關(guān)昆，于海波，蔣許鋒，孟浩東

(天津市測(cè)繪院，天津 300381)

1 引言

為進(jìn)一步提升社會(huì)治安防控水平，創(chuàng)造良好穩(wěn)定的社會(huì)治安環(huán)境，貫徹實(shí)施《2011－2015年天津市技術(shù)防范網(wǎng)絡(luò)體系建設(shè)實(shí)施方案》，天津市將在十二五以及十三五期間加快進(jìn)行技術(shù)防范網(wǎng)絡(luò)體系建設(shè)，充分利用現(xiàn)有的視頻監(jiān)控平臺(tái)，認(rèn)真規(guī)劃建立全域覆蓋、全時(shí)監(jiān)控、全息感知的攝像監(jiān)控點(diǎn)位，形成關(guān)鍵部位無盲點(diǎn)，重要區(qū)域全覆蓋的立體巡控格局。

基于上述原因，天津市公安部門提出要建立科學(xué)、合理的技防監(jiān)控點(diǎn)位規(guī)劃，能夠針對(duì)全市現(xiàn)有的路網(wǎng)、重點(diǎn)單位、道路交叉口等現(xiàn)狀，對(duì)規(guī)劃需求進(jìn)行精密統(tǒng)計(jì)和分析，作出合理的監(jiān)控點(diǎn)位分布規(guī)劃方案?；诘乩硇畔⑾到y(tǒng)(GIS)的技防監(jiān)控點(diǎn)位規(guī)劃系統(tǒng)就應(yīng)運(yùn)而生了，它以GIS空間數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，運(yùn)用空間數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、GIS空間分析技術(shù)、Silverlight等建立出滿足公安部門使用需求的監(jiān)控點(diǎn)位規(guī)劃系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)全市基礎(chǔ)道路數(shù)據(jù)的管理，針對(duì)不同區(qū)域、不同道路、不同的規(guī)劃類型計(jì)算出特定的點(diǎn)位分布規(guī)劃和布局方案，為監(jiān)控規(guī)劃部門的科學(xué)合理決策提供有效的依據(jù)。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 總體建設(shè)思路

天津市技防監(jiān)控點(diǎn)位規(guī)劃系統(tǒng)的總體建設(shè)思路，是利用天津市現(xiàn)有的路網(wǎng)和重點(diǎn)監(jiān)控單位數(shù)據(jù)，經(jīng)過加工處理后，按道路和單位的等級(jí)進(jìn)行分類處理，在執(zhí)行規(guī)劃的過程中，根據(jù)規(guī)劃的點(diǎn)位總數(shù)、規(guī)劃區(qū)域以及點(diǎn)位的重要程度進(jìn)行合理規(guī)劃，由計(jì)算機(jī)直接生成分布方案，并結(jié)合人工選取和干預(yù)來完善規(guī)劃成果。

規(guī)劃系統(tǒng)的建設(shè)流程如下:

(1)數(shù)據(jù)處理加工

利用全市路網(wǎng)數(shù)據(jù)，生成覆蓋全市的道路交叉口點(diǎn)位圖層，并分別將道路、路口圖層根據(jù)道路的等級(jí)進(jìn)行類型的劃分，同時(shí)生成路寬信息，作為規(guī)劃實(shí)施時(shí)的重要判斷依據(jù)。將全市的重點(diǎn)監(jiān)控單位進(jìn)行加工處理和分類存儲(chǔ)，與道路圖層進(jìn)行關(guān)聯(lián)。

另外，制作全市的重點(diǎn)監(jiān)控區(qū)域(環(huán)線范圍內(nèi)、濱海功能區(qū)等)、重點(diǎn)監(jiān)控道路(環(huán)線、刑偵控制路線等)圖層，作為規(guī)劃制定的基本輔助條件。

(2)點(diǎn)位瀏覽和統(tǒng)計(jì)

針對(duì)規(guī)劃的目標(biāo)點(diǎn)位(平交路口、立交路口、重點(diǎn)單位、路段)，公安網(wǎng)內(nèi)已建設(shè)的視頻監(jiān)控點(diǎn)、電子卡口、電子警察，全市立交橋等信息進(jìn)行分區(qū)域、分類型的統(tǒng)計(jì)，并能在地圖上進(jìn)行瀏覽和編輯。

(3)自動(dòng)規(guī)劃和人工輔助

利用加工后的GIS數(shù)據(jù)和給定的條件，應(yīng)用空間分析計(jì)算方法，用程序自動(dòng)生成規(guī)劃點(diǎn)位的分布結(jié)果，同時(shí)可以結(jié)合人工輔助方法進(jìn)行點(diǎn)位分布和調(diào)整。

(4)規(guī)劃成果管理

針對(duì)已經(jīng)規(guī)劃完成的方案，在地圖上進(jìn)行點(diǎn)位分布瀏覽、導(dǎo)出、調(diào)整，并可針對(duì)規(guī)劃點(diǎn)位進(jìn)行視頻、圖像等信息的上傳功能，將成果提供給規(guī)劃決策部門進(jìn)行實(shí)地規(guī)劃判斷依據(jù)。

2.2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

基于GIS的天津市技防監(jiān)控點(diǎn)位規(guī)劃系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

規(guī)劃系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組織情況如圖2所示。

圖1 技防監(jiān)控點(diǎn)位規(guī)劃系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

圖2 規(guī)劃系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)情況

專題圖層分為三類:目標(biāo)點(diǎn)位圖層、輔助點(diǎn)位圖層、規(guī)劃成果圖層，分別代表著規(guī)劃系統(tǒng)的圖上目標(biāo)分布點(diǎn)、規(guī)劃輔助參考點(diǎn)以及規(guī)劃成果點(diǎn)位的信息記錄。

各類空間數(shù)據(jù)在GIS服務(wù)器中以SQL Server空間數(shù)據(jù)庫(kù)的方式存儲(chǔ)，SQL Server 2008提供了對(duì)GIS空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、查詢、索引的原生支持，可以很容易地開發(fā)操控空間數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序。

空間數(shù)據(jù)采用WGS－84坐標(biāo)系，便于同公安網(wǎng)內(nèi)的PGIS系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。在SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)中，采用SqlGeography的格式進(jìn)行存儲(chǔ)，地理位置在地圖上由經(jīng)緯度來表示，并使用地理網(wǎng)格的方式建立空間索引。

3 規(guī)劃應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 空間數(shù)據(jù)庫(kù)的關(guān)鍵算法

SQL Server 2008通過引入新的空間數(shù)據(jù)類型提供了對(duì)地理數(shù)據(jù)的支持，可以使用它來存儲(chǔ)和操縱基于位置的信息，它的空間支持可以幫助用戶通過分析基于地理的位置數(shù)據(jù)來作出更好的決策。應(yīng)用SQL Server Spatial對(duì)GIS的空間計(jì)算的支持，靈活組織各類SQL空間算法來達(dá)到對(duì)地理數(shù)據(jù)的分析和計(jì)算功能，從而實(shí)現(xiàn)在地圖上合適的位置進(jìn)行點(diǎn)位的分布規(guī)劃。

系統(tǒng)中，空間信息以geography類型在數(shù)據(jù)表中進(jìn)行存儲(chǔ)，列名定義為Geom，包含了經(jīng)緯度坐標(biāo)的橢球體數(shù)據(jù)，使用SQL Server2008中預(yù)定義的對(duì)geography的操作方法實(shí)現(xiàn)各種空間位置的計(jì)算，例如:

(1)計(jì)算空間包含關(guān)系，查詢區(qū)域內(nèi)的點(diǎn)位分布:Geom.STWithin

(2)計(jì)算點(diǎn)位間距離，排除周邊范圍內(nèi)的已建點(diǎn)位:Geom.STBuffer

(3)計(jì)算道路長(zhǎng)度、區(qū)域面積:Geom.STLength()，Geom.STArea()

(4)計(jì)算圖形之間的最短距離:Geom.STDistance

3.2 SQL Server存儲(chǔ)過程的調(diào)用

SQL Server存儲(chǔ)過程是一組為了完成特定功能的SQL語句集合，經(jīng)編譯后存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，可以定義輸入?yún)?shù)，執(zhí)行后返回指定格式的結(jié)果集。通過存儲(chǔ)過程來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的批量操作和調(diào)用，具有效率高、執(zhí)行速度快、方便易用等優(yōu)點(diǎn)。

系統(tǒng)中，把具體的規(guī)劃執(zhí)行、點(diǎn)位統(tǒng)計(jì)等功能以存儲(chǔ)過程的形式發(fā)布，在程序的前臺(tái)開發(fā)中通過調(diào)用存儲(chǔ)過程來獲得返回的點(diǎn)位集合，可以非常方便地實(shí)現(xiàn)規(guī)劃點(diǎn)位的獲取和分布功能。

3.3 ArcGIS Silverlight API

系統(tǒng)中，在地圖瀏覽和圖層展示方面采用微軟Silverlight的方式來實(shí)現(xiàn)。Silverlight是一種富客戶端(RIA)模式，相比傳統(tǒng)的B/S結(jié)構(gòu)，它提供了更為輕便的運(yùn)行環(huán)境，方便于設(shè)計(jì)、開發(fā)和發(fā)布跨平臺(tái)支持、更高效的加載速度以及更良好的用戶體驗(yàn)的網(wǎng)頁應(yīng)用。系統(tǒng)中采用Silverlight技術(shù)組織開發(fā)應(yīng)用表現(xiàn)層，集中負(fù)責(zé)前端Web頁面的展示，通過服務(wù)層訪問空間數(shù)據(jù)庫(kù)。

系統(tǒng)的客戶端地圖部分采用Esri公司的ArcGIS API for Silverlight來開發(fā)，通過REST服務(wù)接口訪問地圖服務(wù)，通過Silverlight API實(shí)現(xiàn)以下功能:

(1)空間數(shù)據(jù)展示和符號(hào)渲染:通過Esri API進(jìn)行切片地圖的瀏覽以及規(guī)劃點(diǎn)位的符號(hào)化展示。

(2)道路路段間隔分布:在規(guī)劃的過程中，需要在指定的道路上按指定的間隔進(jìn)行監(jiān)控點(diǎn)位的分布，系統(tǒng)通過遍歷道路上的每個(gè)節(jié)點(diǎn)，計(jì)算累計(jì)長(zhǎng)度，按給定的間隔增加規(guī)劃點(diǎn)位的方式實(shí)現(xiàn)。

(3)判斷點(diǎn)位是否包含在區(qū)域內(nèi):根據(jù)經(jīng)過點(diǎn)位的射線與區(qū)域多邊形的交點(diǎn)個(gè)數(shù)來判斷，實(shí)際應(yīng)用中，利用此方法來排除所選區(qū)域以外的點(diǎn)位。

4 規(guī)劃系統(tǒng)的主要功能

4.1 目標(biāo)點(diǎn)位瀏覽

在地圖上瀏覽全市道路路段、道路交叉口、重點(diǎn)單位等目標(biāo)點(diǎn)位的分布，控制顯示機(jī)制，根據(jù)不同的比例尺和點(diǎn)位級(jí)別來進(jìn)行瀏覽。

在地圖上瀏覽全市立交橋、已建視頻監(jiān)控點(diǎn)、已建電子卡口、已建電子警察的分布，作為規(guī)劃的輔助判讀，對(duì)于已經(jīng)建有監(jiān)控設(shè)施的位置周圍，排除在規(guī)劃之外。

統(tǒng)計(jì)全市及各環(huán)線的平交路口、立交路口、重點(diǎn)單位的數(shù)量。

模塊情況如圖3所示。

圖3 目標(biāo)點(diǎn)位瀏覽模塊

4.2 詳細(xì)規(guī)劃制定

包含下面幾個(gè)操作步驟:

(1)設(shè)置規(guī)劃范圍，包括行政區(qū)域、環(huán)線范圍、重點(diǎn)道路等條件。

(2)設(shè)置道路路段的分布間隔，即每類道路的間隔距離。

(3)設(shè)置在所選區(qū)域內(nèi)要規(guī)劃的道路交叉口的類型以及數(shù)量。

(4)設(shè)置在所選區(qū)域內(nèi)要規(guī)劃的重點(diǎn)單位的類型以及數(shù)量，包括銀行、超市、珠寶店、停車場(chǎng)、學(xué)校等。和道路交叉口相同，可以選擇規(guī)劃數(shù)量后，由程序自動(dòng)規(guī)劃出區(qū)域內(nèi)的點(diǎn)位，也可以由人工在區(qū)域內(nèi)進(jìn)行點(diǎn)位的選擇布設(shè)。

(5)根據(jù)條件執(zhí)行規(guī)劃，生成規(guī)劃方案。對(duì)于不符合要求的規(guī)劃點(diǎn)位，進(jìn)行人工處理，包括刪除、移位和新增。

模塊情況如圖4、圖5所示。

圖4 制定詳細(xì)規(guī)劃條件

圖5 設(shè)置詳細(xì)數(shù)量并執(zhí)行規(guī)劃

4.3 規(guī)劃成果管理

規(guī)劃完成后，點(diǎn)位成果將保存在規(guī)劃成果點(diǎn)位圖層中，用戶可以根據(jù)類型進(jìn)行進(jìn)一步的操作:

按條件查詢，根據(jù)規(guī)劃名稱、規(guī)劃類型、規(guī)劃時(shí)間等條件進(jìn)行成果的查詢和分頁顯示。查詢后，可對(duì)規(guī)劃成果列表進(jìn)行管理，包括成果的分布點(diǎn)位在圖上的查看、點(diǎn)位明細(xì)導(dǎo)出以及成果的調(diào)整功能，同時(shí)提供了對(duì)規(guī)劃結(jié)果的圖像輸出。

系統(tǒng)同時(shí)提供了對(duì)每個(gè)點(diǎn)位的圖片瀏覽功能，對(duì)于公安機(jī)關(guān)等系統(tǒng)的應(yīng)用部門，可以將每個(gè)點(diǎn)位的現(xiàn)場(chǎng)照片上傳到數(shù)據(jù)庫(kù)中并同點(diǎn)位掛接，在實(shí)地進(jìn)行點(diǎn)位布設(shè)之前，通過點(diǎn)位的照片、視頻等信息來做出進(jìn)一步?jīng)Q策，如圖6所示。

圖6 規(guī)劃成果管理

4.4 規(guī)劃參數(shù)設(shè)置

對(duì)各類道路交叉口的攝像機(jī)個(gè)數(shù)、各類重點(diǎn)單位前的攝像機(jī)分布個(gè)數(shù)、各類道路路段中間的攝像機(jī)個(gè)數(shù)、各類道路路段的分布間隔、已建點(diǎn)位的周邊排除半徑做詳細(xì)設(shè)置并保存在規(guī)劃參數(shù)表中。在規(guī)劃執(zhí)行完畢后，根據(jù)所設(shè)置的參數(shù)、路寬等數(shù)據(jù)來生成實(shí)際的規(guī)劃點(diǎn)位，如圖7所示。

5 結(jié)語

系統(tǒng)應(yīng)用GIS技術(shù)，通過建立技術(shù)防范監(jiān)控點(diǎn)位規(guī)劃系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了全天津市的重點(diǎn)區(qū)域、指定道路的監(jiān)控點(diǎn)位規(guī)劃功能，為公安機(jī)關(guān)及相關(guān)部門對(duì)全市范圍內(nèi)的視頻監(jiān)控點(diǎn)位的規(guī)劃布局起到了良好的輔助作用，建立起了全方位、多層次的防控分布格局。

圖7 規(guī)劃參數(shù)設(shè)置

目前系統(tǒng)在天津市公安部門投入使用，通過對(duì)全市基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的加工和整合，建立起路網(wǎng)、重點(diǎn)單位和要害部位的數(shù)據(jù)分層分級(jí)管理機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了對(duì)各類地區(qū)的視頻規(guī)劃的快速制定和靈活布控，為規(guī)劃管理決策提供了可靠的數(shù)據(jù)保障，在全市的視頻監(jiān)控規(guī)劃中發(fā)揮了重要作用。

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