網(wǎng)格狀城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)布點布局模型研究

□ 文/許延鑫 湯國寶

平安城市建設從“科技強警”戰(zhàn)略和“3111試點工程”兩大項目開始，至今已有十多年的發(fā)展歷史，成批的安防視頻監(jiān)控設備覆蓋在城市的各個角落，在治安防控、社會維穩(wěn)、打擊犯罪、城市管理等領域中取得了顯著成果[1]。

2015年5月，國家發(fā)展改革委、中央綜治辦、公安部等九部委下發(fā)《關于加強公共安全視頻監(jiān)控建設聯(lián)網(wǎng)應用工作的若干意見》，可以說這是目前關于公共安全視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設高級別的行政文件，充分說明了國家政府對公共安全視頻監(jiān)控建設的重視程度。

平安城市布點布局存在問題

平安城市視頻監(jiān)控點位的布局是整個系統(tǒng)建設與應用過程中最為重要的部分之一，點位布局的合理性直接影響了施工難易以及開展視頻業(yè)務的有效性。

目前，平安城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)布點布局，主要存在以下不足：

1、缺乏統(tǒng)一規(guī)劃。目前平安城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)的建設更多的是追求點位數(shù)量的增加，各部門以滿足各自業(yè)務需求為主，各自為政，很少考慮全局統(tǒng)一規(guī)劃與統(tǒng)一布局，部分地點監(jiān)控點過多，而部分地點監(jiān)控點又過少。

2、覆蓋密度不夠。目前平安城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)攝像機的布建密度還不足以覆蓋平安城市需要關注的監(jiān)控目標，難以達到立體監(jiān)控關注目標的全覆蓋要求。

3、探頭數(shù)量不足。受制于平安城市建設經(jīng)費一次性投入不足等客觀因素，攝像機布建的數(shù)量無法覆蓋城市各個核心區(qū)域，形成了若干個監(jiān)控死角，在各部門開展業(yè)務過程中無法提供連續(xù)的有價值信息。

4、部署不夠合理。部分重要地點應該部署攝像機但卻未部署，部分地點部署的攝像機配置不合理，部分地點部署的攝像機拍攝位置不佳，導致大量視頻無法發(fā)揮應有的效能。

5、缺乏評判標準。各部門在平安城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)攝像機的覆蓋度等方面缺乏合理的評判標準，在監(jiān)控點位布局選址上也缺少統(tǒng)一的技術規(guī)范。

網(wǎng)格狀城市布局特征

網(wǎng)格，又稱格柵或棋盤，是以兩條垂直相交的坐標軸為基準的格狀圖式。城市網(wǎng)格以網(wǎng)格狀的道路正交規(guī)劃為原則，劃分城市的各個組成部分，街區(qū)為縱橫走向，是典型的城市形態(tài)之一。

中國大多數(shù)典型的網(wǎng)格狀城市都是歷史悠久、建成較早的都城或平原城市，例如：西安市（唐長安）、北京市（元大都）以及蘇州（宋平江城）、保定市（明保定城）等。

▲圖1 典型的網(wǎng)格狀城市示意圖(圖片來自互聯(lián)網(wǎng))

布點布局基礎理論

布點布局評價指標

平安城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)布點布局以覆蓋度為評價指標，通常采用監(jiān)控點密度，即每平方公里布設的攝像機數(shù)量，作為衡量平安城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設水平的一個定量指標。針對以覆蓋度為評價指標，通常有“基于城市監(jiān)控面積的覆蓋度”和“基于監(jiān)控關注目標的覆蓋度”兩種覆蓋度指標。

在平安城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)布點布局過程中，面積全覆蓋是一個理想目標，對實際布點布局的指導意義并不大。然而采用基于監(jiān)控關注目標的有效覆蓋度作為評價指標，能有效指導視頻監(jiān)控系統(tǒng)的建設。

監(jiān)控關注目標有效覆蓋度理論

本文布點布局模型設計采用基于監(jiān)控關注目標的有效覆蓋度作為基礎理論和度量指標。通常監(jiān)控關注目標可以分成兩類，一類是活動監(jiān)控關注目標，如行人、機動車、非機動車等目標；另一類是固定監(jiān)控關注目標，如城市出入口、交通道路、重點單位、公共區(qū)域等場所。

針對上述兩類監(jiān)控關注目標的有效覆蓋度討論兩類布點布局理論：

1）以“時間”為單位的布點布局理論

以“時間”為單位的布點布局理論，是指在一定時間范圍內(nèi)，對城市公共安全轄區(qū)內(nèi)的活動監(jiān)控關注目標被拍攝一次，稱之為有效拍攝時間指標。

2）以“空間”為單位的布點布局理論

以“空間”為單位的布點布局理論，是指基于監(jiān)控關注目標的有效覆蓋度，在城市公共安全轄區(qū)內(nèi)，對監(jiān)控關注目標分區(qū)分類，按照一定的理念規(guī)則，建立“防控線、防控圈、防控網(wǎng)”等為目的布點布局理論。

網(wǎng)格狀城市布點布局模型設計

通過研究各省市關于科學布建的指導思想，發(fā)現(xiàn)多數(shù)布點思路是基于以“空間”為單位，因此本文針對網(wǎng)格狀城市的布點布局模型研究將以“空間”為單位的布點布局理論為基礎，進行布點布局模型設計。

布點布局模型設計思路

一張漁網(wǎng)網(wǎng)片是由網(wǎng)線編制而成的，具有網(wǎng)目結(jié)構(gòu)的矩形片狀編制物。其中網(wǎng)目包含結(jié)節(jié)、目腳等部分組成，典型的網(wǎng)目結(jié)構(gòu)示意圖，如下圖所示：

▲圖2.漁網(wǎng)網(wǎng)目結(jié)構(gòu)示意圖(圖片來自互聯(lián)網(wǎng))

然而，眾多網(wǎng)目就組成了一張完整的漁網(wǎng)，典型的漁網(wǎng)示意圖，如下圖所示：

▲圖3 漁網(wǎng)示意圖(圖片來自互聯(lián)網(wǎng))

通過研究分析，發(fā)現(xiàn)漁網(wǎng)的網(wǎng)目形態(tài)與網(wǎng)格狀城市的基本特征非常類似，基于此設計了網(wǎng)格狀城市布點布局模型，又稱為“漁網(wǎng)模型”。

“漁網(wǎng)模型”設計

將“漁網(wǎng)模型”進行詳細設計，即：圍網(wǎng)、織網(wǎng)、結(jié)網(wǎng)、密網(wǎng)、補網(wǎng)。“圍網(wǎng)”對應網(wǎng)格狀城市的出入口；“織網(wǎng)”對應網(wǎng)格狀城市縱橫交錯的道路；“結(jié)網(wǎng)”對應網(wǎng)格狀城市縱橫交匯的道路路口；“密網(wǎng)”對應網(wǎng)格狀城市的“三區(qū)三口”；“補網(wǎng)”對應網(wǎng)格狀城市的外圍區(qū)縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)。

以下“漁網(wǎng)模型”說明，將以西安市為例進行示意。

1）圍網(wǎng)

● 將基于網(wǎng)格狀城市規(guī)劃的外圍進行全面封閉，設計兩道“外圍防線”，即“市際防線”和“主城區(qū)防線”。

● 場景：城市出入口、城郊小路，不能忽視車站、地鐵站、碼頭及機場。

● 部署高清卡口系統(tǒng)、智慧監(jiān)控系統(tǒng)，實時掌握進出城市的“機、非、人”情況。

▲圖4 圍網(wǎng)示意圖

2）織網(wǎng)

● 基于城市縱橫交錯的道路路段，進行視頻監(jiān)控“織網(wǎng)”，構(gòu)建“內(nèi)部防線”。

● 場景：重要路段、車站、地鐵站及碼頭。

● 部署智慧監(jiān)控系統(tǒng)或者高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實時監(jiān)控道路過往的“機、非、人”情況。

▲圖5 織網(wǎng)示意圖

3）結(jié)網(wǎng)

● 將城區(qū)內(nèi)部縱橫交匯的道路的交叉口進行全面管控，構(gòu)建“加密防網(wǎng)”。

● 場景：十字路口、丁字路口等。

● 部署高清電警系統(tǒng)或者智慧監(jiān)控系統(tǒng)、高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實時監(jiān)控經(jīng)過路口的“機、非、人”情況。

▲圖6 結(jié)網(wǎng)示意圖

▲圖7 密網(wǎng)示意圖

4）密網(wǎng)

● 針對道路交叉口之外的重點單位、人員聚集區(qū)、治安復雜區(qū)等“三區(qū)三口”進行實時監(jiān)控。

● 場景：黨政機關、銀行、學校、商場、企業(yè)單位、居民區(qū)、廣場、加油站等。

● 部署高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)或者智慧監(jiān)控系統(tǒng)，實時掌握進出的“機、非、人”情況。

5）補網(wǎng)

● 針對網(wǎng)格狀城市規(guī)劃外圍重要區(qū)域，進行全面管控，增補監(jiān)控網(wǎng)，構(gòu)建“監(jiān)控防區(qū)”。

● 場景：城市周邊區(qū)縣、村鎮(zhèn)等。

● 部署智慧監(jiān)控系統(tǒng)或者高清視頻監(jiān)控，實時掌握進出城鎮(zhèn)核心區(qū)的“機、非、人”情況。

▲圖8.圍網(wǎng)示意圖

結(jié)語

筆者在綜合分析了現(xiàn)有平安城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)布點布局指導思想的基礎上，將基于監(jiān)控關注目標的覆蓋度分為以“時間”為單位的布點布局理論和以“空間”為單位的布點布局理論，并從以“空間”為單位的布點布局理論出發(fā)，針對網(wǎng)格狀城市的特征，設計了布點布局“漁網(wǎng)模型”，為后續(xù)研究更多基于城市形態(tài)布點布局模型設計提供了思路與方法。