基于GIS的天津市技防監控點位規劃系統建設與應用

關昆，于海波，蔣許鋒，孟浩東

(天津市測繪院，天津 300381)

1 引言

為進一步提升社會治安防控水平，創造良好穩定的社會治安環境，貫徹實施《2011－2015年天津市技術防范網絡體系建設實施方案》，天津市將在十二五以及十三五期間加快進行技術防范網絡體系建設，充分利用現有的視頻監控平臺，認真規劃建立全域覆蓋、全時監控、全息感知的攝像監控點位，形成關鍵部位無盲點，重要區域全覆蓋的立體巡控格局。

基于上述原因，天津市公安部門提出要建立科學、合理的技防監控點位規劃，能夠針對全市現有的路網、重點單位、道路交叉口等現狀，對規劃需求進行精密統計和分析，作出合理的監控點位分布規劃方案。基于地理信息系統(GIS)的技防監控點位規劃系統就應運而生了，它以GIS空間數據為基礎，運用空間數據庫技術、GIS空間分析技術、Silverlight等建立出滿足公安部門使用需求的監控點位規劃系統，實現對全市基礎道路數據的管理，針對不同區域、不同道路、不同的規劃類型計算出特定的點位分布規劃和布局方案，為監控規劃部門的科學合理決策提供有效的依據。

2 系統設計

2.1 總體建設思路

天津市技防監控點位規劃系統的總體建設思路，是利用天津市現有的路網和重點監控單位數據，經過加工處理后，按道路和單位的等級進行分類處理，在執行規劃的過程中，根據規劃的點位總數、規劃區域以及點位的重要程度進行合理規劃，由計算機直接生成分布方案，并結合人工選取和干預來完善規劃成果。

規劃系統的建設流程如下:

(1)數據處理加工

利用全市路網數據，生成覆蓋全市的道路交叉口點位圖層，并分別將道路、路口圖層根據道路的等級進行類型的劃分，同時生成路寬信息，作為規劃實施時的重要判斷依據。將全市的重點監控單位進行加工處理和分類存儲，與道路圖層進行關聯。

另外，制作全市的重點監控區域(環線范圍內、濱海功能區等)、重點監控道路(環線、刑偵控制路線等)圖層，作為規劃制定的基本輔助條件。

(2)點位瀏覽和統計

針對規劃的目標點位(平交路口、立交路口、重點單位、路段)，公安網內已建設的視頻監控點、電子卡口、電子警察，全市立交橋等信息進行分區域、分類型的統計，并能在地圖上進行瀏覽和編輯。

(3)自動規劃和人工輔助

利用加工后的GIS數據和給定的條件，應用空間分析計算方法，用程序自動生成規劃點位的分布結果，同時可以結合人工輔助方法進行點位分布和調整。

(4)規劃成果管理

針對已經規劃完成的方案，在地圖上進行點位分布瀏覽、導出、調整，并可針對規劃點位進行視頻、圖像等信息的上傳功能，將成果提供給規劃決策部門進行實地規劃判斷依據。

2.2 系統總體結構

基于GIS的天津市技防監控點位規劃系統的總體結構如圖1所示。

2.3 數據存儲

規劃系統的數據組織情況如圖2所示。

圖1 技防監控點位規劃系統總體結構

圖2 規劃系統空間數據情況

專題圖層分為三類:目標點位圖層、輔助點位圖層、規劃成果圖層，分別代表著規劃系統的圖上目標分布點、規劃輔助參考點以及規劃成果點位的信息記錄。

各類空間數據在GIS服務器中以SQL Server空間數據庫的方式存儲，SQL Server 2008提供了對GIS空間數據存儲、查詢、索引的原生支持，可以很容易地開發操控空間數據的應用程序。

空間數據采用WGS－84坐標系，便于同公安網內的PGIS系統進行數據交互。在SQL Server數據庫中，采用SqlGeography的格式進行存儲，地理位置在地圖上由經緯度來表示，并使用地理網格的方式建立空間索引。

3 規劃應用的關鍵技術

3.1 空間數據庫的關鍵算法

SQL Server 2008通過引入新的空間數據類型提供了對地理數據的支持，可以使用它來存儲和操縱基于位置的信息，它的空間支持可以幫助用戶通過分析基于地理的位置數據來作出更好的決策。應用SQL Server Spatial對GIS的空間計算的支持，靈活組織各類SQL空間算法來達到對地理數據的分析和計算功能，從而實現在地圖上合適的位置進行點位的分布規劃。

系統中，空間信息以geography類型在數據表中進行存儲，列名定義為Geom，包含了經緯度坐標的橢球體數據，使用SQL Server2008中預定義的對geography的操作方法實現各種空間位置的計算，例如:

(1)計算空間包含關系，查詢區域內的點位分布:Geom.STWithin

(2)計算點位間距離，排除周邊范圍內的已建點位:Geom.STBuffer

(3)計算道路長度、區域面積:Geom.STLength()，Geom.STArea()

(4)計算圖形之間的最短距離:Geom.STDistance

3.2 SQL Server存儲過程的調用

SQL Server存儲過程是一組為了完成特定功能的SQL語句集合，經編譯后存儲在數據庫中，可以定義輸入參數，執行后返回指定格式的結果集。通過存儲過程來實現數據的批量操作和調用，具有效率高、執行速度快、方便易用等優點。

系統中，把具體的規劃執行、點位統計等功能以存儲過程的形式發布，在程序的前臺開發中通過調用存儲過程來獲得返回的點位集合，可以非常方便地實現規劃點位的獲取和分布功能。

3.3 ArcGIS Silverlight API

系統中，在地圖瀏覽和圖層展示方面采用微軟Silverlight的方式來實現。Silverlight是一種富客戶端(RIA)模式，相比傳統的B/S結構，它提供了更為輕便的運行環境，方便于設計、開發和發布跨平臺支持、更高效的加載速度以及更良好的用戶體驗的網頁應用。系統中采用Silverlight技術組織開發應用表現層，集中負責前端Web頁面的展示，通過服務層訪問空間數據庫。

系統的客戶端地圖部分采用Esri公司的ArcGIS API for Silverlight來開發，通過REST服務接口訪問地圖服務，通過Silverlight API實現以下功能:

(1)空間數據展示和符號渲染:通過Esri API進行切片地圖的瀏覽以及規劃點位的符號化展示。

(2)道路路段間隔分布:在規劃的過程中，需要在指定的道路上按指定的間隔進行監控點位的分布，系統通過遍歷道路上的每個節點，計算累計長度，按給定的間隔增加規劃點位的方式實現。

(3)判斷點位是否包含在區域內:根據經過點位的射線與區域多邊形的交點個數來判斷，實際應用中，利用此方法來排除所選區域以外的點位。

4 規劃系統的主要功能

4.1 目標點位瀏覽

在地圖上瀏覽全市道路路段、道路交叉口、重點單位等目標點位的分布，控制顯示機制，根據不同的比例尺和點位級別來進行瀏覽。

在地圖上瀏覽全市立交橋、已建視頻監控點、已建電子卡口、已建電子警察的分布，作為規劃的輔助判讀，對于已經建有監控設施的位置周圍，排除在規劃之外。

統計全市及各環線的平交路口、立交路口、重點單位的數量。

模塊情況如圖3所示。

圖3 目標點位瀏覽模塊

4.2 詳細規劃制定

包含下面幾個操作步驟:

(1)設置規劃范圍，包括行政區域、環線范圍、重點道路等條件。

(2)設置道路路段的分布間隔，即每類道路的間隔距離。

(3)設置在所選區域內要規劃的道路交叉口的類型以及數量。

(4)設置在所選區域內要規劃的重點單位的類型以及數量，包括銀行、超市、珠寶店、停車場、學校等。和道路交叉口相同，可以選擇規劃數量后，由程序自動規劃出區域內的點位，也可以由人工在區域內進行點位的選擇布設。

(5)根據條件執行規劃，生成規劃方案。對于不符合要求的規劃點位，進行人工處理，包括刪除、移位和新增。

模塊情況如圖4、圖5所示。

圖4 制定詳細規劃條件

圖5 設置詳細數量并執行規劃

4.3 規劃成果管理

規劃完成后，點位成果將保存在規劃成果點位圖層中，用戶可以根據類型進行進一步的操作:

按條件查詢，根據規劃名稱、規劃類型、規劃時間等條件進行成果的查詢和分頁顯示。查詢后，可對規劃成果列表進行管理，包括成果的分布點位在圖上的查看、點位明細導出以及成果的調整功能，同時提供了對規劃結果的圖像輸出。

系統同時提供了對每個點位的圖片瀏覽功能，對于公安機關等系統的應用部門，可以將每個點位的現場照片上傳到數據庫中并同點位掛接，在實地進行點位布設之前，通過點位的照片、視頻等信息來做出進一步決策，如圖6所示。

圖6 規劃成果管理

4.4 規劃參數設置

對各類道路交叉口的攝像機個數、各類重點單位前的攝像機分布個數、各類道路路段中間的攝像機個數、各類道路路段的分布間隔、已建點位的周邊排除半徑做詳細設置并保存在規劃參數表中。在規劃執行完畢后，根據所設置的參數、路寬等數據來生成實際的規劃點位，如圖7所示。

5 結語

系統應用GIS技術，通過建立技術防范監控點位規劃系統，實現了全天津市的重點區域、指定道路的監控點位規劃功能，為公安機關及相關部門對全市范圍內的視頻監控點位的規劃布局起到了良好的輔助作用，建立起了全方位、多層次的防控分布格局。

圖7 規劃參數設置

目前系統在天津市公安部門投入使用，通過對全市基礎數據的加工和整合，建立起路網、重點單位和要害部位的數據分層分級管理機制，實現了對各類地區的視頻規劃的快速制定和靈活布控，為規劃管理決策提供了可靠的數據保障，在全市的視頻監控規劃中發揮了重要作用。

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