王鴻，田永明，楊娜

(1.濟(jì)南市勘察測(cè)繪研究院 山東 濟(jì)南 250013； 2.山東省城市空間信息工程技術(shù)研究中心，山東 濟(jì)南 250013)

1 引 言

近年來，越來越多的消防隊(duì)員犧牲的消息見諸新聞媒體，建立科學(xué)、實(shí)用的消防預(yù)案是提高滅火救援成功率、減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失的重要保證。在目前的消防數(shù)字化預(yù)案中，重點(diǎn)單位信息的表達(dá)以文字、表格、圖片和圖像文件為主，信息的使用依賴于各級(jí)消防人員對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)情況的熟悉程度，增加了消防員工作的危險(xiǎn)性。怎樣才能在滅火救援作戰(zhàn)的關(guān)鍵時(shí)候快速指出救援現(xiàn)場(chǎng)的道路、水源、建筑物分布、逃生路線等等關(guān)鍵點(diǎn)，成為亟待解決的問題。

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，綜合運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、地理信息技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等，有效集成空間數(shù)據(jù)、消防資源、消防業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，建立能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)管理查詢、消防資源管理、消防預(yù)案管理演示等消防應(yīng)用管理平臺(tái)，有效提高消防事故處置效率，實(shí)現(xiàn)消防管理新模式，成為提高消防滅火救援成功率，減少消防事故的工作重點(diǎn)。

2 總體技術(shù)路線

三維地理信息技術(shù)突破平面地圖對(duì)空間的抽象描述，人們可以從三維模型空間中直觀的判斷管線、建筑等空間物體，同時(shí)模型數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)一體化的集成及三維地理信息與物聯(lián)網(wǎng)、BIM技術(shù)融合，使三維地理信息技術(shù)在城市規(guī)劃、國(guó)土等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。本文研究是在充分借鑒三維地理信息在智慧社區(qū)、公安應(yīng)急等領(lǐng)域的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，將研究?jī)?nèi)容主要分為兩大部分，一是基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)的獲取和數(shù)據(jù)建設(shè)，二是基于三維地理信息的應(yīng)用服務(wù)。采用案例是面對(duì)濟(jì)南市一大型綜合體消防管理，以三維地理信息，數(shù)據(jù)制作及應(yīng)用面臨的主要技術(shù)問題為主，通過對(duì)濟(jì)南市一大型綜合體進(jìn)行消防專題普查、三維數(shù)據(jù)制作和消防設(shè)施綜合管理系統(tǒng)建設(shè)，完成利用城市三維地理信息相關(guān)技術(shù)輔助消防三維管理的目標(biāo)。

3 基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)的獲取和數(shù)據(jù)建設(shè)

3.1 消防設(shè)施普查

利用消防竣工驗(yàn)收?qǐng)D和1∶500地形圖，如圖1所示，實(shí)地進(jìn)行核查，對(duì)部分新建或錯(cuò)漏的，采用全站儀、網(wǎng)絡(luò)RTK、手持測(cè)距儀等設(shè)備和方法進(jìn)行補(bǔ)測(cè)，同時(shí)獲取全部設(shè)施及周邊環(huán)境圖像資料。

圖1 消防設(shè)施專題圖

普查成果包括各樓層平面布局圖、消防單位現(xiàn)狀 1∶500地形圖和消防設(shè)施、室內(nèi)布局的影像圖像。

空間位置：采集包括消火栓、手動(dòng)報(bào)警按鈕、通風(fēng)口、火災(zāi)顯示盤、排煙口、光電報(bào)警器、區(qū)域閥箱、水利警鈴、門的定位點(diǎn)平面坐標(biāo)。

空間布局：由于城市大型綜合體存在店面布局經(jīng)常變化的問題，普查基于消防竣工驗(yàn)收底圖，對(duì)發(fā)生變化區(qū)域進(jìn)行重新測(cè)繪。

影像圖像：采集消防設(shè)施圖像信息，要求能夠反映設(shè)施規(guī)格形態(tài)、紋理顏色、安裝位置。

成果形式：圖紙采用dwg格式存儲(chǔ)，影像圖像采用jpg格式存儲(chǔ)。

3.2 基礎(chǔ)三維模型建設(shè)

基于實(shí)地普查樓層分布、樓層內(nèi)部結(jié)構(gòu)與消防設(shè)施分布等普查成果數(shù)據(jù)，制作三維數(shù)字模型，形象的展示重點(diǎn)單位外觀形態(tài)，單位內(nèi)部布局，門窗、消防設(shè)施的高度、寬度等。

圖2 建模技術(shù)流程

綜合考慮應(yīng)用系統(tǒng)平臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)的兼容性，數(shù)據(jù)模型采用3ds Max軟件進(jìn)行三維模型制作，預(yù)案演示依靠在三維地理信息平臺(tái)中進(jìn)行路徑及預(yù)案說明制作完成相關(guān)工作。由于國(guó)內(nèi)三維地理信息平臺(tái)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)尚未完全統(tǒng)一，在數(shù)據(jù)制作前，要依據(jù)所采用的應(yīng)用平臺(tái)，制定相應(yīng)的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)完成預(yù)案演示相關(guān)技術(shù)制訂，主要技術(shù)流程如圖2所示。

4 三維地理信息的應(yīng)用服務(wù)

系統(tǒng)的應(yīng)用功能實(shí)現(xiàn)基于三維虛擬場(chǎng)景對(duì)消防重點(diǎn)單位及其周邊環(huán)境的定位和瀏覽展示、消防重點(diǎn)單位建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)瀏覽、消防設(shè)施的管理標(biāo)注、消防力量部署、模擬演練、協(xié)助指揮員科學(xué)制定滅火救援預(yù)案，提高其在指揮決策、快速反應(yīng)等方面的綜合能力。

4.1 消防重點(diǎn)單位周邊環(huán)境查詢?yōu)g覽

基于三維場(chǎng)景，展示消防重點(diǎn)單位信息，包括消防重點(diǎn)單位的坐落位置、東西南北四至范圍、主體建筑面積、消防分管單位、周圍道路情況、消防設(shè)施、水源的布設(shè)等基本信息的介紹與瀏覽，支持音視頻和實(shí)時(shí)互動(dòng)，系統(tǒng)中提供標(biāo)簽式互動(dòng)，如圖3所示。

實(shí)現(xiàn)對(duì)包含消防中控室、消防水箱、消防卷簾門、消防通道、自動(dòng)報(bào)警器、消火栓、消防手動(dòng)報(bào)警器、滅火器、送風(fēng)口、消防疏散通道等基本消防設(shè)施的屬性查詢與瀏覽，支持音視頻，如圖4所示。

圖3消防重點(diǎn)單位周邊環(huán)境介紹

圖4 消防設(shè)施查詢

4.2 火情環(huán)境分析

可以全面顯示綜合體內(nèi)部布局結(jié)構(gòu)和消防設(shè)施位置情況，如消火栓、消防通道等，便于在滅火戰(zhàn)斗中準(zhǔn)確使用，使消防官兵進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)前能夠充分了解現(xiàn)場(chǎng)，減少由于不熟悉環(huán)境造成的安全事故，如圖5所示。

圖5 火情空間分析

4.3 模擬演練

為消防指揮人員提供滅火救援、作戰(zhàn)人員部署、車輛調(diào)度、消防車行車路線規(guī)劃的決策支持(在不同火情情況下)，支持對(duì)消防設(shè)施使用及相關(guān)聯(lián)動(dòng)作業(yè)的動(dòng)態(tài)展示。

圖6 預(yù)案模擬

根據(jù)應(yīng)急處置機(jī)制，進(jìn)行想定作業(yè)，模擬火災(zāi)發(fā)生，支持將應(yīng)對(duì)措施在系統(tǒng)中進(jìn)行錄入。例如：消防重點(diǎn)單位內(nèi)部臨近區(qū)域安全責(zé)任人確認(rèn)火警發(fā)生真實(shí)性，確定火災(zāi)情勢(shì)，反饋消防控制室，撥打119火警電話，打開應(yīng)急廣播進(jìn)行人員疏散和火災(zāi)撲救等。

5 結(jié) 論

本文介紹了主要以三維地理信息技術(shù)及數(shù)據(jù)制作為基礎(chǔ)，面向城市消防管理及應(yīng)用需求，進(jìn)行消防專題數(shù)據(jù)普查、三維數(shù)據(jù)生產(chǎn)和三維管理系統(tǒng)建設(shè)研究。在進(jìn)行過程中，針對(duì)管理需求建立消防設(shè)施三維符號(hào)庫(kù)、基于消防預(yù)案進(jìn)行三維展示進(jìn)行了實(shí)際性工作。實(shí)踐證明三維地理信息系統(tǒng)在進(jìn)行現(xiàn)狀及消防預(yù)案展示相比現(xiàn)有消防管理模式更加直觀快捷，但如何與目前管理流程相結(jié)合，提高三維管理系統(tǒng)服務(wù)效率是日后亟待解決的問題。

[1] 王英林，井發(fā)明，王智明. 寧波市消防設(shè)施普查及建庫(kù)[J]. 城市勘測(cè)，2015(4)：54～56.

[2] 厲寧，張強(qiáng). 基于三維GIS技術(shù)的消防應(yīng)急系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 消防科學(xué)與技術(shù)，2013(11)：1259～1261.

[3] 韓波. 城市綜合體消防安全探討[J]. 消防科學(xué)與技術(shù)，2015(4)：539～541.

[4] 曠彪. 消防三維預(yù)案輔助決策指揮系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 電腦編程技巧與維護(hù)，2014(21)：75～77.

[5] 欒濤. 論三維可視化技術(shù)在消防安全重點(diǎn)單位滅火救援?dāng)?shù)字化預(yù)案編制中的應(yīng)用[J]. 中國(guó)管理信息化，2016(6)：160～161.

[6] 曹維. 消防戰(zhàn)評(píng)三維輔助系統(tǒng)應(yīng)用研究[J]. 測(cè)繪與空間地理信息，2014(5)：120～122.

[7] 李進(jìn)，杜光，邱華. 消防行業(yè)建筑物三維模型標(biāo)準(zhǔn)化研究[C]. 中國(guó)消防協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)年會(huì)論文集，2012：31～36.