多維信息融合方法及技術研究

劉玉龍 吳衛(wèi)榮 王 燕

(華北計算技術研究所 北京 100083)

多維信息融合方法及技術研究

劉玉龍 吳衛(wèi)榮 王 燕

(華北計算技術研究所 北京 100083)

提出一種適應公安信息系統(tǒng)與安保信息系統(tǒng)的多維信息融合方法。定義適應安保工作特點的信息共享策略、存儲策略和應用模式。解決情報信息與安保業(yè)務系統(tǒng)融合的難題，緩解安保勤務指揮調度過程中信息獲取不全面、不準確、響應不及時，輔助決策支持手段匱乏等問題。實際應用成效表明，所提方法及技術能夠較大提升安保勤務指揮調度工作的執(zhí)行效率和水平。

多維信息融合 情報研判 輔助決策 指揮調度

0 引 言

要人要地安保業(yè)務工作開展依托各類情報數(shù)據，包括住地、現(xiàn)場、路線、安保任務等基本情況的描述型數(shù)據、地理位置及平面分布、安保方案部署、能有效利用的警力、資源等分布的空間數(shù)據等二維地理信息數(shù)據；建筑物外觀和內部結構、360度方案推演等三維地理信息數(shù)據；重點人員活動情況、重點單位監(jiān)控情況、警力監(jiān)控情況等。這些數(shù)據類型多、源頭分散、形式多樣，數(shù)據的綜合調取和融合應用非常困難。隨著公安警用地理信息基礎平臺(以下稱PGIS)、公安大情報等平臺和資源庫的建設完成，大量的公安情報信息資源也可共享給安保部門使用，為安保執(zhí)勤提供支持[1-4]。這些多類型和多維度的情報數(shù)據能否被即時、有效地運用于安保指揮的任務前、任務中、任務后的各個環(huán)節(jié)，對于保障安保任務的安全可控執(zhí)行至關重要。

以往安保部門對這些信息的使用模式為交互式應用模式，即在特定業(yè)務環(huán)節(jié)通過在線訪問專屬系統(tǒng)、離線查看數(shù)據文件等方式使用這些資源，數(shù)據與業(yè)務脫節(jié)，未實現(xiàn)數(shù)據與業(yè)務的充分融合，使用效率和效果極為不理想。

以數(shù)據融合為關鍵字所能搜集的文獻多為解決網絡和單一信息的采集問題，如文獻[5-6]中只給出了電子政務在多種網絡模式下的數(shù)據交換方式，主要強調了網絡間的數(shù)據傳遞技術，未提及獲取數(shù)據后的信息融合問題；文獻[7]利用具體模型實現(xiàn)了對單一數(shù)據的交換與集成，未提及多維信息融合的做法。本文為綜合利用安保部門自身及公安現(xiàn)有信息化建設成果服務安保工作，在綜合分析公安信息系統(tǒng)與安保信息系統(tǒng)自身特點，及安保工作實際要求的基礎上，提出適應公安信息系統(tǒng)與安保信息系統(tǒng)的多維信息融合方法。定義了適應安保工作特點的信息共享策略、存儲策略和應用模式，對多類型多維度的情報信息進行集成與融合應用。有效融合了安保勤務指揮調度業(yè)務工作各個環(huán)節(jié)和各個環(huán)節(jié)所需的情報信息、資源信息、指揮信息等信息資源，使這些信息資源可被有效組織和使用。實際應用成效表明，使用所提方法和技術對多維情報信息進行融合后應用，比使用單一和零散分布的情報信息資源更能高效和有序地運用于安保指揮的任務前、任務中、任務后的各個環(huán)節(jié)，較大提升了安保勤務指揮調度工作的協(xié)調性、執(zhí)行效率和工作水平，對安保勤務指揮調度工作的有序開展具有重要意義。

1 關鍵方法與技術分析

所提出的多維信息融合方法及技術包括如下幾個方面。

(1) PGIS本地化應用方法和技術

采用在安保部門本地創(chuàng)建應用的方式，通過調用PGIS平臺柵格地圖服務作為安保應用的基礎地圖，通過PGIS平臺的專題地圖服務、獲取專題信息，將這些信息與安保本地的二維和三維地理信息平臺數(shù)據進行融合，統(tǒng)一支撐安保業(yè)務應用[13]。

(2) 電子地圖數(shù)據聯(lián)動展現(xiàn)的方法

提出了電子地圖數(shù)據聯(lián)動展現(xiàn)方法，研制了數(shù)據聯(lián)動組件，在統(tǒng)一的全球坐標系(WGS84)下，利用空間數(shù)據引擎技術，關系數(shù)據庫，通過擴展屬性字段適應二、三維的特殊應用場景，實現(xiàn)PGIS柵格地圖和安保本地的三維基礎地圖進行聯(lián)動，實現(xiàn)了二、三維地圖切換和數(shù)據的聯(lián)動，減少數(shù)據采集的工作量，提升了二、三維數(shù)據的協(xié)調性，有效地提高信息采集、展現(xiàn)效率。具體如圖1所示。

圖1 電子地圖聯(lián)動展現(xiàn)技術方法

接收到二維電子地圖展現(xiàn)指令后，所提情報信息集成框架根據所述二維電子地圖展現(xiàn)指令所涉及的欲展現(xiàn)的二維電子地圖的經緯度范圍，從所述二維基礎地圖數(shù)據庫中加載所述經緯度范圍內的二維基礎地圖數(shù)據，從關系型的業(yè)務數(shù)據庫中加載所述經緯度范圍內的地標物的業(yè)務數(shù)據，并根據加載的二維基礎地圖數(shù)據和業(yè)務數(shù)據進行二維電子地圖的展現(xiàn)；之后，在接收到三維電子地圖展現(xiàn)指令后，根據之前展現(xiàn)的二維電子地圖中的比例尺和中心點經緯度確定出欲展現(xiàn)的三維電子地圖的經緯度范圍；從三維基礎地圖數(shù)據庫中加載確定出的三維電子地圖的經緯度范圍內的三維基礎地圖數(shù)據，從所述業(yè)務數(shù)據庫中加載所述欲展現(xiàn)的三維電子地圖的經緯度范圍內的地標物的業(yè)務數(shù)據和高度信息，并根據加載的三維基礎地圖數(shù)據，以及業(yè)務數(shù)據和高度信息進行三維電子地圖的展現(xiàn)。

(3) 基于路線緩沖的可視化推演方法

通過構建基于路線緩沖的可視化推演方法及系統(tǒng)，依據執(zhí)勤路線的緩沖范圍，調用PGIS平臺專題服務，獲取警力監(jiān)控信息、視頻監(jiān)控信息和重點人員信息等，與路線兩側的安保業(yè)務進行信息融合，組織成可快速展示的特定數(shù)據格式后，進行本地化存儲，從而實現(xiàn)路線推演的數(shù)據快速初始化和推演。具體如圖2所示。

圖2 基于路線緩沖的可視化推演技術方法

(4) 二維地圖到樓層平面圖延伸技術方法

通過構建樓層平面圖地圖的方法及樓層平面圖地圖生成系統(tǒng)，將樓層平面圖制作成地圖，并作為二維地圖的延伸，通過將平面圖面上標繪的信息與集成的公安監(jiān)控等資源信息進行對接，實現(xiàn)了樓層平面資源與地理信息圖層展現(xiàn)的無縫銜接。具體如圖3所示。

圖3 二維地圖到樓層平面圖延伸技術方法

(5) 地理信息數(shù)據融合技術方法

通過進行地理信息數(shù)據融合，將住地的人員、車輛信息進行批量組合，調用公安請求服務，進行人員、車輛信息的身份核查，并將核查結果與基礎資料進行融合，提供輔助決策支持信息；通過獲取大情報平臺中的重點人員的上網、住店信息，通過信息融合組件，將這些信息與PGIS平臺中的網吧、旅店信息有效匹配，實現(xiàn)對重點人員的?？仡A警；結合公安路線導航服務，快速在電子地圖上規(guī)劃路線，采用路線快速制作組件，能夠將規(guī)劃的路線快速生成安保執(zhí)勤路線，并與安保方案融合，加快路線基礎資料的制作速度。具體如圖4所示。

圖4 地理信息數(shù)據融合技術方法

(6) 歷史數(shù)據歸檔及回放技術方法

通過構建歷史數(shù)據歸檔方法及歷史數(shù)據歸檔裝置，實現(xiàn)對任務結束后的整套信息進行歸檔處理，并提供后續(xù)的調閱、重用，為后續(xù)任務方案的制定提供參考依據。具體如圖5所示。

圖5 歷史數(shù)據歸檔及回放技術方法

2 在安保指揮系統(tǒng)研制中的典型應用

2.1 安保指揮系統(tǒng)需要解決的情報信息融合問題

安保任務中需要融合的多維信息可概括為二維結構化數(shù)據、二維地理信息數(shù)據、三維地理信息數(shù)據、混合型數(shù)據(如表1所示)。以往安保部門對這些信息的使用模式為交互式應用模式，即在特定業(yè)務環(huán)節(jié)通過在線訪問專屬系統(tǒng)、離線查看數(shù)據文件等方式使用這些資源，數(shù)據與業(yè)務脫節(jié)，未實現(xiàn)數(shù)據與業(yè)務的充分融合，使用效率和效果極為不理想。需有效融合安保勤務指揮調度業(yè)務工作各個環(huán)節(jié)和各個環(huán)節(jié)所需的情報信息、資源信息、指揮信息等信息資源，使這些信息資源可被有效組織和使用。

表1 多維信息資源表

2.2 基于多維信息融合方法及技術的情報集成框架設計

整個安保情報信息集成架構由基礎設施層、服務組件層、典型應用層組成，框架遵從安?；A工作標準規(guī)范和共性技術體制，框架充分融合了外圍各維度信息系統(tǒng)資源[8-12]。具體如圖6所示。

基礎設施層提供安保情報信息集成框架運行所依托的基礎支撐設施，包括二、三維基礎GIS平臺軟件、結構化和非結構化數(shù)據庫、應用中間件及所需的模型和工具服務等，是框架賴以運行所需的工具、數(shù)據存儲等基礎條件。

服務組件層是安保情報信息集成框架的重要組成部分，提供安保情報信息集成框架的核心能力。包括平面圖組件、路線緩沖組件、地理信息融合組件、數(shù)據聯(lián)動組件、路線快速規(guī)劃組件、數(shù)據融合組件。

外部資源是指安保勤務所需的外圍資源，涵蓋警用地理信息基礎圖源、人口信息、視頻監(jiān)控、警力監(jiān)控、外部情報、車輛信息、重點人員信息等，這些資源通過安保情報信息集成框架引入，并與業(yè)務無縫融合，為安保勤務業(yè)務工作的各個環(huán)節(jié)提供資源支撐。

典型應用是基于安保情報信息集成框架在安保勤務業(yè)務工作中的應用效果，包括地理信息聯(lián)動、平面圖拓展應用、方案可視化推演、信息核查研判、扁平化指揮調度、積分?？仡A警、勤務態(tài)勢監(jiān)控、多屏全景互動等功能，通過這些典型應用的有效銜接，可完全覆蓋安保勤務指揮調度的各個環(huán)節(jié)。

總體框架如圖6所示。

圖6 基于多維信息融合的情報信息集成框架

2.3 實際業(yè)務中的典型應用功能

(1) 平面圖延伸應用

所提方法可將安保任務所需的各類信息資源要素用于樓層平面圖的地圖化制作、標繪和分級展示。支持在指揮調度過程中對平面圖地圖的縮放、平移、標繪、統(tǒng)計查詢等功能，便于指揮人員了解建筑物內部情況，為安保勤務的指揮調度提供可視化支撐手段。

(2) 方案可視化推演

所提方法可實現(xiàn)安保勤務方案預案的可視化制作和推演，能夠在方案推演過程中實時緩沖安保重點區(qū)域的潛在威脅信息和布防需求信息，使整個安保方案完整、形象的呈現(xiàn)在指揮人員面前，支撐指揮人員對方案的持續(xù)完善和再現(xiàn)。

(3) 信息核查研判與預警

所提方法通過人口基本信息資源庫、在逃人員信息資源庫、違法犯罪人員信息資源庫以及有關警種的重點人口信息資源庫等，對有關人員進行背景審查，通過關聯(lián)，對其家庭成員和主要社會關系進行背景審查；利用旅店和客運等行業(yè)管理信息，分析有關人員在特定時段的活動軌跡。通過機動車駕駛員信息資源庫，關聯(lián)被盜搶汽車信息資源庫和機動車管理有關信息，查詢機動車和駕駛員有關信息，查詢是否為盜搶車輛及其年審和違法記錄等；關聯(lián)交通卡口信息，查詢有關車輛在特定時段的活動軌跡；關聯(lián)人口基本信息資源庫、在逃人員信息資源庫、違法犯罪人員信息資源庫以及有關警種的重點人口信息資源庫等，對駕駛員或車主進行背景審查。

(4) 勤務指揮與態(tài)勢監(jiān)控

所提方法基于地理信息技術、數(shù)據融合技術、北斗衛(wèi)星定位技術、室內定位技術、視頻監(jiān)控技術、移動應用終端等技術手段，充分對接了公安信息系統(tǒng)的多種通信保障資源。基地指揮中心可實現(xiàn)實時態(tài)勢監(jiān)控、方案推演、視音頻通話、指揮調度等能力，實時對現(xiàn)場情況進行監(jiān)控，對車隊行進情況進行掌握，實時對任務現(xiàn)場下達任務指令，進行情報信息支持等，從而實現(xiàn)對安保隊伍、車隊和現(xiàn)場的智慧調度；一線執(zhí)勤民警可依托移動指揮所和移動指揮終端，實現(xiàn)從指揮中心獲取行動指引、實時指令、情報信息，實時查看所處行動小組成員的位置信息和周邊隱患情況。真正實現(xiàn)了安保任務過程中的扁平化指揮調度和態(tài)勢監(jiān)控[14-15]。

3 研究結果分析

通過運用所提多維信息融合方法和技術設計完成了情報信息集成框架并進行實例化實現(xiàn)，應用于安保部門的安保勤務指揮系統(tǒng)研發(fā)中。應用成效表明，所提方法有效融合了安保勤務指揮調度業(yè)務工作各個環(huán)節(jié)和各個環(huán)節(jié)所需的情報信息、資源信息、指揮信息等信息資源，使這些信息資源可被有效組織和使用，解決了情報信息與安保業(yè)務系統(tǒng)融合的難題，緩解了安保勤務指揮調度過程中信息獲取不全面、不準確、響應不及時，輔助決策支持手段匱乏等問題。在安保方案制作、警力部署、信息核查、指揮調度、信息采集和調度方面較大提升了工作的執(zhí)行效率和水平(如表2所示)。

表2 應用成效對照表

續(xù)表2

4 結 語

在綜合分析公安信息系統(tǒng)與安保信息系統(tǒng)特點，及安保工作實際要求的基礎上，提出了多維信息融合方法及技術，并實例化實現(xiàn)為適應公安信息系統(tǒng)與安保信息系統(tǒng)的安保情報信息集成框架。依托框架所實現(xiàn)的典型應用已在安保勤務情報經營、指揮調度、工作總結等各個環(huán)節(jié)投入使用并發(fā)揮著重要作用，較大提升了安保勤務指揮調度工作的協(xié)調性、執(zhí)行效率和工作水平，對安保勤務指揮調度工作的有序開展具有重要意義。隨著信息化浪潮的推進，新型技術不斷涌現(xiàn)，后續(xù)將引入云計算、大數(shù)據分析處理、智能控制等新的技術元素對現(xiàn)有框架和系統(tǒng)進行完善[16-17]，為實現(xiàn)“該干什么都有系統(tǒng)提示，需要什么都能從系統(tǒng)中提取，干了什么都能在系統(tǒng)中體現(xiàn)”的一體化、服務化、智能化的要人安保指揮體系提供支撐手段。

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RESEARCH ON MULTIDIMENSIONAL INFORMATION FUSION METHOD AND TECHNOLOGY

Liu Yulong Wu Weirong Wang Yan

(NorthChinaInstituteofComputingTechnology,Beijing100083,China)

This paper proposes a multidimensional information fusion method for public security information system and security information system. This method defines the information sharing strategy, storage strategy and application pattern which adapt to the security work. This method solves the problem of integration of intelligence information and security business system, and alleviates the problems of incomplete and inaccurate information acquisition, lack of timely response and lack of assist decision support in the process of security service command and dispatch. The practical application results show that the proposed method and technology can greatly enhance the efficiency and level of security command dispatching.

Multidimensional information fusion Information study Assist decision Command dispatching

2016-06-26。劉玉龍，高工，主研領域：計算機信息系統(tǒng)架構。吳衛(wèi)榮，高工。王燕，高工。

TP302.1

A

10.3969/j.issn.1000-386x.2017.06.020