消防三維地理信息數(shù)據(jù)建設與應用研究
——以大型綜合體消防管理為例

王鴻，田永明，楊娜

(1.濟南市勘察測繪研究院 山東 濟南 250013； 2.山東省城市空間信息工程技術研究中心，山東 濟南 250013)

1 引 言

近年來，越來越多的消防隊員犧牲的消息見諸新聞媒體，建立科學、實用的消防預案是提高滅火救援成功率、減少人員傷亡和財產(chǎn)損失的重要保證。在目前的消防數(shù)字化預案中，重點單位信息的表達以文字、表格、圖片和圖像文件為主，信息的使用依賴于各級消防人員對于現(xiàn)場情況的熟悉程度，增加了消防員工作的危險性。怎樣才能在滅火救援作戰(zhàn)的關鍵時候快速指出救援現(xiàn)場的道路、水源、建筑物分布、逃生路線等等關鍵點，成為亟待解決的問題。

隨著信息技術的發(fā)展，綜合運用虛擬現(xiàn)實技術、地理信息技術、數(shù)據(jù)庫技術等，有效集成空間數(shù)據(jù)、消防資源、消防業(yè)務數(shù)據(jù)，建立能夠進行數(shù)據(jù)管理查詢、消防資源管理、消防預案管理演示等消防應用管理平臺，有效提高消防事故處置效率，實現(xiàn)消防管理新模式，成為提高消防滅火救援成功率，減少消防事故的工作重點。

2 總體技術路線

三維地理信息技術突破平面地圖對空間的抽象描述，人們可以從三維模型空間中直觀的判斷管線、建筑等空間物體，同時模型數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)一體化的集成及三維地理信息與物聯(lián)網(wǎng)、BIM技術融合，使三維地理信息技術在城市規(guī)劃、國土等領域得到廣泛應用。本文研究是在充分借鑒三維地理信息在智慧社區(qū)、公安應急等領域的建設經(jīng)驗基礎上，將研究內(nèi)容主要分為兩大部分，一是基礎空間數(shù)據(jù)的獲取和數(shù)據(jù)建設，二是基于三維地理信息的應用服務。采用案例是面對濟南市一大型綜合體消防管理，以三維地理信息，數(shù)據(jù)制作及應用面臨的主要技術問題為主，通過對濟南市一大型綜合體進行消防專題普查、三維數(shù)據(jù)制作和消防設施綜合管理系統(tǒng)建設，完成利用城市三維地理信息相關技術輔助消防三維管理的目標。

3 基礎空間數(shù)據(jù)的獲取和數(shù)據(jù)建設

3.1 消防設施普查

利用消防竣工驗收圖和1∶500地形圖，如圖1所示，實地進行核查，對部分新建或錯漏的，采用全站儀、網(wǎng)絡RTK、手持測距儀等設備和方法進行補測，同時獲取全部設施及周邊環(huán)境圖像資料。

圖1 消防設施專題圖

普查成果包括各樓層平面布局圖、消防單位現(xiàn)狀 1∶500地形圖和消防設施、室內(nèi)布局的影像圖像。

空間位置：采集包括消火栓、手動報警按鈕、通風口、火災顯示盤、排煙口、光電報警器、區(qū)域閥箱、水利警鈴、門的定位點平面坐標。

空間布局：由于城市大型綜合體存在店面布局經(jīng)常變化的問題，普查基于消防竣工驗收底圖，對發(fā)生變化區(qū)域進行重新測繪。

影像圖像：采集消防設施圖像信息，要求能夠反映設施規(guī)格形態(tài)、紋理顏色、安裝位置。

成果形式：圖紙采用dwg格式存儲，影像圖像采用jpg格式存儲。

3.2 基礎三維模型建設

基于實地普查樓層分布、樓層內(nèi)部結構與消防設施分布等普查成果數(shù)據(jù)，制作三維數(shù)字模型，形象的展示重點單位外觀形態(tài)，單位內(nèi)部布局，門窗、消防設施的高度、寬度等。

圖2 建模技術流程

綜合考慮應用系統(tǒng)平臺對數(shù)據(jù)的兼容性，數(shù)據(jù)模型采用3ds Max軟件進行三維模型制作，預案演示依靠在三維地理信息平臺中進行路徑及預案說明制作完成相關工作。由于國內(nèi)三維地理信息平臺數(shù)據(jù)標準尚未完全統(tǒng)一，在數(shù)據(jù)制作前，要依據(jù)所采用的應用平臺，制定相應的數(shù)據(jù)標準，同時完成預案演示相關技術制訂，主要技術流程如圖2所示。

4 三維地理信息的應用服務

系統(tǒng)的應用功能實現(xiàn)基于三維虛擬場景對消防重點單位及其周邊環(huán)境的定位和瀏覽展示、消防重點單位建筑內(nèi)部結構瀏覽、消防設施的管理標注、消防力量部署、模擬演練、協(xié)助指揮員科學制定滅火救援預案，提高其在指揮決策、快速反應等方面的綜合能力。

4.1 消防重點單位周邊環(huán)境查詢?yōu)g覽

基于三維場景，展示消防重點單位信息，包括消防重點單位的坐落位置、東西南北四至范圍、主體建筑面積、消防分管單位、周圍道路情況、消防設施、水源的布設等基本信息的介紹與瀏覽，支持音視頻和實時互動，系統(tǒng)中提供標簽式互動，如圖3所示。

實現(xiàn)對包含消防中控室、消防水箱、消防卷簾門、消防通道、自動報警器、消火栓、消防手動報警器、滅火器、送風口、消防疏散通道等基本消防設施的屬性查詢與瀏覽，支持音視頻，如圖4所示。

圖3消防重點單位周邊環(huán)境介紹

圖4 消防設施查詢

4.2 火情環(huán)境分析

可以全面顯示綜合體內(nèi)部布局結構和消防設施位置情況，如消火栓、消防通道等，便于在滅火戰(zhàn)斗中準確使用，使消防官兵進入現(xiàn)場前能夠充分了解現(xiàn)場，減少由于不熟悉環(huán)境造成的安全事故，如圖5所示。

圖5 火情空間分析

4.3 模擬演練

為消防指揮人員提供滅火救援、作戰(zhàn)人員部署、車輛調(diào)度、消防車行車路線規(guī)劃的決策支持(在不同火情情況下)，支持對消防設施使用及相關聯(lián)動作業(yè)的動態(tài)展示。

圖6 預案模擬

根據(jù)應急處置機制，進行想定作業(yè)，模擬火災發(fā)生，支持將應對措施在系統(tǒng)中進行錄入。例如：消防重點單位內(nèi)部臨近區(qū)域安全責任人確認火警發(fā)生真實性，確定火災情勢，反饋消防控制室，撥打119火警電話，打開應急廣播進行人員疏散和火災撲救等。

5 結 論

本文介紹了主要以三維地理信息技術及數(shù)據(jù)制作為基礎，面向城市消防管理及應用需求，進行消防專題數(shù)據(jù)普查、三維數(shù)據(jù)生產(chǎn)和三維管理系統(tǒng)建設研究。在進行過程中，針對管理需求建立消防設施三維符號庫、基于消防預案進行三維展示進行了實際性工作。實踐證明三維地理信息系統(tǒng)在進行現(xiàn)狀及消防預案展示相比現(xiàn)有消防管理模式更加直觀快捷，但如何與目前管理流程相結合，提高三維管理系統(tǒng)服務效率是日后亟待解決的問題。

[1] 王英林，井發(fā)明，王智明. 寧波市消防設施普查及建庫[J]. 城市勘測，2015(4)：54～56.

[2] 厲寧，張強. 基于三維GIS技術的消防應急系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[J]. 消防科學與技術，2013(11)：1259～1261.

[3] 韓波. 城市綜合體消防安全探討[J]. 消防科學與技術，2015(4)：539～541.

[4] 曠彪. 消防三維預案輔助決策指揮系統(tǒng)設計[J]. 電腦編程技巧與維護，2014(21)：75～77.

[5] 欒濤. 論三維可視化技術在消防安全重點單位滅火救援數(shù)字化預案編制中的應用[J]. 中國管理信息化，2016(6)：160～161.

[6] 曹維. 消防戰(zhàn)評三維輔助系統(tǒng)應用研究[J]. 測繪與空間地理信息，2014(5)：120～122.

[7] 李進，杜光，邱華. 消防行業(yè)建筑物三維模型標準化研究[C]. 中國消防協(xié)會科學技術年會論文集，2012：31～36.