◆馬富達(dá) 鄭　輝 周曉敏

基于GIS的智慧校園監(jiān)控系統(tǒng)

◆馬富達(dá) 鄭輝 周曉敏

（西南民族大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 四川 610041）

網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)已然成為當(dāng)前GIS技術(shù)熱點(diǎn)，本文探討在智慧校園視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的WebGIS技術(shù)應(yīng)用。包括采集點(diǎn)建立、采集點(diǎn)通信連接、采集點(diǎn)管理、實(shí)時(shí)監(jiān)控等多方面的應(yīng)用，為用戶提供空間性的視頻監(jiān)控信息監(jiān)控快速調(diào)取實(shí)時(shí)圖像功能。研究以數(shù)據(jù)服務(wù)器以及Web服務(wù)器的建立為基礎(chǔ)，以校園WebGIS數(shù)據(jù)庫(kù)建立校園三維地圖。

WebGIS；智慧校園；Supermap IS；Java EE；Javascript

0 引言

教育對(duì)社會(huì)的發(fā)展至關(guān)重要，社會(huì)對(duì)學(xué)校能否保持正常的教學(xué)秩序非常關(guān)注。智慧校園逐漸成為當(dāng)前學(xué)校發(fā)展的必然趨勢(shì)。實(shí)現(xiàn)智慧化校園，以推動(dòng)信息現(xiàn)代化。

基于實(shí)景校園的三維地圖為管控場(chǎng)景，有利于學(xué)校管理人員在三維角度上實(shí)景查看校園內(nèi)的全貌；基于地理位置的智慧校園的視頻監(jiān)控，有利于學(xué)校管理人員實(shí)時(shí)查看校園內(nèi)各處的視頻內(nèi)容，便于學(xué)校管理人員加強(qiáng)學(xué)校安全力度。

將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及GIS技術(shù)有機(jī)結(jié)合，集成GIS的功能，并通過(guò)網(wǎng)站作為載體提供可視化視窗界面，并且通過(guò)簡(jiǎn)單的操作，就可以實(shí)現(xiàn)。基于GIS的智慧校園視頻監(jiān)控系統(tǒng)項(xiàng)目就此誕生了[1]。

1 WebGIS概述

1.1 WebGIS的定義

WebGIS即GIS+萬(wàn)維網(wǎng)，是GIS的一種廣域網(wǎng)環(huán)境應(yīng)用，目的是實(shí)現(xiàn)控件信息網(wǎng)絡(luò)化。通過(guò)萬(wàn)維網(wǎng)使其演變成一種大眾的信息工具，從任意網(wǎng)絡(luò)邊緣節(jié)點(diǎn)都可瀏覽分布各式的、具有超媒體特性的地理空間數(shù)據(jù)及屬性數(shù)據(jù)，進(jìn)行地理空間分析、查詢，以及智能輔助方案。其不僅提供給用戶矢量化空間信息，還有遙感影像、動(dòng)態(tài)視頻、文字說(shuō)明等多種信息。

1.2 WebGIS的特點(diǎn)

與傳統(tǒng)的地理信息系統(tǒng)比較，萬(wàn)維網(wǎng)地理信息系統(tǒng)具有四個(gè)特點(diǎn)：更廣泛的客戶訪問(wèn)范圍、客戶端平臺(tái)獨(dú)立性、更簡(jiǎn)單的操作、平衡高效的計(jì)算負(fù)載[2]。

2 設(shè)計(jì)思路

通過(guò)使用WebGIS軟件的平臺(tái)和主要的構(gòu)造法比較，選用Supermap IS 9.0.7127.10216[3]作為WebGIS Server；Tomcat 9.0作為Web服務(wù)平臺(tái)；Microsoft SQL Server 2008 R2作為空間信息和屬性信息數(shù)據(jù)庫(kù)；使用Java EE結(jié)合JavaScript、HTML等語(yǔ)言進(jìn)行系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。

3 技術(shù)分析

3.1 地圖數(shù)據(jù)部分

針對(duì)地圖部分，通過(guò)無(wú)人機(jī)采集了南充市某一所高校的碎片化地理信息數(shù)據(jù)。通過(guò)Context Capture[4]軟件將無(wú)人機(jī)采集的JPG類型的文件進(jìn)行處理，生成帶有地理信息數(shù)據(jù)的OSGB格式的傾斜攝影模型。

3.2 數(shù)據(jù)庫(kù)部分

數(shù)據(jù)庫(kù)分為兩個(gè)部分。其一為“客戶端”部分，用于登錄部分的用戶信息，相關(guān)權(quán)限管理以及視頻流傳輸部分?jǐn)?shù)據(jù)的存儲(chǔ)。以“id”作為數(shù)據(jù)庫(kù)用戶信息表的主鍵索引。其二為“地理數(shù)據(jù)地圖”部分，以空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)為主?？臻g數(shù)據(jù)通過(guò)Supermap iDesktop 8C直接生成，每一個(gè)數(shù)據(jù)集都將保存為一個(gè)表存放在數(shù)據(jù)庫(kù)中，屬性數(shù)據(jù)則主要由信息數(shù)據(jù)、信息點(diǎn)數(shù)據(jù)、探頭數(shù)據(jù)構(gòu)成。其中信息數(shù)據(jù)為關(guān)鍵數(shù)據(jù)，它記錄了信息點(diǎn)在空間中的位置以及相關(guān)的信息。

3.3 建筑單體化

在Supermap iDesktop 8C中，WebGL客戶端“模型單體化”菜單下，傾斜攝影數(shù)據(jù)處選擇傾斜攝影配置文件，同時(shí)設(shè)置生成單體的目標(biāo)路徑，通過(guò)WebGL客戶端“生成S3M數(shù)據(jù)”菜單，生成S3M數(shù)據(jù)的目標(biāo)路徑。將生成的S3M文件以及加載緩存文件結(jié)合便可實(shí)現(xiàn)建筑單體化效果。

3.4 可視化界面部分

可視化界面主要是由Java EE編寫(xiě)的JSP形式的動(dòng)態(tài)網(wǎng)站，并且使用JavaScript將所有的地圖接口調(diào)用方法實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)庫(kù)部分則是利用JSP后端功能連接。在編譯難度上，由于大部分的地圖操作方式都是借用WebGIS軟件Supermap上的方法，使得開(kāi)發(fā)周期縮短，主要難度偏向于用戶管理的部分，以及與數(shù)據(jù)庫(kù)的交互部分。

在前端界面上，實(shí)現(xiàn)了三維地圖中建筑的“測(cè)距，測(cè)高度，測(cè)面積”的功能。每個(gè)功能按鈕綁定一個(gè)click觸發(fā)函數(shù)，如測(cè)距函數(shù)：new Cesium.MeasureHandler(viewer,Cesium.Mea- sureMode.Distance,clampMode)。通過(guò)監(jiān)聽(tīng)handlerDis. measureEvt.addtListener（）函數(shù)的觸發(fā)，從而調(diào)用數(shù)學(xué)的計(jì)算方法去計(jì)算距離/面積/高度。并且通過(guò)handlerDis.activeEvt.addEventListener（）監(jiān)聽(tīng)獲取觸發(fā)器的狀態(tài)函數(shù)來(lái)處理界面顯示所需處理的問(wèn)題。

3.5 監(jiān)控部分

實(shí)現(xiàn)監(jiān)控部分的物理設(shè)備選用的是?？低暤谋O(jiān)控探頭，并且通過(guò)其公司提供的SDK[5]實(shí)現(xiàn)我們所需要的所有功能，以及高速的圖像傳輸、存儲(chǔ)。并且支持1項(xiàng)行為分析，3項(xiàng)異常偵測(cè)（網(wǎng)絡(luò)異常、設(shè)備異常、監(jiān)控異常），1項(xiàng)統(tǒng)計(jì)功能。并且具有斷網(wǎng)續(xù)傳功能保證錄像不丟失，配合Smart NVR/SD卡實(shí)現(xiàn)事件錄像的智能后檢索、分析和濃縮播放。

3.6 后端整體建設(shè)

后端整體采用企業(yè)級(jí)SSH（Spring4.0 + Struts2 + Hibernate）框架進(jìn)行部署，輕量化數(shù)據(jù)庫(kù)組件以及整合頁(yè)面設(shè)計(jì)，可以輕松部署，分體維護(hù)，分體開(kāi)發(fā)，便于后期工程師進(jìn)行維護(hù)以及再開(kāi)發(fā)。

4 技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)

4.1 目標(biāo)定位功能實(shí)現(xiàn)

在系統(tǒng)中，定位函數(shù)為MapSeek（strLayer，strID，strMode，objStyle，dScale）函數(shù)，該函數(shù)第一個(gè)參數(shù)，為目標(biāo)的圖層；第二參數(shù)為所期望訪問(wèn)的目標(biāo)構(gòu)成空間對(duì)象的ID；第三參數(shù)則標(biāo)記了對(duì)象的高亮風(fēng)格；第四參數(shù)為定位用的比例尺（它的參數(shù)為零時(shí)，保持比例尺不變，即是參數(shù)為零時(shí)不起作用）。該函數(shù)缺少元素，不能進(jìn)行詳細(xì)的定位，所以追加定義Position（Map，Layer，Smid，mapscale）函數(shù)[6]，其函數(shù)屬性分別為地圖名稱、圖層名稱、空間對(duì)象的SMID，定位比例尺。該函數(shù)直接對(duì)指定位置和地圖是否發(fā)生了變更，若找到了指定的信息點(diǎn)，則利用MapSeek函數(shù)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行定位，并且通過(guò)內(nèi)嵌的新窗口實(shí)現(xiàn)定位。

4.2 空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)

由于空間數(shù)據(jù)以及屬性數(shù)據(jù)的分離存放，最終需要通過(guò)SQL語(yǔ)句將其關(guān)聯(lián)起來(lái)，能讓空間數(shù)據(jù)獲取到需要的屬性信息。因此，專門(mén)設(shè)置了Info表單，通過(guò)其中的“smid”字段進(jìn)行關(guān)聯(lián)，利用Java EE新建視圖并查詢關(guān)聯(lián)表的信息，就可將兩張表進(jìn)行關(guān)聯(lián)。

5 總結(jié)

智慧化生活離我們?nèi)粘Ｉ钤絹?lái)越近，以基于地理信息技術(shù)的視頻監(jiān)控平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)智慧化校園，可以極大地解決校園中安全監(jiān)視的問(wèn)題。此后，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行的二次開(kāi)發(fā)也將會(huì)有較大的市場(chǎng)。校園地圖的漫游、查看教室的使用情況以及教師對(duì)上課率的查看等等，都將提供便利。智慧化校園，必將是未來(lái)校園演變的重要組成部分。

[1]宋金玲，肖寒，盛業(yè)華.GIS在數(shù)字校園中的應(yīng)用[J].北京測(cè)繪，2002.

[2]中國(guó)科學(xué)院地理信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展中心，http://www.supermap.com.cn.

[3]北京超圖地理信息技術(shù)有限公司.開(kāi)發(fā)SuperMap IS.背景超圖地理信息技術(shù)有限公司.

[4]Bentley提供技術(shù)與服務(wù)的支持使用 https://www.bentley.com/zh/products/brands/contextcapture.

[5]海康威視公司技術(shù)與服務(wù)支持及相關(guān)知識(shí)庫(kù). http://www.hikvision.com/cn/support_list_54.html.

[6]唐豐.校園Web GIS開(kāi)發(fā)與實(shí)踐[J].徐州師范大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院.

西南民族大學(xué)國(guó)家級(jí)創(chuàng)新項(xiàng)目——《基于GIS的智慧校園監(jiān)控系統(tǒng)》（項(xiàng)目編號(hào)：201810656082）。