实景三维技术在警用地理信息系统的应用思考

　　摘要：警用地理信息系统综合利用地理信息技术所特有的空间分析功能和强有力的可视化表达能力，使警务数据信息和空间信息融为一体。但传统的二维警用地理信息系统因为其自身的局限性，面对日益复杂的环境，已经越来越无法满足现代警用的需要。该文通过对基于实景三维技术的警用地理信息系统和传统的二维警用地理信息系统的比较，提出了将实景三维技术运用于警用地理信息系统的方案。
　　关键字：实景三维技术；警用；地理信息系统
　　中图分类号：TP273+.5文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)07-1628-02
　　地理信息系统(Geographic Information System，简称GIS)是用于采集、模拟、处理、检索、分析和表达空间地理数据的计算机系统。自20世纪60年代产生后，随着计算机技术的快速发展，地理信息技术日趋成熟，应用到公安行业后，出现了警用地理信息系统(Police Geographic Information System，简称PGIS)。警用地理信息系统是“金盾工程”的重要组成部分，它充分利用地理信息技术，以电子地图为基础，以公安专用网络为依托，以信息共享和综合利用为目标，将各类警务信息空间化、可视化，实现公安业务信息基于电子地图的可视化查询和分析，旨在提高指挥决策、快速反映、反恐等方面的综合能力，为治安管理、警力部署、安全警卫等公安业务提供行之有效的管理手段。但在复杂多变的环境下，传统的基于二维的警用地理信息系统因为其自身的局限性，已经越来越不能适应现代警用的需求。因此采用实景三维技术将是未来PGIS的发展趋势，本文就此问题展开讨论，并给出解决思路。
　　1 二维PGIS的存在问题
　　公安部门使用的数据绝大多数都与地理位置有关，地理数据对于警用地理信息系统具有极高的重要性。对于警用地理信息系统而言，无论上层的应用设计是否完善，起决定性作用的仍然是底层的地理信息数据的质量。在传统的警用地理信息系统中，使用的地理数据主要是二维矢量图，然后这一符号化的系统却存在许多先天不足。具体如下：
　　1）信息量严重不足，需要后期大量补充采集
　　目前，大多数公安部门的警用地理信息都来源于地方勘测部门，这些部门制作的二维地图及数据库均按照国家基础测绘规范制作，根据公安部颁布的《城市警用地理信息数据分层及命名规则》来衡量，这些地方勘测部门制作的地理数据信息，仅占警用地理信息总量的20%（图1）。因此，其他80%的警用公共地理信息和警用业务专用地理信息都需要后期大量补充采集，工作量巨大，影响了公安干警的正常工作。
　　2）数据表现平面化，不能提供立面数据
　　二维地图只支持平面上的测量，而在警戒路线、反恐应急等很多情形下，需要完成对进行区域的测量、通道尺寸计算、楼的高度、射击通视距离等，这些需求在二维地图下都无法完成。这就造成了在很多情况下无法获取足够的数据支持，影响预判效果，对公安干警执行任务造成一定的障碍。
　　3）缺乏环境数据，不能有效支持应急指挥
　　传统的二维电子地图，只能显示有限的方位信息和地物属性信息，不能提供预案制作和快速反应所需的环境信息，如：建筑物的形态、通道大小、桥梁高度等城市地形特征。这种地理数据上的缺陷严重影响了应急指挥的工作效率，一旦突发事件发生，决策者无法从简约的二维地图上获知事发地点的环境信息，这种情况下往往会给公安应急反应带来被动，甚至会给公安干警的生命造成威胁。
　　4）城市建设日新月异，数据更新不能做到准确及时
　　勘测部门提供的二维地图是一种专业的测绘产品，需要具备一定的专业技能才能对其进行修改更新。此外，出于保密的考虑，勘测部门往往会对地图坐标系进行变形处理，这就造成基础底图的更新必须以来勘测部门才能完成。但在实际应用中，勘测部门在资源上无法保证警用基础地理信息的更新。因此，根据调查，目前绝大多数公安系统使用的地理数据都有现势性差的问题，这对于目前正在大力推行的PGIS来说无疑是一个非常棘手的问题。
　　2 利用实景三维技术的警用地理信息系统解决方案
　　近年来，随着移动测量技术、计算机技术和网络技术的飞速发展，上述制约二维警用地理信息系统的一系列瓶颈问题已经有了很好的解决方案，即“影像地图”。“影像地图”是一种以地面近景影像直接反映制图物体的地图，它既包含二维线划图，同时也包括了与二维线划图有着地理相关的可量测实景影像。影像地图是以一种完全真实的方式来展现空间，在影像表达的世界里，包含大量地理的、环境的、社会的、经济的、人文的信息以及可供挖掘的知识。这种影像地图的GIS应用即是实景三维地理信息系统。
　　2.1 二维警用地理信息系统和实景三维警用地理信息系统的对比
　　实景三维警用地理信息系统不但提供了细致入微的实景数据，还帮助警务人员实现了对目标的实景可视化查询和按需测量。实景三维警用地理信息系统相比传统的二维警用信息系统有着无法比拟的优势，详见表1。
　　2.2 实景三维警用地理信息系统的实现
　　由于目前警用地理信息系统基本都采用二维地图方式，如果要全部抛弃二维系统，用三维系统来替代，不仅耗费巨大，也会影响到公安部门正常的工作开展。因此，实景三维警用地理信息系统的实现应该是在二维系统的基础上进行集成开发，既能实现实景三维警用地理信息系统的升级，又可以充分利用原有的二维系统数据，并且对正常工作没有影响。本文设计的实现方案如下：
　　1）利用公安系统原有的二维警用信息地理系统地图进行现场勘察，制定作业规划。
　　2）利用移动采集技术进行实景采集，同时采用最新航片或卫片以及少量的人工补绘完成房屋层的制作，建立更完善的警用地理信息数据库和影像地图。
　　3）与警用地理信息系统的开发商合作，将三维地理信息数据库和影像地图集成至系统中，取代原有的二维地图数据。
　　4）在系统中开放数据接口，并在软件中设计用户数据更新的程序，允许操作人员自主完成对数据的更新。
　　以上4个步骤，可以在原有二维警用地理信息系统应用不受影响的情况下，将系统底图替换成三维实景地图，同时也提供了科学的数据更新方法，从而保证了警用地理数据的现势性，为长期困扰公安系统的地理信息问题提供了有效的解决方案。
　　3 结束语
　　三维实景警用地理信息系统可实现地理信息数据的可视、可读、可写、可画、可量、可链接、可挖掘等一系列功能，在公安五要素管理、突发事件决策指挥、交通、消防等各方面都有着二维系统不可比拟的优势。当前，在欧美日等发达国家，三维实景地图作为二维地图的升级产品正日益成为GIS数据应用的热点。我们因此也可以预见到，实景三维警用地理信息系统将逐渐取代传统的二维警用地理信息系统，成为日后警用地理信息系统的发展方向。
　　参考文献：
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