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基于移動GIS和Web GIS的城市物聯(lián)指揮應(yīng)急平臺建設(shè)研究*

董迎紅,姜寶華,崔天明,劉瑋

(長春大學(xué)旅游學(xué)院,吉林 長春 130022)

摘要:隨著物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)的發(fā)展，基于移動GIS和Web GIS的城市應(yīng)急平臺的建設(shè)正逐漸成為新時期城市應(yīng)急體系建設(shè)的重點和熱點.該文介紹了基于移動GIS和Web GIS的城市物聯(lián)網(wǎng)指揮應(yīng)急平臺建設(shè)的主要內(nèi)容和關(guān)鍵技術(shù),以及在部分應(yīng)急行業(yè)中的應(yīng)用.

關(guān)鍵詞:物聯(lián)網(wǎng)；GIS；應(yīng)急平臺

1物聯(lián)網(wǎng)的基本概念

物聯(lián)網(wǎng)是借助于互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)并對后者的延伸，是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”，即通過射頻識別(RFID)、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)(GPS)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò).[1-2]

物聯(lián)網(wǎng)被稱作全球下一個萬億元級規(guī)模的新興產(chǎn)業(yè)之一，是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后，世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮，是實現(xiàn)信息化與工業(yè)化融合、信息化與社會發(fā)展融合的重要途徑.

2城市物聯(lián)指揮應(yīng)急平臺建設(shè)的意義和價值

近幾年，隨著中國城市化進(jìn)程的深入,以及更多突發(fā)事件的發(fā)生，一些大中城市管理面臨著一個重大挑戰(zhàn)-如何更快更好地應(yīng)對重大突發(fā)公共事件，這直接關(guān)系到人民的生命財產(chǎn)安全、社會穩(wěn)定和國家安危.

隨著物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)的發(fā)展，基于移動GIS和Web GIS的城市應(yīng)急平臺的建設(shè)正逐漸成為新時期城市應(yīng)急體系建設(shè)的重點和熱點.城市應(yīng)急物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的重要性、迫切性都已為各級政府和業(yè)界所感知，但在應(yīng)急領(lǐng)域如何建設(shè)應(yīng)用方面，尚處于探索階段.[3-4]

物聯(lián)網(wǎng)給城市應(yīng)急管理帶來了新契機.目前世界上美國、日本、韓國、歐盟等國家相繼提出自身的物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)戰(zhàn)略，并加大在這方面的投入，期望能占據(jù)領(lǐng)先位置，成為世界信息產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域發(fā)展的制高點.在國內(nèi)，2009年8月國務(wù)院總理溫家寶明確提出了“感知中國”概念后，物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)已經(jīng)成為新時期的國家戰(zhàn)略.北京、上海、江蘇等地相繼承接國家戰(zhàn)略，提出了具有自身特色的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略.在北京，2010年2月份北京發(fā)布了“感知北京”示范工程首批項目，包括城市公共安全監(jiān)管與應(yīng)急指揮、智能城市運行管理等，并在2011年提出全市應(yīng)急管理物聯(lián)網(wǎng)“1+1+N”的示范應(yīng)用體系建設(shè)計劃.

物聯(lián)網(wǎng)具有廣闊的行業(yè)應(yīng)用前景，需求遍及公共安全、應(yīng)急管理、智能交通、環(huán)境保護、政府工作、平安家居、智能消防、工業(yè)監(jiān)測、老人護理、個人健康、花卉栽培、水系監(jiān)測、食品溯源、敵情偵查和情報搜集等多個領(lǐng)域.

物聯(lián)網(wǎng)和應(yīng)急的結(jié)合將給城市的應(yīng)急平臺體系建設(shè)帶來新的發(fā)展契機，將傳統(tǒng)意義上的應(yīng)急引向“物聯(lián)網(wǎng)+應(yīng)急”的新應(yīng)急概念.

3平臺建設(shè)的主要內(nèi)容與關(guān)鍵技術(shù)

城市應(yīng)急物聯(lián)平臺建設(shè)將有關(guān)行業(yè)領(lǐng)域的RFID、傳感器、攝像頭、GPS等與應(yīng)急有關(guān)的物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施接入統(tǒng)一的基礎(chǔ)應(yīng)急物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，利用政務(wù)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、無線網(wǎng)，以及新建的傳感器網(wǎng)絡(luò)等實現(xiàn)的物聯(lián)網(wǎng)資源的信息傳輸，對有關(guān)物品和人等資源進(jìn)行實時動態(tài)可追溯的管理和服務(wù)，在地理信息服務(wù)、應(yīng)急資源物聯(lián)服務(wù)支撐平臺基礎(chǔ)上建成應(yīng)急物聯(lián)網(wǎng)管理平臺、數(shù)據(jù)中心和共享交換平臺，通過各種方式向各級政府部門、社會公眾、企業(yè)單位等提供數(shù)據(jù)或服務(wù).

基于GIS的城市應(yīng)急物聯(lián)網(wǎng)平臺技術(shù)涉及傳感技術(shù)、傳輸網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)平臺和應(yīng)用集成等，其技術(shù)難點和關(guān)鍵技術(shù)如下.

(1)傳感器技術(shù).重點需要傳感器廠商提供應(yīng)急領(lǐng)域急需的高端傳感器產(chǎn)品，進(jìn)而發(fā)展具有智能化的各種裝備，主要接口規(guī)范、編碼體系、測試規(guī)范、應(yīng)用規(guī)范、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)管理、開環(huán)應(yīng)用模式研究等技術(shù).

(2)傳輸網(wǎng)絡(luò)保障.需充分利用3G等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來保證物聯(lián)數(shù)據(jù)的傳輸和質(zhì)量.

(3)服務(wù)平臺.以數(shù)據(jù)的共享交換為核心，進(jìn)一步充分依托云計算、云存儲等技術(shù)實現(xiàn)，建設(shè)應(yīng)急領(lǐng)域所需要的物聯(lián)網(wǎng)管理平臺、數(shù)據(jù)中心和交換中樞.

(4)安全與認(rèn)證.建立城市應(yīng)急平臺的安全措施與標(biāo)準(zhǔn)，包含標(biāo)簽中數(shù)據(jù)的安全措施、通信鏈路中的安全措施、閱讀器的安全措施，中間件的安全架構(gòu)等，以及建立系統(tǒng)中用戶的授權(quán)與認(rèn)證管理架構(gòu)，保證用戶的合法性，確保共享數(shù)據(jù)的安全.[5]

在服務(wù)平臺搭建過程中將主要研究如下技術(shù)：

(1)GIS平臺技術(shù).隨著GIS技術(shù)的發(fā)展，二、三維地理信息系統(tǒng)平臺已經(jīng)解決了數(shù)據(jù)接入、海量影像數(shù)據(jù)存儲與調(diào)用、實時動態(tài)讀取數(shù)據(jù)庫矢量數(shù)據(jù)、承載海量模型發(fā)布、基于互聯(lián)網(wǎng)及內(nèi)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)發(fā)布功能.作為最新、最強、最直觀地表現(xiàn)地理信息的方式，能夠通過與空間數(shù)據(jù)庫的結(jié)合，實現(xiàn)對空間庫中矢量數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)展示，運用二、三維圖形化的形式展示城市各類資源的分布，全面、準(zhǔn)確反映各類資源的信息，以及實現(xiàn)二、三維地圖的聯(lián)動與分析，實現(xiàn)信息查詢功能、事故的快速定位、信息標(biāo)繪、車輛調(diào)度實時顯示功能等.

(2)SOA技術(shù).SOA是一種體系架構(gòu)，它描述了一種IT基礎(chǔ)設(shè)施，使得不同的業(yè)務(wù)服務(wù)可以相互交換數(shù)據(jù)，參與業(yè)務(wù)流程，通過靈活的互相協(xié)作方式來完成具體的業(yè)務(wù)操作.這些業(yè)務(wù)服務(wù)獨立于編程語言，獨立于實現(xiàn)方法，獨立于運行環(huán)境.

(3)智能化識別.以智能視頻分析為代表的智能識別有著較為廣泛的應(yīng)用.智能視頻分析指計算機圖像視覺分析技術(shù)，通過將場景中背景和目標(biāo)分離進(jìn)而分析并追蹤在攝像機場景內(nèi)出現(xiàn)的目標(biāo).用戶可以根據(jù)視頻內(nèi)容分析功能，通過在不同攝像機的場景中預(yù)設(shè)不同的報警規(guī)則，一旦目標(biāo)在場景中出現(xiàn)了違反預(yù)定義規(guī)則的行為，系統(tǒng)會自動發(fā)出報警.

(4)多傳感數(shù)據(jù)融合技術(shù).數(shù)據(jù)融合技術(shù)又稱多傳感器數(shù)據(jù)融合或分布式傳感技術(shù)，它涉及如何組合多種類型傳感器數(shù)據(jù)對物理事件行為或態(tài)勢進(jìn)行推斷，對多類多源和多平臺傳感器獲取的數(shù)據(jù)判別處理綜合分析.與其他數(shù)據(jù)處理技術(shù)相比，多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)更能快速、準(zhǔn)確、可靠、連續(xù)及全面地提供有關(guān)環(huán)境態(tài)勢的綜合性結(jié)論.多傳感器數(shù)據(jù)融合分為像素級、特征級或決策級.

(5)數(shù)據(jù)分析.數(shù)據(jù)分析是數(shù)學(xué)與計算機技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，數(shù)據(jù)分析的結(jié)果是要為管理者的決策過程提供支持.其關(guān)鍵技術(shù)是需要從不同的運作系統(tǒng)提取出有用、正確的數(shù)據(jù)并利用各種工具對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理.

4物聯(lián)指揮應(yīng)急平臺系統(tǒng)設(shè)計

系統(tǒng)主要由三大功能模塊組成.如圖1所示.

圖1　基于移動GIS和WebGIS的城市物聯(lián)指揮應(yīng)急平臺總體框架

5平臺的應(yīng)用

基于GIS的城市物聯(lián)應(yīng)急平臺的主要行業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用如下：

(1)城市交通領(lǐng)域智能化應(yīng)用.

(2)依托城市網(wǎng)格管理體系，構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)條件下的城市管理新模式.

(3)利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，深化城市指標(biāo)采集內(nèi)容，針對水、電、氣、熱等城市生命線基礎(chǔ)設(shè)施建立城市運行體征采集GIS展示平臺.

(4)依托現(xiàn)有應(yīng)急保障資源管理體系，借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)全市應(yīng)急物資管理的動態(tài)化和智能化.

(5)實現(xiàn)重點區(qū)域危險源隱患的動態(tài)監(jiān)測與控制.

(6)加強對重點軌道工程地面沉陷的監(jiān)測.

(7)加強對水資源和空氣污染的監(jiān)測.

6結(jié)語

基于移動GIS和Web GIS的城市物聯(lián)應(yīng)急平臺建設(shè)，通過傳感器、傳感網(wǎng)、無線通信網(wǎng)等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在應(yīng)急領(lǐng)域中的應(yīng)用，以二、三維的GIS平臺為基礎(chǔ)，建立相應(yīng)的突發(fā)事件預(yù)警系統(tǒng)、突發(fā)事件應(yīng)急處理系統(tǒng)、應(yīng)急物資管理系統(tǒng)等，以其利用物聯(lián)網(wǎng)帶來的新技術(shù)優(yōu)勢和二、三維GIS技術(shù)和Web GIS技術(shù)提供的展現(xiàn)和分析平臺，進(jìn)一步提高應(yīng)對城市管理領(lǐng)域突發(fā)公共事件的自動化、智能化能力，更加有效地預(yù)防和及時控制突發(fā)公共事件的發(fā)生和擴大，更好的保護人民群眾的生命財產(chǎn)安全和公共安全，構(gòu)建平安城市.

參考文獻(xiàn)：

[1]徐勇軍，劉禹，王身.物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2012.

[2]賈培哲，趙俊三，江新飛，等.基于移動GIS的土地執(zhí)法動態(tài)巡查系統(tǒng)建設(shè)[J].地理信息世界，2013(6):83-85.

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(責(zé)任編輯:王前)

Research on the City IoT Emergency Command Platform Construction Based on

Web GIS and Mobile GIS

DONG Ying-hong，JIANG Bao-hua,CUI Tian-ming,LIU Wei

(ComputerScienceandTechnologyInstiute,ChangchunUniversity,Changchun,Jilin130022,China)

Abstract:With the development of new technology of the Internet of things, the construction of city emergency platform based on mobile GIS and Web GIS has gradually become the focus and hot spot construction in the new period of urban emergency system. In this paper, the main contents and key technologies of the city emergency platform construction based on mobile GIS and Web GIS and the main application of part of the emergency industry are introduced.

Keywords:Internet of things (IoT); Geographic Information System; Emergency platform

中圖分類號：TP393

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1008-7974(2015)06-0001-03

作者簡介：董迎紅,女,吉林長春人，教授.

基金項目：吉林省教育廳科技計劃項目“基于移動GIS和Web GIS的城市物聯(lián)指揮應(yīng)急平臺建設(shè)研究”(吉教科合字[2014]第自296號)

收稿日期：*2015-05-27

DOI:10.13877/j.cnki.cn22-1284.2015.12.001