第三部分 GIS应用系统软件设计方案
第1章GIS应用系统总体设计方案本章导读：
1.1 总体框架设计
1.1.1 总体架构
全国粮食动态信息系统总体架构全面贯彻国家电子政务总体框架，满足国家相关标准和规范。全国粮食动态信息系统总体架构的构成包括：内网和外网门户，应用系统、应用支撑、数据资源库、IT基础设施、安全保障体系、IT管理体系和标准规范体系。
GIS系统的总体架构如下：
应用层中，虚线长方形框部分为非GIS系统开发内容，本标段仅建设实线橙色长方形框部分。
以下分别对全国粮食动态系统总体框架进行详细描述。
(一)目标用户及接入
国家粮食动态信息系统的服务对象主要包括：国家粮食局用户、省粮食局用户、粮食应急工作指挥部成员单位、各类粮食企业用户、区域粮食市场信息直报点、社会公众。针对服务对象国家粮食服务门户主要提供Web服务、邮件服务、DNS服务、FTP服务，互动式服务等应用服务功能。同时用户可使用PDA等终端设备访问门户服务。
(二)展现层
展现层是整个系统面向最终用户的统一入口，是各类用户获取所需服务的主要入口和交互界面，该层提供单点登录、支持个性化定制、访问控制等公共功能。依据招标文件要求在物理上门户层将分为“内网门户”、“外网门户”、“粮食行业综合门户”三个门户。
构建以国家粮食局门户（外网门户）为“主站”和各省级粮食局门户为“子站”的两级门户体系。提供粮食流通动态监测信息、粮食应急权威实时信息、粮食行业政务信息和粮食经营企业监管信息的发布，以及诸如中央储备粮代储资格认定和管理等行政许可、行政复议所要求的在线事务处理服务。
依据系统安全性和应用的需要，分别构建内部（内网门户）和外部门户（外网门户）系统，实现系统在表示层的整合，提供单点登录、个性化界面、统计身份认证、门户内容管理和权限管理综合服务；内外网通过手工数据同步软件模块，保证数据的一致性和流程协作。内部门户依托国家发展和改革委员会纵向网、外部门户依托于互联网。
“内网门户”部署在纵向网中，主要为国家发展和改革委员会及国家粮食局的用户提供“全国粮食动态信息系统”业务服务入口和信息展示服务，这部分信息数据通过手工导入导出的方式将数据存放在数据同步前置机中，在通过系统自动采集交换内外网数据。
“粮食行业综合门户”部署在内网中，主要为了便于办公内网员工更直观、更便捷访问内网业务系统，通过数据同步前置机保证数据同步交换。
“外网门户”部署在互联网中，针对非涉密数据的发布。主要实现国内外粮食生产、消费、库存和价格监测数据以及粮食市场状态即时分析报告等信息的展示，同时为互联网上采集的应用数据通过手工导入导出的方式将数据存放在数据
同步前置机中，在通过系统自动采集交换内外网数据。
(三)应用层
应用系统是信息化建设的主要内容，提供所有的信息应用服务。我们将服务作为系统设计的出发点和落脚点，围绕服务对象的需求，选择优先支持的业务，统筹规划应用系统建设，提高国家粮食局综合管理能力和服务水平。应用层主要包括了GIS服务管理平台、宏观调控管理平台、监督监测管理平台、基础设施管理平台、流通行业管理平台。政策法规管理平台下属子系统全部建设在非GIS业务系统中，因此GIS业务系统内无政策法规管理平台。这五大平台为粮食动态业务和应急综合管理提供了最核心的功能支持，应用系统基于中和软自主研发的应用支撑系统开发，并在内外网门户上予以集成、发布。应用系统设计兼顾常态和特殊状态，系统的设计以对日常业务中的动态监测和特殊状态下的应急保障为主线，提供系统功能支持。
应用层业务使用ESB管理粗粒度服务以及部分细粒度服务，通过ESB向访问者提供业务支持。应用层服务从纵向看：支持门户访问，向下访问信息层服务。从横向看：各业务系统通过ESB实现业务交互，满足集成和协同要求。
(四)应用支撑层
应用支撑层在整个总体架构中承担着承上启下的关键作用，处于应用系统层和数据资源层之间。应用支撑层提供一些公共的功能以方便应用功能的实现，主要包括数据交换、门户服务、工作流、内容管理、报表管理、GIS、数据同步、数据交换、ETL、OLAP等。在应用支撑层中，我们按照SOA架构进行设计，采用了SOA架构的应用支撑层可以不断扩展，可以同IT管理体系、政府服务总线自身、安全保障体系交互，这样既可对已有的软件资产充分的利用，同时还可以更好满足快速发展的业务需求。
(五)信息资源层
建立国家粮食局信息资源体系，是全国粮食动态信息系统的对数据进行综合分析的平台，它由粮食动态信息业务数据库、粮食应急综合信息数据库、粮食地理信息数据库、数据存储、数据处理、数据备份、网络等系统和组件组成。
(六)IT基础设施层
IT基础平台为系统软件、主机硬件以及网络基础平台，分为两个部分：系统软件、硬件支撑平台。其中，系统软件包括操作系统、数据库服务器软件等；
硬件支撑平台包括：主机、存储、备份等硬件设备，以及系统运行所依赖的网络环境。它对上层应用起到技术支撑作用。
(七)安全保障体系
构建整个信息安全的安全保障体系，保证业务应用系统的安全运行，通过运用访问控制、安全审计、边界完整性检查、入侵防范、恶意代码防范、网络设备保护等安全技术和策略实现系统安全可管理、安全可控制的目标，使安全保护策略贯穿到信息系统的物理环境、网络层、系统层、应用层、数据库和管理体系的各个层面。按照SOA架构的设计，安全保障体系通过服务实现和总体架构各组成部分的松偶合。通过ESB提供安全保障服务，提供各层此的安全保障。
(八)标准规范建设
以上各个层面和支撑体系的建设，需要依托于现有的法律法规、电子政务标准、法规才可成功运行。系统的分析、设计、实施都必须充分考虑这些因素。只有切实符合这些规范，系统才能有机地整合和应用，得到各级用户的认可。
加强标准规范建设，确定项目建设、管理中需要遵照执行的国际、国家和行业标准，制定本系统实施过程中亟需的总体标准、技术应用标准、业务管理标准等3个方面的内容。
另外，标准化建设是信息化建设的基础性工作，是各业务系统实现互联互通、信息共享、业务协同、安全可靠运行的前提和基础。
(九)IT管理体系
通过IT管理制度、IT管理队伍、IT管理流程、IT管理工具和技术等的建立，完善系统的IT管理体系的建设，全面保障本系统高效、稳定、安全运行。按照SOA架构的设计，ESB是所有交互的统一控制环节。通过ESB可以对各类运行情况进行有效管理，可以实施各种管控。管理性能，提供容错，建立ITIL的事件发布/订阅等。
1.1.2 技术架构
国家粮食动态信息系统需要从技术层面得到强大的支撑，我们采用SOA技术架构作为整个技术架构的骨干支撑，快速、有效解决协同办公、资源共享以及应
用支撑的架构问题。
1.1.
2.1 基于B/S/D多层技术架构
本次技术架构在J2EE标准的三层架构基础上根据需要划分更多层次的结构，主要层次包括表现接入层、业务逻辑层、支撑服务层、数据源层。
全国粮食动态信息系统的基于B/S/D多层技术架构图，如下所示：
全国粮食动态信息系统技术架构描述
1、表现接入层
该层是直接面向用户包括国家粮食局用户、省级粮食局用户、粮食应急工作指挥部成员单位、各类粮食企业用户、区域粮食市场信息直报点、社会公众等。内网用户通过粮食行业综合门户统一的系统界面访问GIS服务管理平台、宏观调控管理平台、监督监测管理平台、基础设施管理平台、流通行业管理平台五大平
台的相应子系统。纵向网用户通过内网门户访问GIS服务管理平台、监督监测管理平台、宏观调控管理平台三大平台的相应子系统。电子政务外网用户通过外网门户访问GIS服务管理平台、宏观调控管理平台、监督监测管理平台、流通行业管理平台、基础设施管理平台五大平台的相应子系统。表现接入层利用业界主流的IT技术支持多种渠道接入和交互（如互联网、手机短信等接入方式），以及统一的身份认证及权限管理。
2、业务逻辑层
业务逻辑层提供所有的信息应用和系统管理的业务逻辑，分解业务请求，通过支撑层服务进行数据处理，并将返回信息组织成所需的格式提供给客户端。与传统体系架构下的业务层不同，基于SOA架构的业务层基于服务构建，从而可以使业务能够更快地组装，服务的改变不会影响业务层，使形成的应用更加稳定。
3、支撑服务层
支撑服务层构建在信息服务层之上，是整个SOA体系架构的核心，并提供大量公共服务和基于业务构件的服务，提供服务的运行、管理环境，最大限度提高业务开发效率，降低工程实施、维护的成本和风险。支撑服务层采用了支撑SOA 体系结构的先进标准和规范，以帮助建立高性能、高可靠性、高扩展性的应用系统，满足客户快速发展的业务需求。
4、数据服务层
数据服务层是整个系统的数据资源中心，涵盖本项目应用中所有相关的结构化和非结构化数据。它是数据资源的存储和积累，为系统应用提供标准的数据访问服务并提供备份、存储功能。
数据通过服务封装配置接口、操作接口、管理接口，使得信息的使用满足安全和管理规则的约定，能处理服务路由和数据权限等信息管理需求。
基于B/S/D多层级架构的优势
浏览器Browser/WEB服务器Server/数据库服务器Database是解决公共信息服务以及交互相应动态服务最适用的一种应用模型。实现了真正意义上的瘦客户，大大简化了应用系统的分发、配置管理和版本管理工作。
1、分布式
C/S技术的出现，给系统集成方案带来了集中的信息和本地的PC环境，但其数据的共享程度是很不够的。当今的信息技术需要新的解决方案，它提供以客
户为中心的用户界面和Web的分布结构，它带有IT环境的个人特征，如数据存取、安全性能等。
2、Web结构的优势
在Web结构中，事务层和数据逻辑层放在中间组件层，这是关键，是与C/S 结构的最大区别，它能解决以下几个问题：
①客户端很瘦小，并且很容易在运行时自动升级；
②事务层可在跨平台的客户端上共享；
③不同逻辑组件的分离意味着图形设计人员、事务逻辑开发人员和数据库分析人员可以独立地设计他们各自的部分；
④统一的、抽象的用户界面可使用户更有效地从同一数据源中存取数据；
⑤这种结构可更有效地在农业专网、国家电子政务外网和互联网上运行。
3、开放性
Web是一个开放的环境，应用由复用组件集成，通过标准语言汇编、跨平台的统一协议发布，用标准用户界面显示，它与硬件平台和操作系统无关。现在有三种组件模型：ActiveX、JavaBeans和CORBA。但并不是每一种浏览器都支持动态的HTML，Java脚本的扩充至少支持三种模型：Active Server、LiveWire和PowerDynamo。
1.1.
2.2 应用级云计算架构
在基于B/S/D多层技术架构的基础上，采用应用级云计算架构保证系统性能及运行速度。此架构以分布式计算为主，应用级云计算架构采用面向服务的多层体系架构，实现了组件化的分层结构设计思想，把本次招标的22个应用所包括的不同功能组织成基于标准的服务，这些服务可以迅速组合、配置及重用，应用组件具有预制性、封装性、透明性、互操作性、通用性等特征，便于快速地组装成新的应用。应用级云计算架构划分以下几个逻辑层次：客户服务层、接入层、业务服务组件层、数据服务层。
1、客户服务层
指与用户交互界面和所有业务处理的请求来源。客户服务层负责与系统使用者进行沟通，收集使用者的需求信息。本着以客户为中心的理念，提供多种服务方式，业务终端可通过专用网络、拨号网络与接入层进行互联。
2、接入层
根据客户服务层的请求将业务服务组件层与客户服务层匹配在一起，共同完成用户的请求。接入层实际上是一个分发器，接入层并不做任何的数据处理，而是承担着业务终端与业务组件交易的承上启下的交互作用。另外，通过接入层屏蔽、调整来自客户端的并发压力和一些安全隐患，从而提高业务服务组件层和数
客
户服务层
数据库服务器
业务服务组件层
数据服务层
接入层
据服务层主机系统的安全性与稳定性。
3、业务服务组件层
根据业务规则，实现应用程序与业务数据交互。业务服务组件层接受客户服务层请求的数据，与数据层进行交互后并返回最终的处理结果。在业务服务组件层的设计中，应充分体现“面向服务”的设计思想，以当前先进的多层体系结构和集群处理为基准，并采用面向服务的SOA设计理念，各类业务逻辑均以服务组件的形式分列部署在业务组件服务器群上，这些服务支持灵活的拆分、重组部署策略，使系统具有良好的可用性和扩展性。对于数据量较小、并发峰值较小的一些服务可组合部署，对于并发量大的服务可独立部署。
4、数据服务层
营销所有应用数据集中统一存储，采用分层、分块、吞吐的存储处理机制。数据库服务器采用双机集群模式。
应用级云计算架构优势
1、基于SOA，保证开放性、灵活性、扩展性。本次设计的应用级云计算架构对硬件平台没有严格的要求，系统采用通用软件平台开发，具备良好的可移植性。
2、多级接入矩阵架构，保证并发大容量、可靠性、安全性。该架构有利于适应不断变化的业务环境，提高系统的敏捷性和反应速度。
3、保证系统的持续改进性、持续提高，可控性。采用应用级云计算架构软、硬件易于升级，任何一个模块的维护和更新以及新模块的追加都不应影响其他模块，可在线进行升级，且在升级的过程中不影响系统的性能与正常运行。
1.1.3 应用架构
应用架构描述了支持全国粮食动态信息系统运作的系统结构以及关联关系，定义了业务应用的基本特性。
在应用系统功能规划过程中，充分考虑保护既往投资，统一标准、规范等原则，围绕《国家粮食应急预案》和《粮食流通管理条例》所赋予国家粮食局和各级粮食行政管理部门在我国粮食行业管理和粮食安全应急机制中的各项主要职
能，依托国家发展和改革委员会纵向网和互联网，整合现有信息资源，建设覆盖粮食行业管理和应急机制各主要环节业务的粮食流通动态信息业务管理系统和粮食应急综合管理系统两大应用系统。本标段应用系统所包含的子系统功能模块结构图如下所示：
针对以下招标要求，我们结合国家粮食局未来发展方向以及用户使用习惯，信息共享性等方面，将规划中9个业务子系统，分类划分为六大平台，支持全国粮食动态信息系统运作的系统结构以及关联关系，定义了业务应用的基本特性。应用总体架构图如下所示：
本标段建设系统为橙色长方形部分，分别部署在电子政务网、办公内网、纵向网。以上应用系统为B/S 结构，采用“大集中”的模式，各省级粮食局无需单独建设本地应用系统。
由于全国粮食动态信息系统的应用将基于国家发展改革委纵向网和互联网，而国家发展改革委纵向网属于政务内网，必须与互联网物理隔离，因此，各应用系统的模块也将分为纵向网应用部分和互联网应用部分，有些模块同时在纵向网、内网和外网都有。用户根据所在网络登录相应的门户进入子系统使用功能模块。
外网门户系统，根据用户需求可访问GIS 服务管理平台、基础设施管理平台、流通行业管理平台、宏观调控管理平台、监督监测管理平台。
粮食综合行业门户系统根据用户需求可访问GIS 服务管理平台、基础设施管理平台、流通行业管理平台、宏观调控管理平台、监督监测管理平台。
内网门户系统，根据用户需求可访问GIS 服务管理平台、宏观调控管理平台、监督监测管理平台。
GIS 服务管理平台主要是实现地理信息服务基于地理信息数据通过GIS 技术
实现对于地理空间中存在的东西和发生的事件进行成图和分析，用于解释事件、预测结果、规划战略、应急指挥等场景。GIS服务管理平台具有一个子系统，统一GIS展现分析平台。
宏观调控管理平台主要实现国家粮食市场监测及发布、市场情况分析、应急管理等业务，实现市场动态管控一体化业务。宏观调控管理平台包括三个业务子系统，分别是国内市场监测子系统、粮食应急预案子系统、应急企业管理子系统。
流通行业管理平台主要保证粮食从生产、仓储、运输、加工、交易等各个环节的粮食安全。通过积累沉淀科技信息，实时掌握加工企业信息。流通行业管理平台包括二个业务子系统，分别是加工信息管理子系统仓储设施管理子系统。
基础设施管理平台主要实现国有资产实物的全程全面跟踪，实现资产管理工作的信息化、规范化与标准化管理、全面提升资产管理工作的工作效率与管理水平，避免大量的重复购置和闲置浪费情况，节约成本，指导科学合理的资产采购。基础设施管理平台具有一个业务子系统，基础设施投资管理子系统。
监督监测管理平台主要实现粮油监督信息采集和信息报告工作的统一化、电子化管理，建立企业诚信档案，实现各地粮食行政管理部门机构建设、人员培训、经费落实情况，执法证件、粮油库存检查专业人才等信息的采集，通过信息化手段形成标准质量管理体系。监督监测管理平台包括三个业务子系统，分别是标准质量管理子系统、监督检查管理子系统、放心粮油管理子系统。
政策法规管理平台主要实现政策法规电子化，便于政策法规的编制、修改、查询。政策法规管理平台具有一子系统，粮食政策法规管理子系统。该子系统建设在非GIS业务应用系统中，因此，GIS业务应用系统无政策法规管理平台。
1.1.4 数据架构
数据中心是数据处理与存储中心的软件部分，是全国粮食动态信息系统对数据进行综合分析的平台，它由交换数据层、基础数据层、主题数据层、决策支持数据库、元数据库、共享发布数据层组成。基于对数据中心需求的了解和系统的定位，系统的逻辑结构如下所示：
1、交换数据层
交换数据层由交换数据采集组件和交换数据库构成。
交换数据采集组件负责从各种渠道收集大量的数据形成原始数据库，对于已有系统可以使用数据交换技术对数据进行自动收集，对于无法直接进行连接的系统和未实现信息化存储的数据可以采用手工录入或上报的方式进行采集，该层的建设的重点是使用先进的技术手段和易用性的功能设计，保证数据采集的便捷、高效和全面。
交换数据库依据数据来源划分区域，各区域的结构与相应的数据源结构保持一致，在保证入库的情况下，尽量保持数据原样。交换数据层是基础数据层的过渡同时保证数据来源的可追溯性。
2、基础数据层
基础数据层由基础数据抽取组件和基础数据库构成。
基础数据抽取组件是利用ETL工具对交换数据库中的数据经过比对、筛选后，加载到基础数据库中。
基础数据库中的数据按照主题大类进行划分，包括粮食流通动态业务信息数据库、粮食应急综合信息数据库、粮食地理信息数据库三大基础数据库。基础数据库作为主题数据库的基础，并提供明细数据查询服务。
3、主题数据层
数据分析层包括主题数据加载组件和主题数据库。
主题数据加载组件是通过ETL工具对基础数据按主题对数据进行整理和汇总，形成主题数据库。主题数据库中一般不存放明细数据。
4、决策支持数据库
决策支持数据库包括分析模型、工具集、辅助数据库等，结合主题数据库，形成的面向辅助决策分析应用的数据，主要为系统分析应用提供直接结果。
5、元数据库
元数据库包括资源目录、技术元数据、业务元数据、操作元数据、管理元数据，对交换数据库、基础数据库、主题数据库、决策支持数据库、共享发布数据库的所有进行统一管理，保存数据获取、加工、发布的演变过程。
6、共享发布层
共享发布层包括共享发布管理组件和共享发布数据库。
共享发布管理组件负责将要共享发布的数据从基础数据库、主题数据库抽取出来，并按照一定的访问级别标准归类存储到共享发布数据库中，同时对不同的访问进行权限管理。
共享发布数据库按照一定的访问级别标准划分为内部共享数据、外部共享数据、发布数据和社会公众发布数据。
1.1.5 部署架构
全国粮食动态信息管理系统部署情况如下： ● 电子政务网
接入区web 服务器部署全国粮食行业人才信息服务网，粮食行业互联网门户。
应用服务区应用、数据库服务器部署产销利润调查子系统、粮食收购资格管理子系统、粮食行业人员统计子系统、国内市场监测子系统、放心粮油管理子系统、GIS 服务管理平台。
● 办公内网
接入去web 服务器部署粮食行业内网门户。
应用服务区应用、数据库服务器部署宏观调控管理平台、流通行业管理平台、
基础设施管理平台、政策法规管理平台、监督监测管理平台
GIS服务器部署GIS服务管理平台
纵向网
Web/应用服务器部署粮食行业纵向网门户、宏观调控管理平台、监督监测管理平台、政策法规管理平台、GIS服务管理平台。
1.2 系统接口设计
全国粮食动态信息系统本标段（GIS应用）建设内容涉及接口包含不同网络各子系统之间的数据传输接口、与其他系统之间的数据交换接口、不同子系统之间的数据共享三种类型。
（一）不同网络子系统之间接口设计
全国粮食动态信息系统本标段（GIS应用）建设内容不同网络之间各子系统之间的出数据传输接口总体情况如下：
如上图所示，本标段部署在不同网络的子系统包括国内市场信息监测子系统、应急企业管理子系统、粮食应急预案管理子系统、基础设施投资管理子系统、仓储设施管理子系统、标准质量管理子系统、加工信息管理子系统、监督检查管理子系统、放心粮油管理子系统9个子系统。
所有业务均在办公内网进行汇总分析工作，部署在互联网、纵向网的子系统
作为基础数据采集平台，通过预设接口进行数据传输实现互联网数据采集到办公内网。
（二）与其他系统接口设计
与地理信息系统的接口
全国粮食动态信息系统GIS应用部分需要在地理信息系统中进行汇总、图表分析等展现，动态系统中采集的数据经过地理信息平台展现粮食行业相关业务信息分析数据，为粮食市场分析、领导决策等提供辅助支持。
与现运行粮油加工业统计信息系统数据交换接口
全国粮食动态信息系统中“粮油加工信息管理子系统”主要展现相关加工企业信息的报表，该报表数据利用目前运行在互联网上的粮油加工业统计信息系统进行数据采集，通过数据交换接口将采集的数据交换到动态系统中供查询分析使用。
与现运行年度投资统计软件数据交换接口
全国粮食动态信息系统中“粮食流通基础设施建设投资管理子系统”主要展现信息中粮食流通基础设施投资情况，该报表数据利用目前运行在互联网上的年度投资统计软件进行数据采集，通过数据交换接口将采集的数据交换到动态系统中供查询分析使用。
与现运行农户储粮软件软件数据交换接口
全国粮食动态信息系统中“粮食流通基础设施建设投资管理子系统”主要展现信息中农户储粮建设及投资情况，该报表数据利用目前运行在互联网上的农户储粮统计软件进行数据采集，通过数据交换接口将采集的数据交换到动态系统中供查询分析使用。
（三）不同子系统之间数据共享
国内市场信息监测子系统与“粮食市场状态即时分析子系统”之间的数据共享。国内市场信息监测中粮食供求信息、国内市场价格信息、市场状态信息共享，供粮食市场状态即时分析子系统分析使用。
国内市场信息监测子系统为“粮食市场动态信息发布子系统”提供国内粮食市场生产、消费、库存、价格监测信息。
粮油加工信息管理子系统为“国内市场信息监测子系统”提供全国粮油加工企业生产能力等监测信息。