路治國(guó) 新疆維吾爾自治區(qū)公安廳科技信息化總隊(duì)

引言

隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，大數(shù)據(jù)成為國(guó)家基礎(chǔ)性戰(zhàn)略資源，大數(shù)據(jù)的發(fā)展應(yīng)用為我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、社會(huì)民生和商業(yè)服務(wù)等領(lǐng)域提供了極大的便利。當(dāng)前，我國(guó)公安部門(mén)的信息化建設(shè)也發(fā)展迅猛，各種移動(dòng)設(shè)備和無(wú)線傳感器的涌現(xiàn)產(chǎn)生了海量的結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化的警務(wù)數(shù)據(jù)。2018年，公安部成立了全國(guó)公安大數(shù)據(jù)工作領(lǐng)導(dǎo)小組，并將“警用地理信息平臺(tái)（PGIS）建設(shè)完善”項(xiàng)目列入《“十三五”平安中國(guó)建設(shè)規(guī)劃》中，大力推進(jìn)警用地理信息平臺(tái)建設(shè)，最大限度地把地理信息平臺(tái)建設(shè)成果轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)戰(zhàn)斗力。

將地理信息科學(xué)與警務(wù)工作相結(jié)合，成為公安工作的重要發(fā)展趨勢(shì)。目前，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者都對(duì)警用地理信息平臺(tái)建設(shè)進(jìn)行了研究，毛偉佳等[1]探討了多源大數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化治理和警務(wù)實(shí)戰(zhàn)平臺(tái)的建設(shè)；譚寧生等[2]研究了如何在公安內(nèi)網(wǎng)搭建警用公眾地理信息服務(wù)平臺(tái)；張慶全等[3]闡述了如何建設(shè)二三維一體化的智慧警務(wù)地理信息平臺(tái)；Niaraki[4]等通過(guò)收集德黑蘭境內(nèi)的犯罪數(shù)據(jù)建立警務(wù)地理信息系統(tǒng)，從而服務(wù)于社區(qū)警務(wù)；Vaz[5]等利用警務(wù)大數(shù)據(jù)建立預(yù)測(cè)性犯罪地圖以預(yù)測(cè)未來(lái)犯罪活動(dòng)的發(fā)生。然而，由于各級(jí)公安部門(mén)時(shí)空數(shù)據(jù)應(yīng)用具有差異性，系統(tǒng)異構(gòu)導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致，且其缺乏統(tǒng)一的組織和管理標(biāo)準(zhǔn)，各地區(qū)部門(mén)之間數(shù)據(jù)無(wú)法對(duì)接[6]。因此本文旨在對(duì)原始警務(wù)時(shí)空數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整合，以建設(shè)一個(gè)警務(wù)時(shí)空大數(shù)據(jù)服務(wù)中心，管理、更新人、地、物、事等各類公安業(yè)務(wù)圖層及其關(guān)聯(lián)的動(dòng)態(tài)時(shí)空信息，建立數(shù)據(jù)的長(zhǎng)效采集和更新機(jī)制，實(shí)現(xiàn)與公安大數(shù)據(jù)的深度融合。

一、警務(wù)時(shí)空大數(shù)據(jù)

時(shí)空數(shù)據(jù)是指具有時(shí)間信息、空間信息的數(shù)據(jù)，是描述地物要素的一種重要的表達(dá)方式。時(shí)空大數(shù)據(jù)不僅僅有著大數(shù)據(jù)的特征，還具有時(shí)間、空間、尺度、多源、可視化等特征。警務(wù)時(shí)空大數(shù)據(jù)是警務(wù)大數(shù)據(jù)的重要組成部分，具有多樣的表達(dá)方式[7]。警務(wù)時(shí)空大數(shù)據(jù)有著如下的特征：

（一）數(shù)據(jù)多源，體量龐大

隨著警務(wù)信息化建設(shè)的不斷完善，警務(wù)系統(tǒng)所承載的數(shù)據(jù)量越來(lái)越大，數(shù)據(jù)來(lái)源也越來(lái)越廣泛，不同類型、不同載體的時(shí)空數(shù)據(jù)源源不斷地涌入到警務(wù)平臺(tái)中去。因此警務(wù)數(shù)據(jù)有著多源異構(gòu)的特點(diǎn)，需要采用大數(shù)據(jù)的分析思維來(lái)對(duì)其進(jìn)行整合處理。

（二）時(shí)空特征明顯

警務(wù)時(shí)空大數(shù)據(jù)具有典型的時(shí)空特征，其既包含有明顯的空間特性，又有著多時(shí)間尺度的特征。從空間維的角度進(jìn)行分析，警務(wù)活動(dòng)大多是在某個(gè)空間區(qū)域內(nèi)進(jìn)行，警務(wù)數(shù)據(jù)大都記錄著詳細(xì)的空間位置信息。而從時(shí)間維的角度上看，警務(wù)活動(dòng)大都包含警情發(fā)生的時(shí)間信息。因此警務(wù)時(shí)空大數(shù)據(jù)的時(shí)空特征十分明顯。

（三）信息密度高但價(jià)值密度低

海量的數(shù)據(jù)資源導(dǎo)致警務(wù)數(shù)據(jù)有著極高的信息密度，通過(guò)對(duì)警務(wù)時(shí)空大數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘和研究，可以幫助公安人員獲取更加精準(zhǔn)的情報(bào)，實(shí)現(xiàn)預(yù)防和打擊犯罪的目標(biāo)。因此警務(wù)大數(shù)據(jù)的應(yīng)用價(jià)值極高，但是與之相對(duì)的是，由于獲取數(shù)據(jù)的方式不同，數(shù)據(jù)的質(zhì)量也不同，導(dǎo)致警務(wù)時(shí)空數(shù)據(jù)的價(jià)值密度較低，增大了數(shù)據(jù)分析和應(yīng)用的難度[8]。因此，亟需建設(shè)一個(gè)警務(wù)時(shí)空大數(shù)據(jù)服務(wù)中心，以建立數(shù)據(jù)的長(zhǎng)效采集和更新機(jī)制，實(shí)現(xiàn)與公安大數(shù)據(jù)的深度融合。

二、關(guān)鍵技術(shù)研究

（一）高性能分布式數(shù)據(jù)庫(kù)

基于警務(wù)時(shí)空大數(shù)據(jù)，采用高可靠性、高性能、面向列、可伸縮的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)可隨時(shí)操作大規(guī)模的數(shù)據(jù)集。

基于海量數(shù)據(jù)，采用非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫(kù)HBase，HBase是一個(gè)高可靠性、高性能、面向列、可伸縮的分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)，利用HBase技術(shù)可在PC Server上搭建起大規(guī)模結(jié)構(gòu)化存儲(chǔ)集群。HBase架構(gòu)如圖1所示。

（二）高頻數(shù)據(jù)采集與更新

數(shù)據(jù)探針是一類數(shù)據(jù)情況探查器，同時(shí)也是數(shù)據(jù)汲取器。數(shù)據(jù)探針提供元數(shù)據(jù)定時(shí)采集、源數(shù)據(jù)定時(shí)隨需提取、數(shù)據(jù)源脫敏、數(shù)據(jù)壓縮與加密的措施，保障在不影響業(yè)務(wù)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的前提下，順利完成數(shù)據(jù)的提取和匯聚。

使用PGIS數(shù)據(jù)探針，可以對(duì)公安內(nèi)網(wǎng)現(xiàn)有警用地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行匯聚、存儲(chǔ)、管理和共享。分別匯聚PGIS系統(tǒng)的空間矢量數(shù)據(jù)、衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)及警用地理信息數(shù)據(jù)。從警種、地市等各種渠道，匯集全省警務(wù)要素圖層，力爭(zhēng)核心警務(wù)圖層的上圖率不低于95%。協(xié)調(diào)各警種部門(mén)和地市部門(mén)，實(shí)現(xiàn)要素圖層數(shù)據(jù)的系統(tǒng)對(duì)接和數(shù)據(jù)共享，按照“誰(shuí)負(fù)責(zé)、誰(shuí)維護(hù)”的原則，建立數(shù)據(jù)的長(zhǎng)效更新機(jī)制。

三、數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

警務(wù)時(shí)空大數(shù)據(jù)服務(wù)中心包括警用地理信息數(shù)據(jù)中心和公眾地理信息數(shù)據(jù)中心兩個(gè)組成部分。地理信息數(shù)據(jù)中心通過(guò)各類數(shù)據(jù)探針匯聚數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中存儲(chǔ)和管理。同時(shí)，對(duì)所提取的多源數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，建立一系列標(biāo)準(zhǔn)化流程，該流程包括有建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)模板，多源數(shù)據(jù)空間范圍、地名地址、時(shí)空信息的統(tǒng)一、不同空間坐標(biāo)系的統(tǒng)一等。從而建立起標(biāo)準(zhǔn)一致的地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)，保障警務(wù)時(shí)空大數(shù)據(jù)的精確性。

（一）警用地理信息數(shù)據(jù)中心

警用地理信息數(shù)據(jù)中心包括警用地理空間矢量數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、警用地理信息圖層數(shù)據(jù)庫(kù)、警用標(biāo)準(zhǔn)地址數(shù)據(jù)庫(kù)、警用位置定位數(shù)據(jù)庫(kù)。

警用地理空間矢量數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)以及衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)用于保存地理空間矢量數(shù)據(jù)和衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)。地理空間矢量數(shù)據(jù)包括全國(guó)范圍內(nèi)的省級(jí)、地市級(jí)、區(qū)縣級(jí)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道級(jí)行政區(qū)劃、河流水系、綠地、建筑、道路、POI等，其中，道路分為：高速路、都市高速路、國(guó)道、省道、縣道、鄉(xiāng)鎮(zhèn)村道、其他道路、九級(jí)路、輪渡、行人道路；POI分為：政府及管理機(jī)構(gòu)、公安機(jī)關(guān)、教育、文化、醫(yī)療機(jī)構(gòu)、社會(huì)保障機(jī)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)館、娛樂(lè)場(chǎng)所、餐館、快餐、休閑餐飲、商業(yè)性住宿、居民住宿、綜合零售、飲料及煙酒制品零售、醫(yī)藥及醫(yī)療器材零售、家用電器及電子產(chǎn)品零售、汽車及相關(guān)產(chǎn)品零售、汽車維護(hù)與保養(yǎng)、汽車銷售及服務(wù)、金融服務(wù)、保險(xiǎn)業(yè)、媒體、休閑度假、風(fēng)景名勝、社會(huì)團(tuán)體、協(xié)會(huì)、國(guó)際組織、商業(yè)設(shè)施、票費(fèi)服務(wù)、公司廠礦企業(yè)、工業(yè)園、客貨運(yùn)輸、道路附屬設(shè)施、科研機(jī)構(gòu)、農(nóng)林牧漁生產(chǎn)及服務(wù)。

警用地理信息圖層數(shù)據(jù)庫(kù)負(fù)責(zé)將從PGIS系統(tǒng)及其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)匯聚的其他警用地理信息數(shù)據(jù)入庫(kù)保存。該數(shù)據(jù)參考需要與資源服務(wù)平臺(tái)、警綜平臺(tái)、視頻卡口平臺(tái)、視頻聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)等完成對(duì)接，基于PGIS平臺(tái)的地址比對(duì)功能模塊實(shí)現(xiàn)警用業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的空間化處理，從而形成各類業(yè)務(wù)圖層專題數(shù)據(jù)。以PGIS服務(wù)的方式為其他應(yīng)用平臺(tái)提供警用業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的查詢、展示和分析功能。

警用標(biāo)準(zhǔn)地址數(shù)據(jù)庫(kù)，結(jié)合公安部門(mén)統(tǒng)一開(kāi)展的標(biāo)準(zhǔn)地址基礎(chǔ)信息集中采集工作，為各地市門(mén)樓牌建筑物標(biāo)準(zhǔn)地址的全域采集提供地圖服務(wù)保障支持，與互聯(lián)網(wǎng)公司、物流公司等提供的地址數(shù)據(jù)進(jìn)行交叉比對(duì)，建立數(shù)據(jù)可靠、持續(xù)更新的全省警用標(biāo)準(zhǔn)地址庫(kù)，并向全警提供統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)地址應(yīng)用服務(wù)。

警用位置定位數(shù)據(jù)庫(kù)負(fù)責(zé)建立覆蓋全省、精度可達(dá)到2＊5米的多層次警務(wù)網(wǎng)格體系，賦予每個(gè)網(wǎng)格固定的符號(hào)編碼。將所有的標(biāo)準(zhǔn)地址、興趣點(diǎn)、公安要素信息都關(guān)聯(lián)到對(duì)應(yīng)的網(wǎng)格中，從而建立全省的位置資源庫(kù)，以網(wǎng)格中的各類已定位對(duì)象為紐帶，實(shí)現(xiàn)各類靜態(tài)、動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)信息的空間定位和匹配上圖。

警用地理信息數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)及數(shù)據(jù)預(yù)覽如圖2、圖3所示。

（二）公眾地理信息數(shù)據(jù)中心

公眾地理信息數(shù)據(jù)中心負(fù)責(zé)對(duì)來(lái)自地圖廠商、互聯(lián)網(wǎng)公司及其他廠商的公眾地理信息數(shù)據(jù)的匯聚、存儲(chǔ)、管理和共享。公眾地理信息數(shù)據(jù)中心主要是通過(guò)數(shù)據(jù)探針匯聚數(shù)據(jù)，分別匯聚來(lái)自地圖廠商、互聯(lián)網(wǎng)公司及其他廠商的道路路網(wǎng)、行政區(qū)劃、綠地、河流等基礎(chǔ)空間矢量數(shù)據(jù)，社會(huì)興趣點(diǎn)、實(shí)時(shí)路況、交通出行等公眾地理信息動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)到各類數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)。通過(guò)各類數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理，通過(guò)將數(shù)據(jù)封裝成各類業(yè)務(wù)專題數(shù)據(jù)集，提供數(shù)據(jù)的使用和共享。

公眾地理信息數(shù)據(jù)中心包括公眾地理空間矢量數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、實(shí)時(shí)路況數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)和數(shù)據(jù)加工廠。

公眾地理空間矢量數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)：空間矢量數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)負(fù)責(zé)對(duì)道路路網(wǎng)、行政區(qū)劃、綠地、河流等基礎(chǔ)空間矢量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理?；A(chǔ)空間矢量數(shù)據(jù)都是帶位置屬性的矢量地圖數(shù)據(jù)，通常在空間數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行存儲(chǔ)和管理。

實(shí)時(shí)路況數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)：實(shí)時(shí)路況數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)負(fù)責(zé)對(duì)匯聚的道路實(shí)時(shí)路況數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理。實(shí)時(shí)路況數(shù)據(jù)通常是以流式數(shù)據(jù)或者文件形式存儲(chǔ)。由于公安網(wǎng)的數(shù)據(jù)交換限制，無(wú)法支持流式數(shù)據(jù)交換，建議采用文件形式存儲(chǔ)。

數(shù)據(jù)加工廠：是數(shù)據(jù)對(duì)外實(shí)現(xiàn)價(jià)值的出口。該子系統(tǒng)由數(shù)據(jù)處理引擎和數(shù)據(jù)集服務(wù)兩部分構(gòu)成。數(shù)據(jù)處理引擎可以進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗轉(zhuǎn)換、多種類數(shù)據(jù)提取數(shù)據(jù)集定義，通過(guò)自定義時(shí)間版本、空間版本及數(shù)據(jù)字段過(guò)濾制作特定數(shù)據(jù)集。每個(gè)數(shù)據(jù)集是獨(dú)立的、互不干擾；數(shù)據(jù)集內(nèi)部提供的數(shù)據(jù)是完整的生態(tài)鏈，所有數(shù)據(jù)集來(lái)自于倉(cāng)庫(kù)母體，它們的目標(biāo)是降低繁重業(yè)務(wù)負(fù)荷。各類公眾地理信息數(shù)據(jù)被加工為數(shù)據(jù)集后，可以通過(guò)三種形式使用分別為在線REST服務(wù)、離線下載服務(wù)、在線分析支持服務(wù)。部分POI點(diǎn)信息表詳見(jiàn)表1。

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四、平臺(tái)應(yīng)用實(shí)例

基于警務(wù)時(shí)空大數(shù)據(jù)服務(wù)中心，構(gòu)建一套警務(wù)云圖大數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)，充分利用各類地圖數(shù)據(jù)資源，并符合公安部PGIS平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)，支持現(xiàn)有平臺(tái)對(duì)接，提供完善的警務(wù)地圖服務(wù)。在公安網(wǎng)、視頻專網(wǎng)等專用網(wǎng)絡(luò)以及移動(dòng)警務(wù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的公共地圖服務(wù)云平臺(tái)。為公安機(jī)關(guān)各業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供基礎(chǔ)地圖服務(wù)，同時(shí)在部署時(shí)需能夠與地州使用的各類業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)接，警務(wù)云圖服務(wù)平臺(tái)提供標(biāo)準(zhǔn)對(duì)接接口，包括三臺(tái)合一接處警平臺(tái)、視綜平臺(tái)、指揮調(diào)度平臺(tái)、公共安全視頻圖像聯(lián)網(wǎng)共享平臺(tái)、圖像信息資源應(yīng)用系統(tǒng)等業(yè)務(wù)系統(tǒng)。

分類展示發(fā)布后的數(shù)據(jù)，根據(jù)不同分組展示該分組下的所有數(shù)據(jù)資源。也可以直接預(yù)覽數(shù)據(jù)資源，該資源中的數(shù)據(jù)均支持在地圖中進(jìn)行預(yù)覽。查看數(shù)據(jù)詳情頁(yè)面展示以下信息：接口地址、所屬數(shù)據(jù)救援、服務(wù)類型、數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)范圍、空間參考、數(shù)據(jù)字段、修改數(shù)據(jù)接口等內(nèi)容。

數(shù)據(jù)資源管理平臺(tái)、數(shù)據(jù)預(yù)覽、數(shù)據(jù)資源發(fā)布功能界面分別如圖4、圖5、圖6所示。

警務(wù)時(shí)空大數(shù)據(jù)服務(wù)中心包含地圖服務(wù)器、標(biāo)繪推演服務(wù)、路徑規(guī)劃服務(wù)、POI檢索服務(wù)等模塊。

地圖服務(wù)器平臺(tái)是一個(gè)地圖數(shù)據(jù)發(fā)布和管理的綜合服務(wù)平臺(tái)，在地圖服務(wù)器平臺(tái)中，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)源添加、數(shù)據(jù)發(fā)布、服務(wù)器概況瀏覽、地圖數(shù)據(jù)瀏覽等操作。

標(biāo)繪推演服務(wù)可以自由選擇標(biāo)繪圖形，進(jìn)行工作路線的推演和制定，在地圖上標(biāo)繪并打印。

路徑規(guī)劃服務(wù)則可根據(jù)警務(wù)人員的要求，為其提供在不同的條件下從起點(diǎn)至終點(diǎn)的路徑規(guī)劃，如最短路線、最快路線、最經(jīng)濟(jì)路線（避開(kāi)收費(fèi)路段和避開(kāi)交通擁堵），大大提高了警務(wù)人員的工作效率。

POI檢索服務(wù)則支持包括靈活的、多種地址、類別、關(guān)鍵字復(fù)合搜索等。該模塊提供先進(jìn)、高效的智能分詞，智能地分析查詢關(guān)鍵詞，采用先進(jìn)的搜索引擎技術(shù)和空間索引技術(shù)，從海量的數(shù)據(jù)中，找出最符合意向的結(jié)果，并進(jìn)行智能合理的排序和展示，為警務(wù)人員進(jìn)行工作排查提供了便利。

通過(guò)警務(wù)時(shí)空數(shù)據(jù)服務(wù)中心的建設(shè)，在智能交通、治安管理、犯罪防控、案情應(yīng)急、指揮分析等多個(gè)公安領(lǐng)域充分結(jié)合地理信息技術(shù)，利用警務(wù)時(shí)空數(shù)據(jù)，取得了很好的實(shí)戰(zhàn)效果，極大地提高了公安機(jī)關(guān)的快速反應(yīng)能力和應(yīng)急能力。

五、結(jié)語(yǔ)

建設(shè)警務(wù)時(shí)空大數(shù)據(jù)服務(wù)中心順應(yīng)國(guó)家“互聯(lián)網(wǎng)+”戰(zhàn)略思想，融合基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、公安專題數(shù)據(jù)、公安時(shí)空大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)路況數(shù)據(jù)等多源數(shù)據(jù)。依托警務(wù)時(shí)空大數(shù)據(jù)，建立起警務(wù)時(shí)空大數(shù)據(jù)平臺(tái)，完善警務(wù)大數(shù)據(jù)的高效管理、有機(jī)整合和挖掘分析，增強(qiáng)警務(wù)人員警情的快速反應(yīng)能力，全面提升公安實(shí)戰(zhàn)服務(wù)能力。