基于服务式GIS的天津市技防资源信息管理平台设计与应用

关昆，于海波，冯涛，王建国

(天津市测绘院，天津 300381)

1 技防资源信息管理概述

为全面提升驾驭社会治安局势的能力，天津市积极构建以警防、民防、技防“三张网”为主要内容的社会治安防控体系。“三张网”之一的“技防网”，以广电网络为主干，由技防网管控中心、移动目标及自动目标监控报警系统(目前包括视频监控、电子卡口、GPS报警监控、自动报警4个子系统)、多个终端和覆盖社会面的监控报警点组成，“技防网”各子系统之间资源共享、关联互动，是天津市的城市报警与监控网络体系，已成为天津市治安防范、打击犯罪、管理社会不可或缺的重要技术支撑［1］。

当前的技防资源建设，由于存在建设分散，技术标准不统一的现状，无法有效利用和整合现有资源。同时，技防资源和已有的视频监控系统处于独立的孤岛状态，缺乏有效的管理和利用，没有成为一个有机的整体，因此，有必要建立起统一的技防资源信息管理平台，实现数据的集中管理与应用［2］。

天津市基础地理信息公共服务平台以其丰富的数据资源及强大的应用功能服务成为技防工作信息化建设中的核心技术。基于天津市基础地理信息公共服务平台的服务式GIS的技防资源信息管理平台面向各级公安机关业务应用，服务于日常警务工作中的监控、管理、实战的需要，将技防设施信息同地图资源统一整合起来，提供多种地理信息服务，使底图数据和专题信息在各业务单位之间能实现共享。实现技防设施的地图可视化，为公安机关提供更加形象、更直观地展示方式，利用平台提供的空间数据分析和统计模型，提高公安技防建设的决策能力，推动智能安防工作的开展［3］。

平台的建立实现了公安机关系统中市局、区县分局、派出所的三级统一，建立供全市使用的公安专网空间数据库，包括视频监控点位、电子卡口、电子警察、社会面视频监控点位等资源的集成应用，实现对街道、社区、重点保护单位等技防资源信息的集成监控和管理，做到了集中管理、互联互通、资源共享。

2 数据组织和管理

技防资源信息管理平台数据采用WGS84坐标系，包括基础地理数据和技防专题数据两部分。存储在SQL Server Spatial空间数据库中。组织结构如图1所示。

图1 技防资源信息平台数据组织结构

2.1 基础地理数据

基础地理数据主要来源于天津市基础地理信息公共服务平台，具体包括以下三类数据:

(1)正射影像底图数据:由航空摄影、其他遥感数据纠正后形成的数字影像，直接反映地图的地理特征及空间分布，具有精度高、信息丰富、直观真实的特点。

(2)公开版电子地图数据:包含街区、道路、水系要素等数据和注记。

(3)公安基础数据

包含市局、分局、派出所等公安机关位置及管辖范围。

平台的地理底图数据作为各类空间操作和分析的地图背景，可为技防设施的采集、判读和统计提供重要的参考依据。

2.2 技防专题数据

技防资源专题数据应用SQL Server Spatial进行一体化存储和管理，可以直接在地图上定位，包括如下几类:

(1)视频监控点位数据:所有公安系统自建的监控体系，包括分局、派出所建设的分布在全市的视频监控点基本信息、监控类型、设备信息、归属信息及管理维护信息。

(2)电子卡口点位数据:所有公安系统自建的监控体系，包括分局建设的分布在全市主要道路的电子卡口基本信息、监控类型、设备信息、归属信息及管理维护信息。

(3)电子警察点位数据:包括全市电子警察基本信息。

(4)社会面视频监控点位数据:包括社会企事业单位自行建设的视频监控点位的基本信息、涉及公共区域视频监控点位信息、归属信息及管理维护信息。该类型的视频资源具有分布广泛，覆盖面广的特点。

(5)公安局行政界线数据:包括各分局、派出所管辖的行政区界。

3 服务式GIS及关键技术

3.1 服务式GIS技术

随着 SOA(Service－Oriented Architecture，面向服务架构)在网络GIS开发中的普及，目前的WebGIS开发过程中更加重视了编码的敏捷性、数据交换的灵活性、程序和数据的重用性以及系统的可扩充性［4］。SOA的关键是服务，它可以根据需求通过网络对松散耦合的粗粒度应用组件进行分布式部署、组合和使用，解决软件的跨企业、跨部门、跨业务的数据互操作问题。在此基础上，服务式GIS(Service GIS)的概念就产生了，它是一种基于面向服务软件工程方法的GIS技术体系，它支持按照一定规范把GIS的全部功能以服务的方式发布出来［5］。

实现Service GIS的最佳方式就是Web Service。技防资源信息管理平台采用REST架构的Web Service实现GIS功能。REST(表述性状态转移 Representational State Transfer)是一种软件架构风格，它提供了一种新的服务方式，把网络上的所有事物都被抽象为资源，通过URL来设计系统的结构。根据REST，每个URL都代表一个资源，整个系统就是由这些资源组成的［6］。

在引入了服务式GIS的思想后，平台中把GIS基础和核心功能全部进行封装，以REST服务的方式提供给客户端。与其他风格的服务相比，平台在服务的布设、性能、效率和可移植性上都有明显的改善，为技防系统的建设提供了数据和服务共享的新模式。

3.2 瓦片地图的金字塔管理

瓦片地图金字塔模型是一种多分辨率层次模型。把地图比例尺最大的地图图片作为金字塔的底层，即第1层，并从左至右、从上到下进行切割分块，按每2×2像素合成为一个像素的方法生成第2层地图图片和瓦片矩阵。采用同样的方法生成第3层瓦片矩阵，以此类推到第N层，形成比例尺由小到大，数据量由小到大的金字塔形结构［7］。

在平台中，把切片完成的影像及栅格地图作为背景，存储在公安专网服务器中，根据用户提交的不同区域请求，动态检索相应的图块并自动完成拼接和解析，采用Web Service方式把相应的地图瓦片发送给客户端。由于客户端请求的地图是预先生成，不需像传统的WebGIS那样对用户的请求进行实时计算和绘制，所以瓦片地图技术能够为用户浏览地图带来超凡的体验。

3.3 Silverlight RIA

Silverlight是微软开发的一个跨浏览器的、跨平台的插件，带来了新的多媒体体验和交互式应用程序体验，是微软富客户端应用(RIA)主要开发平台。应用Silverlight结合Esri公司的ArcGIS Server API建设的富客户端应用，不仅具备丰富的用户界面和丰富的数据模型，还能提供更加高效和友好的用户接口，可以开发出具有丰富的用户体验和地图显示效果的Web-GIS［8］。客户端无需关注GIS功能的实现，只用专心于人机交互和用户UI设计。并且使得地图缓存性能得到提高，降低了服务器的负担，也解决了空间数据的互操作问题和跨平台的问题，增强可移植性。此外，Silverlight对瓦片地图数据的灵活调用以及与REST服务的完美结合都为平台的WebGIS开发带来了便捷。

4 平台的功能设计与实现

4.1 平台特点及设计结构

技防资源信息管理平台的应用具备以下特点:

(1)视频监控特点:视频监控等设施的设立是根据天津市治安、交通情况而设立，这些布控点集中在交通枢纽、社区、娱乐场所等，公安机关通过设施点位来了解全市各监控区域的实时状况，保证职能部门在案发后第一时间通过对视频监控信息的调用来掌握实时、清晰的视频图像。

(2)智能管理特点:通过平台对设施的智能化、精细化管理，实现对全系统点位的浏览查询、统计分析，方便开展网上跟踪、网上巡逻，有效的协助管理部门保证城市运行情况的有序进行，并能够满足设施点位不断更新和新增的需要。

平台基于服务设计，以天津市基础地理信息公共服务平台底图数据为依托，以对各类技防设施数据的集中分析和管理为目的，以市局、分局、派出所三级公安机关的共建共享为手段，实现了全市技防资源的互联互通和统一管理。平台建设的体系结构如图2所示。

基于Silverlight RIA的技防资源信息管理平台应用如图3所示。

图2 技防资源信息管理平台体系结构图

图3 技防资源信息管理平台的Silverlight RIA客户端展示

4.2 技防设施的采集管理应用

该模块结合天津市高精度航空影像图和道路、地名等GIS数据，提供了各类技防设施的采集录入、审核和授权功能。包括对视频监控点、电子卡口、电子警察的点位位置、基本情况、归属情况、是否已建设等信息的录入、删除、修改、关联等操作，可以方便的针对分局和派出所用户的录入情况进行查看和编辑。

平台基于浏览器的空间数据采集作业，方便民警采集时不受地域和系统环境的限制，通过平台提供的标准地名和道路信息，自动生成采集信息的名称和编号，实现空间数据及其属性一体化采集与编辑，采集结果通过GIS服务功能直接存入地理空间数据库。

此外，平台还提供了对市局用户的审核和授权功能，通过GIS有效性规则和人工判读两种方式对采集数据进行校验判断，保证数据的准确性。

4.3 设施的统计和分析应用

提供给市局及分局用户使用，针对已入库的设施信息进行分类、分区域、自定义查询，提供各行政区、各类型的设施点位数量的统计和分析，查看并提供统计报表和专题图。还提供了点位的周边道路路口设施信息统计、道路及路口周边设施信息统计、区域单位面积的设施数量统计、易发案地区的技防设施统计、社会企事业单位视频分布统计等功能。通过各类统计功能，有效查看各区域的资源分布情况，为公安机关的设施合理部署和建设提供有效的依据，为全市的视频监控、交通管理及社会治安等工作提供辅助决策。

4.4 与实时视频监控系统的互联应用

与技防网实时视频监控系统进行挂接，通过每个技防设施的设备IP信息，实现在技防专网内的点位信息与设备监控主机屏幕的即时联动。视频用户通过对所选设施或周边点位的监控接口调用，可以在挂接的主机大屏幕查看当前设施的实时视频信息。为公安机关的执法和管理监督提供最直接的依据。工作流程如图4所示。

图4 平台与实时视频监控系统互联工作流程

平台应用UDP(User Datagram Protocol，用户数据包协议)实现与实时视频监控系统的集成。通过.Net UdpClient类，将所选视频设备IP信息发送到指定地址的远程终端主机，显示在实时监控大屏幕上。

4.5 三级权限管理应用

系统采用三级用户的权限管理，分别为公安市局用户、分局用户、派出所用户。其中，市局用户拥有最高权限，除对各类技防设施图层的采集、查询、编辑、统计外，还具备审核、授权的权限;分局用户具备采集、查询、编辑、统计、审核的权限;派出所用户只具备采集、查询和编辑的权限。

5 结语

天津市公安技防资源信息管理平台以服务式GIS为核心技术，通过服务接口的设计和调用，实现了各类技防设施的索引和统一管理，并集成了实时视频监控系统，现已在天津市公安专网内投入运行。平台充分利用了天津市基础地理信息公共服务平台的数据和服务成果，包括完善的基础底图数据、地名数据、道路数据以及各种服务资源等，必将为天津市基础地理信息公共服务平台的应用推广起到良好的示范作用。

［1］赵红梅.浅谈安全技术防范［J］.大众标准化，2005(7)

［2］黄海军.大联网:公安技防平台建设新趋势［J］.中国公共安全·市场，2010(3)

［3］代侦勇，杨军委，曾念进.公安地理信息综合应用系统的设计与开发［J］.测绘通报，2009(3)

［4］宇林军，潘影.服务式2D、3D结合GIS的核心问题及其解决方案［J］.地球信息科学学报，2011(1)

［5］刘志霞.基于服务式GIS的旅游景区协同化管理方案研究［J］.大众科技，2010(5)

［6］王贺封，张爱国.面向服务式GIS煤矿区环境信息共享架构［J］.山西师范大学学报(自然科学版)，2009(6)

［7］殷福忠，孙立民.基于瓦片金字塔技术的地图发布平台开发研究［J］.测绘与空间地理信息，2010(10)

［8］王建国，冯涛，关昆.Silverlight RIA的电子地图应用开发［J］.天津测绘，2009(2)