魏金明，仲偉政，張廣春，王國(guó)峰

（濟(jì)南市勘察測(cè)繪研究院，山東濟(jì)南 250013）

一、引 言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的飛速發(fā)展，GIS在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)生活中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用［1］，而警務(wù)工作更是與GIS結(jié)合緊密的一個(gè)領(lǐng)域。目前，GIS已在我國(guó)許多城市的公安部門(mén)的一些警種中被采用，并在一定程度上發(fā)揮著重要作用。北京奧運(yùn)會(huì)、上海世博會(huì)、亞運(yùn)會(huì)、全運(yùn)會(huì)等重大社會(huì)活動(dòng)的安保工作都已引入了GIS。

警務(wù)工作的每一項(xiàng)內(nèi)容都與地理位置有關(guān)［2］，并且警務(wù)工作的一個(gè)重要任務(wù)就是快速準(zhǔn)確地確定案發(fā)地。在城市中，與地理位置密切相關(guān)又便于尋找的是遍布城市每條道路、深入城市各個(gè)角落的路燈燈桿。路燈作為城市公用基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，不僅是一種照明工具，還可用于報(bào)警定位。在路燈燈桿上粘貼醒目的燈桿號(hào)后，便可通過(guò)燈桿號(hào)在地圖上方便、快捷地定位到具體位置，實(shí)施快速定位、路徑規(guī)劃等相關(guān)工作。當(dāng)前，我國(guó)許多城市都在建設(shè)基于路燈燈桿號(hào)的報(bào)警定位系統(tǒng)，如北京、深圳、濟(jì)南等?；跓魲U號(hào)的報(bào)警定位，可以避免當(dāng)事人因陌生、緊張、恐懼等原因說(shuō)不清具體事發(fā)位置的現(xiàn)象，有利于警務(wù)人員迅速出警，提高辦案效率。本文針對(duì)濟(jì)南高新區(qū)，制定了一種路燈燈桿號(hào)編碼規(guī)則，制作了標(biāo)準(zhǔn)化的地理底圖，研發(fā)了基于路燈燈桿號(hào)的報(bào)警定位系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)了路燈燈桿號(hào)的快速定位、路徑規(guī)劃、打印輸出等功能。

二、燈桿編號(hào)

燈桿編號(hào)是對(duì)路燈燈桿的唯一編碼，它如同燈桿的身份證。有了燈桿編號(hào)，便可確定唯一的路燈燈桿，進(jìn)而確定其位置。路燈編號(hào)遵循唯一性、簡(jiǎn)捷性、易記性的原則，具體的編碼規(guī)則為:

1）路燈編號(hào)由道路名稱(chēng)和路段編碼兩部分組成，其表達(dá)式為

2）道路名稱(chēng)為該路燈所在道路的名稱(chēng)。

3）路段編碼為路燈在所屬道路的唯一標(biāo)識(shí)碼，針對(duì)濟(jì)南高新區(qū)的道路特點(diǎn)，用3位數(shù)字編碼表示。

4）位于路東（路北）的路段編碼用奇數(shù)表示，編碼由北向南（由東向西）依次為001，003，…，L，其中，L的最大值為999；位于路西（路南）的路段編碼用偶數(shù)表示，編碼由北向南（由東向西）依次為002，004，…，M，其中，M的最大值為 998。

5）道路同側(cè)相鄰路燈的間距為25 m，當(dāng)一條道路遇到路口未安裝路燈時(shí)，將路口處路段編碼保留，如路口左側(cè)編碼為026，保留路口編碼028，路口右側(cè)編碼為030。

路燈編號(hào)印刷在20 cm×13.6 cm的專(zhuān)用貼紙上，采用黑體字體，粘貼在離地面1.70 m處，其效果如圖1所示。

圖1 路燈編號(hào)效果圖

三、數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

數(shù)據(jù)準(zhǔn)備指利用數(shù)據(jù)處理工具，將原始數(shù)據(jù)處理為便于系統(tǒng)瀏覽和存儲(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)，并將其存入數(shù)據(jù)庫(kù)。

1.數(shù)據(jù)種類(lèi)

原始數(shù)據(jù)包括CAD地形數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)和路燈數(shù)據(jù)。CAD地形數(shù)據(jù)是實(shí)測(cè)1∶2000標(biāo)準(zhǔn)地形數(shù)據(jù)；影像數(shù)據(jù)是最新航測(cè)數(shù)據(jù)；路燈數(shù)據(jù)是包含坐標(biāo)信息的現(xiàn)實(shí)屬性數(shù)據(jù)。

標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)包括標(biāo)準(zhǔn)底圖和應(yīng)用圖兩部分。標(biāo)準(zhǔn)底圖由矢量數(shù)據(jù)和影像數(shù)據(jù)組成，其中，矢量數(shù)據(jù)分為道路、植被、房屋、其他特征4類(lèi)；應(yīng)用圖為路燈、單位、道路的矢量數(shù)據(jù)。標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)分類(lèi)如圖2所示。

圖2 標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)分類(lèi)圖

2.數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理指將原始數(shù)據(jù)處理成標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)，包括數(shù)據(jù)分層、矢量化、配準(zhǔn)糾正、矢量點(diǎn)生成等過(guò)程。數(shù)據(jù)處理流程如圖3所示。

1）數(shù)據(jù)分層。數(shù)據(jù)分層是對(duì)CAD數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化分層，將其分為道路線(xiàn)、道路面、道路注記、植被線(xiàn)、植被面、房屋線(xiàn)、房屋面、房屋注記、其他線(xiàn)、其他面、其他注記共11層，以便于生成標(biāo)準(zhǔn)化的矢量數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)分層可利用AutoCAD軟件經(jīng)過(guò)信息篩選、信息刪減、信息合并等過(guò)程實(shí)現(xiàn)。

圖3 數(shù)據(jù)處理流程圖

2）矢量化。矢量化的目的是制作矢量數(shù)據(jù)（Shapefile）。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)分層的CAD數(shù)據(jù)，首先通過(guò)ArcGIS軟件將其轉(zhuǎn)換為分層的Shapefile矢量數(shù)據(jù)；然后對(duì)關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以消除冗余數(shù)據(jù)等。矢量化后的數(shù)據(jù)分為線(xiàn)層、面層、注記層3大類(lèi)共11種數(shù)據(jù)，對(duì)其進(jìn)行有序組合和符號(hào)化可生成矢量標(biāo)準(zhǔn)底圖。

3）配準(zhǔn)糾正。配準(zhǔn)糾正的目的是將數(shù)據(jù)賦予統(tǒng)一的坐標(biāo)系統(tǒng)，本文針對(duì)濟(jì)南高新區(qū)數(shù)據(jù)，統(tǒng)一采用濟(jì)南獨(dú)立坐標(biāo)系統(tǒng)。濟(jì)南獨(dú)立坐標(biāo)系又稱(chēng)正濟(jì)南坐標(biāo)系，建立于1993年，是對(duì)1955年濟(jì)南市大地測(cè)量控制網(wǎng)改造后的高斯正形投影平面坐標(biāo)系統(tǒng)［3］。對(duì)于原始影像數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)配準(zhǔn)、正射糾正等操作便可生成標(biāo)準(zhǔn)影像底圖。

4）矢量點(diǎn)生成。矢量點(diǎn)生成是根據(jù)路燈數(shù)據(jù)的坐標(biāo)信息生成矢量點(diǎn)，并賦予相應(yīng)屬性的過(guò)程。矢量點(diǎn)生成利用ArcGIS軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，其燈桿號(hào)屬性是燈桿定位的依據(jù)。

另外，對(duì)房屋注記進(jìn)行類(lèi)型轉(zhuǎn)換、信息篩選等操作可生成單位矢量點(diǎn)；對(duì)道路矢量線(xiàn)進(jìn)行編輯、信息提取、網(wǎng)絡(luò)化等操作可生成道路中心線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。

3.數(shù)據(jù)入庫(kù)

數(shù)據(jù)入庫(kù)指將標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)入庫(kù)，以便對(duì)其有效地組織、管理和應(yīng)用。本文采用用ArcSDE和SQL Server存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。

ArcSDE是美國(guó)Esri公司推出的空間數(shù)據(jù)庫(kù)引擎，使用ArcSDE對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理具有以下特點(diǎn):①可將空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)集成在通用的商用數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)有機(jī)地組織與管理；②利用商用數(shù)據(jù)庫(kù)的安全機(jī)制，保障了數(shù)據(jù)的安全；③采用真正的C/S結(jié)構(gòu)，可在任何基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行，并支持多用戶(hù)并發(fā)訪(fǎng)問(wèn)，即多個(gè)用戶(hù)可以同時(shí)對(duì)同一數(shù)據(jù)源進(jìn)行操作［4］；④ 提供了一套完整的空間數(shù)據(jù)版本管理機(jī)制和策略，高效地解決了空間數(shù)據(jù)的并發(fā)訪(fǎng)問(wèn)和多用戶(hù)編輯的瓶頸［5］。

存儲(chǔ)入庫(kù)的空間數(shù)據(jù)可分成柵格和矢量?jī)煞N，本文將其分為影像數(shù)據(jù)、底圖矢量數(shù)據(jù)、應(yīng)用矢量數(shù)據(jù)3大類(lèi)，以便于組織和管理。各類(lèi)數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫(kù)的關(guān)系如圖4所示。

圖4 數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)系

1）應(yīng)用矢量數(shù)據(jù)。應(yīng)用矢量數(shù)據(jù)包括路燈矢量點(diǎn)、單位矢量點(diǎn)、道路中心線(xiàn)3層。路燈矢量點(diǎn)、單位矢量點(diǎn)以要素類(lèi)（Feature Class）的形式存儲(chǔ)在ArcSDE數(shù)據(jù)庫(kù)中，道路中心線(xiàn)則以要素集（Feature Datasets）的形式存儲(chǔ)。存儲(chǔ)后的數(shù)據(jù)保存了原數(shù)據(jù)的空間特性和屬性特性，可以方便地進(jìn)行瀏覽、編輯和應(yīng)用，是系統(tǒng)操作的應(yīng)用數(shù)據(jù)。

2）底圖矢量數(shù)據(jù)。底圖矢量數(shù)據(jù)以要素類(lèi)（Feature Class）的形式存儲(chǔ)，有利于管理和瀏覽。它包括道路線(xiàn)、道路面、道路注記、植被線(xiàn)、植被面、房屋線(xiàn)、房屋面、房屋注記、其他線(xiàn)、其他面、其他注記共11層，是標(biāo)準(zhǔn)底圖中的矢量圖。

3）影像數(shù)據(jù)。影像數(shù)據(jù)以柵格數(shù)據(jù)集（Raster Dataset）的形式存儲(chǔ)，具有瀏覽速度快、支持服務(wù)發(fā)布的特點(diǎn)。它的范圍為整個(gè)濟(jì)南高新區(qū)，是標(biāo)準(zhǔn)底圖中的影像圖。

四、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

為實(shí)現(xiàn)基于路燈燈桿號(hào)的快速定位、路徑規(guī)劃等功能，筆者基于ArcGIS Engine組件開(kāi)發(fā)了路燈燈桿號(hào)報(bào)警定位系統(tǒng)。

1.ArcGIS Engine

ArcGIS Engine是Esri公司推出的可構(gòu)建定制GIS桌面應(yīng)用程序的一個(gè)完整的嵌入式GIS組件庫(kù)。ArcGIS Engine包括構(gòu)建ArcGIS產(chǎn)品ArcView、ArcEditor、ArcInfo和 ArcGIS Server的所有核心組件，使用ArcGIS Engine可以創(chuàng)建獨(dú)立界面版本的應(yīng)用程序，或者對(duì)現(xiàn)有的應(yīng)用程序進(jìn)行擴(kuò)展，為GIS和非GIS用戶(hù)提供專(zhuān)門(mén)的空間解決方案。

ArcGIS Engine提供了COM、.NET和C++的應(yīng)用程序編程接口（API）。這些編程接口包括一系列高層次的組件，可以讓編程人員為現(xiàn)有的應(yīng)用程序添加動(dòng)態(tài)制圖和GIS功能，或者創(chuàng)建新的制圖和GIS解決方案。開(kāi)發(fā)人員可以使用多種具有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的交互式開(kāi)發(fā)環(huán)境來(lái)創(chuàng)建專(zhuān)門(mén)的應(yīng)用程序，可以方便、快捷地開(kāi)發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)，并且保證系統(tǒng)的安裝、使用便捷穩(wěn)定。

2.系統(tǒng)功能

路燈燈桿號(hào)報(bào)警定位系統(tǒng)提供了快速定位、路徑規(guī)劃、打印輸出等功能。系統(tǒng)界面如圖5所示。

圖5 路燈燈桿號(hào)報(bào)警定位系統(tǒng)界面

1）快速定位?？焖俣ㄎ灰竽芸焖?、準(zhǔn)確地輸入燈桿號(hào)，并對(duì)燈桿號(hào)進(jìn)行地圖定位。針對(duì)燈桿號(hào)由道路名稱(chēng)和路段編碼組成的特點(diǎn)，系統(tǒng)提供了兩種燈桿號(hào)輸入方法。一種是通過(guò)選擇道路和編號(hào)的方法自動(dòng)生成準(zhǔn)確的燈桿號(hào)；另一種是直接寫(xiě)入準(zhǔn)確的燈桿號(hào)。輸入燈桿號(hào)后，點(diǎn)擊查找按鈕執(zhí)行操作。如果燈桿號(hào)不準(zhǔn)確，系統(tǒng)將自動(dòng)提示。準(zhǔn)確燈桿號(hào)的路燈會(huì)在地圖上定位選中，并在圖上標(biāo)注出最近單位和最近距離，同時(shí)最近警務(wù)室也顯示在警務(wù)室輸入框內(nèi)，以便進(jìn)行路徑規(guī)劃。

2）路徑規(guī)劃。路徑規(guī)劃是畫(huà)出路燈到警務(wù)室的最短路徑。輸入準(zhǔn)確的燈桿號(hào)和警務(wù)室名稱(chēng)后，點(diǎn)擊規(guī)劃路徑按鈕執(zhí)行操作。以警務(wù)室為起點(diǎn)、路燈為終點(diǎn)的路徑會(huì)在地圖上繪制定位，并標(biāo)注出起止點(diǎn)和路徑距離。路徑規(guī)劃效果如圖6所示。

圖6 路徑規(guī)劃效果圖

3）打印輸出:系統(tǒng)提供打印輸出功能，可以直接打印圖形視窗內(nèi)的地圖，也可將地圖以圖片格式（JPG、BMP等）輸出，方便警務(wù)工作使用。

除上述功能之外，系統(tǒng)還提供了地圖瀏覽、圖層管理、量測(cè)、信息查看等功能。

五、結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)濟(jì)南高新區(qū)路燈報(bào)警定位工作，開(kāi)發(fā)了路燈燈桿號(hào)報(bào)警定位系統(tǒng)。系統(tǒng)以標(biāo)準(zhǔn)化底圖為地理背景，借助規(guī)范化路燈燈桿號(hào)和ArcSDE空間數(shù)據(jù)引擎，采用ArcGIS Engine開(kāi)發(fā)組件，實(shí)現(xiàn)了路燈燈桿號(hào)的快速定位、路徑規(guī)劃、打印輸出等功能。系統(tǒng)在濟(jì)南高新區(qū)警務(wù)室的燈桿報(bào)警定位、路徑規(guī)劃等工作中發(fā)揮了積極作用。同時(shí)，系統(tǒng)尚有可擴(kuò)展和完備的空間，如可與高新區(qū)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)聯(lián)網(wǎng)，第一時(shí)間查看事發(fā)點(diǎn)附近的監(jiān)控信息，有利于案件的處置，也可增加三維模型數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)突發(fā)事件的警務(wù)預(yù)案處置工作。

［1］ 馬品，周峻松，丁昀輝.警用地理信息系統(tǒng)研究與實(shí)踐［J］.測(cè)繪與空間地理信息，2007，30（1）:74-76.

［2］ 張愛(ài)娟.警務(wù)門(mén)牌系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)［EB/OL］.2011-01-22.http:∥www.doc88.com/p-94451303031.html.

［3］ 崔健，魏金鵬，仲偉政，等.基于柵格基本圖的POI數(shù)據(jù)更新方法研究［J］.測(cè)繪通報(bào)，2011（3）:66-68，94.

［4］ 郭朝輝，齊清文，鄒秀萍，等.基于ArcSDE的云南沿邊境地帶生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)研究［J］.測(cè)繪通報(bào)，2007（3）:53-56.

［5］ 陳曉明.基于ArcSDE的空間數(shù)據(jù)庫(kù)版本管理軟件開(kāi)發(fā)研究［J］.測(cè)繪與空間地理信息，2008，31（4）:128-131.