曹維

(上海市測(cè)繪院，上海 200063)

上海市黃浦消防大數(shù)據(jù)管理三維GIS平臺(tái)應(yīng)用研究

曹維*

(上海市測(cè)繪院，上海 200063)

我國(guó)已經(jīng)建立較為完整和健全的消防安全體系，但是各數(shù)據(jù)源的采集，數(shù)據(jù)之間的融合存在載體不明確的問(wèn)題。本文詳細(xì)介紹消防大數(shù)據(jù)管理平臺(tái)以三維GIS為空間載體，面向消防重點(diǎn)單位建筑，通過(guò)與消防物聯(lián)網(wǎng)、監(jiān)督檢查、內(nèi)裝修、物業(yè)巡檢等二級(jí)平臺(tái)建立數(shù)據(jù)接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)采集與交換，并與公安，安監(jiān)，民防等部門(mén)信息的共享與交換，將各類(lèi)信息集成到消防重點(diǎn)建筑上，闡述了平臺(tái)的總體思路和架構(gòu)，描述了系統(tǒng)中主要功能設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)方法和創(chuàng)新點(diǎn)，最終結(jié)合案例簡(jiǎn)述了平臺(tái)的應(yīng)用。

三維GIS；消防；數(shù)據(jù)融合

1 引 言

近年來(lái)隨著消防信息化建設(shè)高速發(fā)展，全國(guó)消防部隊(duì)建成并投入使用了多個(gè)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)信息一體化。通過(guò)服務(wù)平臺(tái)，消防部分實(shí)現(xiàn)人、設(shè)備、機(jī)構(gòu)、信息等的高度共享，為消防事業(yè)提供便利，我國(guó)消防事業(yè)也有了一大飛躍。隨著分析云技術(shù)產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)形成以及其在相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)的成熟應(yīng)用，探索大數(shù)據(jù)，應(yīng)用于消防事業(yè)領(lǐng)域，必將促進(jìn)工作能力、效率，促進(jìn)部門(mén)團(tuán)隊(duì)建設(shè)。通過(guò)建立“基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)”，對(duì)信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換、清晰、過(guò)濾等處理，為消防業(yè)務(wù)提供信息查詢、情報(bào)研判、業(yè)務(wù)協(xié)同等數(shù)據(jù)支持。建設(shè)消防“大數(shù)據(jù)”分析系統(tǒng)是我國(guó)消防事業(yè)發(fā)展的必經(jīng)之路。數(shù)據(jù)中心是整個(gè)消防部隊(duì)的信息化基礎(chǔ)。統(tǒng)一的技術(shù)體制、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和交換體系實(shí)現(xiàn)具體的信息共享。建立基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺(tái)軟件，管理控制基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為消防業(yè)務(wù)應(yīng)用打開(kāi)交流信息的新窗口。

但是多年來(lái)，各地消防部門(mén)建立了大量的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，積累了豐富的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源，但由于建設(shè)時(shí)期不同以及建設(shè)過(guò)程中受當(dāng)時(shí)技術(shù)和認(rèn)識(shí)的局限，數(shù)據(jù)分布極為分散，造成了過(guò)量的數(shù)據(jù)冗余和數(shù)據(jù)不一致，使數(shù)據(jù)資源難以訪問(wèn)、管理并獲得有效的決策支持。消防部隊(duì)的信息通常是綜合性的，并且與業(yè)務(wù)需要緊密結(jié)合，當(dāng)前業(yè)務(wù)系統(tǒng)只提供了技術(shù)的基礎(chǔ)保障，數(shù)據(jù)只是存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，并沒(méi)有建立起不同角度的分析主題。并且已有的消防業(yè)務(wù)系統(tǒng)大都分散獨(dú)立，互聯(lián)性差、信息管理分散，數(shù)據(jù)的完整性、準(zhǔn)確性、及時(shí)性等方面存在較大差距，形成了許多信息孤島，缺乏共享的、網(wǎng)絡(luò)化的信息資源。而且，大量數(shù)據(jù)分別存放在不同的業(yè)務(wù)處理系統(tǒng)中，無(wú)法及時(shí)獲取并有效綜合分析信息。

目前，我國(guó)消防體系建設(shè)上已經(jīng)全面的投入了滅火救援信息系統(tǒng)、消防監(jiān)督信息系統(tǒng)、消防部隊(duì)管理系統(tǒng)、公眾服務(wù)信息系統(tǒng)、火災(zāi)統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)等，基本實(shí)現(xiàn)消防體系信息化。隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)的應(yīng)用領(lǐng)域逐漸延伸，在消防工作領(lǐng)域，應(yīng)用大數(shù)據(jù)推進(jìn)消防體系標(biāo)準(zhǔn)化、結(jié)構(gòu)化、完善化發(fā)展，對(duì)于消防工作來(lái)講勢(shì)在必行。而隨著數(shù)字城市建設(shè)的不斷推進(jìn)，計(jì)算機(jī)三維技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與計(jì)算機(jī)硬件性能的不斷提高，將先進(jìn)的三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與三維GIS引入消防中已成為“智慧消防”發(fā)展的一個(gè)主要方向。三維數(shù)字城市能夠全方位地、直觀地給人們提供有關(guān)城市的各種具有真實(shí)感的場(chǎng)景信息，構(gòu)建出一個(gè)真實(shí)、直觀的虛擬城市環(huán)境。通過(guò)將大數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、分析，然后展示在三維數(shù)字城市里，這是傳統(tǒng)手段如文字、圖像、圖表乃至動(dòng)畫(huà)等所不能達(dá)到的，是當(dāng)今消防信息化發(fā)展的重要方向。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1系統(tǒng)總體思路

系統(tǒng)的總體思路是將系統(tǒng)分為一級(jí)平臺(tái)和二級(jí)平臺(tái)。一級(jí)平臺(tái)部署于政務(wù)外網(wǎng)，以上海市地理信息公共服務(wù)平臺(tái)中三維現(xiàn)狀數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)黃浦區(qū)整體消防安全情況查詢、統(tǒng)計(jì)與分析。二級(jí)平臺(tái)部署于互聯(lián)網(wǎng)，主要由市場(chǎng)進(jìn)行運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)各類(lèi)數(shù)據(jù)的采集，提交到安全大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，在此基礎(chǔ)上利用大數(shù)據(jù)分析模型，對(duì)重點(diǎn)單位進(jìn)行火災(zāi)危險(xiǎn)度分析，并通過(guò)一級(jí)平臺(tái)提供的數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)與接口將數(shù)據(jù)展示一級(jí)平臺(tái)上，形成一套以三維GIS平臺(tái)為基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)采集、共享、交換、瀏覽、統(tǒng)計(jì)、分析的消防業(yè)務(wù)閉環(huán)，為城市防災(zāi)減災(zāi)提供輔助決策。

2.2系統(tǒng)總體架構(gòu)

系統(tǒng)主要采用分布式部署方式。整個(gè)三維場(chǎng)景及相關(guān)GIS數(shù)據(jù)主要部署于上海市基礎(chǔ)地理信息公共服務(wù)平臺(tái)，用戶不需要存儲(chǔ)和維護(hù)GIS相關(guān)數(shù)據(jù)，只需要通過(guò)政務(wù)外網(wǎng)就可以快速的訪問(wèn)整個(gè)信息系統(tǒng)。系統(tǒng)的總體架構(gòu)分為一級(jí)平臺(tái)、二級(jí)平臺(tái)和安全大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，結(jié)構(gòu)關(guān)系如圖1所示：

圖1系統(tǒng)總體架構(gòu)

(1)政務(wù)外網(wǎng)(一級(jí)平臺(tái))架構(gòu)

一級(jí)平臺(tái)整體部署于政務(wù)外網(wǎng)，其中系統(tǒng)中使用的二維地圖，影像地圖，三維地圖等基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)直接調(diào)用上海市地理信息公共服務(wù)平臺(tái)，利用GIS云服務(wù)避免系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的生產(chǎn)與更新工作量。

圖2 一級(jí)平臺(tái)架構(gòu)

安全大數(shù)據(jù)管理平臺(tái)(一級(jí)平臺(tái))部署于上海市消防局，通過(guò)調(diào)用消防大數(shù)據(jù)中心的各類(lèi)數(shù)據(jù)資源，在地圖上進(jìn)行瀏覽、查詢與分析功能，如圖2所示。

(2)互聯(lián)網(wǎng)(二級(jí)平臺(tái))架構(gòu)

二級(jí)平臺(tái)整體部署于互聯(lián)網(wǎng)上，以消防物聯(lián)網(wǎng)為例，對(duì)用戶現(xiàn)場(chǎng)安裝用戶傳輸終端裝置及相關(guān)的傳感器設(shè)備，通過(guò)VPN加密的網(wǎng)絡(luò)寬帶或者2G3GGPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸至云端存儲(chǔ)，聯(lián)網(wǎng)單位及社會(huì)中介服務(wù)機(jī)構(gòu)可通過(guò)客戶端(手機(jī)APP、電腦IE瀏覽器)直接訪問(wèn)云端服務(wù)，提供數(shù)據(jù)查詢、服務(wù)及預(yù)警功能，如圖3所示。

圖3二級(jí)平臺(tái)架構(gòu)

(3)安全大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)架構(gòu)

數(shù)據(jù)分析模型應(yīng)用整體部署于政務(wù)外網(wǎng)上，將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯聚、清洗、模型分析，將分析結(jié)果通過(guò)GIS集成到消防重點(diǎn)建筑上。分析的結(jié)果可對(duì)消防的日常監(jiān)督、區(qū)域火災(zāi)整體形勢(shì)評(píng)估，區(qū)域安全形勢(shì)的研判提供必要的依據(jù)及數(shù)據(jù)支撐，如圖4所示。

圖4安全大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)架構(gòu)

3 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1系統(tǒng)基本功能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

三維GIS平臺(tái)提供地理信息數(shù)據(jù)瀏覽服務(wù)，數(shù)據(jù)包括矢量、影像與三維數(shù)據(jù)等內(nèi)容，三維數(shù)據(jù)覆蓋上海市外環(huán)內(nèi) 660 km2，除有建筑物、橋梁、高架模型外，還有植被、樹(shù)木和廣告牌模型，數(shù)據(jù)類(lèi)型非常豐富。其中豫園、人民廣場(chǎng)、陸家嘴、外灘、這些重點(diǎn)區(qū)域的模型為精細(xì)模型甚至為超精細(xì)模型?；谏鲜龌A(chǔ)地理信息，疊加黃浦區(qū)內(nèi)的街道、水源、道路、重點(diǎn)單位、建筑工地、維保單位、地名地址等基礎(chǔ)信息進(jìn)行查詢，如圖5所示。

圖5系統(tǒng)基本功能實(shí)現(xiàn)

(1)街道信息查詢

在地圖中顯示黃浦區(qū)內(nèi)街道區(qū)域分布，展示街道信息，如街道名稱(chēng)、街道地址、書(shū)記名稱(chēng)、聯(lián)系電話、聯(lián)絡(luò)員等。

(2)水源信息查詢

水源信息查詢根據(jù)名稱(chēng)或范圍得到消火栓的名稱(chēng)、位置和使用狀態(tài)等。

(3)狹窄道路信息

狹窄道路信息查詢是根據(jù)黃浦區(qū)內(nèi)單行道較多，限行條件較多等獨(dú)特的道路特點(diǎn)，查詢獲取黃浦區(qū)內(nèi)巷弄位置、道路的名稱(chēng)、不通車(chē)原因、所屬中隊(duì)、起止路段等信息。

(4)消防重點(diǎn)建筑

消防重點(diǎn)建筑查詢根據(jù)名稱(chēng)、高度、地址、是否易燃易爆、是否多產(chǎn)權(quán)建筑、是否為人員密集建筑等條件進(jìn)行檢索，得到重點(diǎn)建筑的位置，展示重點(diǎn)建筑消防摸排表。

(5)維保單位

維保單位根據(jù)維保單位名稱(chēng)進(jìn)行檢索，得到維保單位維護(hù)建筑所在位置、獲取維保單位信息等。

(6)地名地址定位

地名地址根據(jù)地名、門(mén)牌、興趣點(diǎn)等關(guān)鍵字進(jìn)行查詢，添加POI位置，顯示經(jīng)緯度信息。

3.2內(nèi)裝修審批模塊集成

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與內(nèi)裝修審批二級(jí)平臺(tái)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)工程的基本信息(如建設(shè)單位、工程名稱(chēng)、地址等)、單位資質(zhì)信息(設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理)、報(bào)告信息(施工圖審查、審批和備案、施工許可證、見(jiàn)證取樣檢驗(yàn)、消防設(shè)施檢測(cè))的查閱與瀏覽。

3.3監(jiān)督檢查模塊集成

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法監(jiān)督檢查信息二級(jí)平臺(tái)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)對(duì)消防重點(diǎn)單位的監(jiān)督檢查記錄的瀏覽與查詢，提供待辦事項(xiàng)、監(jiān)督檢查、工作提醒、通知通告、法律法規(guī)等內(nèi)容。

3.4日常巡檢模塊集成

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與巡檢二級(jí)平臺(tái)對(duì)接，解決聯(lián)網(wǎng)建筑物單位消防設(shè)施系統(tǒng)、設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)管理，包括消防設(shè)施的巡查、檢測(cè)、保養(yǎng)等維護(hù)作業(yè)。通過(guò)作業(yè)，提前預(yù)防，消除火災(zāi)隱患。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)建筑物中的接入消防設(shè)施，可以查閱所有設(shè)備信息，如供應(yīng)商、使用期限、聯(lián)系電話、維護(hù)情況、所在位置等，把原來(lái)設(shè)施編號(hào)或者文字表示變成三維圖形位置；實(shí)現(xiàn)對(duì)消防設(shè)備全生命周期進(jìn)行管理，比如對(duì)壽命即將到期的設(shè)備及時(shí)預(yù)警和更換配件，防止事故發(fā)生。

3.5消防物聯(lián)網(wǎng)模塊集成

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與消防物聯(lián)網(wǎng)二級(jí)平臺(tái)對(duì)接，提供以GIS三維地圖的直觀展示，將物聯(lián)網(wǎng)終端采集的數(shù)據(jù)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的消防指標(biāo)體系模型評(píng)估建筑物的防火等級(jí)，區(qū)域統(tǒng)計(jì)后分級(jí)分色對(duì)網(wǎng)格片區(qū)的防火形勢(shì)進(jìn)行評(píng)估，為消防及政府部門(mén)提供防火信息研判的輔助決策工具。

3.6民防工程模塊集成

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與民防工程二級(jí)平臺(tái)對(duì)接，在三維地圖上交互顯示民防工程范圍面，展示民防工程(工程名稱(chēng)、建筑面積、物業(yè)管理單位、工程類(lèi)別、工程地址等)詳細(xì)信息。

3.7安監(jiān)信息模塊集成

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與安監(jiān)信息二級(jí)平臺(tái)對(duì)接，對(duì)已安裝監(jiān)測(cè)終端設(shè)備的企業(yè)進(jìn)行標(biāo)注在GIS地圖上，對(duì)有毒有害氣體監(jiān)控，顯示該企業(yè)單位的位置信息并包含詳細(xì)的監(jiān)測(cè)參數(shù)，如圖6所示。

圖6通過(guò)重點(diǎn)建筑，查看集成的二級(jí)平臺(tái)信息

4 系統(tǒng)創(chuàng)新

4.1突破平面限制，消防信息三維展現(xiàn)

傳統(tǒng)的消防信息都是以文字、表格、圖表予以表達(dá)，如水源信息、道路信息、建筑信息等。而系統(tǒng)以三維GIS為空間載體，使用覆蓋上海市外環(huán)內(nèi) 660 km2的建筑物、橋梁、高架、植被、樹(shù)木和廣告牌模型，構(gòu)建出一個(gè)直觀的虛擬城市環(huán)境。此項(xiàng)創(chuàng)新在上海旅游節(jié)開(kāi)幕式花車(chē)巡游力量部署中得到體現(xiàn)，如圖7所示。

圖7花車(chē)巡游周邊環(huán)境三維展現(xiàn)

4.2以重點(diǎn)建筑為對(duì)象，解決消防信息碎片化

上海市黃浦區(qū)不僅有繁華的商業(yè)區(qū)，還有大多建造年代久遠(yuǎn)，結(jié)構(gòu)陳舊，耐火等級(jí)較低的老舊建筑，區(qū)域范圍內(nèi)消防重點(diǎn)建筑600多棟。以往對(duì)于黃浦區(qū)域內(nèi)的消防重點(diǎn)單位信息都相對(duì)比較碎片化，缺乏統(tǒng)一的方式方法進(jìn)行有效的管理、查詢與分析。系統(tǒng)通過(guò)以三維GIS為載體，以消防重點(diǎn)建筑為對(duì)象，將各類(lèi)數(shù)據(jù)集成到重點(diǎn)建筑上，梳理成有效的信息。

4.3破除信息孤島，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享

由于建設(shè)時(shí)期不同以及建設(shè)過(guò)程中受當(dāng)時(shí)技術(shù)和認(rèn)識(shí)的局限，數(shù)據(jù)分布極為分散，造成了過(guò)量的數(shù)據(jù)冗余和數(shù)據(jù)不一致，使數(shù)據(jù)資源難以訪問(wèn)、管理并獲得有效的決策支持，并且已有的消防業(yè)務(wù)系統(tǒng)大都分散獨(dú)立，互聯(lián)性差、信息管理分散，數(shù)據(jù)的完整性、準(zhǔn)確性、及時(shí)性等方面存在較大差距，形成了許多信息孤島，缺乏共享的、網(wǎng)絡(luò)化的信息資源。而且，大量數(shù)據(jù)分別存放在不同的業(yè)務(wù)處理系統(tǒng)中，無(wú)法及時(shí)獲取并有效綜合分析信息。本系統(tǒng)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)訪問(wèn)和交換的接口標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)統(tǒng)一技術(shù)體制、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范和信息交換機(jī)制，解決消防信息系統(tǒng)的信息共享和集成問(wèn)題，為各級(jí)提供統(tǒng)一和快捷的信息支持。在這樣的標(biāo)準(zhǔn)支撐下，既不影響二級(jí)平臺(tái)日常的業(yè)務(wù)運(yùn)轉(zhuǎn)，也實(shí)現(xiàn)了在一級(jí)平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總、分析和展示。

5 結(jié) 語(yǔ)

本系統(tǒng)基于上海市基礎(chǔ)地理信息公共服務(wù)平臺(tái)，面向黃浦區(qū)消防安全管理的需求，構(gòu)架了消防大數(shù)據(jù)管理三維GIS平臺(tái)，建立了重點(diǎn)建筑與重點(diǎn)單位空間數(shù)據(jù)庫(kù)，錄入黃浦區(qū)600多家消防重點(diǎn)單位信息，提供了黃浦區(qū)三維場(chǎng)景瀏覽、基礎(chǔ)信息查詢，如街道分布、水源信息、狹窄道路信息、重點(diǎn)建筑查詢、地名地址查詢等功能，集成內(nèi)裝修審批、監(jiān)督檢查、日常巡檢、消防物聯(lián)網(wǎng)、民防信息和安監(jiān)信息，形成多結(jié)構(gòu)、多方面、多體系的海量數(shù)據(jù)，并采用大數(shù)據(jù)分析工具和大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，對(duì)消防業(yè)務(wù)進(jìn)行準(zhǔn)確的分析和判斷，開(kāi)創(chuàng)了消防管理新的方式方法，為我國(guó)消防體系建設(shè)探索新的途徑。

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ApplicationStudyofThree-dimensionalGISBigDataManagementSysteminFirefighting

Cao Wei

(Shanghai Institute of Surveying and Mapping，Shanghai 200063，China)

At present，our country has established a relatively complete fire safety system，but the collection of data sources and the integration lacks unclear carrier. This paper introduced big data management platform of firefighting，which using 3DGIS as the carrier，establishing data interface with sub platform，realizing dynamic data exchange，and integrating all information into key construction. The paper expounded general ideas and framework of the platform，and also described the main functions and the method to implementing of the system. At last the paper introduced the application of system in the actual projects with practical.

3D GIS；firefighting；data merge

1672-8262(2017)05-110-05

P208.2

A

2017—05—17

曹維(1985—)，男，工程師，GIS行業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)研究。