章磊，何芬，李鴻赟

一種基于空間位置進(jìn)行警情高發(fā)統(tǒng)計(jì)的方法

章磊，何芬，李鴻赟

（公安部第一研究所信息技術(shù)研發(fā)二部，北京 100048）

通過(guò)空間位置統(tǒng)計(jì)警情在指定區(qū)域內(nèi)的高發(fā)情況，在公安業(yè)務(wù)指導(dǎo)及信息系統(tǒng)建設(shè)中具有重要的應(yīng)用價(jià)值。基于奇異射線法判斷點(diǎn)是否落在指定空間位置內(nèi)，將警情作為一個(gè)點(diǎn)判斷是否落在某一物理區(qū)域范圍，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)警情高發(fā)區(qū)域的統(tǒng)計(jì)、展示。該方法通過(guò)空間計(jì)算，對(duì)一些存在的奇異情況進(jìn)行了分析和歸納，具有準(zhǔn)確、快速、冗余性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，可推廣應(yīng)用到比如四色預(yù)警、警情派出所轄區(qū)確認(rèn)、警情分類等各類場(chǎng)景中。

公安安全；警情；包含檢測(cè)；邊界檢測(cè)

利用空間位置判斷警情的歸屬單位在警情高發(fā)統(tǒng)計(jì)、警力調(diào)配、區(qū)域規(guī)劃、巡邏任務(wù)等公安業(yè)務(wù)中具有重要的應(yīng)用價(jià)值[1]。

本文通過(guò)警情空間歸屬判斷，構(gòu)建各類實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用模型，在接警、布警、出警、處置、反饋等各階段為參與處置工作的各層級(jí)警力提供全信息數(shù)據(jù)支撐、推送、共享體系。通過(guò)空間串并分析，指揮員及相關(guān)民警均能夠全面掌握?qǐng)?bào)警人的背景信息、周邊環(huán)境；能夠快速、準(zhǔn)確地了解到與報(bào)警人最近的警力，合理地選擇和整合警力開展有針對(duì)性的處置，并將現(xiàn)場(chǎng)處置信息實(shí)時(shí)推送給參與處置的一線人員，既能形成合力，也不會(huì)造成相互干擾。

1 基本概念及主要奇異情況

1.1 多邊形區(qū)域

多邊形區(qū)域是線段的有限集合，主要指派出所轄區(qū)、警務(wù)站轄區(qū)，在本文中，多邊形區(qū)域主要指各公安警情。

1.2 射線法

判斷一個(gè)警情是否落在一個(gè)多邊形轄區(qū)中，一種常用的方法是射線法[2]，即從警情空間位置作為一個(gè)點(diǎn)發(fā)出一條射線，以該射線與轄區(qū)的邊界相交的數(shù)目作為基礎(chǔ)，進(jìn)行計(jì)算。如果有奇數(shù)個(gè)相交點(diǎn)，則警情落在多邊形轄區(qū)內(nèi)，否則警情不屬于該轄區(qū)。雖然通過(guò)射線法具有簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，但它很難處理一些特殊情況。比如，以警情空間位置作出的射線與轄區(qū)的某一條邊共線，此時(shí)，很難統(tǒng)計(jì)射線與多邊形的交點(diǎn)個(gè)數(shù)。本文在不改變射線法原理的基礎(chǔ)上，通過(guò)添加對(duì)主要特殊情況的處理邏輯，能夠解決射線法判斷警情是否落在一個(gè)多邊形轄區(qū)中遇到的異常問(wèn)題[3]。點(diǎn)在多邊形內(nèi)的檢測(cè)如圖1所示。

1.3 主要特殊情況

本文的主要研究通過(guò)射線法判斷警情是否落在一個(gè)多邊形轄區(qū)中遇到的異常問(wèn)題[4]有以下4種。

圖1 點(diǎn)在多邊形內(nèi)的檢測(cè)

1.3.1 轄區(qū)頂點(diǎn)重復(fù)

采用射線法判斷一個(gè)警情是否落在一個(gè)多邊形轄區(qū)中，當(dāng)轄區(qū)邊界存在相鄰的坐標(biāo)頂點(diǎn)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致運(yùn)用射線法在計(jì)算過(guò)程中出現(xiàn)異常。

1.3.2 警情本身是轄區(qū)多邊形坐標(biāo)空間中的某個(gè)頂點(diǎn)

采用射線法判斷一個(gè)警情是否落在一個(gè)多邊形轄區(qū)中，當(dāng)被檢測(cè)的警情本身就是轄區(qū)的某個(gè)頂點(diǎn)時(shí)，導(dǎo)致射線法 失效。

1.3.3 警情在轄區(qū)多邊形的邊上

采用射線法判斷一個(gè)警情是否落在一個(gè)多邊形轄區(qū)中，當(dāng)被檢測(cè)的警情在轄區(qū)的某條邊界上時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致計(jì)算出來(lái)相交的邊數(shù)異常，導(dǎo)致射線法失效。

1.3.4 射線與轄區(qū)的邊重疊

采用射線法判斷一個(gè)警情是否落在一個(gè)多邊形轄區(qū)中，當(dāng)利用被檢測(cè)的警情作出的射線與轄區(qū)的某條邊重疊時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致射線法失效。

1.3.5 射線經(jīng)過(guò)轄區(qū)的頂點(diǎn)

當(dāng)被檢測(cè)的警情作出的射線經(jīng)過(guò)轄區(qū)的某個(gè)頂點(diǎn)，與多邊形相交的邊數(shù)也會(huì)導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果異常。

2 檢測(cè)警情在多邊形內(nèi)的實(shí)現(xiàn)

2.1 檢測(cè)警情在多邊形內(nèi)的特殊情況

檢測(cè)警情在多邊形內(nèi)原理依然是以射線法為基礎(chǔ)，按這個(gè)警情位置向右做一個(gè)水平射線，當(dāng)該射線與轄區(qū)邊界構(gòu)成的多邊形的邊相交數(shù)量為奇數(shù)時(shí)，則相交，為偶數(shù)時(shí)則不相交，該方法可有效規(guī)避多邊形凹凸性帶來(lái)的問(wèn)題[5]，但依然無(wú)法避免的主要特殊情況有：①構(gòu)成轄區(qū)邊界的多邊形頂點(diǎn)存在連續(xù)重復(fù)的點(diǎn)；②警情本身就是轄區(qū)邊界多邊形的某一個(gè)頂點(diǎn)；③警情在轄區(qū)邊界多邊形的邊上；④以這個(gè)警情位置向右做一個(gè)水平射線正好經(jīng)過(guò)多邊形的某個(gè)頂點(diǎn)；⑤按這個(gè)警情位置向右做一個(gè)水平射線與多邊形的邊重疊。

上述5種特殊情況下，使用射線均會(huì)導(dǎo)致傳統(tǒng)射線算法異常、失效或者結(jié)果不正確。本文提出的“一種基于空間位置進(jìn)行警情高發(fā)統(tǒng)計(jì)的方法”可有效解決傳統(tǒng)射線法在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中因特殊情況遇到的異常問(wèn)題。

2.2 偽代碼

算法的偽代碼實(shí)現(xiàn)如下。

偽代碼首先初始化結(jié)果isPointInPoly = false，默認(rèn)為false代表默認(rèn)被檢測(cè)點(diǎn)P不在多邊形內(nèi)，高可靠基于奇異射線法檢測(cè)點(diǎn)在多邊形內(nèi)的算法偽代碼如下：

最終變量isPointInPoly=true代表點(diǎn)P在多邊形內(nèi)部，否則點(diǎn)P不在多邊形內(nèi)。

2.3 方法分析

2.3.1 時(shí)間復(fù)雜度

方法的時(shí)間復(fù)雜度整體與構(gòu)成轄區(qū)邊界多邊形的頂點(diǎn)個(gè)數(shù)成線性關(guān)系，算法整體時(shí)間復(fù)雜度為（）。

2.3.2 空間復(fù)雜度

方法定義了少量臨時(shí)變量，與轄區(qū)邊界構(gòu)成的多邊形的頂點(diǎn)數(shù)量無(wú)關(guān)，并不占用額外的存儲(chǔ)空間，整體空間復(fù)雜度為（1）。

2.3.3 非侵入式

不對(duì)原始邊界數(shù)據(jù)做任何修改、刪除，保證數(shù)據(jù)正常使用后原始數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和一致性，方便后續(xù)繼續(xù)使用。

3 本方法的應(yīng)用

3.1 獲得警情周邊綜合態(tài)勢(shì)

通過(guò)本方法將警情快速定位到轄區(qū)，在電子地圖上展示該警情、轄區(qū)邊界以轄區(qū)內(nèi)街面實(shí)時(shí)警力的位置，并可對(duì)周邊業(yè)務(wù)關(guān)注要素等信息要素進(jìn)行上圖展示，比如重點(diǎn)場(chǎng)所、周邊視頻、重點(diǎn)人群、制高點(diǎn)、學(xué)校、加油站、醫(yī)院等相關(guān)資源，通過(guò)本方法快速精準(zhǔn)地獲得警情周邊中和態(tài)勢(shì)。

3.2 四高分析

依據(jù)本方法快速計(jì)算出所有警情的所屬發(fā)案轄區(qū)，基于空間位置研判分析警情高發(fā)時(shí)間、高發(fā)地區(qū)、高發(fā)處所、高發(fā)類型，并以餅狀圖、柱狀圖、點(diǎn)密度圖、熱點(diǎn)圖等專題圖形式在地圖上疊加展現(xiàn)，快速獲得各轄區(qū)的四高分析情況。

3.3 四色預(yù)警分析

四色預(yù)警系統(tǒng)可以對(duì)各轄區(qū)、塊、段、點(diǎn)、單位的警情數(shù)量、類型進(jìn)行預(yù)警分析。以各公安機(jī)關(guān)統(tǒng)計(jì)單元（對(duì)應(yīng)的轄區(qū)邊界）為單位，綜合考慮警情的數(shù)量，包括每日、每周、每月、每年等多種統(tǒng)計(jì)方式，分別確定警情所處的“紅橙黃綠”四色狀態(tài)，并以文字、圖表加顏色顯示，通報(bào)發(fā)布。

3.4 串并案分析

按照警情的空間位置，結(jié)合轄區(qū)內(nèi)的小區(qū)、學(xué)校、內(nèi)保單位等邊界位置，通過(guò)空間計(jì)算，進(jìn)行警情空間串并分析，實(shí)現(xiàn)不同報(bào)警名稱在同一空間位置上的警情串并。

3.5 風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警

在警情常量之上，利用空間確認(rèn)警情的位置、小區(qū)，疊加季節(jié)性犯罪、輸入性犯罪、高危地區(qū)人員流入三類風(fēng)險(xiǎn)因素，賦予不同分值，采取計(jì)分辦法，環(huán)比昨日、上周、上月以及同比數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對(duì)空間位置的小區(qū)、學(xué)校、單位開展風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估后形成預(yù)警結(jié)果。

3.6 警情警力疊加分析

通過(guò)警情空間位置定位，將警情按需求歸到每一個(gè)轄區(qū)邊界內(nèi)，根據(jù)管轄區(qū)域內(nèi)的案發(fā)情況（數(shù)量、時(shí)間、頻度等）與警力投入、巡區(qū)覆蓋度關(guān)系的圖示統(tǒng)計(jì)，為警情分析和勤務(wù)預(yù)案的調(diào)整提供依據(jù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文空間位置統(tǒng)計(jì)警情在指定區(qū)域內(nèi)高發(fā)情況，警情聚合、串并、統(tǒng)計(jì)統(tǒng)計(jì)分析，依據(jù)發(fā)案轄區(qū)、塊、段、點(diǎn)、案件類型、時(shí)間段內(nèi)等多種查詢條件，對(duì)警情高發(fā)時(shí)間、高發(fā)地區(qū)、高發(fā)處所、高發(fā)類型進(jìn)行研判分析，平臺(tái)支持對(duì)高發(fā)基準(zhǔn)值的自定義設(shè)置，警情四高分析結(jié)果以餅狀圖、柱狀圖、點(diǎn)密度圖、熱點(diǎn)圖等專題圖形式在地圖上疊加展現(xiàn)。

［1］FEITO F，TORRES J，URENAA .Orientation，simplicity and inclusion test for planar polygons［J］.Computer &graphics，1995（4）：83.

［2］HAINESA E.Point in polygon strategies［J］.Graphics gems，1994（6）：13.

［3］WANG W C.A new method for deciding whether a point is in a polygon or a polyhedron［J］.Journal of software，2000，11（12）：66.

［4］章孝燦，黃智才.GIS中孤島和內(nèi)點(diǎn)快速歸屬算法［J］.計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào)，2005，28（3）：343-349.

［5］劉潤(rùn)濤.任意多邊形頂點(diǎn)凸、凹性判別的簡(jiǎn)捷算法［J］.軟件學(xué)報(bào)，2002（7）：1309-1312.

TP391

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2021.01.020

2095－6835（2021）01－0060－02

章磊（1988—），男，安徽定遠(yuǎn)人，碩士研究生，高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)楣仓悄苤笓]和大數(shù)據(jù)應(yīng)用。何芬（1991—），女，江西贛州人，碩士研究生，高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)楣仓悄苤笓]和大數(shù)據(jù)應(yīng)用。李鴻赟（1990—），男，甘肅蘭州人，碩士研究生，高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)楣仓悄苤笓]和大數(shù)據(jù)應(yīng)用。

〔編輯：張思楠〕