■ 石剛

基于GIS的視頻監(jiān)控指揮平臺，把GIS技術(shù)與視頻監(jiān)控指揮技術(shù)兩者融合起來，實現(xiàn)了在電子地圖上顯示監(jiān)控點空間位置，實時高亮顯示報警監(jiān)控點位置，點擊地圖上監(jiān)控點時，監(jiān)控畫面跳轉(zhuǎn)到相應監(jiān)控畫面等系統(tǒng)特色功能。

背景

隨著地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）技術(shù)的發(fā)展，人們對地理信息系統(tǒng)技術(shù)帶來的強大功能的需求越來越迫切，地理信息系統(tǒng)在工程領(lǐng)域中的應用是當前研究的熱點，以前在工程應用上難以實現(xiàn)的功能也可以通過結(jié)合GIS找到解決方案，其中GIS與工程應用系統(tǒng)相結(jié)合的技術(shù)以及GIS接收實時數(shù)據(jù)并快速顯示的技術(shù)是研究人員關(guān)注的重點。基于GIS的視頻監(jiān)控指揮平臺，把GIS技術(shù)與視頻監(jiān)控指揮技術(shù)兩者融合起來，實現(xiàn)了在電子地圖上顯示監(jiān)控點空間位置、實時高亮顯示報警監(jiān)控點位置、點擊地圖上監(jiān)控點時監(jiān)控畫面跳轉(zhuǎn)到相應監(jiān)控畫面等系統(tǒng)特色功能。地理信息系統(tǒng)因其獨特的空間分析功能、強大的數(shù)據(jù)管理能力以及能夠快速直觀的反應各種行為的特點，其應用于公安行業(yè)已成為當今的發(fā)展趨勢。

警用地理信息平臺（Police Geographic Information System Platform，PGIS）是“金盾工程”二期建設任務的三大平臺之一，該平臺利用空間地理信息技術(shù)，以電子地圖為基礎，以公安寬帶網(wǎng)絡為依托，以信息共享和綜合利用為目標，將各類警務信息空間化、可視化，實現(xiàn)公安基礎信息基于空間電子地圖的可視化查詢和分析，在“金盾工程”的背景下開展基于GIS城市智能防控指揮調(diào)度綜合平臺建設已經(jīng)具備了多元數(shù)據(jù)融合、空間分析以及圖形的可視化表達能力。它能使情報、推理、分析與其他可用數(shù)據(jù)融為一體，提供依托于電子地圖的清晰而精確的現(xiàn)場態(tài)勢圖像，是適應公安信息化發(fā)展、滿足日常指揮調(diào)度需要、提升公安機關(guān)整體戰(zhàn)斗力的迫切要求，是一項事關(guān)公安科技強警長遠發(fā)展的基礎性工程。

系統(tǒng)組成與工作原理

系統(tǒng)主要由前端設備，數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡，GIS系統(tǒng)，視頻監(jiān)控指揮系統(tǒng)組成。

前端設備

前端設備包括：

1、視頻監(jiān)控設備，利用數(shù)字攝像機（包括其它攝像設備）時實拍攝，進行影像的錄制存儲或傳輸。

2、GPS定位設備，在單兵、車載等裝備GPS，可以實時進行設備位置信息的采集。

3、其他信息收集設備。

GIS系統(tǒng)

GIS系統(tǒng)提供GIS功能與空間數(shù)據(jù)，在公安系統(tǒng)業(yè)務中主要使用警用地理信息平臺。警用地理信息平臺是以公安信息網(wǎng)絡為基礎，以警用電子地圖為核心，以地理信息技術(shù)為支撐，以服務于公安業(yè)務可視化管理、綜合分析和決策支持為目標的重要信息化基礎設施。它原則上由各級公安機關(guān)的信息中心或信息通信技術(shù)部門負責歸口建設、管理和維護，各業(yè)務警種不建設PGIS平臺，直接基于PGIS平臺開展應用建設。PGIS平臺由“一個PGIS平臺軟件、兩個基礎支撐環(huán)境、三個地理數(shù)據(jù)庫”組成。

PGIS平臺軟件：它是由公安部根據(jù)統(tǒng)一的標準規(guī)范，基于開放的商用基礎GIS軟件，統(tǒng)一組織開發(fā)的一套可在部、省、市三級分布式部署的平臺化軟件功能組件，主要由“工具集”、“服務集”、“業(yè)務應用模板”和“門戶”組成。PGIS平臺軟件是PGIS平臺的核心，它可以為各類業(yè)務GIS應用的開發(fā)提供可靠的應用服務支撐。

兩個基礎支撐環(huán)境：指的是支撐PGIS平臺軟件運行的硬件環(huán)境和系統(tǒng)軟件環(huán)境。其中，硬件支撐環(huán)境包括服務器、光纖交換機、存儲設備、圖形工作站、大幅面噴墨繪圖儀等；軟件支撐環(huán)境包括操作系統(tǒng)、商業(yè)數(shù)據(jù)庫軟件、應用中間件、基礎GIS軟件等。

三個地理數(shù)據(jù)庫：指的是警用地理信息數(shù)據(jù)庫、標準空間地址數(shù)據(jù)庫、業(yè)務地理關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫。

視頻監(jiān)控指揮系統(tǒng)

視頻監(jiān)控指揮系統(tǒng)是由攝像、傳輸、控制、顯示、記錄登記等部分組成。攝像機將實時視頻圖像傳輸?shù)较到y(tǒng)控制主機，控制主機再將視頻信號分配到各監(jiān)視器及錄像設備，同時可將需要的視頻圖像信息進行錄像保存。通過控制主機，操作人員可發(fā)出指令，對云臺的上、下、左、右的動作進行控制及對鏡頭進行調(diào)焦變倍的操作，并可通過控制主機實現(xiàn)在多路攝像機及云臺之間的切換。利用特殊的錄像處理模式，可對圖像進行錄入、回放、處理等操作，使錄像效果達到最佳。

基于GIS的視頻監(jiān)控指揮平臺的工作原理主要是使用GIS系統(tǒng)提供的地理信息服務接口與功能組件，實現(xiàn)視頻監(jiān)控指揮特定的視頻業(yè)務需求，將電子地圖引用到視頻監(jiān)控中，提高視頻可視化操作，使用空間數(shù)據(jù)進行視頻圖像與地理空間的數(shù)據(jù)分析，提高監(jiān)控效果。

系統(tǒng)主要功能

視頻監(jiān)控展示

傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要顯示局部實時的圖像信息，圖像的顯示受到光線等外部條件的影響，并且難以從整體上聯(lián)動整個視頻監(jiān)控攝像頭群，空間位置感不強?；贕IS的視頻監(jiān)控系統(tǒng)最大的特點是把電子地圖的功能和視頻監(jiān)控的功能相結(jié)合，使用GIS系統(tǒng)提供的功能與數(shù)據(jù)接口，將豐富的GIS功能與良好的可視化操作，應用到視頻監(jiān)控中來，解決傳統(tǒng)視頻監(jiān)控方式的不足，為特定的應用服務。

主要功能有：

1、在地圖上顯示每個視頻監(jiān)控點的準確位置，并直觀的顯示視頻監(jiān)控點位在轄區(qū)內(nèi)的整體部署情況。監(jiān)控人員可通過查看電子地圖，方便的找到某一地點的監(jiān)控設備進行視頻監(jiān)控。

2、點擊電子地圖上的監(jiān)控點，可在電子地圖上進行該監(jiān)控點的實時預覽與錄像回放，并可對監(jiān)控點進行云臺控制；

3、監(jiān)控設備空間查詢分析，在電子地圖上進行框選，框選出需要的視頻監(jiān)控攝像頭群，進行多視頻監(jiān)控，選擇一條道路或一個地點，定位選擇空間地址的周邊的所有監(jiān)控設備，方便地顯示進行道路或地址。

4、進行監(jiān)控點查詢定位，點擊某一監(jiān)控點，電子地圖立刻切換到目標位置，并高亮顯示地圖上的監(jiān)控點；

5、顯示監(jiān)控點詳細信息，查看監(jiān)控點的具體位置、周圍建筑和道路情況、監(jiān)控點的ID、監(jiān)控點所屬的監(jiān)控室、目前值班人員的姓名電話等信息；

7、實時報警展示，將視頻監(jiān)控產(chǎn)生的告警信息以醒目閃爍的標識展示在電子地圖上，并定位告警位置，方便監(jiān)控人員及時了解告警信息。

8、視頻監(jiān)控可視監(jiān)控范圍展示，方便監(jiān)控人員能夠直觀的知道攝像機能夠監(jiān)控的空間范圍，清楚監(jiān)控位置和視點盲區(qū)。

9、綜合GIS系統(tǒng)應用功能，如電子地圖漫游、地址查詢、空間查詢、路徑分析等基礎GIS系統(tǒng)功能，豐富系統(tǒng)功能使用。

通過在GIS上展示視頻監(jiān)控，監(jiān)控人員可以準確、全面、迅速、實時地了解監(jiān)控攝像頭的位置、發(fā)生的突發(fā)情況、以及周邊環(huán)境的詳細地理布局等有用信息，提高辦案效率。

移動單兵、車載視頻監(jiān)控

單兵、車載監(jiān)控系統(tǒng)是彌補了固定監(jiān)控點位覆蓋不到而采取的移動視頻系統(tǒng)，是治安監(jiān)控系統(tǒng)整體解決方案的重要組成部分。

隨著當今社會電子技術(shù)和汽車的工業(yè)發(fā)展，汽車智能應用已經(jīng)成為了當今研究的主題。智能汽車由無人駕駛代替了原始的人駕駛汽車，通過安裝在汽車上的紅外線攝像機對其周圍進行掃描和監(jiān)測，并根據(jù)計算機、電子地圖、傳感器等傳回的信息進行分析計算，通過系統(tǒng)命令指揮操作汽車[1]。本文通過采用電源模塊、單片機控制模塊、電機驅(qū)動模塊和信號采集模塊等共同完成了小車的自動循跡功能。

單兵、車載在運行（或臨時停止）過程中，車載終端通過GPS接收機獲取衛(wèi)星的定位數(shù)據(jù)，與攝像頭采集的視頻實時圖像，通過無線傳輸網(wǎng)絡將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控終端，與監(jiān)控終端上的電子地圖底圖匹配，并在地圖上顯示移動目標的正確位置，從而使監(jiān)控終端在顯示移動視頻的同時，也能清楚和直觀地掌握移動目標的精確位置。另外，還可以對移動目標的軌跡進行查詢以及空間分析操作，便于做出正確決策。

主要功能有：

1、實時位置顯示：顯示監(jiān)控目標的方位（地理空間位置）、時間、運動狀態(tài)軌跡、速度、跟蹤圖像。

2、車輛實時監(jiān)控跟蹤：現(xiàn)場車輛與指揮中心時刻保持聯(lián)系、互動，現(xiàn)場車輛的每一個小的運動都在指揮中心掌握之中（包括：車輛的屬性、行程跟蹤、控制狀態(tài)、跟蹤頻率、四周道路情況等），并展示當前位置的實時視頻影像信息。并可針對車輛設置特定行車軌跡，對偏移軌跡設備進行告警提醒。

3、歷史軌跡跟蹤：行程軌跡回放，通過定點、路段、時間段進行單兵、車輛的行程查詢等。

4、空間分析。通過路徑分析、鷹眼、測距分析等功能，為決策提供支持。

全時空立體可視化技術(shù)

傳統(tǒng)的GIS系統(tǒng)以顯示靜態(tài)地圖信息為主，其顯示信息的實時性不夠；“全時空立體可視化”技術(shù)，將多監(jiān)控點實時視頻拼接融合，對部署在前端的監(jiān)控攝像頭傳感器進行全時空融合，從而超越依賴分鏡頭監(jiān)控的傳統(tǒng)管理和指揮模式，真正實現(xiàn)全場景時空融合環(huán)境下的實時全息立體監(jiān)控。

使用該技術(shù)直觀地將處在不同位置、具有不同視點視角的分鏡頭監(jiān)控攝像實時智能拼接到復雜真實的三維GIS場景中，在單一畫面中實現(xiàn)對監(jiān)控范圍整體大場景的實時全局監(jiān)控；指揮人員無須了解具體監(jiān)控攝像機位置及覆蓋區(qū)域，即可在整體區(qū)域內(nèi)跨鏡頭多區(qū)域?qū)崟r跟蹤可疑人物，而無需切換任何攝像頭錄像屏幕，便于及時指揮和處置各種突發(fā)事件。將復雜真實場景包括室內(nèi)、室外、地下，可以分層顯示在GIS場景中，可以從用戶所需要的任意視角對整體場景進行全景把握。

在全時空立體可視化技術(shù)的基礎上，進一步結(jié)合全時空智能視頻分析技術(shù)，可根據(jù)客戶需求實現(xiàn)跨鏡頭跟蹤、人群趨勢分析、多種異常行為報警等，從而快速、高效地實現(xiàn)重點區(qū)域安全態(tài)勢感知、安全威脅分析以及實時指揮。

主要功能有：

1、重點區(qū)域大場景監(jiān)控實時立體監(jiān)控

實現(xiàn)對各個分鏡頭視頻進行拼接得到整個監(jiān)控區(qū)域的大場景監(jiān)控，“沉浸式監(jiān)控巡視區(qū)”對整體大場景支持多視點、多視角的實時動態(tài)觀察，具有視點移動，鏡頭遠近調(diào)整，角度旋轉(zhuǎn)等控制。

2、關(guān)鍵路徑定制巡航

可自定義巡航路徑和巡航速度，系統(tǒng)遵循定制的巡航路線進行對重點區(qū)域進行巡航，以代替?zhèn)鹘y(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)通過不停切換分鏡頭視頻進行巡航的模式。

3、最佳視角選擇

根據(jù)用戶在三維GIS場景中選中的運動目標，系統(tǒng)自動給出所有照射到該目標的所有攝像視頻以方便用戶挑選最佳視角進行觀察，為運動目標的連續(xù)、精確監(jiān)控提供有效手段，同時也為監(jiān)控人員迅速獲取所需視頻信息并及時作出判斷和響應提供有力的技術(shù)支持。

4、攝像頭資源優(yōu)化布置

通過直觀展示轄區(qū)攝像頭的覆蓋范圍，為設計攝像頭的布置方案、實現(xiàn)轄區(qū)的無盲區(qū)規(guī)劃提供直觀的科學依據(jù)。

5、動靜結(jié)合實現(xiàn)目標鎖定

將高點槍機與低點球機配合應用，實現(xiàn)動靜結(jié)合的優(yōu)化顯示，對于高視點、大視野的情況，采用高點頭進行拼接顯示，以滿足“全景防護”的實際應用需求，當在全景監(jiān)控畫面中框選出可疑目標或區(qū)域時，系統(tǒng)自動調(diào)用最佳位置的球機鎖定該區(qū)域，并可手動調(diào)節(jié)球機焦距實現(xiàn)細節(jié)觀察，以滿足“目標鎖定”的實際應用需求。

6、全場景歷史視頻回溯

系統(tǒng)支持將歷史保存的分鏡頭視頻拼接融合到三維場景里，實現(xiàn)在單一畫面的全景還原回溯，可方便地對可疑目標進行全時空正向或反向播放搜索。

結(jié)束語

GIS技術(shù)是新經(jīng)濟時代新興的技術(shù)方法，它正廣泛的應用于國民經(jīng)濟生產(chǎn)的各個領(lǐng)域。將GIS技術(shù)與視頻監(jiān)控技術(shù)相結(jié)合，極大的提升了視頻監(jiān)控的可視化操作體驗，豐富了視頻監(jiān)控的功能應用。GIS系統(tǒng)的各種技術(shù)已經(jīng)很好的幫助工作人員從繁雜而枯燥的“盯屏幕”任務解脫出來。相信隨著GIS技術(shù)的不斷發(fā)展，未來GIS與視頻系統(tǒng)集成技術(shù)在工程領(lǐng)域會有更好的前景和更廣泛的市場。