一種業務流程可靈活擴展的高性能地理信息處理方法及系統與流程

2023-07-10 23:32:26

本發明涉及高性能地理信息處理技術領域，具體來說涉及一種業務流程可靈活擴展的高性能地理信息處理方法及系統。

背景技術：

隨著空間應用的驅動，地理空間數據採集技術、計算機技術、遙感技術、全球定位系統技術、移動計算技術和網際網路技術的飛速發展，GIS(地理信息系統)研究範圍越來越廣，其應用範圍也不斷擴大，GIS處理的數據規模也隨之變大，並且數據結構也越來越複雜。近年來，GIS呈現多學科交叉、處理算法越來越複雜的局面。一方面，GIS對傳統行業進行不斷的改造，另一方面，GIS與其它信息技術的融合，提升了GIS的功能，也深化了其它信息技術的應用。

隨著GIS處理數據的海量化，空間分析算法的複雜化，處理要求的實時化，應用範圍的社會化，使得地理信息處理過程中，整個處理過程複雜、耗時。從獲取數據，到最終提取出滿足應用領域需求的信息，往往需要進行多個步驟的處理，有時還要涉及到其它信息的融合。

傳統地理信息處理方法是人工完成或銜接各個步驟，嚴重影響了地理信息實時/近實時的應用。同時，人力資源和軟體資源也存在直接和間接的浪費現象。雖然整個應用的某些步驟可以藉助GIS專業軟體來完成，但由於GIS專業軟體功能固定，除了需要花時間了解軟體功能、學習專門的使用技術來完成這些步驟外還必須開發自己的業餘功能處理軟體，帶來了很多不便。而在多個完整的業務處理流程中，有些步驟的處理是相同的，開發自己的業餘功能處理軟體勢必造成遙感算法和軟體的浪費。而且在GIS傳統軟體中，很多參數需要人工交互才能獲取，開發這些人工交互功能，也是一個很大的工作量。傳統GIS由於自身體系結構及算法的限制，已不能滿足行業應用需求，如何快速進行空間數據處理與分析，進而完成大規模的複雜地理應用，是地理信息系統進一步發展面臨的一個重要問題。

隨著空間數據量的不斷積累，GIS在各個行業領域中的應用也日益廣泛以及人們對地理數據應用的深度和廣度不斷提出新的要求，地理信息處理系統在靈活的重構特性和多種業務處理能力方面面臨新的挑戰與需求，人們希望在地理信息處理系統中儘可能多、儘可能簡單地完成自己的處理需求。如何在功能等擴展方面滿足地理信息處理的要求是一個需要迫切解決的問題，有必要提供一種在業務流程方面可靈活擴展的高性能地理信息處理方法。

針對相關技術中的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

技術實現要素：

針對相關技術中的上述技術問題，本發明提出一種業務流程可靈活擴展的高性能地理信息處理系統及方法，能夠解決地理信息處理中如何快速擴展GIS算法、業務流程缺乏靈活性等技術問題。

為實現上述技術目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種業務流程可靈活擴展的高性能地理信息處理方法，包括以下步驟：

地理信息業務流程建模：將業務流程中的算法進行解析，將業務流程進行描述；

地理信息業務流程按需界面生成：將業務流程中的參數進行輸入並將訂單進行提交；

地理信息業務流程執行：處理業務流程執行時的前後依賴關係；

地理信息業務流程任務調度：處理業務流程中的並行執行關係。

進一步的，所述地理信息業務流程建模步驟包括：

算法開發和封裝：用戶按照指定接口規範的參數文件開發算法程序，算法參數包括公有參數和私有參數，公有參數是指算法處理的輸入和輸出數據描述，私有參數是指算法的各種處理參數甚至參數文件，對於已有的算法模塊，通過封裝的形式，使之符合輸入參數的約定；

算法註冊：算法程序可視化註冊時，需指定算法程序路徑、名稱、私有參數以及私有參數的獲取方式，包括手工填寫、從界面獲取，不需要填寫公共參數，但要對私有參數的約束進行詳細描述。對於已經註冊的算法程序，存儲其描述信息為XML字符串；

流程組合：用戶通過人工交互界面從算法庫中選擇算法程序組合為業務功能，在流程組合中，首先要進行匹配判斷，即判斷有先後關係的兩個算法模塊的輸入與輸出是否相符，只有上一模塊的輸出滿足下一模塊的輸入，才能進行流程組合。

參數界面生成：用戶選擇處理任務，處理平臺根據算法註冊時的參數設置，動態生成參數界面，其中算法註冊時的私有參數約束會在界面上有所體現，不同的約束形式會生成不同的界面元素；

任務單提交：客戶端根據用戶設定的參數界面，生成任務單，提交平臺服務端執行。

進一步的，在所述地理信息業務流程按需界面生成步驟包括：

用戶選擇處理任務；

客戶端根據業務流程詳細文件，解析各功能模塊信息；

動態生成各個控制項，並建立業務流程參數與控制項的映射關係。

進一步的，在所述地理信息業務流程執行步驟包括：

地理信息業務流程執行引擎接收地理信息業務流程任務單；

依據流程定義解析任務單，成為能夠獨立調度的任務步驟；

參考流程調度策略將任務提交到任務調度引擎中執行；

實時跟蹤系統業務流程的工作狀態，保證流程執行的準確性。

進一步的，所述地理信息作業調度步驟包括：

將流程驅動軟體的任務調度指令轉換為調度伺服器能夠調度的任務腳本；

接收外部調度腳本，並依據調度策略管理組件分配的資源提交任務；

調度策略管理組件管理系統的可用資源和任務調度資源分配策略；

啟動任務並跟蹤任務的資源使用狀況，報告到調度伺服器中，以跟蹤系統內的資源使用狀況。

本發明還提供一種業務流程可靈活擴展的高性能地理信息處理系統，包括：

地理信息業務流程建模模塊，用於地理信息業務流程建模，處理業務流程中算法解析，業務流程的描述；

按需界面生成模塊，用於地理信息業務流程截面的生成，處理業務流程中的參數輸入與訂單提交；

流程執行引擎，用於地理信息業務流程的執行，處理業務流程執行時的前後依賴關係；

任務調度引擎，用於地理信息業務流程的任務調度，處理業務流程中的並行執行關係。

進一步的，所述地理信息業務流程建模模塊包括：

功能算法庫模塊，用於算法開發和封裝，用戶按照指定接口規範的參數文件開發算法程序，算法參數包括公有參數和私有參數。公有參數是指算法處理的輸入和輸出數據描述，私有參數是指算法的各種處理參數甚至參數文件，對於已有的算法模塊，通過封裝的形式，使之符合輸入參數的約定；

算法註冊模塊，用於算法註冊，算法程序可視化註冊時，需指定算法程序路徑、名稱、私有參數以及私有參數的獲取方式，包括手工填寫、從界面獲取，不需要填寫公共參數，但要對私有參數的約束進行詳細描述。對於已經註冊的算法程序，存儲其描述信息為XML字符串；

流程組合模塊，用於流程組合，用戶通過人工交互界面從算法庫中選擇算法程序組合為業務功能，在流程組合中，首先要進行匹配判斷，即判斷有先後關係的兩個算法模塊的輸入與輸出是否相符，只有上一模塊的輸出滿足下一模塊的輸入，才能進行流程組合。

參數界面生成模塊，用於參數界面生成，用戶選擇處理任務，處理平臺根據算法註冊時的參數設置，動態生成參數界面，其中算法註冊時的私有參數約束會在界面上有所體現，不同的約束形式會生成不同的界面元素；

任務單提交模塊，用於任務單提交：客戶端根據用戶設定的參數界面，生成任務單，提交平臺服務端執行。

進一步的，所述按需界面生成模塊包括：

選擇模塊，用於從業務流程任務單中選擇處理任務；

解析模塊，客戶端根據業務流程詳細文件，解析各功能模塊信息；

生成及映射模塊，動態生成各個控制項，並建立業務流程參數與控制項的映射關係。

進一步的，所述流程執行引擎包括：

流程驅動接口，用於接收業務流程任務單和任務完成通知；

消息解析組件，用於將流程任務單解析為流程驅動所需的參數；

流程驅動引擎，用於分解流程步驟為可執行任務，供作業調度引擎執行；

流程跟蹤組件，用於實時跟蹤系統中成百上千個並發業務流程的工作狀態，保證流程執行的準確性。

進一步的，所述任務調度引擎包括：

任務調度適配器，用於將流程驅動軟體的任務調度指令轉換為調度伺服器能夠調度的任務腳本；

調度伺服器，用於接收外部調度腳本，並依據調度策略管理組件分配的資源提交任務；

調度策略管理組件，用於調度策略管理組件管理系統的可用資源和任務調度資源分配策略；

調度執行組件，用於啟動任務，並跟蹤任務的資源使用狀況，報告到調度伺服器中，以跟蹤系統內的資源使用狀況。

本發明的有益效果：用戶可以在不改變高性能GIS平臺本身的情況下，只要按照指定的規範開發自己的算法程序並進行算法註冊和組合，就可以增加新的GIS算法，組合各種行業應用，使用戶可隨意定製業務功能，滿足用戶多種定製的GIS行業處理需求，實現高性能GIS平臺中業務流程和算法層次的靈活擴展。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發明實施例所述的GIS業務流程可靈活擴展模型運行機製圖；

圖2是本發明實施例所述的地理信息業務流程建模技術流程圖；

圖3是本發明實施例所述的地理信息業務流程按需界面生成流程圖；

圖4是本發明實施例所述的地理信息業務流程執行引擎工作流程圖；

圖5是本發明實施例所述的地理信息作業調度引擎邏輯結構圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

如圖1所示，該圖為本發明實施例中GIS業務流程可靈活擴展的運行機製圖，本發明實施例所述的一種業務流程可靈活擴展的高性能地理信息處理方法包括以下步驟：

1、地理信息業務流程建模

如圖2所示，地理信息業務流程建模包括算法開發或封裝、算法註冊、功能組合、參數界面生成和訂單提交五個步驟，用戶可以任意開發自己的算法模塊，但接口參數必須為一下制定規範的XML文件。

對於已有的算法模塊，可以通過封裝的形式，使之符合輸入參數的約定。算法程序開發完畢後，用戶在業務流程系統中指定算法模塊路徑、名稱、算法描述信息、所需私有參數等進行算法程序的可視化註冊。註冊算法則以XML串的形式把該算法模塊的描述信息存放於資料庫中。同時，註冊模塊時並不需要填寫輸入輸出信息，這些由業務流程系統解析時自動完成，用戶只需填寫所需的數據個數，大部分算法模塊只需要一個輸入數據。

用戶通過人工交互界面從算法庫中選擇算法程序，通過拖拽等形式組合為業務功能。在流程組合中，首先要進行匹配判斷，即判斷有先後關係的兩個算法模塊的輸入與輸出是否相符。只有上一模塊的輸出滿足下一模塊的輸入，才能進行流程組合。本發明以圖形化方式直觀清晰的展示工作流配置過程和任務執行狀態，滿足可視化的人工交互需求。用戶根據需求將各模塊按一定順序拖入畫布，系統自動將模塊組合成工作流，用戶也可通過模塊間拖拽修改模塊執行順序，從而完成工作流配置的人工交互過程。

用戶指定業務功能，根據動態生成的參數界面選擇待處理數據，填寫參數後提交數據處理任務到GIS平臺服務端，該模塊解釋處理任務為工作流，把任務分解成階段性任務，調用應用算法擴展層相應的算法模塊執行，直到完成任務單規定的任務。

2、地理信息業務流程按需界面生成

用戶選擇處理任務，客戶端根據業務流程詳細文件，解析各功能模塊信息，動態生成各個控制項，並建立業務流程參數與控制項的映射關係。

如圖3所示，用戶選擇業務流程，從Web Service接口中獲取工作流詳細信息；

用戶通過Web Service接口向服務端申請一個訂單流水號；

解析工作流信息，按照工作流信息、數據信息、模塊信息的順序建立分組，生成group控制項；

對於工作流描述信息，針對流程名稱、訂單號、優先級等生成Label、Text、Combox等控制項，其中Label為描述內容，Text控制項等待用戶輸入；

工作流中的數據可能為多個，對於每個數據，都生成Label，Text、button控制項。其中Button控制項為兩個，一是從當前打開的數據瀏覽窗口獲取，二是從服務端選擇數據；

模塊一般也為多個，對於每個模塊，獲取其參數名稱和類型，生成Label，Text，Combox和Button等控制項。其中Combox表示參數值為有限個；而Button表示該參數的值需要從數據瀏覽窗口通過交互窗口獲取。

對於每一個控制項，都需要計算其相對位置，然後繪製到對話框中，形成參數提交界面。

3、地理信息業務流程執行

(1)流程驅動接口接收業務流程任務單和任務完成通知；

流程驅動接口採用Web Service協議，實現業務流程任務單和任務完成通知的接收功能，並對外提供流程的暫停、重啟和退出等流程管理接口。流程驅動接口只提供緩存負責接收消息，並通知消息解譯組件進行處理，保證了在最大程度上接受外部消息，並快速響應。

(2)消息解析組件將流程任務單解析為流程驅動所需的參數；

消息解譯組件負責解析流程驅動接口接收到的消息，完成業務流程任務單和任務完成通知相關參數的解析入庫，判定是否觸發後續流程等操作，隔離了任務單對流程引擎的直接影響，保證了流程引擎的穩定運行。

(3)流程驅動引擎分解流程步驟為可執行任務，供作業調度引擎執行；

流程驅動引擎採用工作流機制，通過加載標準化流程定義實現多樣化的業務流程驅動能力。此外，在流程執行過程中，能夠響應外部管理指令的要求，實現流程的暫停、重啟和退出。

(4)流程跟蹤組件能夠實時跟蹤系統中並發業務流程的工作狀態，保證流程執行的準確性。

如圖4所示，業務流程執行引擎為高性能GIS系統的核心組件，必須保證流程驅動功能的可靠、有效，流程跟蹤部件同流程驅動引擎緊密結合，實現每個流程的狀態跟蹤，保證流程的正確執行。流程跟蹤組件用於在流程和任務發起、執行和結束等每個狀態的改變時，實時捕獲當前流程的狀態，更新到資料庫中。

4、地理信息業務調度執行

作業調度引擎管理系統中的所有計算資源，根據任務註冊的資源需求信息和可配置的調度策略，統籌分配計算資源，實現資源的優化使用和任務的可靠調度。大規模業務流程調度引擎構是以torquePBS作業調度軟體為基礎封裝而成。

如圖5所示，作業調度引擎工作過程為：

任務調度適配器採用SOA結構進行組織，作為流程驅動軟體的任務調度指令和調度伺服器啟動腳本之間的協議轉換橋梁，用於獲取流程驅動軟體的任務單，捕獲業務執行的進度和狀態信息，將任務執行的完成通知反饋到流程驅動軟體中。

調度伺服器負責接收外部調度腳本，並依據調度策略管理組件分配的資源提交任務，將任務調度到合適的計算節點上。同時，支持修改任務、刪除任務和保護待執行任務調度免遭系統崩潰的影響。任務調度伺服器同各計算節點保持通信，實現調度任務的可控執行。

調度策略管理組件管理系統的可用資源和任務調度資源分配策略。通過配置適於任務的調度策略，能夠實現系統資源的優化使用、高使用率節點的負載均衡、特殊任務所需資源的預留和關鍵任務的優先執行等資源調度方案。

調度執行組件用於執行任務和監控任務執行狀態。調度執行組件將可執行任務取出，按照腳本執行任務，同時將任務放入執行隊列，監控任務的執行過程和資源消耗情況。等待任務執行完成後將任務放入完成隊列，將任務的輸出放置到服務的指定目錄下。

綜上所述，本發明所述的一種業務流程可靈活擴展的高性能地理信息處理系統及方法，規定了算法程序的算法程序的接口規範、註冊規範和業務功能註冊方式，在GIS平臺中採取了工作流的方式對業務流程進行解析和調度，集成了常用的人工交互獲取處理參數的功能。用戶只需專注基礎算法的研究，按照指定的規範開發算法程序，而無需開發常用的人工交互界面，也無需考慮行業應用時的業務流程，大大節約了開發時間和難度。用戶在不修改系統本身的情況下，只需通過簡單的拖拽操作進行算法間的流程組合，就可以擴展新的業務功能。業務流程可靈活擴展的高性能GIS體系結構，將GIS平臺軟體和業務應用結合起來，降低了業務系統的開發難度，在系統架構層次解決了高性能GIS中行業應用擴展困難的問題。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。