沙穎平 周 玲 高延銘 曲 鵬 王 波

中國海監(jiān)現(xiàn)場執(zhí)法綜合指揮系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)

沙穎平 周 玲 高延銘 曲 鵬 王 波

海洋行政管理是國家行政管理的重要領域之一，中國海監(jiān)是國家海洋局領導下的海洋行政執(zhí)法隊伍，各級海洋行政主管部門及其所屬的中國海監(jiān)機構依據(jù)相關法律法規(guī)，維護了良好的海域使用秩序。

我國海洋行政執(zhí)法具有管轄范圍廣、面積大、強度高的特點。利用現(xiàn)代信息技術，加強執(zhí)法人員的執(zhí)法檢查和取證能力，提高執(zhí)法效率，是海域行政執(zhí)法面臨的重要問題。綜合利用3S技術、媒體編碼技術、數(shù)據(jù)庫技術和3G通訊技術，研究并開發(fā)“中國海監(jiān)現(xiàn)場執(zhí)法綜合指揮系統(tǒng)”，可以實現(xiàn)指揮中心與執(zhí)法現(xiàn)場多種信息的雙向溝通，有效提高中國海監(jiān)隊伍海洋行政執(zhí)法效能。

海域使用檢查執(zhí)法的主要工作內(nèi)容之一是現(xiàn)場用海項目核查，包括使用專用測繪設備進行空間定位、海域范圍評判和面積計算、利用音視頻記錄設備進行現(xiàn)場情況的記錄和取證等?，F(xiàn)場取證內(nèi)容經(jīng)整理形成檢查報告，報告中除包括常規(guī)的描述內(nèi)容外，還包括GPS核準的空間位置以及現(xiàn)場的錄音、錄像和照片等資料，再經(jīng)過人工整理形成最后的執(zhí)法檔案。原有的業(yè)務流程除時效性難以滿足執(zhí)法業(yè)務的需要外，還存在后期應用不便、資料格式不一致等系列問題。

中國海監(jiān)現(xiàn)場執(zhí)法綜合指揮系統(tǒng)首先要解決的問題主要是現(xiàn)場位置、媒體資料的獲取和傳輸，其次是數(shù)據(jù)傳輸?shù)街笓]中心后的應用和歸檔。因此合理的硬件選型、多線程開發(fā)軟件方案和傳輸線路是本系統(tǒng)解決方案重點要考慮的問題。

前端設備除必要的基礎地理信息支持、經(jīng)緯度獲取校正和測量功能外，還要具備系統(tǒng)注冊、經(jīng)緯度上報以及視頻資料獲取、壓縮和發(fā)布的功能。其中自動經(jīng)緯度上報、用戶標定點和視頻處理均為互相獨立的線程進行操作，避免因系統(tǒng)的時延和3G線路的通訊狀況不佳影響整個系統(tǒng)的應用效果。經(jīng)調(diào)研，可以滿足系統(tǒng)基本性能的前端設備有華碩、惠普、蘋果、三星等廠商推出的多款產(chǎn)品，經(jīng)對比系統(tǒng)選擇Trimble公司的Yuma進行開發(fā)。Yuma是一款適用于戶外的堅固性平板電腦，具備防水、防塵和防震性能，十分適合中國海監(jiān)執(zhí)法環(huán)境的實際情況。Yuma內(nèi)置的GPS信號在處理后靜止精度在1～2米，在進行沿海地區(qū)多種3G通訊質量測試后，系統(tǒng)選擇使用中國電信EVDO網(wǎng)絡進行3G通訊支持。

執(zhí)法現(xiàn)場綜合指揮系統(tǒng)結構

行政執(zhí)法指揮中心的系統(tǒng)除了具備與現(xiàn)場的正常通訊功能外，還具備強大的數(shù)據(jù)支持能力、現(xiàn)場數(shù)據(jù)比較能力以及媒體信息播放和記錄能力，并能直接形成相應的歸檔資料，供其他應用系統(tǒng)及執(zhí)法管理需要。

為了更好地表現(xiàn)執(zhí)法現(xiàn)場情況，選擇全國沿海分辨率為1～5米的遙感影像為底圖，疊加1:25萬～1:50萬的DEM數(shù)據(jù)，補充沿海各省市的管理岸線、行政區(qū)劃、海域功能區(qū)劃和各類確權用海數(shù)據(jù)，以及陸地交通、水系、居民地等信息，形成應用海域和周圍環(huán)境的完整信息支持。地理信息支持平臺分別選用World Wind Java三維地圖平臺和ARC GIS Server二維地圖平臺，實現(xiàn)了對現(xiàn)場信息的同步展示和同步定位，可以從不同角度和方位保證對現(xiàn)場回傳信息的表現(xiàn)效果。

考慮到海量基礎空間數(shù)據(jù)支持的效率、完整性和靈活性，系統(tǒng)在服務器端采用了三種數(shù)據(jù)支持方式：WMS（Web Map Service）服務、ARCSDE+ORACLE數(shù)據(jù)支持和SHP格式的數(shù)據(jù)支持。WMS服務：全部的基礎數(shù)據(jù)都轉化為WMS服務緩存，利用ARCGIS Server實現(xiàn)信息的分層發(fā)布，發(fā)布內(nèi)容包括可見光遙感影像和合并后的基礎地理數(shù)據(jù)，還包括以WMS形式發(fā)布的空間高程數(shù)據(jù)；ARCSDE數(shù)據(jù)：主要用于發(fā)布與執(zhí)法過程關聯(lián)緊密的、具有空間和屬性雙重內(nèi)容的信息，包括海洋功能區(qū)劃、確權用海、工程用海數(shù)據(jù)等；SHP等文件格式：主要用于臨時增加的數(shù)據(jù)的疊加，如臨時獲得的空間遙感影像或海域使用證內(nèi)容，可以提高系統(tǒng)的靈活性。

基礎數(shù)據(jù)接口的目的是以松耦合方式連接前端系統(tǒng)與指揮系統(tǒng)，實現(xiàn)媒體數(shù)據(jù)、測繪數(shù)據(jù)和中心指令數(shù)據(jù)的雙向通訊，達到真正的數(shù)據(jù)共享與重用。系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口采用Web Services方式提供，Web Service主要是為了使廣域網(wǎng)上的站點之間的信息能夠相互通信、共享而提出的一種接口。通過Web Services定義了應用程序在Web上的接口支持，極大擴展了程序的功能。系統(tǒng)定義的主要接口包括：設備應用啟動注冊/注銷接口，向服務器端發(fā)送信息，通知服務器端哪臺設備已經(jīng)啟動/關閉并進行數(shù)據(jù)傳輸；設備GPS位置定期傳輸接口，設備啟動后，前端系統(tǒng)會根據(jù)設備位置變化情況以10～30秒間隔的頻率向服務器端發(fā)送當前系統(tǒng)的經(jīng)緯度位置；定位傳輸接口，用于現(xiàn)場執(zhí)法人員與指揮中心之間雙向位置核查通訊；媒體資料記錄情況上報接口，用于設備向服務器端提交媒體資料壓縮及編碼發(fā)送情況。

指揮中心業(yè)務系統(tǒng)

媒體資料傳輸方面，現(xiàn)場媒體壓縮和服務器端的廣播均采用Windows Media系列組件，可以達到同一個編碼體系支持從前端到服務器發(fā)布全部編解碼要求。前端設備利用WMEncoder SDK，可以從前后兩個攝像頭或桌面畫面錄制，并可監(jiān)視編碼程序進行時的資料，服務器使用Windows Server上的流媒體服務實現(xiàn)廣播和轉播。為了解決3G網(wǎng)絡的時延和穩(wěn)定性，系統(tǒng)通過增加緩沖區(qū)的方式保持媒體傳輸?shù)倪B續(xù)性，WMEncoder的緩沖分為三部分：前端壓縮的緩沖、視頻服務器的緩沖和客戶機的緩沖設置，前兩部分可以由前端系統(tǒng)和服務器共同進行調(diào)整，以適應網(wǎng)絡環(huán)境和現(xiàn)場視頻傳輸?shù)男枰?。一般現(xiàn)場網(wǎng)絡狀況較好的情況下可以選擇5～10秒的緩沖，而網(wǎng)絡狀況較差的環(huán)境下可以選擇10～30秒的總體緩沖。

系統(tǒng)功能方面，系統(tǒng)主要目的是實現(xiàn)行政執(zhí)法現(xiàn)場的信息支持和指揮管理，主要設計為三大功能模塊：信息支持、執(zhí)法指揮和資料歸檔。信息支持包含基礎信息查詢、空間信息查詢和空間分析，用于對系統(tǒng)集成的數(shù)據(jù)、空間信息資源進行索引、查找、定位和關聯(lián)分析，提高整個指揮中心對執(zhí)法監(jiān)管環(huán)境的掌握能力；執(zhí)法指揮包含執(zhí)法過程跟蹤和執(zhí)法現(xiàn)場指揮，可以查詢、定位和管理系統(tǒng)中全部執(zhí)法記錄，包括空間位置、圖元的定量記錄和包括錄音錄像一類的媒體資料；資料歸檔包含執(zhí)法成果匯報和資料歸檔，可以完成最終成果的提交和應用，為其他相關業(yè)務應用提供信息支持。

綜上所述，本系統(tǒng)應用3S技術和3G網(wǎng)絡通訊，通過Web Service和媒體編碼接口技術，設計了“中國海監(jiān)現(xiàn)場執(zhí)法綜合指揮系統(tǒng)”，解決了3G網(wǎng)絡下地理信息數(shù)據(jù)支持和多種數(shù)據(jù)通訊的問題，具備了現(xiàn)場信息獲取與傳輸功能，成功實現(xiàn)了執(zhí)法現(xiàn)場與指揮中心的雙向信息溝通。經(jīng)執(zhí)法實際應用，系統(tǒng)能夠滿足用戶提出的需求和系統(tǒng)規(guī)劃的功能，并在中國海監(jiān)多次行政執(zhí)法過程中得到了應用和驗證，是中國海監(jiān)海洋行政執(zhí)法能力建設過程中又一次提升。