基于路燈燈桿號報警定位系統的研究與實現

魏金明，仲偉政，張廣春，王國峰

（濟南市勘察測繪研究院，山東濟南 250013）

一、引 言

隨著計算機技術、網絡技術、數據庫技術的飛速發展，GIS在國民經濟和社會生活中得到了越來越廣泛的應用［1］，而警務工作更是與GIS結合緊密的一個領域。目前，GIS已在我國許多城市的公安部門的一些警種中被采用，并在一定程度上發揮著重要作用。北京奧運會、上海世博會、亞運會、全運會等重大社會活動的安保工作都已引入了GIS。

警務工作的每一項內容都與地理位置有關［2］，并且警務工作的一個重要任務就是快速準確地確定案發地。在城市中，與地理位置密切相關又便于尋找的是遍布城市每條道路、深入城市各個角落的路燈燈桿。路燈作為城市公用基礎設施的重要組成部分，不僅是一種照明工具，還可用于報警定位。在路燈燈桿上粘貼醒目的燈桿號后，便可通過燈桿號在地圖上方便、快捷地定位到具體位置，實施快速定位、路徑規劃等相關工作。當前，我國許多城市都在建設基于路燈燈桿號的報警定位系統，如北京、深圳、濟南等。基于燈桿號的報警定位，可以避免當事人因陌生、緊張、恐懼等原因說不清具體事發位置的現象，有利于警務人員迅速出警，提高辦案效率。本文針對濟南高新區，制定了一種路燈燈桿號編碼規則，制作了標準化的地理底圖，研發了基于路燈燈桿號的報警定位系統，并實現了路燈燈桿號的快速定位、路徑規劃、打印輸出等功能。

二、燈桿編號

燈桿編號是對路燈燈桿的唯一編碼，它如同燈桿的身份證。有了燈桿編號，便可確定唯一的路燈燈桿，進而確定其位置。路燈編號遵循唯一性、簡捷性、易記性的原則，具體的編碼規則為:

1）路燈編號由道路名稱和路段編碼兩部分組成，其表達式為

2）道路名稱為該路燈所在道路的名稱。

3）路段編碼為路燈在所屬道路的唯一標識碼，針對濟南高新區的道路特點，用3位數字編碼表示。

4）位于路東（路北）的路段編碼用奇數表示，編碼由北向南（由東向西）依次為001，003，…，L，其中，L的最大值為999；位于路西（路南）的路段編碼用偶數表示，編碼由北向南（由東向西）依次為002，004，…，M，其中，M的最大值為 998。

5）道路同側相鄰路燈的間距為25 m，當一條道路遇到路口未安裝路燈時，將路口處路段編碼保留，如路口左側編碼為026，保留路口編碼028，路口右側編碼為030。

路燈編號印刷在20 cm×13.6 cm的專用貼紙上，采用黑體字體，粘貼在離地面1.70 m處，其效果如圖1所示。

圖1 路燈編號效果圖

三、數據準備

數據準備指利用數據處理工具，將原始數據處理為便于系統瀏覽和存儲的標準化數據，并將其存入數據庫。

1.數據種類

原始數據包括CAD地形數據、影像數據和路燈數據。CAD地形數據是實測1∶2000標準地形數據；影像數據是最新航測數據；路燈數據是包含坐標信息的現實屬性數據。

標準化數據包括標準底圖和應用圖兩部分。標準底圖由矢量數據和影像數據組成，其中，矢量數據分為道路、植被、房屋、其他特征4類；應用圖為路燈、單位、道路的矢量數據。標準化數據分類如圖2所示。

圖2 標準化數據分類圖

2.數據處理

數據處理指將原始數據處理成標準化數據，包括數據分層、矢量化、配準糾正、矢量點生成等過程。數據處理流程如圖3所示。

1）數據分層。數據分層是對CAD數據進行標準化分層，將其分為道路線、道路面、道路注記、植被線、植被面、房屋線、房屋面、房屋注記、其他線、其他面、其他注記共11層，以便于生成標準化的矢量數據。數據分層可利用AutoCAD軟件經過信息篩選、信息刪減、信息合并等過程實現。

圖3 數據處理流程圖

2）矢量化。矢量化的目的是制作矢量數據（Shapefile）。對于標準分層的CAD數據，首先通過ArcGIS軟件將其轉換為分層的Shapefile矢量數據；然后對關鍵數據進行處理，以消除冗余數據等。矢量化后的數據分為線層、面層、注記層3大類共11種數據，對其進行有序組合和符號化可生成矢量標準底圖。

3）配準糾正。配準糾正的目的是將數據賦予統一的坐標系統，本文針對濟南高新區數據，統一采用濟南獨立坐標系統。濟南獨立坐標系又稱正濟南坐標系，建立于1993年，是對1955年濟南市大地測量控制網改造后的高斯正形投影平面坐標系統［3］。對于原始影像數據，經過數據配準、正射糾正等操作便可生成標準影像底圖。

4）矢量點生成。矢量點生成是根據路燈數據的坐標信息生成矢量點，并賦予相應屬性的過程。矢量點生成利用ArcGIS軟件來實現，其燈桿號屬性是燈桿定位的依據。

另外，對房屋注記進行類型轉換、信息篩選等操作可生成單位矢量點；對道路矢量線進行編輯、信息提取、網絡化等操作可生成道路中心線網絡數據。

3.數據入庫

數據入庫指將標準化數據存儲入庫，以便對其有效地組織、管理和應用。本文采用用ArcSDE和SQL Server存儲數據。

ArcSDE是美國Esri公司推出的空間數據庫引擎，使用ArcSDE對數據存儲和管理具有以下特點:①可將空間數據和屬性數據集成在通用的商用數據庫管理系統中，實現海量數據有機地組織與管理；②利用商用數據庫的安全機制，保障了數據的安全；③采用真正的C/S結構，可在任何基于TCP/IP協議的網絡上運行，并支持多用戶并發訪問，即多個用戶可以同時對同一數據源進行操作［4］；④ 提供了一套完整的空間數據版本管理機制和策略，高效地解決了空間數據的并發訪問和多用戶編輯的瓶頸［5］。

存儲入庫的空間數據可分成柵格和矢量兩種，本文將其分為影像數據、底圖矢量數據、應用矢量數據3大類，以便于組織和管理。各類數據與數據庫的關系如圖4所示。

圖4 數據與數據庫關系

1）應用矢量數據。應用矢量數據包括路燈矢量點、單位矢量點、道路中心線3層。路燈矢量點、單位矢量點以要素類（Feature Class）的形式存儲在ArcSDE數據庫中，道路中心線則以要素集（Feature Datasets）的形式存儲。存儲后的數據保存了原數據的空間特性和屬性特性，可以方便地進行瀏覽、編輯和應用，是系統操作的應用數據。

2）底圖矢量數據。底圖矢量數據以要素類（Feature Class）的形式存儲，有利于管理和瀏覽。它包括道路線、道路面、道路注記、植被線、植被面、房屋線、房屋面、房屋注記、其他線、其他面、其他注記共11層，是標準底圖中的矢量圖。

3）影像數據。影像數據以柵格數據集（Raster Dataset）的形式存儲，具有瀏覽速度快、支持服務發布的特點。它的范圍為整個濟南高新區，是標準底圖中的影像圖。

四、系統實現

為實現基于路燈燈桿號的快速定位、路徑規劃等功能，筆者基于ArcGIS Engine組件開發了路燈燈桿號報警定位系統。

1.ArcGIS Engine

ArcGIS Engine是Esri公司推出的可構建定制GIS桌面應用程序的一個完整的嵌入式GIS組件庫。ArcGIS Engine包括構建ArcGIS產品ArcView、ArcEditor、ArcInfo和 ArcGIS Server的所有核心組件，使用ArcGIS Engine可以創建獨立界面版本的應用程序，或者對現有的應用程序進行擴展，為GIS和非GIS用戶提供專門的空間解決方案。

ArcGIS Engine提供了COM、.NET和C++的應用程序編程接口（API）。這些編程接口包括一系列高層次的組件，可以讓編程人員為現有的應用程序添加動態制圖和GIS功能，或者創建新的制圖和GIS解決方案。開發人員可以使用多種具有行業標準的交互式開發環境來創建專門的應用程序，可以方便、快捷地開發應用系統，并且保證系統的安裝、使用便捷穩定。

2.系統功能

路燈燈桿號報警定位系統提供了快速定位、路徑規劃、打印輸出等功能。系統界面如圖5所示。

圖5 路燈燈桿號報警定位系統界面

1）快速定位?？焖俣ㄎ灰竽芸焖?、準確地輸入燈桿號，并對燈桿號進行地圖定位。針對燈桿號由道路名稱和路段編碼組成的特點，系統提供了兩種燈桿號輸入方法。一種是通過選擇道路和編號的方法自動生成準確的燈桿號；另一種是直接寫入準確的燈桿號。輸入燈桿號后，點擊查找按鈕執行操作。如果燈桿號不準確，系統將自動提示。準確燈桿號的路燈會在地圖上定位選中，并在圖上標注出最近單位和最近距離，同時最近警務室也顯示在警務室輸入框內，以便進行路徑規劃。

2）路徑規劃。路徑規劃是畫出路燈到警務室的最短路徑。輸入準確的燈桿號和警務室名稱后，點擊規劃路徑按鈕執行操作。以警務室為起點、路燈為終點的路徑會在地圖上繪制定位，并標注出起止點和路徑距離。路徑規劃效果如圖6所示。

圖6 路徑規劃效果圖

3）打印輸出:系統提供打印輸出功能，可以直接打印圖形視窗內的地圖，也可將地圖以圖片格式（JPG、BMP等）輸出，方便警務工作使用。

除上述功能之外，系統還提供了地圖瀏覽、圖層管理、量測、信息查看等功能。

五、結束語

本文針對濟南高新區路燈報警定位工作，開發了路燈燈桿號報警定位系統。系統以標準化底圖為地理背景，借助規范化路燈燈桿號和ArcSDE空間數據引擎，采用ArcGIS Engine開發組件，實現了路燈燈桿號的快速定位、路徑規劃、打印輸出等功能。系統在濟南高新區警務室的燈桿報警定位、路徑規劃等工作中發揮了積極作用。同時，系統尚有可擴展和完備的空間，如可與高新區監控網絡聯網，第一時間查看事發點附近的監控信息，有利于案件的處置，也可增加三維模型數據，實現突發事件的警務預案處置工作。

［1］ 馬品，周峻松，丁昀輝.警用地理信息系統研究與實踐［J］.測繪與空間地理信息，2007，30（1）:74-76.

［2］ 張愛娟.警務門牌系統的研究與設計［EB/OL］.2011-01-22.http:∥www.doc88.com/p-94451303031.html.

［3］ 崔健，魏金鵬，仲偉政，等.基于柵格基本圖的POI數據更新方法研究［J］.測繪通報，2011（3）:66-68，94.

［4］ 郭朝輝，齊清文，鄒秀萍，等.基于ArcSDE的云南沿邊境地帶生態環境數據庫建設研究［J］.測繪通報，2007（3）:53-56.

［5］ 陳曉明.基于ArcSDE的空間數據庫版本管理軟件開發研究［J］.測繪與空間地理信息，2008，31（4）:128-131.