基于服務(wù)式GIS的天津市技防資源信息管理平臺設(shè)計與應(yīng)用

關(guān)昆，于海波，馮濤，王建國

(天津市測繪院，天津 300381)

1 技防資源信息管理概述

為全面提升駕馭社會治安局勢的能力，天津市積極構(gòu)建以警防、民防、技防“三張網(wǎng)”為主要內(nèi)容的社會治安防控體系。“三張網(wǎng)”之一的“技防網(wǎng)”，以廣電網(wǎng)絡(luò)為主干，由技防網(wǎng)管控中心、移動目標(biāo)及自動目標(biāo)監(jiān)控報警系統(tǒng)(目前包括視頻監(jiān)控、電子卡口、GPS報警監(jiān)控、自動報警4個子系統(tǒng))、多個終端和覆蓋社會面的監(jiān)控報警點組成，“技防網(wǎng)”各子系統(tǒng)之間資源共享、關(guān)聯(lián)互動，是天津市的城市報警與監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)體系，已成為天津市治安防范、打擊犯罪、管理社會不可或缺的重要技術(shù)支撐［1］。

當(dāng)前的技防資源建設(shè)，由于存在建設(shè)分散，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一的現(xiàn)狀，無法有效利用和整合現(xiàn)有資源。同時，技防資源和已有的視頻監(jiān)控系統(tǒng)處于獨立的孤島狀態(tài)，缺乏有效的管理和利用，沒有成為一個有機的整體，因此，有必要建立起統(tǒng)一的技防資源信息管理平臺，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中管理與應(yīng)用［2］。

天津市基礎(chǔ)地理信息公共服務(wù)平臺以其豐富的數(shù)據(jù)資源及強大的應(yīng)用功能服務(wù)成為技防工作信息化建設(shè)中的核心技術(shù)?；谔旖蚴谢A(chǔ)地理信息公共服務(wù)平臺的服務(wù)式GIS的技防資源信息管理平臺面向各級公安機關(guān)業(yè)務(wù)應(yīng)用，服務(wù)于日常警務(wù)工作中的監(jiān)控、管理、實戰(zhàn)的需要，將技防設(shè)施信息同地圖資源統(tǒng)一整合起來，提供多種地理信息服務(wù)，使底圖數(shù)據(jù)和專題信息在各業(yè)務(wù)單位之間能實現(xiàn)共享。實現(xiàn)技防設(shè)施的地圖可視化，為公安機關(guān)提供更加形象、更直觀地展示方式，利用平臺提供的空間數(shù)據(jù)分析和統(tǒng)計模型，提高公安技防建設(shè)的決策能力，推動智能安防工作的開展［3］。

平臺的建立實現(xiàn)了公安機關(guān)系統(tǒng)中市局、區(qū)縣分局、派出所的三級統(tǒng)一，建立供全市使用的公安專網(wǎng)空間數(shù)據(jù)庫，包括視頻監(jiān)控點位、電子卡口、電子警察、社會面視頻監(jiān)控點位等資源的集成應(yīng)用，實現(xiàn)對街道、社區(qū)、重點保護單位等技防資源信息的集成監(jiān)控和管理，做到了集中管理、互聯(lián)互通、資源共享。

2 數(shù)據(jù)組織和管理

技防資源信息管理平臺數(shù)據(jù)采用WGS84坐標(biāo)系，包括基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)和技防專題數(shù)據(jù)兩部分。存儲在SQL Server Spatial空間數(shù)據(jù)庫中。組織結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 技防資源信息平臺數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)

2.1 基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)

基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)主要來源于天津市基礎(chǔ)地理信息公共服務(wù)平臺，具體包括以下三類數(shù)據(jù):

(1)正射影像底圖數(shù)據(jù):由航空攝影、其他遙感數(shù)據(jù)糾正后形成的數(shù)字影像，直接反映地圖的地理特征及空間分布，具有精度高、信息豐富、直觀真實的特點。

(2)公開版電子地圖數(shù)據(jù):包含街區(qū)、道路、水系要素等數(shù)據(jù)和注記。

(3)公安基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

包含市局、分局、派出所等公安機關(guān)位置及管轄范圍。

平臺的地理底圖數(shù)據(jù)作為各類空間操作和分析的地圖背景，可為技防設(shè)施的采集、判讀和統(tǒng)計提供重要的參考依據(jù)。

2.2 技防專題數(shù)據(jù)

技防資源專題數(shù)據(jù)應(yīng)用SQL Server Spatial進行一體化存儲和管理，可以直接在地圖上定位，包括如下幾類:

(1)視頻監(jiān)控點位數(shù)據(jù):所有公安系統(tǒng)自建的監(jiān)控體系，包括分局、派出所建設(shè)的分布在全市的視頻監(jiān)控點基本信息、監(jiān)控類型、設(shè)備信息、歸屬信息及管理維護信息。

(2)電子卡口點位數(shù)據(jù):所有公安系統(tǒng)自建的監(jiān)控體系，包括分局建設(shè)的分布在全市主要道路的電子卡口基本信息、監(jiān)控類型、設(shè)備信息、歸屬信息及管理維護信息。

(3)電子警察點位數(shù)據(jù):包括全市電子警察基本信息。

(4)社會面視頻監(jiān)控點位數(shù)據(jù):包括社會企事業(yè)單位自行建設(shè)的視頻監(jiān)控點位的基本信息、涉及公共區(qū)域視頻監(jiān)控點位信息、歸屬信息及管理維護信息。該類型的視頻資源具有分布廣泛，覆蓋面廣的特點。

(5)公安局行政界線數(shù)據(jù):包括各分局、派出所管轄的行政區(qū)界。

3 服務(wù)式GIS及關(guān)鍵技術(shù)

3.1 服務(wù)式GIS技術(shù)

隨著 SOA(Service－Oriented Architecture，面向服務(wù)架構(gòu))在網(wǎng)絡(luò)GIS開發(fā)中的普及，目前的WebGIS開發(fā)過程中更加重視了編碼的敏捷性、數(shù)據(jù)交換的靈活性、程序和數(shù)據(jù)的重用性以及系統(tǒng)的可擴充性［4］。SOA的關(guān)鍵是服務(wù)，它可以根據(jù)需求通過網(wǎng)絡(luò)對松散耦合的粗粒度應(yīng)用組件進行分布式部署、組合和使用，解決軟件的跨企業(yè)、跨部門、跨業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)互操作問題。在此基礎(chǔ)上，服務(wù)式GIS(Service GIS)的概念就產(chǎn)生了，它是一種基于面向服務(wù)軟件工程方法的GIS技術(shù)體系，它支持按照一定規(guī)范把GIS的全部功能以服務(wù)的方式發(fā)布出來［5］。

實現(xiàn)Service GIS的最佳方式就是Web Service。技防資源信息管理平臺采用REST架構(gòu)的Web Service實現(xiàn)GIS功能。REST(表述性狀態(tài)轉(zhuǎn)移 Representational State Transfer)是一種軟件架構(gòu)風(fēng)格，它提供了一種新的服務(wù)方式，把網(wǎng)絡(luò)上的所有事物都被抽象為資源，通過URL來設(shè)計系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。根據(jù)REST，每個URL都代表一個資源，整個系統(tǒng)就是由這些資源組成的［6］。

在引入了服務(wù)式GIS的思想后，平臺中把GIS基礎(chǔ)和核心功能全部進行封裝，以REST服務(wù)的方式提供給客戶端。與其他風(fēng)格的服務(wù)相比，平臺在服務(wù)的布設(shè)、性能、效率和可移植性上都有明顯的改善，為技防系統(tǒng)的建設(shè)提供了數(shù)據(jù)和服務(wù)共享的新模式。

3.2 瓦片地圖的金字塔管理

瓦片地圖金字塔模型是一種多分辨率層次模型。把地圖比例尺最大的地圖圖片作為金字塔的底層，即第1層，并從左至右、從上到下進行切割分塊，按每2×2像素合成為一個像素的方法生成第2層地圖圖片和瓦片矩陣。采用同樣的方法生成第3層瓦片矩陣，以此類推到第N層，形成比例尺由小到大，數(shù)據(jù)量由小到大的金字塔形結(jié)構(gòu)［7］。

在平臺中，把切片完成的影像及柵格地圖作為背景，存儲在公安專網(wǎng)服務(wù)器中，根據(jù)用戶提交的不同區(qū)域請求，動態(tài)檢索相應(yīng)的圖塊并自動完成拼接和解析，采用Web Service方式把相應(yīng)的地圖瓦片發(fā)送給客戶端。由于客戶端請求的地圖是預(yù)先生成，不需像傳統(tǒng)的WebGIS那樣對用戶的請求進行實時計算和繪制，所以瓦片地圖技術(shù)能夠為用戶瀏覽地圖帶來超凡的體驗。

3.3 Silverlight RIA

Silverlight是微軟開發(fā)的一個跨瀏覽器的、跨平臺的插件，帶來了新的多媒體體驗和交互式應(yīng)用程序體驗，是微軟富客戶端應(yīng)用(RIA)主要開發(fā)平臺。應(yīng)用Silverlight結(jié)合Esri公司的ArcGIS Server API建設(shè)的富客戶端應(yīng)用，不僅具備豐富的用戶界面和豐富的數(shù)據(jù)模型，還能提供更加高效和友好的用戶接口，可以開發(fā)出具有豐富的用戶體驗和地圖顯示效果的Web-GIS［8］?？蛻舳藷o需關(guān)注GIS功能的實現(xiàn)，只用專心于人機交互和用戶UI設(shè)計。并且使得地圖緩存性能得到提高，降低了服務(wù)器的負(fù)擔(dān)，也解決了空間數(shù)據(jù)的互操作問題和跨平臺的問題，增強可移植性。此外，Silverlight對瓦片地圖數(shù)據(jù)的靈活調(diào)用以及與REST服務(wù)的完美結(jié)合都為平臺的WebGIS開發(fā)帶來了便捷。

4 平臺的功能設(shè)計與實現(xiàn)

4.1 平臺特點及設(shè)計結(jié)構(gòu)

技防資源信息管理平臺的應(yīng)用具備以下特點:

(1)視頻監(jiān)控特點:視頻監(jiān)控等設(shè)施的設(shè)立是根據(jù)天津市治安、交通情況而設(shè)立，這些布控點集中在交通樞紐、社區(qū)、娛樂場所等，公安機關(guān)通過設(shè)施點位來了解全市各監(jiān)控區(qū)域的實時狀況，保證職能部門在案發(fā)后第一時間通過對視頻監(jiān)控信息的調(diào)用來掌握實時、清晰的視頻圖像。

(2)智能管理特點:通過平臺對設(shè)施的智能化、精細(xì)化管理，實現(xiàn)對全系統(tǒng)點位的瀏覽查詢、統(tǒng)計分析，方便開展網(wǎng)上跟蹤、網(wǎng)上巡邏，有效的協(xié)助管理部門保證城市運行情況的有序進行，并能夠滿足設(shè)施點位不斷更新和新增的需要。

平臺基于服務(wù)設(shè)計，以天津市基礎(chǔ)地理信息公共服務(wù)平臺底圖數(shù)據(jù)為依托，以對各類技防設(shè)施數(shù)據(jù)的集中分析和管理為目的，以市局、分局、派出所三級公安機關(guān)的共建共享為手段，實現(xiàn)了全市技防資源的互聯(lián)互通和統(tǒng)一管理。平臺建設(shè)的體系結(jié)構(gòu)如圖2所示。

基于Silverlight RIA的技防資源信息管理平臺應(yīng)用如圖3所示。

圖2 技防資源信息管理平臺體系結(jié)構(gòu)圖

圖3 技防資源信息管理平臺的Silverlight RIA客戶端展示

4.2 技防設(shè)施的采集管理應(yīng)用

該模塊結(jié)合天津市高精度航空影像圖和道路、地名等GIS數(shù)據(jù)，提供了各類技防設(shè)施的采集錄入、審核和授權(quán)功能。包括對視頻監(jiān)控點、電子卡口、電子警察的點位位置、基本情況、歸屬情況、是否已建設(shè)等信息的錄入、刪除、修改、關(guān)聯(lián)等操作，可以方便的針對分局和派出所用戶的錄入情況進行查看和編輯。

平臺基于瀏覽器的空間數(shù)據(jù)采集作業(yè)，方便民警采集時不受地域和系統(tǒng)環(huán)境的限制，通過平臺提供的標(biāo)準(zhǔn)地名和道路信息，自動生成采集信息的名稱和編號，實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)及其屬性一體化采集與編輯，采集結(jié)果通過GIS服務(wù)功能直接存入地理空間數(shù)據(jù)庫。

此外，平臺還提供了對市局用戶的審核和授權(quán)功能，通過GIS有效性規(guī)則和人工判讀兩種方式對采集數(shù)據(jù)進行校驗判斷，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

4.3 設(shè)施的統(tǒng)計和分析應(yīng)用

提供給市局及分局用戶使用，針對已入庫的設(shè)施信息進行分類、分區(qū)域、自定義查詢，提供各行政區(qū)、各類型的設(shè)施點位數(shù)量的統(tǒng)計和分析，查看并提供統(tǒng)計報表和專題圖。還提供了點位的周邊道路路口設(shè)施信息統(tǒng)計、道路及路口周邊設(shè)施信息統(tǒng)計、區(qū)域單位面積的設(shè)施數(shù)量統(tǒng)計、易發(fā)案地區(qū)的技防設(shè)施統(tǒng)計、社會企事業(yè)單位視頻分布統(tǒng)計等功能。通過各類統(tǒng)計功能，有效查看各區(qū)域的資源分布情況，為公安機關(guān)的設(shè)施合理部署和建設(shè)提供有效的依據(jù)，為全市的視頻監(jiān)控、交通管理及社會治安等工作提供輔助決策。

4.4 與實時視頻監(jiān)控系統(tǒng)的互聯(lián)應(yīng)用

與技防網(wǎng)實時視頻監(jiān)控系統(tǒng)進行掛接，通過每個技防設(shè)施的設(shè)備IP信息，實現(xiàn)在技防專網(wǎng)內(nèi)的點位信息與設(shè)備監(jiān)控主機屏幕的即時聯(lián)動。視頻用戶通過對所選設(shè)施或周邊點位的監(jiān)控接口調(diào)用，可以在掛接的主機大屏幕查看當(dāng)前設(shè)施的實時視頻信息。為公安機關(guān)的執(zhí)法和管理監(jiān)督提供最直接的依據(jù)。工作流程如圖4所示。

圖4 平臺與實時視頻監(jiān)控系統(tǒng)互聯(lián)工作流程

平臺應(yīng)用UDP(User Datagram Protocol，用戶數(shù)據(jù)包協(xié)議)實現(xiàn)與實時視頻監(jiān)控系統(tǒng)的集成。通過.Net UdpClient類，將所選視頻設(shè)備IP信息發(fā)送到指定地址的遠(yuǎn)程終端主機，顯示在實時監(jiān)控大屏幕上。

4.5 三級權(quán)限管理應(yīng)用

系統(tǒng)采用三級用戶的權(quán)限管理，分別為公安市局用戶、分局用戶、派出所用戶。其中，市局用戶擁有最高權(quán)限，除對各類技防設(shè)施圖層的采集、查詢、編輯、統(tǒng)計外，還具備審核、授權(quán)的權(quán)限;分局用戶具備采集、查詢、編輯、統(tǒng)計、審核的權(quán)限;派出所用戶只具備采集、查詢和編輯的權(quán)限。

5 結(jié)語

天津市公安技防資源信息管理平臺以服務(wù)式GIS為核心技術(shù)，通過服務(wù)接口的設(shè)計和調(diào)用，實現(xiàn)了各類技防設(shè)施的索引和統(tǒng)一管理，并集成了實時視頻監(jiān)控系統(tǒng)，現(xiàn)已在天津市公安專網(wǎng)內(nèi)投入運行。平臺充分利用了天津市基礎(chǔ)地理信息公共服務(wù)平臺的數(shù)據(jù)和服務(wù)成果，包括完善的基礎(chǔ)底圖數(shù)據(jù)、地名數(shù)據(jù)、道路數(shù)據(jù)以及各種服務(wù)資源等，必將為天津市基礎(chǔ)地理信息公共服務(wù)平臺的應(yīng)用推廣起到良好的示范作用。

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