地理信息技術在監獄管理中的應用

楊肖肖 王 博 張 哲 郭朝陽

(自然資源部 陜西基礎地理信息中心, 陜西 西安 710054)

0 引言

近年來,智慧監管工作一直深受國家、司法、公安等的高度重視。如何全面落實新時期司法行政改革發展要求與“數字法治、智慧司法”信息化體系建設戰略部署,監獄管理局采取了一系列措施,明確指出要充分運用現代科技手段,將計算機、測繪、物聯網等技術與監獄各項業務融合,提高監獄管理工作水平、促進執法規范化[1]。為此,各監獄管理局紛紛采取措施,在部分監獄內部開展監獄三維模型以及安防系統的建設,雖然實現了監獄內部的無死角全覆蓋監控,但其監管工作仍然以人工巡查和被動接警處置為主,無法做到事前發現,主動干預[2]。同時對于調監、外出押解、逃犯追蹤等獄外業務,仍未實現統一管理和輔助決策,因而需要構建全省監獄三維實景地理信息平臺。

本文以陜西省監獄管理局及其下轄監獄為例,以“天地圖·陜西”為基礎,充分利用地理信息、實景三維、人工智能、大數據、物聯網等技術,構建監獄實景三維地理信息平臺,明確全省統一的監獄地理信息數據體系,并在此基礎上,梳理監獄專題資源數據,緊密結合監獄業務需求,接入物聯網、安防等相關業務接口,實現集成報警與聯動、罪犯外出押解、脫逃人員追蹤、態勢推演等綜合分析功能,改變以往事后取證追查向事前預警干預方向的轉變,做到“全面感知、綜合研判、精準管控”,從而有效提升監獄管理工作信息化水平[3-5]。

1 建設方案設計

監獄實景三維地理信息平臺,以現有二、三維空間信息數據庫資源為基礎,綜合運用各信息化手段,解決目前監獄管理系統應用領域單一、應用功能單一、應用程度低的問題,實現對監獄全方位智慧化管理,為監獄管理決策提供強力支持,提高監獄管理工作的科學性和管理效率。

1.1 總體架構

基于開放性的、面向服務的架構體系(service-oriented architecture, SOA)設計理念,平臺分為數據層、服務層、系統層和應用層。在數據層,整合多項業務數據資源,構建起支撐整個系統的地理信息、監獄管理空間數據庫;在服務層,基于“天地圖·陜西”的地理信息服務、安防系統的各設備服務以及監獄業務管理系統的行業信息,形成面向監獄實景三維地理信息平臺的服務支撐層;在系統層,通過監獄三維實景地理信息平臺集成、整合各資源,為各系統、各用戶提供業務和服務支撐。整個架構通過建立貫穿不同層次的標準規范制度和安全保障體系,使這四層相互聯系,形成一個有機的整體,其總體架構如圖1所示。

圖1 總體架構

1.2 技術路線

平臺的總體技術路線如圖2所示。以“天地圖·陜西”的最新測繪成果為依據,收集并接入全省范圍內已有的監獄三維模型數據。并以平臺的應用需求為導向,基于陜西省自然資源和地理空間基礎信息庫中的全省多源、多尺度、多類型海量地理信息數據,開展平臺基礎地理信息數據、監獄專題數據的整合處理工作,形成空間坐標統一、數據格式統一的各類數據集,構建全省權威、標準、唯一的監獄地理信息數據庫。并在監獄地理信息數據庫基礎上,通過服務調用的方式構建陜西省監獄實景三維地理信息平臺,實現全省范圍內,獄政、獄情、獄警信息從宏觀到微觀的在線展示,從而為監獄行業的綜合展示、研判分析、動態標繪以及監獄內部監管、指揮調度提供支撐。

同時,地理信息作為一個基礎性平臺,整個建設過程需要遵循一定的標準、規范:①通過標準規范,可以方便后續全省范圍內新的監獄模型的接入、替換,以及后續監獄業務系統接口的集成調用；②結合監獄信息化和管理相關應用需求,也可依據本平臺提供的地理信息服務體系開展相關應用建設。

1.3 關鍵技術

1.3.1基于靜態和動態緩存的地圖服務模式

地圖傳輸和顯示效率對于地理信息系統至關重要。系統在設計時,采用基于靜態和動態緩存的地圖服務模式,對于矢量和影像底圖服務采用靜態地圖緩存的技術,基于金字塔模式預先生成不同顯示比例尺下的地圖瓦片,客戶端可以根據地圖顯示范圍進行計算得出請求范圍覆蓋到的瓦片數據的層次號和行列號,并將該范圍數據推送到客戶端。對于行政區劃、保障資源等實體圖層服務,則由服務器端根據客戶端的顯示范圍實時生成地圖緩存,極大地減少數據推送的數據量,提高系統運行的整體效率。

1.3.2基于Redis的內存數據庫技術

為解決地理信息系統頻繁的訪問數據庫的訪問壓力,引入了Redis內存數據庫技術[6],通過Redis緩存用戶、地圖服務等信息,保證了系統應用在Oracle連接已滿的情況下繼續提供緩存服務,提高系統容錯性,避免服務宕機。此外,針對內存數據庫與物理數據庫數據同步事宜,項目對數據庫同步策略進行了深入研究,形成了一套可行的數據庫同步策略,解決了監獄業務系統信息變化而引起的數據不一致問題。

圖2 技術路線圖

1.3.3地理信息系統空間分析技術

針對監獄管理工作的實際,結合罪犯外出押解、脫逃人員追蹤等重大事件,引入路徑分析、服務區分析等空間分析技術,并結合路網數據、道路通行情況,快速分析出兩點之間的最短路徑、最短時間,也可以根據罪犯的當前位置以及抵達中心點,快速分析出不同時段、不同速度下的可達范圍結果[7],為逃犯追蹤、包圍圈設置提供了技術保障。

2 功能設計與實現

監獄實景三維地理信息平臺基于“天地圖.陜西”的測繪成果、接入已有的監獄三維模型數據、物聯網設備信息及安防、獄政等業務信息,實現了多源信息的融合、分析和統一管理,最終形成的陜西省監獄實景三維地理信息平臺主要功能涵蓋了信息瀏覽、實時信息集成與聯動、三維場景分析、事件指揮調度4個方面,如圖3所示。

2.1 信息瀏覽

信息瀏覽實現了全省監獄現有罪犯人數、獄內案件、獄警人數、教育改造等信息在地圖上從宏觀到中觀的無極縮放瀏覽,以及監獄內部建筑、道路、設施、警戒區、監區等三維場景的微觀真實再現,便于全面掌握監獄信息。

2.2 實時信息集成及聯動

在監獄實景三維模型空間信息的基礎之上,集成實時監控、警報、門禁、周界防范、移動目標,并關聯顯示實時的圖像、狀態信息,實現各類信息的立體全息整合及聯動控制[8-10]。如:當發生警情時,地圖實時定位到報警點位,顯示監獄值班人員與附近警力,顯示附近關聯視頻監控,接通對講系統,獲取門禁信息并控制門禁狀態。再由出警警員現場確認情況是否需上報指揮中心,若屬重大警情需立即上報監獄管理局指揮中心并啟動應急預案,若屬一般警情預警及相關人員前往現場處理并記錄結果。

圖3 平臺功能

2.3 三維場景分析

三維場景分析主要實現了三維場景通用功能與監獄場景、業務的結合,支持監獄資源、興趣點等信息的空間查詢,支持量算分析、圖層管理、坐標定位、地圖書簽等基本地圖功能,同時,也可通過該模塊提供的靜態及動態視域分析、天際線分析、剖面分析等功能,輔助監測點、狙擊點、崗樓位置的選取[11]。

2.4 事件指揮調度

事件指揮調度是整個監獄實景三維地理信息平臺的核心亮點功能,以全省基礎地理信息和監獄專題數據為基礎,以物聯網設備為依托,以事件決策為切入點,實現了突發事件的監測、跟蹤和輔助決策[12],具體包括罪犯外出押解、脫逃人員追蹤、態勢推演、動態標繪分析模塊,以下將選取兩個方面進行介紹。

2.4.1罪犯外出押解

針對關押人員需要就醫、指認現場、出庭、轉所等外出場景。在監獄實景三維地理信息平臺中選取起點和終點,即可快速規劃出行駛路線、時間,使用者在依據三維平臺及功能,直觀了解路線周邊地形地勢、基礎設施、人員流動、警局警力分布等信息,提前預判可能出現的變動并作出應急預案。同時通過囚車及相應人員安裝的攝像頭、全球定位系統(global positioning system,GPS)技術、射頻識別技術(radio frequency identification,RFID)[13]等,通過無線網絡實時定位并傳輸圖像/視頻和語音信息到指揮中心,全面展示現場的態勢發展,以便相關領導能及時掌握囚車、關押人員、送押警察位置、狀態等動態信息,及時對刑事押解過程可能出現的突發事件進行布控和處理,確保押解安全[14]。

2.4.2脫逃人員追蹤

針對脫逃人員追蹤的突發情況,需要立即制定抓捕應急方案[15]：①事件定位,系統快速鎖定脫逃地點、脫逃事件發生時間;②范圍鎖定,根據脫逃地點路網、人員流動、基礎設施等情況劃定抓捕范圍,對有監控錄像的地點調取相應監控確認脫逃人員的脫逃方式和方向,進一步縮小搜索范圍；③警力部署,利用空間查詢分析功能,搜索脫逃事件發生地點的警力部署如公安局,并線下通知附近警力出警協助,對進行可能逃竄或藏匿地點(商場、地鐵、車站、樹林、親友家等)、線路、道路情況進行在線標繪、掛圖作戰,確定出警數量、交通方式、線路等,并在系統生成抓捕應急方案；④實施抓捕,將抓捕方案實時發布到參與抓捕行動人員手中,以便實施科學高效的抓捕行動。

3 結束語

本文在深入分析陜西省監獄管理局當前業務、建設現狀的基礎上,構建起能支撐陜西省監獄管理工作的監獄實景三維地理信息平臺。形成了全省準確、統一的監獄地理信息數據體系,實現了全省范圍內從宏觀到微觀的“地理信息+監獄信息”直觀化瀏覽。在此基礎之上,緊密結合監獄管理業務需求,集成實時安防及監獄業務信息,開展了綜合分析功能訂制研發,有效提升了監獄管理工作信息化水平。為監獄行業數據匯聚、系統集成,以及地理信息在監獄管理中的應用模式提供借鑒。未來將根據實際需求,逐步接入其他智能設備及新技術,形成陜西監獄智慧化管理一張圖。