指挥信息系统的数据集成问题研究
刘太庆① 李 光
（61906部队，河北 廊坊 065001）
摘 要: 为了更好地实现指挥信息系统的有效融合，达到各种武器装备的无缝连接，必须解决数据集成问题。简要分析了数据集成的顶层设计和共享环境建设问题，重点研究了建立数据模型和数据集成中间件问题。
关键词:指挥信息系统；数据集成；元数据
Command and data integration of information systems research
Liu TaiQing,Li Guang
(The NO.61906 of PLA,Langfang,Hebei 065001,China)
Abstract: In order to achieve the effective integration of command and information systems and seamless connectivity of various weapons, the need to address data integration issues. The paper gives a brief analysis of the top-level data integration and sharing of environmental building design, focusing on the data model and data integration middleware issues.
Keywords: Command Information System; Data integration; metadata
在未来联合作战信息化战场上，指挥信息系统形成了一个区别于传统战场范围的巨大信息空间。信息来源的全方位、信息形式的多样化、信息本身的复杂性，导致了信息空间数据的庞杂，如何将信息准确合理地分类、过滤、细化、组织和管理，如何将指挥信息系统大量数据综合集成，提高指挥信息系统的整体作战效能，成为迫切需要解决的重要课题。数据集成技术目前被认为是提高指挥信息系统一体化程度、使用效益和解决信息孤岛问题的关键技术。
1 数据集成的顶层设计
数据集成是指挥系统集成的核心，是信息化过程中的关键性、主导性工作，它为指挥信息系统建设提供了不可或缺的重要的共享数据资源。为了做好数据集成，必须先进行顶层设计，这是数据集成的前提。做好数据集成的顶层设计工作，就是要以数据规划为中心展开总体设计。从全局和总体的角度，考虑现实和未来对数据发展的要求，考虑技术、体制等因素对数据发展的约束，针对影响数据建设适应整体发展的关键问题，制定数据使用与管理的发展战略和总体规划，以利于系统的长远发展；以发展战略和总体规划为基础，对涉及数据使用与管理的各种活动进行规划论证，制定数据使用与管理的总体方案。科学的顶层设计，对于提高效率，做到统一规划、统一部署，确保按统一的技术体制和标准规范进行建设具有重要的意义。实现数据总体规划工作，重点是做好标准化工作。数据标准化就是在指挥信息系统设计过程中，通过制定、发布和实施标准，对重复性事物和概念进行统一定义以获得最佳效益的活动。其内容主要包括数据定义规范化和数据模型化。
数据集成涉及到指挥信息系统若干不同功能、不同软件平台的分系统，它们所采用的数据库常常不同，加上各单位（如各军、兵种）长期自下而上地开发，形成了许多不同体系的分系统，因此，数据集成在总体设计时要科学制定数据标准，合理构建数据模型。
2 数据共享环境的建设
数据集成就是解决异构数据源之间的数据交流, 数据共享, 从而有效地利用数据资源, 为决策提供更全面信息资源。数据共享环境建设主要解决的是“有效存，高效取”的问题，数据仓库技术为解决这个问题提供了强有力的技术支持。数据仓库是一个多个异种数据源在单个站点以统一模式组织的存储，其实质就是面向主题的、集成的、稳定的和随时间变化的数据集合。它在以数据字典为核心的共享元数据库的支撑下，利用ETL 等工具，能提供从各军兵种基础数据库(同构、异构平台) 抽取数据的手段，将不同来源、不同存储介质、不同组织方法的战场信息资源进行集成，为军事决①作者简介：刘太庆（1977-），男，助理工程师，本科，主要从事指挥自动化研究， sticn168@126.com。
策者提供统一的数据视图和数据分析环境，使指挥决策分析的信息全面、完整、正确、一致。
数据仓库中存储了大量来自多个分布的、自治的、异质的数据源的数据，因此，必须有配套的、合适的工具对数据仓库中的数据进行各种查询、分析、挖掘，找到有用的信息，否则，数据仓库就会变成数据垃圾箱。OLAP 是一种在线分析处理技术，是针对特定问题的联机数据访问和分析，是独立于数据仓库的一种分析技术概念。其基本思想是：战场态势的决策者应能灵活地操纵相关的数据， 以多维的形式从多方面和多角度来观察战场的状态、了解战场的变化。当OLAP 与数据仓库结合时， OLAP 以数据仓库作为支撑平台，数据仓库对OLAP 提供支持。数据仓库中存储的大量数据是根据多维方式组织的，是OLAP 最适合的数据组织方式。OLAP 从多维的角度来获取数据，使这些数据能够很方便地从各种角度进行分析。
数据仓库和 OLAP 技术两者之间相互联系，协调工作，为数据共享环境的建设奠定了坚实的基础，使数据（信息）的有效存、高效取成为可能，为信息的获取、处理、分发、应用提供了可靠的保证。
3 建立数据模型
数据集成的顶层设计要求构建合理的数据模型。数据共享环境建设解决的是“有效存，高效取”的问题，其处理的对象是结构合理、关系清晰的数据，数据的抽象形式又可归结为数据模型的问题。因此，解决好数据模型设计问题对实现数据集成起着至关重要的作用。
数据模型用来记录体系结构作战图数据要求和结构业务进程规则，包括数据或信息的属性或特征以及它们的关系。数据模型是对全部管理数据的内容和关系的抽象。数据模型向所有系统的开发者提供特定数据元的标准定义和使用，能确保各子系统对所有信息系统间的数据实现互操作。新系统或者是主要系统的信息需求应在数据模型中以文档形式列出。数据模型建立的过程主要是进行分析、综合与抽象化的过程。
3.1 用户视图分析
用户视图是一些数据元素的集合，是数据在系统外部(而不是内部) 的样式，是系统的输入或输出的媒介或手段。用户视图是信息需求调研的主要内容，反映最终用户对所使用业务数据组的看法。要通过简化和规范化, 将涉及的数据元素汇总形成系统的数据元素原始集。
3.2 建立概念数据模型
概念数据库是主题数据库的概要信息，是对用户信息需求的综合概括，反映最终用户对数据存储的看法。概念数据模型由指挥信息系统的实体大类组成。每一个实体大类可形成一个主题数据库，定义主题数据库应以业务知识和经验为基础。指挥控制决策者和业务技术专家应参加主题数据库的定义, 以便分析、识别、定义各数据库的标识与名称、主关键词和数据内容。概念数据模型的作用是：集中高层指挥人员的信息需求和数据组织构想，概括、把握各业务域的信息需求, 指导逻辑数据库的设计。
3.3 建立逻辑数据模型
逻辑数据模型是系统分析设计人员对概念数据模型的进一步分解和细化, 把概念数据库演化为逻辑数据库。在关系数据库模型中, 逻辑数据库是一组规范化的基本表, 主要工作是采用数据结构规范化原理与方法, 将每个概念数据库分解成三范式的一组基本表。逻辑数据库模型的作用是: 科学准确地反映用户信息需求, 统一业务分析人员和系统分析人员对数据组织的认识; 数据结构规范化、合理化; 指导物理数据库设计。
通过上述数据模型的建立, 对指挥控制信息需求完整、准确的把握以及高度抽象与概括，一个稳定、高档次的数据环境就可以基本宣告建成。通过数据模型的建立, 使指挥控制人员、参谋人员、信息业务管理人员、信息工程技术人员对指挥信息系统数据环境建设有统一、概括、完整的认识；
从规划、设计到物理数据库的建设能有计划、有步骤地进行, 以保证建成集成化的指挥信息系统。数据模型的建立不等于物理数据库设计，但它可以规范和指导物理数据库设计, 在总体上规范和决定着物理数据库设计的正确性。
4 数据集成中间件
在数据集成中间件中，元数据包含数据从哪里来，什么时间传输和传输到哪里去的一系列信息，提供给数据管理者一种追踪数据的方法。
4.1 元数据
元数据(Metadata)：“关于数据的数据”，为各层次信息内容提供规范的定义、标记、解析和利用机制。元数据的精神应是用尽可能少而精的数据反映对象尽可能多而全的信息。
元数据的产生源于网络信息资源的快速增长，信息资源的组织与利用出现了巨大的困难，传统的信息组织方式不仅在数据加工和数据标引上费时费力，而且需要大量经过特殊培训的专业人员来操作。同时由于网络环境下的一些其他问题，如内容加密、资源庞大或资源收费等，造成资源不能每个人直接使用，人们无法看到电子文档的实际内容，因而不可能使用传统的信息管理方法组织网上的信息，元数据是一个有效的解决方案。基于元数据的信息组织主要用于实现两个功能：一是较为准确地描述信息资源的原始数据或主题内容；二是能够实现网络信息资源的发现，即实现计算机网络定位、自动辨析、分解、提取等功能，将网络信息资源的无序状态变为有序状态。
4.2 元数据字典
元数据定义为“关于数据的数据”，即关于数据信息的描述，包括数据的定位信息、数据语义描述、数据结构描述等。元数据字典它存储了数据的定义、格式、用法、结构(包括数据体系结构、主题域模型和其他模型) ，是一个包括大量的标准数据元素和非标准数据元素的数据库，汇集了描绘数据元素的数据(元数据) ，以便用来设计、监控、记录、保护和控制信息系统和数据库中的数据。元数据字典是对元数据的存储和管理，其核心是建立维护全局模式。只有对数据建立统一的模型后，数据才能在系统中分布和共享。元数据字典主要由全局模式、局部模式、数据成员、全局-局部映射等组成。
4.3 元数据管理工具
使用元数据描述指挥控制信息，使指挥控制信息的多维、层次结构的组织、分类与描述具有可扩充性和可行性；使用元数据描述多样性的指挥控制信息资源，包括数据、信息、模型以及知识等，可满足各个军兵种的信息描述的需求；利用元数据描述指挥控制信息的模式可适应战场信息动态性、信息资源管理结构动态性的要求。
元数据管理工具的主要功能是以数据字典为基础，建立指挥控制信息的分类规范和元数据知识库，以便于存储各种数据源的属性描述、对应关系和转换规则，实现军事业务模型与数据模型之间的映射；为所有作战用户提供全方位的信息服务，促进指挥控制信息在所有信息用户之间便捷、高效、安全地流动与共享。
元数据管理工具的具体内容包括：(1)元数据提取规则。它描述从数据源提取元数据的方式和方法， 即元数据知识库与指挥信息之间的转换关系。元数据主要从各个信息源的输出数据流中提取。信息源可以是传感器、作战应用处理单元、人工情报输入单元等等。(2)构建元数据库。构建数据存储中心中的元数据库，可对战场信息集成过程中各种元数据及其相互关系进行统一、有效的管理，确保元数据的一致性和互操作能力。数据存储中心元数据库用于存储数据语义模型和元数据，是元数据的载体，是指挥信息系统中所有信息部件(如对象，表的定义、字段、军事规则等) 信息(元数据) 的存放地。元数据库一般应具备以下功能：提供信息(查询、过滤、导航和浏览机制) 、元模型、存取知识库API 、版本和配置管理、影响分析(操作之前评估其潜在影响) ，以及通知(将知识库中的变
化自动传递到特定的工具中) 等。
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