节一系列管理活动的总称，包括对武器装备发展的预测决策、规划计划、科研试验、生产制造、订购采购、调配动用、存储保管、技术保障、退役报废等活动的管理。狭义的武器装备管理是指武器装备列装部队以后的管理活动的总称，包括武器装备的申请、补充、动用、封存、保管、维修、转级、退役和报废等内容。简言之，武器装备管理就是使武器装备时刻处于良好的技术状态，时刻保持遂行部队训练与作战仟务的能力而进行的一系列活动。 及时了解、分析判断情况是组织实施武器装备管埋的前提，管理者在战役的各个阶段及时准确的获取与武器装备有关的信息是做好装备组织指挥的关键。特别是跟踪战场空间地理数据变化情况、迅速及时地更新数据库、随时提供最新的要素地图、辅助参谋人员处理大量空间数据均可为军事指抨及武器装备组织指挥所用，并在提供方便快捷准确的信息查询同时提供辅助决策方案。 1.2 地理信息系统

地理信息系统(geographic information system，GIS)由计算机系统、地理数据和用户组成，是通过对地理数据的集成、存储、检索、操作和分析，生成并输出各种地理信息，从而为各管理部门提供新知识以及辅助决策的计算机系统。己被各国广泛应用于军事战场仿真、后勤物资保障、军事培训等几乎所有军事领域，越来越显示出其在军事战争中处理相关地埋空间数据的重要作用。GIS特点是可以将空间数据信息(地图)及社会属性信息(数据库)结合起来，通过分层技术实现图和数据库的共同处理和查询分析，图文并茂、形象直观。空间信息的查询和分析是GIS与其他数据处理系统的主要区别，而迅速、及时地更新数据库，大规模、综合性地管理与地珲分布相关的信息则是其最典型的特点。

1.3 综合决策支持系统

决策支持系统(DSS)是以管理学、运筹学、拎制论和行为科学为基础，以计算机技术、仿真技术和信息技术为手段，综合利用现有的数据、信息和模型，辅助决策解决半结构化或非结构化的决策问题的具有一定人工智能的人机交互系统。

传统决策支持系统主要以模型库系统为主体，通过定量分析进行辅助决策，模型库中的模型有数学模型、数据处理模型、图形模型等，这是DSS分析与求解问题的核心部分。在上世纪90年代初期，决策支持系统与专家系统结合起来，形成了智能决策支持系统。专家系统是定性分析辅助决策，它和以定量分析辅助决策的决策支持系统相结合，进一步提高了辅助决策能力。

90年代后，信息技术界悄然掀起数据仓库和OLAP技术及数据采抛技术的研究和开发热潮，形成了基于数据仓库技术的DSS，称为综合DSS，它是以数据仓库(datawarehouse)技术为基础，以联机分析处理(OLAP)和数据采掘(data mining)工具为手段进行实施的一整套解决方案。 2 基于GIS的武器装备管理DSS总体设计

2 武器装备管理DSS框架

综合决策支持系统是用来支持决策行为的，以计算机为主的信息系统，可以帮助决策人完成半结构化和非结构化的决策任务，能将模型和分析技术与数据存取和检索功能结合起来，具有较强的适应性和灵活性。但它不能直观、精确而灵活地描述组织对象的位置、空间分布等地理信息。凶此，针对武器装备管理的特点，将GIS和DSS结合起来，辅助武器装备管理的决策分析是很有必要的。关于GIS和DSS的结合，日前主要有以下三种模式：(1)集成DSS开发模式。该模式将装有各分析模型的DSS部件和GIS软件包集成为一个统一的支持功能；(2)GIS内部建模模式。利用GIS本身的一些建模功能建立数值分析模型，使系统具有有限的决策支持功能；(3)模型与GIS之间文件连接模式。通过数据文件将DSS和GIS结合起来。

毫无疑问，一方面，从装备使用方的角度来说，第一种模式是一种功能全面、决策支持效果又好的开发模式，但其开发难度大，因此，选择合适的开发模式，是成功开发基于GIS的武器装备管理的DSS的关键。另一方面，从GIS的功能分析来看，可以得出以下两点：

(1) GIS作为一个独立系统时，它具有完整的功能结构，而当它作为DSS的一部分时，主要目的在于为决策者提供决策对象及有效环境的空间状态演变的地图以及基于地图的各种图形操作和信息处理，因此，此时只需要GIS的部分功能；

(2) GIS的一些功能如查询、分析等，在DSS中存在类似的模块，查询功能可以利用数据库管理的功能，分析模块则可将一个或多个模型加入到模型库中，由模型管理子系统统一管理，这样可以减少系统功能的冗余，提高系统的一致性。目前GIS软件的数据格式均遵循某种标准，因此，只要系统设计一个数据格式转换接口，即可将其他GIS的数据转为DSS使用。

综上所述，基于GIS的DSS的最佳组成模式是以现有DSS为核心，扩展其支持图形查询和空间分析的能力，并增加图形管理功能。 2.2 客户关系管理DSS结构框架

针对武器装备管理的要求及其特点，本文提出基于GIS的战区关系管理DSS结构框架如图1所示。

图1描述了基于GIS的武器装备管理综合决策支持系统的框架。该系统结合了地理信息系统、数据仓库、OLAP、数据挖掘、模型库及知识库等技术。地理信息系统实现空间武器装备管理信息的空间分析和空间可视化，数据仓库实现对决策主题的存储和综合，OLAP实现多维数据分析，数据挖掘用以挖掘数据中的知识，预测装备使用方的行为，模型库实现多个广义模型的组合辅助一决策，知识库存贮用于模拟人类决策过程中的某些智能行为的规则、模式、规律等。

 

3 系统分析

3.1 地理信息子系统

地理信息系统用于存储、表达与分析武器装备管理所涉及到的地理位置、装备类别、装备品种、装备规格、装备数量等许多与空间分布有关的信息。借助于GIS可帮助装备部进行装备存储结构的调整：

(1) 根据不同战区的特点进行调整。在认真分析不同战区和潜在敌方的作战式样、兵力部署、装备的应用、消耗的规律等情况后，分别确定不同战区的储备结构，并在现有储备的基础上尽快做出调整。

(2) 根据不同储备层次的要求作调整。特别是在战略储备和战役储备这两个层次上，要使其储备结构各有侧重，达到互补。战略层次应强调储备结构的群体配套，构成强有力的保障基地；战役层次应强调储备结构的方向配套，在一些重要的作战方向上能自成体系，形成独立的保障能力。 (3) 根据不同的储备条件做出调整。在一些地理条件优越，储备条件好，交通方便，又便于实施战时支援的后方仓库，侧重储备那些技术含量高，生产周期长，价格昂贵，战时不易筹措的重要装备，并将在储的一般装备从这些仓库中调出来，调整到储备条件一般的仓库中去。GIS可将武器装备所在地与战区之间相关的地理特征以图形的形式表示出米，清晰的反映出装备部与战区的空间分布、装备补充等方而的决策。与此相联系的是一系列通用数据库文件，它具有常用的状态信息，包括各种装备信息记录、交通状况以及存储状况等内容。这些图形由许多彩色图形标志，如线段、圆圈组成，这些图形可与背景地图叠加，显示武器装备管理中有关区域的变量之间的分布特征，与此同时，还可以通过地理信息子系统，显示武器装备管理配送最佳路线。因此，GIS子系统为整个系统提供了更为直观、形象的图形分析、管理和决策的工具。

3.2 模型库管理子系统

对于武器装备管理，模型库中主要包括武器装备模型、战区识别模型及装备调配行为判断等模型。模型库的管理系统主要是对上述各个模型实施管理操作，具体表现在以下几个方面：动态建立模型；模型字典的定义、建立、存储、查询等；模型与数据之间交互机制。

3.3 知识库管理子系统

知识库中的知识主要来源于武器装备管理方面的专家、专业文献等，将这些知识进行归纳总结之后，选择某种知识表达方法存放到计算机中即形成知识库。知识库管理系统主要是通过推理机对知识库中的知识进行推理分析，为武器装备管理提供决策方案，从而达到为决策部门提供辅助决策的目的。

推理机是根据知识库中当前输入的数据和知识，按一定的推理策略去解决当前问题，在推理机制中有正向、反向推理以及正反向混合三种机制。由于武器装备管理问题的决策从其类型来看，可以认为是属于诊断型，也就是说战区须输入一定的辅助决策条件后，要求系统给出一定的决策方案。因此，该类问题适宜用反向模型。 3.4 人机接口与总控模块

人机接口是整个系统与用户交互的界面，可以理解用户以多种形式(菜单选择、命令语言等)表达的提问，并将提问转换为系统可以理解的形式，在整个系统的运行与推理过程中，允许决策者直接干预并能给出提示和接受决策者的主观判断和经验信息，可将系统运行结果以决策者熟悉的形式(如表格、曲线、直方图、电子地图、文字说明等)显示，可为用户进行咨询和对结果进行解释。系统总控模块辅助人机接口对给定问题进行目标分析和问题分解，协调组织系统内各模块。

武器装备管理着眼作战，确保安全、质量和效率。本文从GIS与DSS相结合的角度出发，提出了以DSS为核心，嵌入GIS技术的开发模式，并以此为基础构造了基于GIS的武器装备管理综合决策支持系统的总体框架，为系统的进一步开发与研制奠定了基础。