中國(guó)海監(jiān)現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法綜合指揮系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)

沙穎平 周 玲 高延銘 曲 鵬 王 波

中國(guó)海監(jiān)現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法綜合指揮系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)

沙穎平 周 玲 高延銘 曲 鵬 王 波

海洋行政管理是國(guó)家行政管理的重要領(lǐng)域之一，中國(guó)海監(jiān)是國(guó)家海洋局領(lǐng)導(dǎo)下的海洋行政執(zhí)法隊(duì)伍，各級(jí)海洋行政主管部門(mén)及其所屬的中國(guó)海監(jiān)機(jī)構(gòu)依據(jù)相關(guān)法律法規(guī)，維護(hù)了良好的海域使用秩序。

我國(guó)海洋行政執(zhí)法具有管轄范圍廣、面積大、強(qiáng)度高的特點(diǎn)。利用現(xiàn)代信息技術(shù)，加強(qiáng)執(zhí)法人員的執(zhí)法檢查和取證能力，提高執(zhí)法效率，是海域行政執(zhí)法面臨的重要問(wèn)題。綜合利用3S技術(shù)、媒體編碼技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和3G通訊技術(shù)，研究并開(kāi)發(fā)“中國(guó)海監(jiān)現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法綜合指揮系統(tǒng)”，可以實(shí)現(xiàn)指揮中心與執(zhí)法現(xiàn)場(chǎng)多種信息的雙向溝通，有效提高中國(guó)海監(jiān)隊(duì)伍海洋行政執(zhí)法效能。

海域使用檢查執(zhí)法的主要工作內(nèi)容之一是現(xiàn)場(chǎng)用海項(xiàng)目核查，包括使用專(zhuān)用測(cè)繪設(shè)備進(jìn)行空間定位、海域范圍評(píng)判和面積計(jì)算、利用音視頻記錄設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)情況的記錄和取證等?，F(xiàn)場(chǎng)取證內(nèi)容經(jīng)整理形成檢查報(bào)告，報(bào)告中除包括常規(guī)的描述內(nèi)容外，還包括GPS核準(zhǔn)的空間位置以及現(xiàn)場(chǎng)的錄音、錄像和照片等資料，再經(jīng)過(guò)人工整理形成最后的執(zhí)法檔案。原有的業(yè)務(wù)流程除時(shí)效性難以滿足執(zhí)法業(yè)務(wù)的需要外，還存在后期應(yīng)用不便、資料格式不一致等系列問(wèn)題。

中國(guó)海監(jiān)現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法綜合指揮系統(tǒng)首先要解決的問(wèn)題主要是現(xiàn)場(chǎng)位置、媒體資料的獲取和傳輸，其次是數(shù)據(jù)傳輸?shù)街笓]中心后的應(yīng)用和歸檔。因此合理的硬件選型、多線程開(kāi)發(fā)軟件方案和傳輸線路是本系統(tǒng)解決方案重點(diǎn)要考慮的問(wèn)題。

前端設(shè)備除必要的基礎(chǔ)地理信息支持、經(jīng)緯度獲取校正和測(cè)量功能外，還要具備系統(tǒng)注冊(cè)、經(jīng)緯度上報(bào)以及視頻資料獲取、壓縮和發(fā)布的功能。其中自動(dòng)經(jīng)緯度上報(bào)、用戶標(biāo)定點(diǎn)和視頻處理均為互相獨(dú)立的線程進(jìn)行操作，避免因系統(tǒng)的時(shí)延和3G線路的通訊狀況不佳影響整個(gè)系統(tǒng)的應(yīng)用效果。經(jīng)調(diào)研，可以滿足系統(tǒng)基本性能的前端設(shè)備有華碩、惠普、蘋(píng)果、三星等廠商推出的多款產(chǎn)品，經(jīng)對(duì)比系統(tǒng)選擇Trimble公司的Yuma進(jìn)行開(kāi)發(fā)。Yuma是一款適用于戶外的堅(jiān)固性平板電腦，具備防水、防塵和防震性能，十分適合中國(guó)海監(jiān)執(zhí)法環(huán)境的實(shí)際情況。Yuma內(nèi)置的GPS信號(hào)在處理后靜止精度在1～2米，在進(jìn)行沿海地區(qū)多種3G通訊質(zhì)量測(cè)試后，系統(tǒng)選擇使用中國(guó)電信EVDO網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行3G通訊支持。

執(zhí)法現(xiàn)場(chǎng)綜合指揮系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

行政執(zhí)法指揮中心的系統(tǒng)除了具備與現(xiàn)場(chǎng)的正常通訊功能外，還具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)支持能力、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)比較能力以及媒體信息播放和記錄能力，并能直接形成相應(yīng)的歸檔資料，供其他應(yīng)用系統(tǒng)及執(zhí)法管理需要。

為了更好地表現(xiàn)執(zhí)法現(xiàn)場(chǎng)情況，選擇全國(guó)沿海分辨率為1～5米的遙感影像為底圖，疊加1:25萬(wàn)～1:50萬(wàn)的DEM數(shù)據(jù)，補(bǔ)充沿海各省市的管理岸線、行政區(qū)劃、海域功能區(qū)劃和各類(lèi)確權(quán)用海數(shù)據(jù)，以及陸地交通、水系、居民地等信息，形成應(yīng)用海域和周?chē)h(huán)境的完整信息支持。地理信息支持平臺(tái)分別選用World Wind Java三維地圖平臺(tái)和ARC GIS Server二維地圖平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信息的同步展示和同步定位，可以從不同角度和方位保證對(duì)現(xiàn)場(chǎng)回傳信息的表現(xiàn)效果。

考慮到海量基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)支持的效率、完整性和靈活性，系統(tǒng)在服務(wù)器端采用了三種數(shù)據(jù)支持方式：WMS（Web Map Service）服務(wù)、ARCSDE+ORACLE數(shù)據(jù)支持和SHP格式的數(shù)據(jù)支持。WMS服務(wù)：全部的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)都轉(zhuǎn)化為WMS服務(wù)緩存，利用ARCGIS Server實(shí)現(xiàn)信息的分層發(fā)布，發(fā)布內(nèi)容包括可見(jiàn)光遙感影像和合并后的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)，還包括以WMS形式發(fā)布的空間高程數(shù)據(jù)；ARCSDE數(shù)據(jù)：主要用于發(fā)布與執(zhí)法過(guò)程關(guān)聯(lián)緊密的、具有空間和屬性雙重內(nèi)容的信息，包括海洋功能區(qū)劃、確權(quán)用海、工程用海數(shù)據(jù)等；SHP等文件格式：主要用于臨時(shí)增加的數(shù)據(jù)的疊加，如臨時(shí)獲得的空間遙感影像或海域使用證內(nèi)容，可以提高系統(tǒng)的靈活性。

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)接口的目的是以松耦合方式連接前端系統(tǒng)與指揮系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)媒體數(shù)據(jù)、測(cè)繪數(shù)據(jù)和中心指令數(shù)據(jù)的雙向通訊，達(dá)到真正的數(shù)據(jù)共享與重用。系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口采用Web Services方式提供，Web Service主要是為了使廣域網(wǎng)上的站點(diǎn)之間的信息能夠相互通信、共享而提出的一種接口。通過(guò)Web Services定義了應(yīng)用程序在Web上的接口支持，極大擴(kuò)展了程序的功能。系統(tǒng)定義的主要接口包括：設(shè)備應(yīng)用啟動(dòng)注冊(cè)/注銷(xiāo)接口，向服務(wù)器端發(fā)送信息，通知服務(wù)器端哪臺(tái)設(shè)備已經(jīng)啟動(dòng)/關(guān)閉并進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；設(shè)備GPS位置定期傳輸接口，設(shè)備啟動(dòng)后，前端系統(tǒng)會(huì)根據(jù)設(shè)備位置變化情況以10～30秒間隔的頻率向服務(wù)器端發(fā)送當(dāng)前系統(tǒng)的經(jīng)緯度位置；定位傳輸接口，用于現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法人員與指揮中心之間雙向位置核查通訊；媒體資料記錄情況上報(bào)接口，用于設(shè)備向服務(wù)器端提交媒體資料壓縮及編碼發(fā)送情況。

指揮中心業(yè)務(wù)系統(tǒng)

媒體資料傳輸方面，現(xiàn)場(chǎng)媒體壓縮和服務(wù)器端的廣播均采用Windows Media系列組件，可以達(dá)到同一個(gè)編碼體系支持從前端到服務(wù)器發(fā)布全部編解碼要求。前端設(shè)備利用WMEncoder SDK，可以從前后兩個(gè)攝像頭或桌面畫(huà)面錄制，并可監(jiān)視編碼程序進(jìn)行時(shí)的資料，服務(wù)器使用Windows Server上的流媒體服務(wù)實(shí)現(xiàn)廣播和轉(zhuǎn)播。為了解決3G網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延和穩(wěn)定性，系統(tǒng)通過(guò)增加緩沖區(qū)的方式保持媒體傳輸?shù)倪B續(xù)性，WMEncoder的緩沖分為三部分：前端壓縮的緩沖、視頻服務(wù)器的緩沖和客戶機(jī)的緩沖設(shè)置，前兩部分可以由前端系統(tǒng)和服務(wù)器共同進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和現(xiàn)場(chǎng)視頻傳輸?shù)男枰?。一般現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)狀況較好的情況下可以選擇5～10秒的緩沖，而網(wǎng)絡(luò)狀況較差的環(huán)境下可以選擇10～30秒的總體緩沖。

系統(tǒng)功能方面，系統(tǒng)主要目的是實(shí)現(xiàn)行政執(zhí)法現(xiàn)場(chǎng)的信息支持和指揮管理，主要設(shè)計(jì)為三大功能模塊：信息支持、執(zhí)法指揮和資料歸檔。信息支持包含基礎(chǔ)信息查詢、空間信息查詢和空間分析，用于對(duì)系統(tǒng)集成的數(shù)據(jù)、空間信息資源進(jìn)行索引、查找、定位和關(guān)聯(lián)分析，提高整個(gè)指揮中心對(duì)執(zhí)法監(jiān)管環(huán)境的掌握能力；執(zhí)法指揮包含執(zhí)法過(guò)程跟蹤和執(zhí)法現(xiàn)場(chǎng)指揮，可以查詢、定位和管理系統(tǒng)中全部執(zhí)法記錄，包括空間位置、圖元的定量記錄和包括錄音錄像一類(lèi)的媒體資料；資料歸檔包含執(zhí)法成果匯報(bào)和資料歸檔，可以完成最終成果的提交和應(yīng)用，為其他相關(guān)業(yè)務(wù)應(yīng)用提供信息支持。

綜上所述，本系統(tǒng)應(yīng)用3S技術(shù)和3G網(wǎng)絡(luò)通訊，通過(guò)Web Service和媒體編碼接口技術(shù)，設(shè)計(jì)了“中國(guó)海監(jiān)現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法綜合指揮系統(tǒng)”，解決了3G網(wǎng)絡(luò)下地理信息數(shù)據(jù)支持和多種數(shù)據(jù)通訊的問(wèn)題，具備了現(xiàn)場(chǎng)信息獲取與傳輸功能，成功實(shí)現(xiàn)了執(zhí)法現(xiàn)場(chǎng)與指揮中心的雙向信息溝通。經(jīng)執(zhí)法實(shí)際應(yīng)用，系統(tǒng)能夠滿足用戶提出的需求和系統(tǒng)規(guī)劃的功能，并在中國(guó)海監(jiān)多次行政執(zhí)法過(guò)程中得到了應(yīng)用和驗(yàn)證，是中國(guó)海監(jiān)海洋行政執(zhí)法能力建設(shè)過(guò)程中又一次提升。