索榮遙
(北京博陽世通信息技術(shù)有限公司, 北京 110101)
人口管理是公安部門重要的基礎(chǔ)性工作[1]。針對(duì)公安人口管理目前有一些研究成果,如喬鈴翔[2]設(shè)計(jì)的地市公安機(jī)關(guān)村落人口管理系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了人口、身份證、案件等信息的采集與管理;郭俊江[3]等人構(gòu)建了以人口、地址、單位和關(guān)聯(lián)信息為核心的人口管理系統(tǒng);褚文苗[4]等人建立的WebGIS警用實(shí)有人口可視化管理平臺(tái),設(shè)計(jì)了樓層布局信息表單來加強(qiáng)人口信息的可視化表達(dá)。以上成果尚缺乏空間信息庫(kù)支撐,人口信息空間查詢分析效率有待提高;缺乏實(shí)景三維(three-dimensional,3D)支撐,人、房、案件的實(shí)景化關(guān)聯(lián)管理與精細(xì)展示有待完善;缺乏人員實(shí)體詳細(xì)分析,重點(diǎn)人員識(shí)別有待擴(kuò)展。實(shí)景地圖是關(guān)聯(lián)公安業(yè)務(wù)專用地理信息的較好媒介,將三維實(shí)景影像應(yīng)用于警用地理信息業(yè)務(wù)中可有效提升警用地理信息平臺(tái)生命力,但未見將其深入應(yīng)用到公安人口管理業(yè)務(wù)中。
目前各省市縣公安部門通過物聯(lián)網(wǎng)采集、人工采集、出警處理、網(wǎng)絡(luò)抓取等方式,積累了大量人員及相關(guān)事、地、物、組織等信息,人口及其關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)既有明顯的空間特性,又有多時(shí)間尺度特征[5],且信息涵蓋量大,現(xiàn)有公安人口管理系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)在于數(shù)據(jù)采集全面且相對(duì)規(guī)范、業(yè)務(wù)流程相對(duì)成熟,但人口數(shù)據(jù)高效組織、快速查詢、時(shí)空分析與直觀可視化展示明顯不足。面對(duì)突發(fā)狀況時(shí)重點(diǎn)數(shù)據(jù)快速挖掘篩選的應(yīng)急能力較弱,難以在短時(shí)間內(nèi)精準(zhǔn)快速地從庫(kù)中獲取人員及其關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)并在接近真實(shí)的地理空間場(chǎng)景中進(jìn)行直觀查詢、分析、研判、輔助決策。
因此,本文研究將空間數(shù)據(jù)庫(kù)、時(shí)空實(shí)體與實(shí)景三維應(yīng)用于公安人口管理業(yè)務(wù)中,提升人口數(shù)據(jù)價(jià)值、升級(jí)人口信息化管理新模式,建立集人口數(shù)據(jù)重組、高效查詢、時(shí)空分析、三維直觀展示于一體的、更加精細(xì)化的人口管理系統(tǒng),從而較好地解決以上問題。
以警綜數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),建立全要素時(shí)空實(shí)體模型抽取關(guān)鍵數(shù)據(jù)重組生成公安人口實(shí)體,采用空間數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的一體化組織存儲(chǔ),以實(shí)景三維模型為基礎(chǔ)集成遙感影像、矢量等空間數(shù)據(jù)構(gòu)建公安人口管理的地理底圖,在接近真實(shí)的地理空間場(chǎng)景中實(shí)現(xiàn)公安人口從宏觀到微觀的多粒度精細(xì)化管理,以及房、人、事在空間和時(shí)間上的有序關(guān)聯(lián)和深度分析,提升公安人口精準(zhǔn)管理分析能力。
以基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)和傾斜攝影三維數(shù)據(jù)為背景,基于Cesium(一個(gè)用于顯示三維地球和地圖的開源庫(kù))三維地球引擎框架建立瀏覽器/服務(wù)器(browser/server,B/S)結(jié)構(gòu)的三維WebGIS應(yīng)用系統(tǒng),采用數(shù)據(jù)源接入層、數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、應(yīng)用層架構(gòu)體系,如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)框架
數(shù)據(jù)源接入層:業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)以警綜為數(shù)據(jù)源,對(duì)三實(shí)信息深度梳理與分析,基于全要素時(shí)空實(shí)體模型實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵數(shù)據(jù)抽取加工,建立時(shí)空關(guān)聯(lián)度更高、數(shù)據(jù)價(jià)值密度更高的人口實(shí)體資源;地理空間數(shù)據(jù)以影像、矢量、數(shù)字高程模型、OSGB(open scene gragh binary)格式傾斜攝影三維模型、GLTF(Graphics Language transmission format)格式三維模型為主,對(duì)OSGB格式的三維模型數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理生成系統(tǒng)可支持的3D切片(3DTiles)數(shù)據(jù)格式。
數(shù)據(jù)層:基于空間數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)公安人口實(shí)體數(shù)據(jù)、多源地理空間數(shù)據(jù)、實(shí)景三維模型數(shù)據(jù)等多源異構(gòu)數(shù)據(jù)一體化組織與存儲(chǔ),建立公安人口時(shí)空數(shù)據(jù)一個(gè)庫(kù),為人口管理提供“后勤”資源保障。在數(shù)據(jù)底層通過時(shí)間和空間的交叉關(guān)聯(lián)計(jì)算自動(dòng)建立業(yè)務(wù)實(shí)體數(shù)據(jù)與地理空間數(shù)據(jù)、實(shí)景三維模型之間的時(shí)空關(guān)系,建立數(shù)據(jù)全文索引和時(shí)空索引,提高上層應(yīng)用的查詢檢索效率。
服務(wù)層:為數(shù)據(jù)層和應(yīng)用層之間溝通的橋梁,提供網(wǎng)絡(luò)要素服務(wù)(web feature service,WFS)、網(wǎng)絡(luò)地圖瓦片服務(wù)(web map tile service,WMTS)等,三維模型服務(wù),JDBC(Java database connectivity)數(shù)據(jù)庫(kù)訪問接口服務(wù),以及地理信息空間查詢分析服務(wù)等。
應(yīng)用層:是應(yīng)用系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)和直觀表現(xiàn)層,在實(shí)景三維可視化框架之上對(duì)某重點(diǎn)管理區(qū)域進(jìn)行立體的、富信息的地理場(chǎng)景三維展示,進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)警務(wù)機(jī)構(gòu)目錄導(dǎo)航、人員實(shí)體畫像、房人事關(guān)聯(lián)查詢、警務(wù)統(tǒng)計(jì)分析等功能。
從時(shí)間、空間、屬性三維度出發(fā),剖析公安人、事、物、地、組織等細(xì)粒度對(duì)象本質(zhì),以客觀地理空間世界中實(shí)體對(duì)象的方式進(jìn)行抽象,針對(duì)實(shí)體的多維度特征,從基本屬性考、組成結(jié)構(gòu)、時(shí)空屬性、關(guān)聯(lián)關(guān)系、行為能力、認(rèn)知能力六要素進(jìn)行實(shí)體分析、數(shù)據(jù)抽取、實(shí)體重組、描述表達(dá),建立集靜態(tài)和動(dòng)態(tài)、歷史和實(shí)時(shí)、離散和統(tǒng)計(jì)、屬性和時(shí)空、直觀和挖掘等信息于一體的公安人口實(shí)體,將接入的多源數(shù)據(jù)基于要素與人口實(shí)體數(shù)據(jù)等進(jìn)行自動(dòng)匹配關(guān)聯(lián),全方位呈現(xiàn)人口實(shí)體數(shù)據(jù)。按需動(dòng)態(tài)重構(gòu)生成具有特定應(yīng)用性質(zhì)的公安實(shí)體數(shù)據(jù)。時(shí)空實(shí)體模型如圖2所示。

圖2 時(shí)空實(shí)體模型
公安人口管理業(yè)務(wù)中涉及地理空間數(shù)據(jù)、人-地-事-物-組織屬性數(shù)據(jù)/位置數(shù)據(jù)/多媒體數(shù)據(jù)、物聯(lián)傳感數(shù)據(jù)等時(shí)空多媒體數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)具有多來源、多粒度、多模態(tài)、時(shí)空關(guān)聯(lián)復(fù)雜等特點(diǎn),采用空間數(shù)據(jù)庫(kù)針對(duì)公安人口管理業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)多源異構(gòu)的特點(diǎn)建立多元異構(gòu)數(shù)據(jù)一體化組織存儲(chǔ)模型,在保證上層功能不受影響的同時(shí),最大限度地提高其數(shù)據(jù)存取效率;將各類物理存儲(chǔ)格式的時(shí)空多媒體數(shù)據(jù)在邏輯上綜合集成,實(shí)現(xiàn)不同數(shù)據(jù)對(duì)象的組織關(guān)聯(lián)在上層提供一體化查詢檢索與分析。
(1)跨結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)表擴(kuò)展:實(shí)現(xiàn)關(guān)系結(jié)構(gòu)和對(duì)象結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一組織和訪問,同時(shí)支持關(guān)系表和文件的統(tǒng)一組織和訪問,實(shí)現(xiàn)多源異構(gòu)時(shí)空多媒體數(shù)據(jù)一體化管理和透明統(tǒng)一訪問。
(2)時(shí)空關(guān)聯(lián)搜索引擎:為各類實(shí)體、圖像、視頻/音頻、物聯(lián)傳感數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)時(shí)間屬性和空間位置屬性,并借助關(guān)鍵詞索引以及自適應(yīng)空間索引、時(shí)態(tài)索引綜合實(shí)現(xiàn)基于主題詞或空間位置的快速檢索,以及圖、文、多媒體互查。
基于Cesium框架搭建三維WebGIS實(shí)景三維場(chǎng)景可視化平臺(tái),實(shí)現(xiàn)實(shí)景三維模型數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、單體化處理、服務(wù)發(fā)布與可視化應(yīng)用。將小區(qū)實(shí)景三維模型與公安人口實(shí)體關(guān)聯(lián)融合,滿足對(duì)建筑物(樓)-房屋(戶)的分層分戶點(diǎn)選查詢管理需求。
(1)實(shí)景三維模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。本文采用的實(shí)景三維模型數(shù)據(jù)以傾斜攝影OSGB模型為主。利用CesiumLab(一種三維模型處理工具)將OSGB格式模型轉(zhuǎn)換成Cesium框架所使用的3DTiles格式模型加載到三維場(chǎng)景中。
(2)實(shí)景三維模型與公安人口實(shí)體信息關(guān)聯(lián)。傾斜攝影獲取的實(shí)景三維模型實(shí)際上是具備高精度三維展示效果的“一張皮”,無法對(duì)地物進(jìn)行單獨(dú)選擇、查詢,需要進(jìn)行模型單體化處理才可為地物賦予屬性值進(jìn)行單體交互查詢。本文采用Cesium動(dòng)態(tài)單體化方法[6]。技術(shù)流程如圖3所示。

圖3 實(shí)景三維單體化技術(shù)流程
集成高程地形數(shù)據(jù)、傾斜攝影數(shù)據(jù)、重點(diǎn)建筑三維模型、影像數(shù)據(jù)、行政區(qū)劃矢量數(shù)據(jù)等多源地理空間數(shù)據(jù)作為底圖進(jìn)行三維地球渲染展示,為警務(wù)工作輔助決策提供更加直觀的、可量測(cè)的立體空間參考。將公安人口、房屋、案件實(shí)體精準(zhǔn)映射到實(shí)景三維模型上,所有管理對(duì)象的信息可在此場(chǎng)景中展示操作[7],讓警務(wù)管理人員仿佛置身轄區(qū)實(shí)景中分樓、分戶的精細(xì)化看房、管人、查事。
將警務(wù)管理機(jī)構(gòu)按照上下級(jí)關(guān)系生成八級(jí)目錄樹,包含省公安廳、市公安局、分局、派出所、警務(wù)室、街道、建筑、房屋,分級(jí)授權(quán)管理,不同級(jí)別機(jī)構(gòu)具有不同操作權(quán)限。支持機(jī)構(gòu)目錄查詢、機(jī)構(gòu)地圖定位、轄區(qū)建筑物上圖、轄區(qū)警務(wù)信息統(tǒng)計(jì)概覽等。
根據(jù)全要素時(shí)空實(shí)體模型,構(gòu)建常住人口、流動(dòng)人口、重點(diǎn)人員、嫌疑人等人員實(shí)體畫像,提供基本特征、關(guān)聯(lián)關(guān)系、時(shí)空屬性、行為能力、組成結(jié)構(gòu)、認(rèn)知能力等人員六元組信息,展示某人相關(guān)靜態(tài)、動(dòng)態(tài)、直接、隱含的全要素信息。可快速掌握是誰、住哪兒、現(xiàn)在在哪兒、近期去過哪兒、家有什么人、曾經(jīng)涉案情況、有什么特長(zhǎng)等。
(1)基本特征。用以簡(jiǎn)明地展現(xiàn)某人身份特征,根據(jù)特征動(dòng)態(tài)賦予不同顏色醒目表達(dá)常住人口、流動(dòng)人口、重點(diǎn)人員、嫌疑人。基本特征信息包括從警綜數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)人員基本信息中抽取的基本屬性,如姓名、性別、出生日期、照片、職業(yè)、身份證、戶籍地、現(xiàn)住址;通過人員基本信息、案件信息關(guān)聯(lián)分析提取的涉案情況統(tǒng)計(jì)信息。
(2)關(guān)聯(lián)關(guān)系。建立人員家族關(guān)系模型,生成每個(gè)人的家族關(guān)系圈圖譜,掌握人員家庭組成結(jié)構(gòu)及家庭成員性質(zhì)、詳細(xì)信息等;挖掘目標(biāo)人員關(guān)系圈中的重點(diǎn)人員并進(jìn)行標(biāo)識(shí)提醒;將關(guān)系圈與空間地圖集成實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)人員上圖,掌握目標(biāo)人員及關(guān)聯(lián)人員空間分布狀況。
(3)時(shí)空屬性。用于描述和展現(xiàn)人員的時(shí)空軌跡流轉(zhuǎn)情況[8],基于一定時(shí)間段抽取人員出行信息,包括定位信息、出入車站/機(jī)場(chǎng)、入住賓館等時(shí)空信息,經(jīng)過時(shí)空有序重組生成人員位置流轉(zhuǎn)軌跡實(shí)體并在實(shí)景三維場(chǎng)景中顯示,基于軌跡進(jìn)行動(dòng)態(tài)演播、停留點(diǎn)分析、軌跡碰撞分析及關(guān)聯(lián)查詢分析[9],輔助警務(wù)人員更快地獲得情報(bào),預(yù)防、制止犯罪[10]。
(4)行為能力。用于描述和展現(xiàn)人員特長(zhǎng)信息,將某人的形體特征、職業(yè)信息、涉事信息等進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析得出某人的特長(zhǎng)能力并給出關(guān)鍵詞云。
(5)組成結(jié)構(gòu)。主要描述人員信用特征,基于銀行大數(shù)據(jù)金融信息抽取銀行卡使用狀態(tài)、貸款情況、信用等級(jí)及支付記錄等信息,分析其是否存在支付能力弱、違規(guī)違法倒錢行為及其潛在不穩(wěn)定危險(xiǎn)因素和犯罪趨勢(shì)。
(6)認(rèn)知能力。綜合人員基本信息、時(shí)空位置、關(guān)聯(lián)人員、行為能力,重點(diǎn)分析網(wǎng)絡(luò)輿論信息、涉事涉案過程及結(jié)果信息等,挖掘分析其煽動(dòng)、預(yù)判和反偵察等認(rèn)知能力。
通過空間位置關(guān)系和屬性關(guān)聯(lián)關(guān)系,在數(shù)據(jù)庫(kù)中建立組織機(jī)構(gòu)、房屋、人員、案件等各類實(shí)體之間的互聯(lián)互通數(shù)據(jù)模型,可通過任一實(shí)體瞬時(shí)關(guān)聯(lián)抽取到另一類實(shí)體并在地圖上展示其詳細(xì)信息,實(shí)現(xiàn)“房、人、事”之間的閉環(huán)關(guān)聯(lián)查詢,為組織機(jī)構(gòu)快速掌握管轄社區(qū)人口及關(guān)聯(lián)信息提供快速通道。
4.4.1房屋實(shí)體查詢上圖
可按地址、所屬區(qū)域(所在社區(qū)、街道)等條件查詢,也可在地圖上繪制空間范圍進(jìn)行查詢。房屋實(shí)體地圖展示:實(shí)有房屋映射為地圖上的點(diǎn),上圖時(shí)自動(dòng)按照空間范圍進(jìn)行點(diǎn)聚合展示并進(jìn)行房屋數(shù)量統(tǒng)計(jì),選擇某個(gè)房屋點(diǎn)進(jìn)一步查看房屋分布及實(shí)體信息。實(shí)有房屋樓房三維模型,如圖4所示,展示整棟樓內(nèi)實(shí)有人口的概要信息,包括樓房基本信息、樓內(nèi)人口統(tǒng)計(jì)信息、樓內(nèi)居住人員簡(jiǎn)要信息,若有重點(diǎn)人員則動(dòng)態(tài)渲染醒目提示。實(shí)有房屋樓房實(shí)景三維模型,如圖5所示,對(duì)樓房實(shí)景三維模型進(jìn)行單體化處理,在三維數(shù)字地球上加載顯示,對(duì)樓棟、戶進(jìn)行獨(dú)立交互操作查看信息。

(說明:圖中敏感信息由“*”代替)

(說明:圖中敏感信息由“*”代替)
4.4.2人員實(shí)體查詢上圖
可按人員類型、身份證號(hào)、姓名、性別、民族、所屬區(qū)域(所在社區(qū)、街道)等條件查詢,也可以在地圖上繪制空間范圍查詢。實(shí)有人口實(shí)體上圖,以不同顏色區(qū)分顯示常住人口、流動(dòng)人口、重點(diǎn)人員、嫌疑人等,與人口列表聯(lián)動(dòng),直觀表達(dá)實(shí)有人口空間地域分布狀態(tài)。地圖上選擇某人口實(shí)體點(diǎn),可查看其詳細(xì)人員實(shí)體畫像,如圖6所示。實(shí)現(xiàn)從大面積人口分布、到小范圍人員定位、再到人員個(gè)體畫像詳細(xì)信息的縱向深度鉆取、橫向時(shí)空關(guān)聯(lián)的查詢模式,可快速為警務(wù)工作人員提供多角度、多粒度、多維度的完整人員信息。

(說明:圖中敏感信息由“*”代替)
4.4.3案件實(shí)體查詢上圖
可以按案件名稱、編號(hào)、時(shí)間、類型、來源、危害程度、發(fā)案處所等條件進(jìn)行查詢,可在地圖上繪制空間范圍查詢。依據(jù)案發(fā)位置進(jìn)行空間化在地圖上定位展示形成案事件地圖,選擇案件點(diǎn)可快速獲取案件實(shí)體信息,包括基本信息、涉案地點(diǎn)、關(guān)聯(lián)人員、關(guān)聯(lián)物品、關(guān)聯(lián)組織等多元信息。
4.4.4“建筑物->戶->人->事”關(guān)聯(lián)查詢
可在樓房三維模型、實(shí)景三維模型上選擇某一戶,查看其房屋室內(nèi)結(jié)構(gòu)圖及戶成員詳細(xì)信息,同時(shí)關(guān)聯(lián)到人員實(shí)體畫像、案件實(shí)體,一條線深入掌握人員詳細(xì)信息及涉案情況。避免警務(wù)工作人員在多條查詢通道中來回切換奔波,近實(shí)景地展示環(huán)境,也可以讓工作人員在系統(tǒng)中更好地掌握實(shí)地環(huán)境,減少現(xiàn)場(chǎng)奔波,提高信息查詢和獲得效率。
綜合位置計(jì)算、時(shí)空分析、統(tǒng)計(jì)分析等方法,對(duì)人員結(jié)構(gòu)、案件結(jié)構(gòu)、重點(diǎn)人員進(jìn)行多維度、多粒度分析,提供即有全局又有局部的分析結(jié)果,將抽象的警務(wù)分析結(jié)果直觀簡(jiǎn)明化,加速警務(wù)人員對(duì)分析內(nèi)容的特征、關(guān)系和趨勢(shì)進(jìn)行理解、輔助決策。
4.5.1人員結(jié)構(gòu)分析
將人口按照人數(shù)、類別、籍貫、民族、年齡、性別等條件進(jìn)行人口分類數(shù)量統(tǒng)計(jì)、重點(diǎn)人員籍貫特征分析、重點(diǎn)人員年齡特征分析、重點(diǎn)人員民族特征分析、人口流動(dòng)流向分析、人口變化趨勢(shì)分析等,以地圖位置為核心關(guān)聯(lián)地理飛線、餅圖、柱狀圖、折線圖等展現(xiàn)。
4.5.2案件地理分析
將案件按照案發(fā)時(shí)段、區(qū)域、類型等條件進(jìn)行案件熱點(diǎn)分析、案件總數(shù)變化分析、案件分類數(shù)量統(tǒng)計(jì)、各類案件案發(fā)時(shí)段分析、案件類型變化分析及案發(fā)嚴(yán)重程度變化分析等,分析結(jié)果可作為犯罪案事件的預(yù)測(cè)基礎(chǔ)[11]。
4.5.3重點(diǎn)人員識(shí)別
選擇某街道模擬工作人員持警務(wù)終端巡邏的辦公場(chǎng)景,通過空間位置計(jì)算,實(shí)時(shí)識(shí)別巡邏街道周邊存在安全隱患因素的房屋、重點(diǎn)人員,并按距離遠(yuǎn)近、按安全等級(jí)高低推送顯示。
全要素公安時(shí)空實(shí)體模式使公安人口信息價(jià)值密度更高,可查詢、可分析性更強(qiáng);實(shí)景三維讓實(shí)體有了全方位的實(shí)景空間依托,為公安人口管理工作提供了更具有實(shí)戰(zhàn)意義的操作環(huán)境。實(shí)景三維被定義為國(guó)家新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要組成部分,未來國(guó)家各行各業(yè)信息化建設(shè)也將依托統(tǒng)一的實(shí)景三維數(shù)字底座開展。本文采用的時(shí)空實(shí)體與實(shí)景三維相互輔佐、相互成就的技術(shù)模式與系統(tǒng)框架,順應(yīng)新時(shí)代新技術(shù)發(fā)展趨勢(shì),可有效減少數(shù)據(jù)跑腿路程,實(shí)現(xiàn)多角度、多粒度、多維度完整人口信息的瞬時(shí)提取,融合實(shí)景三維場(chǎng)景表達(dá)提高數(shù)據(jù)應(yīng)急能力和公共安全預(yù)警能力,可為公安人口精細(xì)化管理業(yè)務(wù)及其他相關(guān)管控業(yè)務(wù)提供更先進(jìn)更高效的服務(wù)支撐。然而,目前系統(tǒng)主要應(yīng)用于某市公安人口管理,且只在某重點(diǎn)區(qū)域引入了實(shí)景三維數(shù)據(jù)支撐,數(shù)據(jù)處理規(guī)模不大,系統(tǒng)尚需進(jìn)一步研究大面積實(shí)景三維批量自動(dòng)單體化處理、人/房實(shí)體自動(dòng)關(guān)聯(lián)處理等技術(shù),以適應(yīng)更大規(guī)模的公安人口管理業(yè)務(wù)。