警用移動(dòng)GIS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

林春坤 陳耀華

摘要：該文將移動(dòng)GIS技術(shù)應(yīng)用在警務(wù)領(lǐng)域中，根據(jù)警務(wù)工作的現(xiàn)狀和發(fā)展需要，提出了警用移動(dòng)GIS系統(tǒng)的架構(gòu)和設(shè)計(jì)方案。最后，利用ArcPad二次開發(fā)技術(shù)，通過Visual Studio.Net平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了警用移動(dòng)GIS系統(tǒng)的初步開發(fā)。

關(guān)鍵詞：移動(dòng)GIS；嵌入式系統(tǒng)；警務(wù)；智能手機(jī)

中圖分類號(hào)：TP311文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044(2012)21-5252-03

城市的現(xiàn)代化發(fā)展對(duì)公安工作提出了越來越高的要求，傳統(tǒng)管理模式已經(jīng)滿足不了社會(huì)治安管理和社會(huì)應(yīng)急聯(lián)動(dòng)的需要，特別是可視化管理需求越來越迫切。警用地理信息系統(tǒng)是在視頻監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上提出來的，它是視頻監(jiān)控系統(tǒng)更高級(jí)的應(yīng)用。它能夠幫助各級(jí)公安機(jī)關(guān)在維護(hù)社會(huì)治安警務(wù)行動(dòng)中進(jìn)行快速、有效的分析、查詢大量數(shù)據(jù)信息，并以地圖方式顯示結(jié)果，將傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫帶入可視化空間中，有效彌補(bǔ)公安機(jī)關(guān)常規(guī)信息化應(yīng)用系統(tǒng)中分析數(shù)據(jù)的局限性，使得各級(jí)公安機(jī)關(guān)對(duì)各個(gè)方面的情況有一個(gè)全面直觀的了解，統(tǒng)籌安排，大大提高了治安管理現(xiàn)代化警務(wù)運(yùn)作機(jī)制和輔助決策水平。綜合警用地理信息系統(tǒng)將利于公安工作更有效的利用警力、信息、資源等。將地理信息系統(tǒng)引入公安，為指揮調(diào)度、交通管理、消防管理、犯罪分析、治安防范、戶籍管理、綜合決策分析等方面提供可視化、數(shù)字化的管理手段，建立高速度、高質(zhì)量的以空間地理信息為背景的警用綜合信息系統(tǒng)，使公安系統(tǒng)信息處理方法、手段得以革新和普及，使其具有更為及時(shí)、迅速、準(zhǔn)確的處警能力。近年來，隨著移動(dòng)終端設(shè)備如智能手機(jī)的興起，給GIS的應(yīng)用帶來巨大發(fā)展。地理信息系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境從傳統(tǒng)的PC發(fā)展到智能手機(jī)這一新載體，突破了常規(guī)警務(wù)的空間限制，使移動(dòng)警務(wù)辦公成為現(xiàn)實(shí)，為工作帶來了便利，提高了實(shí)戰(zhàn)能力。

1系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1系統(tǒng)需求分析

公安業(yè)務(wù)涉及的范圍很廣，治安、戶政、交警、巡警、刑偵、網(wǎng)警等各個(gè)警種均各有自己的業(yè)務(wù)范圍，要建設(shè)一套覆蓋公安主要業(yè)務(wù)、適合各個(gè)警種業(yè)務(wù)流程的警用移動(dòng)GIS綜合系統(tǒng)是一個(gè)龐大復(fù)雜的工程。那么如何規(guī)劃和構(gòu)建系統(tǒng)軟、硬件環(huán)境網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用平臺(tái)？一個(gè)思路是，從GIS的功能出發(fā)，分析警用地理信息系統(tǒng)的生存周期，通過對(duì)現(xiàn)行警務(wù)工作的工作任務(wù)、信息來源、組織方式、業(yè)務(wù)流程等方面的調(diào)研，明確系統(tǒng)首先重點(diǎn)解決的問題是提高警務(wù)工作效率、快速合理調(diào)度警力。根據(jù)未來警務(wù)工作發(fā)展需要，結(jié)合智能手機(jī)的有關(guān)技術(shù)性能，其中GIS傳統(tǒng)功能需求如下：

1）GIS基本功能：地圖的基本顯示和操作、瀏覽和測(cè)距、圖層控制、文字標(biāo)注圖層開關(guān)、對(duì)象提示、鷹眼功能2）基本編輯功能：地圖編輯、屬性數(shù)據(jù)編輯

3）地圖查詢功能：支持列表選取、音頭查詢、直接點(diǎn)取查詢等方式

4）數(shù)據(jù)采集、管理、維護(hù)功能：數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)維護(hù)更新、數(shù)據(jù)維護(hù)處理、數(shù)據(jù)交換與分發(fā)

1.2系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

如圖1所示，系統(tǒng)由移動(dòng)終端（智能手機(jī)設(shè)備＋終端應(yīng)用程序）、3G通信網(wǎng)絡(luò)、電信無線接入網(wǎng)（公安外網(wǎng)）、安全隔離網(wǎng)閘、公安信息網(wǎng)（公安專網(wǎng)＋服務(wù)器端系統(tǒng)）組成。警用移動(dòng)GIS系統(tǒng)的服務(wù)中心平臺(tái)由GIS應(yīng)用服務(wù)器、空間數(shù)據(jù)服務(wù)器、信息查詢服務(wù)器、指揮調(diào)度中心和其它服務(wù)器組成。其中，GIS應(yīng)用服務(wù)器主要提供空間分析、空間數(shù)據(jù)更新和空間數(shù)據(jù)下載以及查詢操作等服務(wù)?？臻g數(shù)據(jù)服務(wù)器是系統(tǒng)的存儲(chǔ)中心，主要負(fù)責(zé)對(duì)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行有效管理，是GIS應(yīng)用服務(wù)器進(jìn)行信息服務(wù)的數(shù)據(jù)來源。

如圖2所示，系統(tǒng)的軟件部分是基于ArcPad以及相關(guān)技術(shù)的，設(shè)計(jì)目的是方便快捷的進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、定位、查詢、指令調(diào)度等，在完成簡(jiǎn)單的操作時(shí)系統(tǒng)不需要與服務(wù)器端進(jìn)行交互。

2系統(tǒng)主要功能實(shí)現(xiàn)

2.1地圖基本功能

本系統(tǒng)通過ArcPad AppliCation Buider 7.0開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了基本的地圖操作：變量縮放、平移與漫游，縮放至所有層均可見的寬度，漫游至通過屬性查找選擇的屬性點(diǎn)上。

除了基本的地圖功能，由于受智能手機(jī)屏幕大小的限制，還要做好標(biāo)注的分級(jí)顯示。因?yàn)槿舭训貓D數(shù)據(jù)包含的所有信息在同一比例下顯示出來，會(huì)出現(xiàn)圖像交叉顯示，造成使用者視覺疲勞，為了避免這樣的情況出現(xiàn)，且使用者可以直觀看到所需信息，需控制地圖的圖層按比例尺分級(jí)顯示。這樣，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)地圖上各標(biāo)注圖層的分級(jí)顯示，建筑物、河流，行政區(qū)域等標(biāo)注可以按照比例

尺的大小順序依次顯示，以確保各個(gè)標(biāo)注層的字符不會(huì)有重疊，保證界面整潔美觀。

2.2數(shù)據(jù)采集功能實(shí)現(xiàn)

采集點(diǎn)數(shù)據(jù)輸入模塊是系統(tǒng)中數(shù)據(jù)輸入的模塊，主要包括數(shù)據(jù)收集時(shí)間，編碼，名稱等字段的輸入，并具有保存的功能，而數(shù)據(jù)修改功能模塊主要功能是從數(shù)據(jù)庫里提取輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，并可以把數(shù)據(jù)上傳到服務(wù)器。該模塊的實(shí)現(xiàn)通過ArcPad AppliCation Buider 7.0生成applets.apa文件，然后編寫vbscript代碼進(jìn)行定制。

2.3 GPS定位

移動(dòng)GIS系統(tǒng)工作流程是GPS接收機(jī)通過COM6串口將GPS數(shù)據(jù)傳遞到智能手機(jī)中的GIS程序，由程序?qū)PS數(shù)據(jù)的位置信息（經(jīng)緯度、海拔等）進(jìn)行解析，獲得目標(biāo)物的位置和時(shí)間，再經(jīng)過相應(yīng)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后，在電子地圖上顯示出來。一般，GPS接收機(jī)具有使用RS-232通信協(xié)議的串行通信口，通過異步串行方式和編寫相應(yīng)的串口通信程序即可實(shí)現(xiàn)GPS和智能手機(jī)之間的通信。有兩點(diǎn)需要注意的，一是GPS接收機(jī)接收到的時(shí)間是格林尼治時(shí)間，它與北京時(shí)間相差9個(gè)小時(shí)，所以必須加8才是標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。二是接收到的坐標(biāo)是WGS84坐標(biāo)，還要轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)所使用的坐標(biāo)。

2.4智能手機(jī)與服務(wù)器端安全通訊實(shí)現(xiàn)

公安數(shù)據(jù)保密要求決定了移動(dòng)GIS系統(tǒng)的接入必須可靠、安全，系統(tǒng)采取了兩個(gè)手段來保證安全性能。一是智能手機(jī)與服務(wù)器端通過電信提供的VPN，即通過3G利用VPTN（VirtualPrivateDial-Network）業(yè)務(wù)，接入服務(wù)器。二是在服務(wù)器端收到智能手機(jī)的查詢等指令后，由防火墻（或網(wǎng)關(guān)）進(jìn)行身份認(rèn)證、病毒和入侵檢測(cè)，再到達(dá)公安內(nèi)部網(wǎng)的應(yīng)用服務(wù)器進(jìn)行應(yīng)用處理。移動(dòng)GIS的服務(wù)器端，將“在逃人員”、“盜搶機(jī)動(dòng)車”等公開信息放置在外網(wǎng)數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫和公安內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫保持同步刷新。三是采用RDA(Re mote Data Access)方式進(jìn)行智能手機(jī)端的SQL CE與服務(wù)器端的SQL SERVER之間的數(shù)據(jù)庫同步。RDA方式原理如圖4所示。

2.5其他功能實(shí)現(xiàn)

智能手機(jī)終端應(yīng)用程序通過3G在線方式訪問服務(wù)器端系統(tǒng)，以支持各種查詢及警務(wù)管理功能。終端應(yīng)用程序還將一些常用的數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)在本地?cái)?shù)據(jù)庫中以方便用戶查詢和減少與服務(wù)器的交互次數(shù)。后臺(tái)服務(wù)器端系統(tǒng)由服務(wù)器接口模塊負(fù)責(zé)監(jiān)聽客戶端的服務(wù)請(qǐng)求。該接口實(shí)現(xiàn)與公網(wǎng)和專網(wǎng)等各種移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的無縫接入，同時(shí)實(shí)現(xiàn)將智能手機(jī)移動(dòng)終端發(fā)送的請(qǐng)求傳遞給服務(wù)器端業(yè)務(wù)處理模塊，并將業(yè)務(wù)處理模塊反饋的數(shù)據(jù)包通過無線網(wǎng)絡(luò)傳遞給移動(dòng)終端。業(yè)務(wù)處理模塊完成用戶有效性的驗(yàn)證以及提供客戶端相應(yīng)的數(shù)據(jù)服務(wù)請(qǐng)求。該模塊通過網(wǎng)絡(luò)安全隔離設(shè)備實(shí)現(xiàn)與服務(wù)器接口的透明連接，并通過公安信息網(wǎng)上已建立的一套統(tǒng)一身份認(rèn)證機(jī)制實(shí)現(xiàn)用戶身份認(rèn)證。

在3G網(wǎng)絡(luò)信號(hào)較差時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)與后臺(tái)服務(wù)器端無法建立穩(wěn)定的數(shù)據(jù)連接。此時(shí)，系統(tǒng)將以短信收發(fā)的方式實(shí)現(xiàn)與后臺(tái)服務(wù)器端的信息交互。主要過程是，首先把要查詢的信息打包成特定的格式，通過短信息發(fā)送到服務(wù)器端的特定號(hào)碼，服務(wù)器端接收到該查詢短信息后，進(jìn)行解包，然后把查詢結(jié)果打包以短信息形式發(fā)回移動(dòng)端。

3結(jié)束語

該文在GIS技術(shù)、嵌入式技術(shù)、無線通訊技術(shù)日益發(fā)展，公安"三基工程"、"信息化"建設(shè)不斷深入的背景下闡述了基于智能手機(jī)的移動(dòng)GIS系統(tǒng)在警務(wù)領(lǐng)域方面的應(yīng)用，突破了傳統(tǒng)的地理信息系統(tǒng)的范疇，大大提高了數(shù)據(jù)采集的效率，提出了將GIS與警務(wù)執(zhí)法、指揮調(diào)度、警情分析等公安業(yè)務(wù)應(yīng)用融為一體、前臺(tái)和后臺(tái)系統(tǒng)雙向交流、統(tǒng)一指揮的新模式，有效整合了公安信息資源，對(duì)于移動(dòng)GIS系統(tǒng)應(yīng)用的研究，具有一定的理論和實(shí)踐意義。

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