基于服務式GIS的天津市技防資源信息管理平臺設計與應用

關昆，于海波，馮濤，王建國

(天津市測繪院，天津 300381)

1 技防資源信息管理概述

為全面提升駕馭社會治安局勢的能力，天津市積極構建以警防、民防、技防“三張網(wǎng)”為主要內(nèi)容的社會治安防控體系。“三張網(wǎng)”之一的“技防網(wǎng)”，以廣電網(wǎng)絡為主干，由技防網(wǎng)管控中心、移動目標及自動目標監(jiān)控報警系統(tǒng)(目前包括視頻監(jiān)控、電子卡口、GPS報警監(jiān)控、自動報警4個子系統(tǒng))、多個終端和覆蓋社會面的監(jiān)控報警點組成，“技防網(wǎng)”各子系統(tǒng)之間資源共享、關聯(lián)互動，是天津市的城市報警與監(jiān)控網(wǎng)絡體系，已成為天津市治安防范、打擊犯罪、管理社會不可或缺的重要技術支撐［1］。

當前的技防資源建設，由于存在建設分散，技術標準不統(tǒng)一的現(xiàn)狀，無法有效利用和整合現(xiàn)有資源。同時，技防資源和已有的視頻監(jiān)控系統(tǒng)處于獨立的孤島狀態(tài)，缺乏有效的管理和利用，沒有成為一個有機的整體，因此，有必要建立起統(tǒng)一的技防資源信息管理平臺，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中管理與應用［2］。

天津市基礎地理信息公共服務平臺以其豐富的數(shù)據(jù)資源及強大的應用功能服務成為技防工作信息化建設中的核心技術。基于天津市基礎地理信息公共服務平臺的服務式GIS的技防資源信息管理平臺面向各級公安機關業(yè)務應用，服務于日常警務工作中的監(jiān)控、管理、實戰(zhàn)的需要，將技防設施信息同地圖資源統(tǒng)一整合起來，提供多種地理信息服務，使底圖數(shù)據(jù)和專題信息在各業(yè)務單位之間能實現(xiàn)共享。實現(xiàn)技防設施的地圖可視化，為公安機關提供更加形象、更直觀地展示方式，利用平臺提供的空間數(shù)據(jù)分析和統(tǒng)計模型，提高公安技防建設的決策能力，推動智能安防工作的開展［3］。

平臺的建立實現(xiàn)了公安機關系統(tǒng)中市局、區(qū)縣分局、派出所的三級統(tǒng)一，建立供全市使用的公安專網(wǎng)空間數(shù)據(jù)庫，包括視頻監(jiān)控點位、電子卡口、電子警察、社會面視頻監(jiān)控點位等資源的集成應用，實現(xiàn)對街道、社區(qū)、重點保護單位等技防資源信息的集成監(jiān)控和管理，做到了集中管理、互聯(lián)互通、資源共享。

2 數(shù)據(jù)組織和管理

技防資源信息管理平臺數(shù)據(jù)采用WGS84坐標系，包括基礎地理數(shù)據(jù)和技防專題數(shù)據(jù)兩部分。存儲在SQL Server Spatial空間數(shù)據(jù)庫中。組織結構如圖1所示。

圖1 技防資源信息平臺數(shù)據(jù)組織結構

2.1 基礎地理數(shù)據(jù)

基礎地理數(shù)據(jù)主要來源于天津市基礎地理信息公共服務平臺，具體包括以下三類數(shù)據(jù):

(1)正射影像底圖數(shù)據(jù):由航空攝影、其他遙感數(shù)據(jù)糾正后形成的數(shù)字影像，直接反映地圖的地理特征及空間分布，具有精度高、信息豐富、直觀真實的特點。

(2)公開版電子地圖數(shù)據(jù):包含街區(qū)、道路、水系要素等數(shù)據(jù)和注記。

(3)公安基礎數(shù)據(jù)

包含市局、分局、派出所等公安機關位置及管轄范圍。

平臺的地理底圖數(shù)據(jù)作為各類空間操作和分析的地圖背景，可為技防設施的采集、判讀和統(tǒng)計提供重要的參考依據(jù)。

2.2 技防專題數(shù)據(jù)

技防資源專題數(shù)據(jù)應用SQL Server Spatial進行一體化存儲和管理，可以直接在地圖上定位，包括如下幾類:

(1)視頻監(jiān)控點位數(shù)據(jù):所有公安系統(tǒng)自建的監(jiān)控體系，包括分局、派出所建設的分布在全市的視頻監(jiān)控點基本信息、監(jiān)控類型、設備信息、歸屬信息及管理維護信息。

(2)電子卡口點位數(shù)據(jù):所有公安系統(tǒng)自建的監(jiān)控體系，包括分局建設的分布在全市主要道路的電子卡口基本信息、監(jiān)控類型、設備信息、歸屬信息及管理維護信息。

(3)電子警察點位數(shù)據(jù):包括全市電子警察基本信息。

(4)社會面視頻監(jiān)控點位數(shù)據(jù):包括社會企事業(yè)單位自行建設的視頻監(jiān)控點位的基本信息、涉及公共區(qū)域視頻監(jiān)控點位信息、歸屬信息及管理維護信息。該類型的視頻資源具有分布廣泛，覆蓋面廣的特點。

(5)公安局行政界線數(shù)據(jù):包括各分局、派出所管轄的行政區(qū)界。

3 服務式GIS及關鍵技術

3.1 服務式GIS技術

隨著 SOA(Service－Oriented Architecture，面向服務架構)在網(wǎng)絡GIS開發(fā)中的普及，目前的WebGIS開發(fā)過程中更加重視了編碼的敏捷性、數(shù)據(jù)交換的靈活性、程序和數(shù)據(jù)的重用性以及系統(tǒng)的可擴充性［4］。SOA的關鍵是服務，它可以根據(jù)需求通過網(wǎng)絡對松散耦合的粗粒度應用組件進行分布式部署、組合和使用，解決軟件的跨企業(yè)、跨部門、跨業(yè)務的數(shù)據(jù)互操作問題。在此基礎上，服務式GIS(Service GIS)的概念就產(chǎn)生了，它是一種基于面向服務軟件工程方法的GIS技術體系，它支持按照一定規(guī)范把GIS的全部功能以服務的方式發(fā)布出來［5］。

實現(xiàn)Service GIS的最佳方式就是Web Service。技防資源信息管理平臺采用REST架構的Web Service實現(xiàn)GIS功能。REST(表述性狀態(tài)轉移 Representational State Transfer)是一種軟件架構風格，它提供了一種新的服務方式，把網(wǎng)絡上的所有事物都被抽象為資源，通過URL來設計系統(tǒng)的結構。根據(jù)REST，每個URL都代表一個資源，整個系統(tǒng)就是由這些資源組成的［6］。

在引入了服務式GIS的思想后，平臺中把GIS基礎和核心功能全部進行封裝，以REST服務的方式提供給客戶端。與其他風格的服務相比，平臺在服務的布設、性能、效率和可移植性上都有明顯的改善，為技防系統(tǒng)的建設提供了數(shù)據(jù)和服務共享的新模式。

3.2 瓦片地圖的金字塔管理

瓦片地圖金字塔模型是一種多分辨率層次模型。把地圖比例尺最大的地圖圖片作為金字塔的底層，即第1層，并從左至右、從上到下進行切割分塊，按每2×2像素合成為一個像素的方法生成第2層地圖圖片和瓦片矩陣。采用同樣的方法生成第3層瓦片矩陣，以此類推到第N層，形成比例尺由小到大，數(shù)據(jù)量由小到大的金字塔形結構［7］。

在平臺中，把切片完成的影像及柵格地圖作為背景，存儲在公安專網(wǎng)服務器中，根據(jù)用戶提交的不同區(qū)域請求，動態(tài)檢索相應的圖塊并自動完成拼接和解析，采用Web Service方式把相應的地圖瓦片發(fā)送給客戶端。由于客戶端請求的地圖是預先生成，不需像傳統(tǒng)的WebGIS那樣對用戶的請求進行實時計算和繪制，所以瓦片地圖技術能夠為用戶瀏覽地圖帶來超凡的體驗。

3.3 Silverlight RIA

Silverlight是微軟開發(fā)的一個跨瀏覽器的、跨平臺的插件，帶來了新的多媒體體驗和交互式應用程序體驗，是微軟富客戶端應用(RIA)主要開發(fā)平臺。應用Silverlight結合Esri公司的ArcGIS Server API建設的富客戶端應用，不僅具備豐富的用戶界面和豐富的數(shù)據(jù)模型，還能提供更加高效和友好的用戶接口，可以開發(fā)出具有豐富的用戶體驗和地圖顯示效果的Web-GIS［8］。客戶端無需關注GIS功能的實現(xiàn)，只用專心于人機交互和用戶UI設計。并且使得地圖緩存性能得到提高，降低了服務器的負擔，也解決了空間數(shù)據(jù)的互操作問題和跨平臺的問題，增強可移植性。此外，Silverlight對瓦片地圖數(shù)據(jù)的靈活調用以及與REST服務的完美結合都為平臺的WebGIS開發(fā)帶來了便捷。

4 平臺的功能設計與實現(xiàn)

4.1 平臺特點及設計結構

技防資源信息管理平臺的應用具備以下特點:

(1)視頻監(jiān)控特點:視頻監(jiān)控等設施的設立是根據(jù)天津市治安、交通情況而設立，這些布控點集中在交通樞紐、社區(qū)、娛樂場所等，公安機關通過設施點位來了解全市各監(jiān)控區(qū)域的實時狀況，保證職能部門在案發(fā)后第一時間通過對視頻監(jiān)控信息的調用來掌握實時、清晰的視頻圖像。

(2)智能管理特點:通過平臺對設施的智能化、精細化管理，實現(xiàn)對全系統(tǒng)點位的瀏覽查詢、統(tǒng)計分析，方便開展網(wǎng)上跟蹤、網(wǎng)上巡邏，有效的協(xié)助管理部門保證城市運行情況的有序進行，并能夠滿足設施點位不斷更新和新增的需要。

平臺基于服務設計，以天津市基礎地理信息公共服務平臺底圖數(shù)據(jù)為依托，以對各類技防設施數(shù)據(jù)的集中分析和管理為目的，以市局、分局、派出所三級公安機關的共建共享為手段，實現(xiàn)了全市技防資源的互聯(lián)互通和統(tǒng)一管理。平臺建設的體系結構如圖2所示。

基于Silverlight RIA的技防資源信息管理平臺應用如圖3所示。

圖2 技防資源信息管理平臺體系結構圖

圖3 技防資源信息管理平臺的Silverlight RIA客戶端展示

4.2 技防設施的采集管理應用

該模塊結合天津市高精度航空影像圖和道路、地名等GIS數(shù)據(jù)，提供了各類技防設施的采集錄入、審核和授權功能。包括對視頻監(jiān)控點、電子卡口、電子警察的點位位置、基本情況、歸屬情況、是否已建設等信息的錄入、刪除、修改、關聯(lián)等操作，可以方便的針對分局和派出所用戶的錄入情況進行查看和編輯。

平臺基于瀏覽器的空間數(shù)據(jù)采集作業(yè)，方便民警采集時不受地域和系統(tǒng)環(huán)境的限制，通過平臺提供的標準地名和道路信息，自動生成采集信息的名稱和編號，實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)及其屬性一體化采集與編輯，采集結果通過GIS服務功能直接存入地理空間數(shù)據(jù)庫。

此外，平臺還提供了對市局用戶的審核和授權功能，通過GIS有效性規(guī)則和人工判讀兩種方式對采集數(shù)據(jù)進行校驗判斷，保證數(shù)據(jù)的準確性。

4.3 設施的統(tǒng)計和分析應用

提供給市局及分局用戶使用，針對已入庫的設施信息進行分類、分區(qū)域、自定義查詢，提供各行政區(qū)、各類型的設施點位數(shù)量的統(tǒng)計和分析，查看并提供統(tǒng)計報表和專題圖。還提供了點位的周邊道路路口設施信息統(tǒng)計、道路及路口周邊設施信息統(tǒng)計、區(qū)域單位面積的設施數(shù)量統(tǒng)計、易發(fā)案地區(qū)的技防設施統(tǒng)計、社會企事業(yè)單位視頻分布統(tǒng)計等功能。通過各類統(tǒng)計功能，有效查看各區(qū)域的資源分布情況，為公安機關的設施合理部署和建設提供有效的依據(jù)，為全市的視頻監(jiān)控、交通管理及社會治安等工作提供輔助決策。

4.4 與實時視頻監(jiān)控系統(tǒng)的互聯(lián)應用

與技防網(wǎng)實時視頻監(jiān)控系統(tǒng)進行掛接，通過每個技防設施的設備IP信息，實現(xiàn)在技防專網(wǎng)內(nèi)的點位信息與設備監(jiān)控主機屏幕的即時聯(lián)動。視頻用戶通過對所選設施或周邊點位的監(jiān)控接口調用，可以在掛接的主機大屏幕查看當前設施的實時視頻信息。為公安機關的執(zhí)法和管理監(jiān)督提供最直接的依據(jù)。工作流程如圖4所示。

圖4 平臺與實時視頻監(jiān)控系統(tǒng)互聯(lián)工作流程

平臺應用UDP(User Datagram Protocol，用戶數(shù)據(jù)包協(xié)議)實現(xiàn)與實時視頻監(jiān)控系統(tǒng)的集成。通過.Net UdpClient類，將所選視頻設備IP信息發(fā)送到指定地址的遠程終端主機，顯示在實時監(jiān)控大屏幕上。

4.5 三級權限管理應用

系統(tǒng)采用三級用戶的權限管理，分別為公安市局用戶、分局用戶、派出所用戶。其中，市局用戶擁有最高權限，除對各類技防設施圖層的采集、查詢、編輯、統(tǒng)計外，還具備審核、授權的權限;分局用戶具備采集、查詢、編輯、統(tǒng)計、審核的權限;派出所用戶只具備采集、查詢和編輯的權限。

5 結語

天津市公安技防資源信息管理平臺以服務式GIS為核心技術，通過服務接口的設計和調用，實現(xiàn)了各類技防設施的索引和統(tǒng)一管理，并集成了實時視頻監(jiān)控系統(tǒng)，現(xiàn)已在天津市公安專網(wǎng)內(nèi)投入運行。平臺充分利用了天津市基礎地理信息公共服務平臺的數(shù)據(jù)和服務成果，包括完善的基礎底圖數(shù)據(jù)、地名數(shù)據(jù)、道路數(shù)據(jù)以及各種服務資源等，必將為天津市基礎地理信息公共服務平臺的應用推廣起到良好的示范作用。

［1］趙紅梅.淺談安全技術防范［J］.大眾標準化，2005(7)

［2］黃海軍.大聯(lián)網(wǎng):公安技防平臺建設新趨勢［J］.中國公共安全·市場，2010(3)

［3］代偵勇，楊軍委，曾念進.公安地理信息綜合應用系統(tǒng)的設計與開發(fā)［J］.測繪通報，2009(3)

［4］宇林軍，潘影.服務式2D、3D結合GIS的核心問題及其解決方案［J］.地球信息科學學報，2011(1)

［5］劉志霞.基于服務式GIS的旅游景區(qū)協(xié)同化管理方案研究［J］.大眾科技，2010(5)

［6］王賀封，張愛國.面向服務式GIS煤礦區(qū)環(huán)境信息共享架構［J］.山西師范大學學報(自然科學版)，2009(6)

［7］殷福忠，孫立民.基于瓦片金字塔技術的地圖發(fā)布平臺開發(fā)研究［J］.測繪與空間地理信息，2010(10)

［8］王建國，馮濤，關昆.Silverlight RIA的電子地圖應用開發(fā)［J］.天津測繪，2009(2)