基于微服务架构的增减挂钩全程监管系统应用实践

殷 曜

(南京国图信息产业有限公司,江苏 南京 210000)

自然资源部印发了《关于开展增减挂钩清理检查工作的通知》文件,确定在全国范围内开展增减挂钩清理检查工作,要求各省完成全部项目区的清查和整改工作。江苏省自然资源厅积极响应,部署增减挂钩清理检查工作,印发了《关于开展增减挂钩清理检查工作的通知》文件,进一步明确相关工作要求,全面清理2006年以来已审批和已验收的增减挂钩项目区。为整体掌握全省增减挂钩清理检查的工作进展、控制内外业核查成果的真实性与准确性,江苏省自然资源厅统一工作要求,建设“江苏省增减挂钩全程监管系统”,利用“互联网+”技术开展在线举证,做好全省疑似问题复垦项目实地核查工作,对内业影像判读存在的建设用地、部分建设、非耕地等项目区疑问地块进行外业实地拍照举证,查清项目区实地复垦真实情况,推进问题图斑整改,扎实推进农村建设用地整理,促进节约集约用地和城乡统筹发展[1]。

按照江苏省自然资源厅对监管系统的建设要求,本项目从增减挂钩全程监管系统建设的实际情况出发,介绍系统基于“互联网+”技术,采用Spring Cloud微服务框架、华为云对象存储服务等各项先进技术,充分考虑系统的数据安全、传输效率、用户体验等因素,助力满足自然资源厅要求的系统开发工作。

项目主要分为Web端及移动App端。其中,Web端提供用户登录、数据分发、成果审核、流程转发、数据统计、在线监督、日志查看等功能;移动App端提供外业用户登录、数据下载、图形勾汇、拍照录像、成果提交等功能。系统通过建设Web端和移动端,实现线上、线下的数据实时联动,增强系统的数据安全,提升项目的核查效率。

1.1 系统建设

增减挂钩全程监管系统包括移动App端对问题地块进行实地核查举证,在线完成数据核查采集工作,并形成举证成果包,提供给省市县审核。服务端需要接收外业上报的举证成果数据,经过省市县三级审核,完成对问题地块的核查工作并进行成果归档。同时,服务端还可查看各市县级的举证进展统计,实时获取分析进展情况。省市级用户还可对外业举证人员进行在线轨迹监督,提高外业人员作业效率。

系统建设遵循标准化、实用性、可维护性、可靠性、安全性原则,确保系统建设过程的标准自动化,减少失误问题,确保系统的安全可靠,具备故障分析与容错恢复能力,保证系统平稳运行。

1.1.1 建设原则

(1)标准化原则。

系统建设要符合国家和行业标准,按照增减挂钩相关规范要求设计系统功能。建立管理流程并使其标准化、自动化,是保障管理效率和服务水平的有效手段。标准化、自动化的流程保证了服务质量,减少了人为因素的影响,并为知识与经验的积累创造了条件。

(2)实用性原则。

充分应用先进、成熟的技术,把科学的管理理念、业界成熟的技术架构和先进的技术手段紧密结合起来,进行“互联网+”监管系统的合理规划和设计,确保系统架构符合当今技术发展方向,保障系统具有较强的生命力及拥有长期的使用价值,符合未来的发展趋势。

(3)可维护性原则。

在设计时充分考虑未来系统升级、扩容和维护的可行性,从技术上预留系统扩展的接口和可能性;同时针对系统数据量大的特点,充分考虑大幅度提高分析处理的响应速度和统计汇总的速度与精度。

(4)可靠性原则。

在设计时采用可靠技术,驱使系统各环节具备故障分析与恢复和容错能力,并在安全体系建设、复杂环节解决方案和系统切换等各方面考虑周到、切实可行,建成的系统将安全可靠,稳定性强,把各种可能的风险降至最低。

(5)安全性原则。

在系统设计中把安全性放在首位,不仅要考虑信息资源的充分共享,也要考虑信息的保护和隔离。系统在各个层次对访问都进行了限制,设置了严格的操作权限,并充分利用日志系统、健全的备份和恢复功能增强系统和数据的安全性。

1.1.2 建设内容

以开展增减挂钩工作以来所有已审批和已验收的项目为基础,由江苏省自然资源厅统一组织内业人员通过叠加最新影像、土地调查成果等基础数据进行内业预判,将疑似问题地块及项目提取为外业举证核查对象,通过“任务数据处理工具”将疑似问题项目及地块处理为待核查任务数据。

在“江苏省增减挂钩全程监管系统”Web端将待核查任务分发至各区县。由区县组织人员通过“外业移动端App”对每个疑似问题地块逐个实地核查举证,填写疑似问题地块“外业核实情况”,并实地拍摄带位置、方位角的照片、视频加以佐证。外业举证成果提交后,县级核查人员需在Web端对疑似问题地块的“外业核实情况”、项目“核查情况”进行完善,生成《增减挂钩复垦项目疑似问题项目外业核查情况表》,再通过县级自检、省级核查,完成核查成果归档。系统实现核查任务实时在线监管和进度跟踪,并根据省、县各级工作管理需要提供汇总统计、成果输出等功能。

最后,由江苏省自然资源厅统一组织,针对确实存在问题的核查项目进行全面整改。

1.2 数据库建设

增减挂钩全程监管系统数据库分为App端以及Web端,均由举证项目数据、举证成果数据和运维数据等组成。其中举证项目数据包括地图数据、增减挂钩复垦项目和地块;举证成果数据包括举证信息、举证拍摄视频照片及扫描件等附件信息、外业举证项目包数据;运维数据包括系统表、用户信息和系统运行日志信息等。

系统数据存储根据终端不同采用不同的存储方式,移动端采用轻量级开源数据库SQLite,Web端采用开源关系型数据库MySQL,数据文件采用OBS安全文件传输系统管理。

1.3 系统部署

增减挂钩全程监管系统部署于江苏省自然资源厅内网环境,其中服务器采用Windows操作系统,系统需要配备防火墙、网闸、数据库、JRE运行环境等软硬件设施,外业举证成果文件存储于华为云服务器。

以江苏省开展增减挂钩工作以来所有的项目为基础,由江苏省自然资源厅组织内业人员对基础数据进行内业预判,将疑似问题地块及项目提取为外业举证核查对象,通过处理工具将问题地块及项目数据处理入增减挂钩系统业务数据库。

用户登录增减挂钩全程监管系统Web端将待核查任务分发至各区县,各区县外业核查人员在接收到任务后,实地逐个进行核查举证,对问题地块进行拍照录像举证形成举证成果包,并将举证结果提交至服务端。省市县审核人员接收核查结果,并对核查结果通过县级自检、省市级核查,完成核查成果归档。具体系统流程,如图1所示。

图1 系统流程

2.1 系统总体架构

江苏省增减挂钩全程监管系统建设,在充分利用现有信息化成果基础上,参照“国土调查云工作平台”总体建设思路,构建由任务数据处理、在线举证管理和外业核查举证组成的一体化在线举证系统,实现省市县多级联动核查[2]。系统总体架构如图2所示。

图2 系统架构

2.2 用户设计

系统用户分为内业数据处理用户、外业核查举证用户、省市县三级用户以及管理员。

2.2.1 内业数据处理用户

内业数据处理用户主要对基础数据进行内业预判,将疑似问题地块及项目提取为外业核查举证对象,可在监管系统内将数据分发给外业用户进行核查举证,并可查看对应县级的举证进度汇总概况。

2.2.2 外业核查举证用户

外业核查举证用户登录移动App端后可先下载内业分发的项目到本地,然后再对接收到问题的图斑数据进行实地核查举证,可对问题图斑进行图形勾汇、信息填报、拍照举证、视频举证,核查完成后将核查结果生成举证成果包,并提交给县级用户进行初步核检。

2.2.3 县级用户

县级用户对外业人员提交的数据进行初步审核,可查看对应的图斑信息及举证信息,可对提交的举证照片、举证视频与图斑坐标点数据绘制而成的图形进行实时联动对比,查看附件的位置信息以及拍摄方向角,确认无误后再提交给下一级审核。县级用户同时可以查看县级举证进度的汇总统计概况。

2.2.4 省、市级用户

省市级用户可查看上一级提交的核查项目信息,对核查的问题图斑信息和举证附件进行核审,对无误的项目进行签字批复,最终进行成果归档。同时省市级用户可监控增减挂钩项目的举证进展,查看实时统计结果,并可在线监督外业人员作业轨迹。

2.2.5 系统管理员

系统管理员功能包含所有的普通用户功能,除此之外,系统管理员也可对系统用户(包含Web端及App端)、监控系统运行状态、配置常用字典等进行日常维护。

2.3 功能设计

系统按功能主要分Web端举证监管系统和移动端举证App。其中,Web端主要负责用户注册、登录、审核,任务分发、成果审核、流程转发、在线监管、日志查看、进度汇总统计等;移动App端主要负责外业用户注册登录、外业数据下载、图形勾汇、核查举证、成果提交、实时位置上报等。

2.3.1 Web端举证监管系统

(1)用户注册、登录、审核。Web端提供用户注册和登录,并可对外业用户及外业设备进行审核管理。

(2)举证任务管理。内业数据处理人员进入系统将指定问题项目分发给外业用户。县级用户对外业提交的举证项目进行初步核检,核检无误则转发给市级用户审核,否则重新分发给外业用户进行重新举证。市级用户和省级用户分别对各级的项目进行审核,省级用户审核成功后对项目进行归档处理。

(3)举证在线监管。县级用户可实时查看当前分发至各外业举证移动端的举证进展情况;市级用户可查看大市及各区县的举证进展情况;省级用户查看全省、各大市、各区县的在线举证进展情况。

(4)作业轨迹跟踪。用户可实时跟踪外业人员作业轨迹,外业App智能实时上传设备位置信息(人员、位置、方向、网络情况等),服务端可查看举证人员作业轨迹,监管举证轨迹是否覆盖所有待举证图斑。

(5)举证成果查看。用户可在举证项目列表中查看问题图斑的举证信息,并可通过照片、视频、上传附件、扫描件等查看问题图斑的范围以及作业人员的位置信息和方位角,并可对附件信息进行增删管理。

(6)实时数据互联。监管系统提供实时接口,与移动APP端进行实时的数据交互,保证数据的时效性。

(7)设备管理。管理员可对需要接入的外业设备、外业人员及内部用户分别进行权限管控,并可对系统运行状态进行日常监控维护。

2.3.2 外业举证App

(1)用户注册、登录。外业人员可以在线注册用户,待Web端审核人员审核完成后,可登录App端进行外业操作。

(2)数据下载。外业用户可实时接收内业人员分发的举证任务,并将外业数据下载本地管理,与内业处理数据实时更新维护,对接收到的多任务区数据再进行逐个的实地核查举证。

(3)外业举证。外业用户对获取的举证任务进行实地核查举证,对项目图斑进行勾画修正,对待举证问题图斑进行数据录入、拍摄视频、照片进行举证,并实时上报作业位置及作业方向等信息。

(4)举证成果提交。外业人员举证结束后,将外业举证成果一并生成举证成果包,利用华为云对象存储服务将举证成果产生的附件数据存入对应数据库,并将成果上传到监管系统中进行成果审查。

2.4 关键技术

2.4.1 基于Spring Cloud微服务架构的分布式监管技术

微服务架构是一种最新的应用系统架构模式,提倡将传统的单一应用程序拆分成多个微小的服务应用,服务之间互相协调配合,服务之间的通信采用基于HTTP的RESTful API轻量级通信机制进行消息传输,每个服务都围绕具体业务来进行构建,并做到独立部署和维护,使得监管系统开发工作变得更简便,系统部署维护更轻量化。

Spring Cloud是一系列框架的有序集合,融合了服务发现注册、配置中心、消息总线、负载均衡、断路器、数据监控等,可以做到一键启动和部署,是一套先进的、社区资源丰富的微服务实现组件[3]。

结合微服务架构的设计思路,将整个监管系统划分为业务管理子系统、数据处理子系统、用户权限子系统和外业移动App。

2.4.2 基于PPDRR安全模型的系统安全架构设计

监控系统采用PPDRR安全模型架构设计,即策略(Policy)、防护(Protection)、检测(Detection)、响应(Response)和恢复(Recovery),是一种动态的、自适应的安全模型[4]。主要体现在以下几个方面:平台用户认证采用“多因子认证方案”,除基本的用户姓名和密码外,还加入动态验证码及手机短信;系统对敏感信息进行脱密处理,包括降低矢量和影响地图数据精度、成果照片带隐私信息去隐私化,以及使用“天地图”来提供位置服务;系统采用数字签名对关键信息进行加密处理,在移动端与服务端进行数据传输过程中,移动端对采集数据进行RSA签名加密,服务端对接收数据进行验签后再做解密;平台服务器采用SSL传输协议,采用基于HTTPS的网络安全传输通道保障了信息传输的安全性;监控系统依托华为云服务功能(防火墙、运维监测工具、分布式集群数据库等),对系统进行安全隔离与实时监测,对举证数据进行实时双重备份,保障系统平台安全稳定运行。

系统采用Spring Cloud微服务技术架构,对系统服务进行分布式集群部署,达到系统需求快速响应,增强系统的容错能力及恢复能力。

2.4.3 华为云对象存储服务OBS

对象存储服务(Object Storage Service,OBS)是一个基于对象的存储服务,可提供海量、高安全、高可靠、低成本的数据存储能力。

针对江苏省各区县的举证现状,产生海量举证成果附件材料,监管系统采用OBS对象存储服务,替代传统的文件存储服务,有效提高了附件成果的存储能力,可支撑千亿对象存储下的千万级并发量,提供用户稳定数据访问体验,降低存储成本。

2.4.4 高效稳定的图片压缩

受制于目前移动App的高清拍摄技术,外业端举证成果照片的大小通常都在5~10 M,有些照片甚至更大,导致数据传输过高占用流量资源,监管系统中采用成熟的图片压缩技术,将每张照片在不影响审核效果的基础下,均压缩至200 KB以下,节约了流量资源,使用户查阅照片可以更加高效流畅。

本项目的系统开发建设有效保障了江苏省自然资源厅增减挂钩清理检查工作的落地实施,为各市县级举证单位提供了高效、易用的信息化平台,保证了全省问题图斑举证工作的按时完成。依据本项目的建设过程,项目后续可与占补平衡、农房改造、土地整治、设施农用地备案等项目数据进行互联互通,实现数据共享,消除信息孤岛,提高管理工作效率。