基于機器學習與3D可視化技術(shù)的智慧交警系統(tǒng)

徐欣祺 葉江涵 曹洪濤 高子軒 王詩語

摘 ?要：當今世界各國機場及周邊治安問題頻發(fā)，嚴重影響機場運載效率和乘客出行安全。國家發(fā)展和改革委員會以及交通運輸?shù)炔块T起草了《關(guān)于促進智慧城市健康發(fā)展的指導意見》，其中智能交通被列為十大智慧工程之一。本文設(shè)計的項目是首都機場公安的真實項目，旨在實現(xiàn)機場警務(wù)管理系統(tǒng)的信息化和3D可視化，解決機場警務(wù)資源科學調(diào)度問題。本文首先獲取機場及周邊區(qū)域的實景環(huán)境，利用unity3D技術(shù)搭建機場的3D實景模型，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的展示和3D場景的控制。收集首都機場區(qū)域的所有實時環(huán)境數(shù)據(jù)和警力資源數(shù)據(jù)，將環(huán)境數(shù)據(jù)在2D控制面板中以數(shù)值或各種統(tǒng)計圖形的形式實時展現(xiàn)，利用3D MAX建立設(shè)備3D實體模型，實現(xiàn)設(shè)備運動情況在機場3D實景中的可視化。隨后利用線性回歸和SVR算法，分析指揮指數(shù)并預測指揮指數(shù)走向，比較兩種方法的預測準確性。最后建立警務(wù)信息管理系統(tǒng)，實現(xiàn)機場警務(wù)信息和權(quán)限的管理。本文將數(shù)據(jù)3D可視化和數(shù)據(jù)分析同機場警務(wù)工作結(jié)合，幫助機場公安實現(xiàn)了數(shù)據(jù)支撐下的科學監(jiān)管和決策，以此提高機場警務(wù)資源分配效率、保障乘客的出行安全和體驗。

關(guān)鍵詞：unity3D;數(shù)據(jù)可視化;回歸預測;警務(wù)系統(tǒng)

中圖分類號：TP391.41 ? ? ?文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2019）13-0103-03

Intelligent Traffic Police System Based on Machine Learning and

3D Visualization Technology

XU Xinqi，YE Jianghan，CAO Hongtao，GAO Zixuan，WANG Shiyu

（School of Information，Capital University of Economics and Business，Beijing ?100070，China）

Abstract：Nowadays，airports and surrounding public security problems occur frequently all over the world，which seriously affects the efficiency of airport transportation and passenger travel safety. The National Development and Reform Commission and Transportation departments drafted the “Guidelines on Promoting the Healthy Development of Intelligent Cities”，in which intelligent transportation is listed as one of the ten smart projects. The project designed in this paper is a real project of Capital Airport Public Security，aiming at realizing the informatization and 3D visualization of airport police management system and solving the problem of scientific dispatch of airport police resources. Firstly，the real environment of the airport and its surrounding areas is acquired，and the 3D real-world model of the airport is built by using unity3D technology to display the data and control the 3D scene. Collect all real-time environmental data and police resource data in the capital airport area，display the environmental data in the form of numerical value or various statistical graphics in the 2D control panel in real time，use 3D MAX to establish the 3D entity model of equipment，and realize the visualization of equipment movement in the airport 3D scene. Then，using linear regression and SVR algorithm，the command index is analyzed and the trend of command index is predicted，and the accuracy of the two methods is compared. Finally，the police information management system is established to realize the management of airport police information and authority. This paper combines data 3D visualization and data analysis with airport police work to help airport police achieve scientific supervision and decision-making supported by data，so as to improve the efficiency of airport police resource allocation and ensure passengerstravel safety and experience.

Keywords：unity3D;data visualize;regression predict;police system

0 ?引 ?言

本文首先介紹了首都機場警務(wù)信息3D可視化系統(tǒng)的背景和意義，然后對機場警務(wù)信息3D可視化系統(tǒng)目前狀況進行分析，闡述國內(nèi)外機場警務(wù)信息3D可視化系統(tǒng)的發(fā)展，對機場警務(wù)信息3D可視化系統(tǒng)現(xiàn)狀進行總結(jié)，說明本系統(tǒng)開發(fā)的必要性和重要性，最后對本系統(tǒng)開發(fā)計劃進行概述。

1 ?緒論

1.1 ?研究背景

在信息化的時代，快速精確地掌握信息并對其恰當高效地利用是這個時代的主題，亦是社會前進的方向。高效的信息管理和3D可視化系統(tǒng)，能幫助組織有效管理信息，更能輔助組織及時有效地利用信息解決問題、迎接挑戰(zhàn)。根據(jù)首都機場管理和發(fā)展的需求，本系統(tǒng)將首都機場的各種警務(wù)信息資源進行有效整合，在3D場景中直觀呈現(xiàn)，讓信息更高效地傳遞和利用。

1.2 ?國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

現(xiàn)今，全球各國機場及周邊治安問題頻發(fā)，世界各國機場安全問題日益凸顯，國內(nèi)外公安機構(gòu)對機場及周邊警情的及時監(jiān)控和有效處理需求不斷提高，這有力促進了機場警務(wù)信息可視化系統(tǒng)的高速發(fā)展。雖然機場警務(wù)信息可視化系統(tǒng)已經(jīng)逐漸成為國內(nèi)外機場安全機關(guān)提高工作效率和提升安全保障的核心手段和關(guān)鍵工具，但大多數(shù)系統(tǒng)還是停留在2D層面，融入3D可視化的警務(wù)信息系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用還不夠健全，因此開發(fā)機場警務(wù)信息3D可視化系統(tǒng)是大勢所趨。

1.2.1 ?國外研究狀況

當今國外，機場警務(wù)信息管理的建設(shè)已初具規(guī)模，信息化進程加快了機場警務(wù)信息管理等工作的建設(shè)步伐。歐洲是機場安全管理系統(tǒng)最初發(fā)起者和實踐者。在德國，國際民航組織和國際機場協(xié)會聯(lián)合舉辦關(guān)于機場使用許可制度的研討會，提出實施機場安全管理系統(tǒng)的框架;英國民航管理部門特別注重安全信息的收集、整理、分析工作，對此工作的投資每年高達1.5億歐元。而澳大利亞民航局也建立了安全綜合數(shù)據(jù)庫，成立專門的分析監(jiān)管組織機構(gòu)，通過機場警務(wù)安全數(shù)據(jù)的監(jiān)控分析，對機場進行風險識別、事故分析預測。國外各個國家的機場警務(wù)信息管理發(fā)展都對我們的研究有一定的參考價值。

1.2.2 ?國內(nèi)研究狀況

廖琦提出機場警務(wù)信息化的應(yīng)用，在提升安保效率的同時優(yōu)化機場管理和服務(wù)。宋洋提出民航機場運行實施健康系統(tǒng)集成模型，輔助民航機場安全運行與管理決策。李潘提出建立基于虛擬現(xiàn)實與三維可視化的民航機場航站樓運行管理與指揮的模擬系統(tǒng)，支持民航機場指揮運營。杜茂維提出機場生產(chǎn)運行可視化系統(tǒng)，旨在保障機場航空器在地面運行的順暢和安全。常翔宇設(shè)計基于MVC的機場移動警務(wù)管理信息系統(tǒng)，實現(xiàn)對警員、警務(wù)信息、警務(wù)設(shè)備的管理，并提供大數(shù)據(jù)預警功能，從而有效促進機場及周邊環(huán)境的安全?？傮w而言，我國對機場信息可視化和警務(wù)信息管理的相關(guān)研究不在少數(shù)，但將機場警務(wù)信息進行3D可視化的研究還不夠充分和深入，因此本文著眼對此進行設(shè)計開發(fā)。

1.3 ?課題研究的意義

對機場區(qū)域進行實景建模，將警力資源設(shè)備數(shù)據(jù)可視化，并對指揮數(shù)據(jù)進行分析和預測，機場公安部門可以通過3D場景清晰掌握當前機場及周邊環(huán)境的信息，并對未來機場調(diào)度情況進行預測，提前做好應(yīng)急預案，提高出警效率，科學規(guī)劃警力部署，保障機場周邊道路安全，提高人們的出行質(zhì)量。

2 ?系統(tǒng)需求分析

機場警務(wù)信息可視化系統(tǒng)重點在于滿足機場公安警員和指揮調(diào)度人員對機場及周邊環(huán)境的日常監(jiān)控和調(diào)度管理的需求，以及滿足促進機場環(huán)境監(jiān)控調(diào)度信息化、可視化的需要，并給數(shù)據(jù)采集人員、警員提供能查詢信息和修改錯誤信息的平臺。

本系統(tǒng)的主要功能包括：機場指揮調(diào)度員通過unity3D可視化系統(tǒng)，查看實時的機場全局數(shù)據(jù)和指揮消息，對飛機、輕軌、警車的實時運動數(shù)據(jù)可視化情況進行監(jiān)控，對機場及周邊環(huán)境中的設(shè)備和警員進行指揮調(diào)度;審核員對將要顯示在3D可視化系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進行審核，審核通過的數(shù)據(jù)才能進行展現(xiàn);飛機、輕軌、警車、指揮消息、機場全局數(shù)據(jù)采集員，可以依據(jù)角色對應(yīng)的權(quán)限對數(shù)據(jù)表進行相應(yīng)的增刪改查操作;警員可以對指揮消息進行增加和查詢;系統(tǒng)管理員可通過增刪改查數(shù)據(jù)庫中的表，對用戶、角色進行管理。

3 ?系統(tǒng)設(shè)計

3.1 ?系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)設(shè)計

根據(jù)系統(tǒng)總體目標和功能將系統(tǒng)劃分為8個功能模塊，結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3.2 ?系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

機場警務(wù)信息可視化系統(tǒng)中采用B/S系統(tǒng)架構(gòu)，具有較強的分布性，用戶通過訪問瀏覽器，對數(shù)據(jù)庫進行相應(yīng)的增刪改查操作。

由于unity3D系統(tǒng)在運行過程中需要不斷利用Python文件的運行結(jié)果，因此考慮以下幾種方式。

（1）在C#文件里控制Python文件運行。

（2）利用ProcessStartInfo運行Python文件。

（3）借助數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)unity和Python的參數(shù)傳遞。

3.3 ?系統(tǒng)面板設(shè)計

機場警務(wù)信息可視化系統(tǒng)的面板設(shè)計包括unity2D面板界面和unity3D場景界面。

4 ?結(jié) ?論

本文通過系統(tǒng)分析、設(shè)計、實施和測試，立足當下首都機場航站樓及周邊環(huán)境的管理需求，分角色、分權(quán)限成功開發(fā)出機場警務(wù)信息可視化系統(tǒng)，提供更直觀快捷的機場監(jiān)控指揮調(diào)度平臺。解決了目前機場信息化和3D可視化融合發(fā)展缺失、機場警務(wù)信息管理和展示不充分、機場及周邊環(huán)境的指揮調(diào)度缺乏科學結(jié)論支持和及時預警的問題。界面簡單合理，簡化了機場指揮調(diào)度人員的日常指揮調(diào)度工作。且本系統(tǒng)在開發(fā)中重點完成了機場航站樓及周邊環(huán)境以及飛機、輕軌、警車的運動數(shù)據(jù)的3D可視化、機場全局信息數(shù)據(jù)的可視化、機場相關(guān)數(shù)據(jù)的管理等功能。在未來將會進一步完善對于機場相關(guān)信息數(shù)據(jù)的管理，以及機場3D實景展示的操作和功能，向更加全面、專業(yè)的3D可視化方向發(fā)展，與機場公安建立持續(xù)合作，實現(xiàn)信息共享，警力合理調(diào)度，將警力資源分配也納入機場警務(wù)信息可視化系統(tǒng)中，更大程度地提高機場調(diào)度的準確性和合理性。

參考文獻：

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作者簡介：徐欣祺（1998-），女，漢族，湖北人，本科在讀，學士學位，研究方向：大數(shù)據(jù)。