计算机论文：“一标三实”三维警用地理信息系统

计算机论文：“一标三实”三维警用地理信息系统

　　应用示范

　　据不完全统计，85%左右的公安信息与地理空间位置有关。GIS技术已在公安等领域得到广泛应用，各省已建立起完备的警用地理信息基础平台（简称PGIS平台）。然而，目前的应用主要是二维GIS，这种形式的系统虽满足了公安部门的日常管理工作需要，但由于二维GIS是将真实的空间对象及位置信息映射为二维的平面信息，不可避免地在表现方法上过于抽象，不符合人们的真实视觉习惯。二维GIS公安系统在三维定位及信息展现的直观性方面存在着局限性，而这在公安部门的一些工作中是至关重要的。

　　基于三维模型的警用地理信息系统，借助倾斜摄影技术，在大规模三维模型场景的基础上，利用Lidar点云数据对重点区域开展精细化三维建模，结合遥感影像、多媒体、三维仿真和虚拟现实等信息可视化技术，可以将各种动态的、静态的、历史的、现实的警务信息，反映实时警情发展变化状态的警务态势等，进行多样化的可视化展示。三维模型的警用地理信息系统，可以根据警务信息中对地址的描述，进行地理编码，将各类警务业务信息在三维地图上直观定位展示，民警可以根据所查询到的目标，在三维地图上的空间定位，迅速找到其实际位置，并通过地址信息，关联到其他公安业务系统当中，方便警务管理和指挥决策，提高工作效率。

　　“一标三实”就是标准地址+实有人口、实有房屋、实有单位。一标三实是由公安部门主导，规范标准地址、将人口、房屋、单位的详细情况录入信息系统，实现信息共享互通，为施政提供信息支撑。“一标三实”基础信息采集录入工作是推动公安工作信息化建设的重要举措，也是公安工作为创新社会管理提供的新路径之一。着力服务于公安实战、打击违法犯罪和全面夯实社区基础警务。本次示范应用主要围绕资阳市公安局开展“一标三实”工作，以实景三维模型为基础，将GIS技术与警务业务系统相结合，提升公安工作信息化水平。

　　4.1 示范区情况

　　本次示范应用选取资阳市中心主城区，面积约70平方千米。试点区范围如图4-1所示，利用倾斜航空摄影，获取了覆盖示范区范围倾斜航空影像，对资阳市城区主干道及重点区域，利用机载LiDAR获取了激光雷达点云数据。

　　图4-1资阳市建成区模型建设范围

　　4.2 三维数据处理流程

　　利用街景工厂（Street Factory）软件，对倾斜摄影获取的航空影像进行处理，获取覆盖资阳市主城区三维模型；利用重点区域的Lidar点云数据与倾斜影像集合，构建重点区域精细化三维模型，通过三维模型优化编辑、三维模型与地形匹配等流程，建立资阳市区域三维模型成果，作为三维警用地理信息系统基础数据源。数据处理工艺流程如图4-2：

　　图4-2示范区三维模型生产流程

　　4.3 系统设计

　　4.3.1总体架构

　　系统由数据层、数据管理层、应用模型层、服务层、业务层等五个逻辑层次构成。系统利用目前先进的数据库技术、GIS技术及计算机技术，以ESRI公司的关系数据库Geodatabase作为专题数据与基础地理空间数据支撑，在此基础上利用数据库管理技术构建平台数据库管理层；以skyline构建三维地图可视化服务、三维模型查询服务作为服务层支撑；系统采用单机模式，数据存放于本地计算机中。平台总体架构如图4-3所示：

　　图4-3系统总体框架图

　　4.3.2 系统功能模块

　　系统功能模块包括：主页管理、警务管理和工具模块构成。三维警用地理信息系统功能模块结构如图4-4所示。

　　图4-4航空倾斜摄影三维警用子系统功能模块结构图

　　4.3.3 数据库设计

　　1．数据库内容

　　数据库主要用于存储警用专题数据和基础地理空间数据。警用专题数据主要以表的形式存储，存储于警务信息相关的案件、警力、人口等信息；基础地理空间数据主要以ArcGIS的要素集存储，存储示范区范围内1:2000基础地理信息数据，主要包括住户、建筑物和单位。

　　2．数据基础

　　基础地理信息数据存储数学基础为：

　　平面坐标系：2000国家大地坐标系；

　　高程基准：1985国家高程基准，高程系统为正常高；

　　平面和高程坐标单位：米；

　　投影与分带：分幅数据采用高斯—克吕格投影，按3゜分带；

　　3．数据库逻辑设计

　　数据库逻辑结构如图4-5所示。

　　图4-5数据库逻辑结构图

　　4．数据表设计

　　根据“一标三实”业务系统需要，针对人口、房屋、单位、警力等专题数据，设计相应的数据表，表结构设计如下：

　　（1）案件表

　　案件表存储与警务系统案件描述相关信息，表结构如表4-1所示。

　　表4-1案件信息表结构

　　（2）警力表

　　警力表存储警察的相关信息，表结构如表4-2所示。

　　表4-2警力信息表结构

　　（3）入户调查表

　　入户调查表存储“一标三实”业务中住户信息，表结构如表4-3所示。

　　表4-3入户调查表结构

　　（4）实有人口表

　　实有人口表存储“一标三实”业务中人口信息，表结构如表4-4所示。

　　表4-4实有人口表结构

　　（5）实有房屋表

　　实有房屋表存储“一标三实”业务中房屋信息，表结构如表4-5所示。

　　表4-5实有房屋表结构

　　（6）实有单位表

　　实有单位表存储“一标三实”业务中单位信息，表结构如表4-6所示。

　　表4-6实有单位表结构

　　4.4 系统展示

　　系统以倾斜摄影生成的大场景三维模型为基础平台，融合公安部门的警用业务模块，实现公安业务基于三维图形化、可视化和直观化状态下的信息管理和业务展示等。系统主界面如图4-6所示。

　　图4-6“一标三实”三维警用地理信息系统主界面

　　（1）数据管理模块

　　支持各种数据的加载，设置当前工程的数据源，如图4- 7所示。

　　图4- 7数据设置功能界面

　　（2）查询模块

　　属性查询：通过输入关键字，自动搜寻出带有关键字信息的地址列表，选择其中一个地址，可将场景定位到选定地址，如图4-8所示，输入资阳，查询出满足条件的信息，选择资阳供电局，自动定位到资阳供电局位置。

　　图4-8属性查询定位功能界面

　　空间查询：通过鼠标在场景中点击，若点击处有单体模型，则直接弹出该房屋的详细信息以及房屋里面的人员详细信息，如图4-9所示。

　　图4-9空间查询界面

　　（3）户籍管理模块

　　以房管人：通过输入房屋的名称，直接定位到房屋的三维模型，并获取房屋内的实有人口信息，如图4-10所示，输入资阳火车站，显示该建筑物内的所有人员信息，选择某一人员，则弹出该人员详细信息。

　　图4-10根据房屋查询人员信息

　　以人查房：输入人口类型和人口姓名关键字，查询辖区内的人口信息，系统匹配数据库中所有相关信息并以列表的形式显示，在列表中选择需要查看的人员，快速定位到该人员所在的房屋，如图4-11所示。

　　图4-11以人查询房屋信息

　　（4）警力查询模块

　　以表格的形式展示警力详细信息，通过选择警员定位到警力所在位置，以模型的形式直观的展示辖区内民警的空间分布情况及周围的场景，如图4-12所示。

　　图4-12警力查询结果展示

　　（5）警情模拟模块

　　针对重大的公共活动或者突发事件，通过最短路径分析、三维模拟，直观、动态的演示警员从距离突发点最近位置沿最短路径出发到达案发现场的整个过程，实现应急突发事件的科学预案和优化部署，有效的进行案情演练分析，为刑侦抓捕、警卫保安等工作提供有效帮助，如图4-13所示。

　　图4-13警情模拟展示效果图

　　（6）“一标三实”模块

　　采集模块：“一标三实”（即标准地址，实有人口，实有房屋，实有单位）是创新社会管理、服务全省经济社会发展的基础性工程，也是政府加强实有人口服务管理、推进社会管理创新的重点工程。按照“应采尽采、全面覆盖”要求对全省实际存在的房屋及地址、实际居住的人口、实际经营并有从业人员的单位进行信息采集、维护，建立信息化、动态化、轨迹化的额管理新体制。

　　“一标三实”采集模块：按照标准的采集模板进行设计，在地图上点选一点，输入相关信息，录入数据库，实现信息的采集、录入。图4-14展示了实有房屋的信息录入界面，其他信息采集方式与实有房屋信息采集一致。

　　图4-14实有单位信息录入界面

　　标准地址化模块：由于前期公安部门已采集有大量的“一标三实”数据，但是缺乏与标准地图的位置关联，是目前需要亟待解决的问题。该模块通过选中已有数据库的记录，在地图上进行地址标准化的标定，形成矢量图层，实现“一标三实”信息的标准地址化。如图4-15所示，红色背景表示只有属性信息，没有空间信息，需要对这些信息进行标准地址化处理。

　　图4-15标准地址化功能界面