關(guān)昆，于海波，蔣許鋒，孟浩東

(天津市測繪院，天津 300381)

1 引言

為進一步提升社會治安防控水平，創(chuàng)造良好穩(wěn)定的社會治安環(huán)境，貫徹實施《2011－2015年天津市技術(shù)防范網(wǎng)絡(luò)體系建設(shè)實施方案》，天津市將在十二五以及十三五期間加快進行技術(shù)防范網(wǎng)絡(luò)體系建設(shè)，充分利用現(xiàn)有的視頻監(jiān)控平臺，認真規(guī)劃建立全域覆蓋、全時監(jiān)控、全息感知的攝像監(jiān)控點位，形成關(guān)鍵部位無盲點，重要區(qū)域全覆蓋的立體巡控格局。

基于上述原因，天津市公安部門提出要建立科學、合理的技防監(jiān)控點位規(guī)劃，能夠針對全市現(xiàn)有的路網(wǎng)、重點單位、道路交叉口等現(xiàn)狀，對規(guī)劃需求進行精密統(tǒng)計和分析，作出合理的監(jiān)控點位分布規(guī)劃方案?；诘乩硇畔⑾到y(tǒng)(GIS)的技防監(jiān)控點位規(guī)劃系統(tǒng)就應(yīng)運而生了，它以GIS空間數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，運用空間數(shù)據(jù)庫技術(shù)、GIS空間分析技術(shù)、Silverlight等建立出滿足公安部門使用需求的監(jiān)控點位規(guī)劃系統(tǒng)，實現(xiàn)對全市基礎(chǔ)道路數(shù)據(jù)的管理，針對不同區(qū)域、不同道路、不同的規(guī)劃類型計算出特定的點位分布規(guī)劃和布局方案，為監(jiān)控規(guī)劃部門的科學合理決策提供有效的依據(jù)。

2 系統(tǒng)設(shè)計

2.1 總體建設(shè)思路

天津市技防監(jiān)控點位規(guī)劃系統(tǒng)的總體建設(shè)思路，是利用天津市現(xiàn)有的路網(wǎng)和重點監(jiān)控單位數(shù)據(jù)，經(jīng)過加工處理后，按道路和單位的等級進行分類處理，在執(zhí)行規(guī)劃的過程中，根據(jù)規(guī)劃的點位總數(shù)、規(guī)劃區(qū)域以及點位的重要程度進行合理規(guī)劃，由計算機直接生成分布方案，并結(jié)合人工選取和干預(yù)來完善規(guī)劃成果。

規(guī)劃系統(tǒng)的建設(shè)流程如下:

(1)數(shù)據(jù)處理加工

利用全市路網(wǎng)數(shù)據(jù)，生成覆蓋全市的道路交叉口點位圖層，并分別將道路、路口圖層根據(jù)道路的等級進行類型的劃分，同時生成路寬信息，作為規(guī)劃實施時的重要判斷依據(jù)。將全市的重點監(jiān)控單位進行加工處理和分類存儲，與道路圖層進行關(guān)聯(lián)。

另外，制作全市的重點監(jiān)控區(qū)域(環(huán)線范圍內(nèi)、濱海功能區(qū)等)、重點監(jiān)控道路(環(huán)線、刑偵控制路線等)圖層，作為規(guī)劃制定的基本輔助條件。

(2)點位瀏覽和統(tǒng)計

針對規(guī)劃的目標點位(平交路口、立交路口、重點單位、路段)，公安網(wǎng)內(nèi)已建設(shè)的視頻監(jiān)控點、電子卡口、電子警察，全市立交橋等信息進行分區(qū)域、分類型的統(tǒng)計，并能在地圖上進行瀏覽和編輯。

(3)自動規(guī)劃和人工輔助

利用加工后的GIS數(shù)據(jù)和給定的條件，應(yīng)用空間分析計算方法，用程序自動生成規(guī)劃點位的分布結(jié)果，同時可以結(jié)合人工輔助方法進行點位分布和調(diào)整。

(4)規(guī)劃成果管理

針對已經(jīng)規(guī)劃完成的方案，在地圖上進行點位分布瀏覽、導(dǎo)出、調(diào)整，并可針對規(guī)劃點位進行視頻、圖像等信息的上傳功能，將成果提供給規(guī)劃決策部門進行實地規(guī)劃判斷依據(jù)。

2.2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

基于GIS的天津市技防監(jiān)控點位規(guī)劃系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.3 數(shù)據(jù)存儲

規(guī)劃系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組織情況如圖2所示。

圖1 技防監(jiān)控點位規(guī)劃系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

圖2 規(guī)劃系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)情況

專題圖層分為三類:目標點位圖層、輔助點位圖層、規(guī)劃成果圖層，分別代表著規(guī)劃系統(tǒng)的圖上目標分布點、規(guī)劃輔助參考點以及規(guī)劃成果點位的信息記錄。

各類空間數(shù)據(jù)在GIS服務(wù)器中以SQL Server空間數(shù)據(jù)庫的方式存儲，SQL Server 2008提供了對GIS空間數(shù)據(jù)存儲、查詢、索引的原生支持，可以很容易地開發(fā)操控空間數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序。

空間數(shù)據(jù)采用WGS－84坐標系，便于同公安網(wǎng)內(nèi)的PGIS系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交互。在SQL Server數(shù)據(jù)庫中，采用SqlGeography的格式進行存儲，地理位置在地圖上由經(jīng)緯度來表示，并使用地理網(wǎng)格的方式建立空間索引。

3 規(guī)劃應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 空間數(shù)據(jù)庫的關(guān)鍵算法

SQL Server 2008通過引入新的空間數(shù)據(jù)類型提供了對地理數(shù)據(jù)的支持，可以使用它來存儲和操縱基于位置的信息，它的空間支持可以幫助用戶通過分析基于地理的位置數(shù)據(jù)來作出更好的決策。應(yīng)用SQL Server Spatial對GIS的空間計算的支持，靈活組織各類SQL空間算法來達到對地理數(shù)據(jù)的分析和計算功能，從而實現(xiàn)在地圖上合適的位置進行點位的分布規(guī)劃。

系統(tǒng)中，空間信息以geography類型在數(shù)據(jù)表中進行存儲，列名定義為Geom，包含了經(jīng)緯度坐標的橢球體數(shù)據(jù)，使用SQL Server2008中預(yù)定義的對geography的操作方法實現(xiàn)各種空間位置的計算，例如:

(1)計算空間包含關(guān)系，查詢區(qū)域內(nèi)的點位分布:Geom.STWithin

(2)計算點位間距離，排除周邊范圍內(nèi)的已建點位:Geom.STBuffer

(3)計算道路長度、區(qū)域面積:Geom.STLength()，Geom.STArea()

(4)計算圖形之間的最短距離:Geom.STDistance

3.2 SQL Server存儲過程的調(diào)用

SQL Server存儲過程是一組為了完成特定功能的SQL語句集合，經(jīng)編譯后存儲在數(shù)據(jù)庫中，可以定義輸入?yún)?shù)，執(zhí)行后返回指定格式的結(jié)果集。通過存儲過程來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的批量操作和調(diào)用，具有效率高、執(zhí)行速度快、方便易用等優(yōu)點。

系統(tǒng)中，把具體的規(guī)劃執(zhí)行、點位統(tǒng)計等功能以存儲過程的形式發(fā)布，在程序的前臺開發(fā)中通過調(diào)用存儲過程來獲得返回的點位集合，可以非常方便地實現(xiàn)規(guī)劃點位的獲取和分布功能。

3.3 ArcGIS Silverlight API

系統(tǒng)中，在地圖瀏覽和圖層展示方面采用微軟Silverlight的方式來實現(xiàn)。Silverlight是一種富客戶端(RIA)模式，相比傳統(tǒng)的B/S結(jié)構(gòu)，它提供了更為輕便的運行環(huán)境，方便于設(shè)計、開發(fā)和發(fā)布跨平臺支持、更高效的加載速度以及更良好的用戶體驗的網(wǎng)頁應(yīng)用。系統(tǒng)中采用Silverlight技術(shù)組織開發(fā)應(yīng)用表現(xiàn)層，集中負責前端Web頁面的展示，通過服務(wù)層訪問空間數(shù)據(jù)庫。

系統(tǒng)的客戶端地圖部分采用Esri公司的ArcGIS API for Silverlight來開發(fā)，通過REST服務(wù)接口訪問地圖服務(wù)，通過Silverlight API實現(xiàn)以下功能:

(1)空間數(shù)據(jù)展示和符號渲染:通過Esri API進行切片地圖的瀏覽以及規(guī)劃點位的符號化展示。

(2)道路路段間隔分布:在規(guī)劃的過程中，需要在指定的道路上按指定的間隔進行監(jiān)控點位的分布，系統(tǒng)通過遍歷道路上的每個節(jié)點，計算累計長度，按給定的間隔增加規(guī)劃點位的方式實現(xiàn)。

(3)判斷點位是否包含在區(qū)域內(nèi):根據(jù)經(jīng)過點位的射線與區(qū)域多邊形的交點個數(shù)來判斷，實際應(yīng)用中，利用此方法來排除所選區(qū)域以外的點位。

4 規(guī)劃系統(tǒng)的主要功能

4.1 目標點位瀏覽

在地圖上瀏覽全市道路路段、道路交叉口、重點單位等目標點位的分布，控制顯示機制，根據(jù)不同的比例尺和點位級別來進行瀏覽。

在地圖上瀏覽全市立交橋、已建視頻監(jiān)控點、已建電子卡口、已建電子警察的分布，作為規(guī)劃的輔助判讀，對于已經(jīng)建有監(jiān)控設(shè)施的位置周圍，排除在規(guī)劃之外。

統(tǒng)計全市及各環(huán)線的平交路口、立交路口、重點單位的數(shù)量。

模塊情況如圖3所示。

圖3 目標點位瀏覽模塊

4.2 詳細規(guī)劃制定

包含下面幾個操作步驟:

(1)設(shè)置規(guī)劃范圍，包括行政區(qū)域、環(huán)線范圍、重點道路等條件。

(2)設(shè)置道路路段的分布間隔，即每類道路的間隔距離。

(3)設(shè)置在所選區(qū)域內(nèi)要規(guī)劃的道路交叉口的類型以及數(shù)量。

(4)設(shè)置在所選區(qū)域內(nèi)要規(guī)劃的重點單位的類型以及數(shù)量，包括銀行、超市、珠寶店、停車場、學校等。和道路交叉口相同，可以選擇規(guī)劃數(shù)量后，由程序自動規(guī)劃出區(qū)域內(nèi)的點位，也可以由人工在區(qū)域內(nèi)進行點位的選擇布設(shè)。

(5)根據(jù)條件執(zhí)行規(guī)劃，生成規(guī)劃方案。對于不符合要求的規(guī)劃點位，進行人工處理，包括刪除、移位和新增。

模塊情況如圖4、圖5所示。

圖4 制定詳細規(guī)劃條件

圖5 設(shè)置詳細數(shù)量并執(zhí)行規(guī)劃

4.3 規(guī)劃成果管理

規(guī)劃完成后，點位成果將保存在規(guī)劃成果點位圖層中，用戶可以根據(jù)類型進行進一步的操作:

按條件查詢，根據(jù)規(guī)劃名稱、規(guī)劃類型、規(guī)劃時間等條件進行成果的查詢和分頁顯示。查詢后，可對規(guī)劃成果列表進行管理，包括成果的分布點位在圖上的查看、點位明細導(dǎo)出以及成果的調(diào)整功能，同時提供了對規(guī)劃結(jié)果的圖像輸出。

系統(tǒng)同時提供了對每個點位的圖片瀏覽功能，對于公安機關(guān)等系統(tǒng)的應(yīng)用部門，可以將每個點位的現(xiàn)場照片上傳到數(shù)據(jù)庫中并同點位掛接，在實地進行點位布設(shè)之前，通過點位的照片、視頻等信息來做出進一步?jīng)Q策，如圖6所示。

圖6 規(guī)劃成果管理

4.4 規(guī)劃參數(shù)設(shè)置

對各類道路交叉口的攝像機個數(shù)、各類重點單位前的攝像機分布個數(shù)、各類道路路段中間的攝像機個數(shù)、各類道路路段的分布間隔、已建點位的周邊排除半徑做詳細設(shè)置并保存在規(guī)劃參數(shù)表中。在規(guī)劃執(zhí)行完畢后，根據(jù)所設(shè)置的參數(shù)、路寬等數(shù)據(jù)來生成實際的規(guī)劃點位，如圖7所示。

5 結(jié)語

系統(tǒng)應(yīng)用GIS技術(shù)，通過建立技術(shù)防范監(jiān)控點位規(guī)劃系統(tǒng)，實現(xiàn)了全天津市的重點區(qū)域、指定道路的監(jiān)控點位規(guī)劃功能，為公安機關(guān)及相關(guān)部門對全市范圍內(nèi)的視頻監(jiān)控點位的規(guī)劃布局起到了良好的輔助作用，建立起了全方位、多層次的防控分布格局。

圖7 規(guī)劃參數(shù)設(shè)置

目前系統(tǒng)在天津市公安部門投入使用，通過對全市基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的加工和整合，建立起路網(wǎng)、重點單位和要害部位的數(shù)據(jù)分層分級管理機制，實現(xiàn)了對各類地區(qū)的視頻規(guī)劃的快速制定和靈活布控，為規(guī)劃管理決策提供了可靠的數(shù)據(jù)保障，在全市的視頻監(jiān)控規(guī)劃中發(fā)揮了重要作用。

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