基于GIS的天津市技防监控点位规划系统建设与应用

关昆，于海波，蒋许锋，孟浩东

(天津市测绘院，天津 300381)

1 引言

为进一步提升社会治安防控水平，创造良好稳定的社会治安环境，贯彻实施《2011－2015年天津市技术防范网络体系建设实施方案》，天津市将在十二五以及十三五期间加快进行技术防范网络体系建设，充分利用现有的视频监控平台，认真规划建立全域覆盖、全时监控、全息感知的摄像监控点位，形成关键部位无盲点，重要区域全覆盖的立体巡控格局。

基于上述原因，天津市公安部门提出要建立科学、合理的技防监控点位规划，能够针对全市现有的路网、重点单位、道路交叉口等现状，对规划需求进行精密统计和分析，作出合理的监控点位分布规划方案。基于地理信息系统(GIS)的技防监控点位规划系统就应运而生了，它以GIS空间数据为基础，运用空间数据库技术、GIS空间分析技术、Silverlight等建立出满足公安部门使用需求的监控点位规划系统，实现对全市基础道路数据的管理，针对不同区域、不同道路、不同的规划类型计算出特定的点位分布规划和布局方案，为监控规划部门的科学合理决策提供有效的依据。

2 系统设计

2.1 总体建设思路

天津市技防监控点位规划系统的总体建设思路，是利用天津市现有的路网和重点监控单位数据，经过加工处理后，按道路和单位的等级进行分类处理，在执行规划的过程中，根据规划的点位总数、规划区域以及点位的重要程度进行合理规划，由计算机直接生成分布方案，并结合人工选取和干预来完善规划成果。

规划系统的建设流程如下:

(1)数据处理加工

利用全市路网数据，生成覆盖全市的道路交叉口点位图层，并分别将道路、路口图层根据道路的等级进行类型的划分，同时生成路宽信息，作为规划实施时的重要判断依据。将全市的重点监控单位进行加工处理和分类存储，与道路图层进行关联。

另外，制作全市的重点监控区域(环线范围内、滨海功能区等)、重点监控道路(环线、刑侦控制路线等)图层，作为规划制定的基本辅助条件。

(2)点位浏览和统计

针对规划的目标点位(平交路口、立交路口、重点单位、路段)，公安网内已建设的视频监控点、电子卡口、电子警察，全市立交桥等信息进行分区域、分类型的统计，并能在地图上进行浏览和编辑。

(3)自动规划和人工辅助

利用加工后的GIS数据和给定的条件，应用空间分析计算方法，用程序自动生成规划点位的分布结果，同时可以结合人工辅助方法进行点位分布和调整。

(4)规划成果管理

针对已经规划完成的方案，在地图上进行点位分布浏览、导出、调整，并可针对规划点位进行视频、图像等信息的上传功能，将成果提供给规划决策部门进行实地规划判断依据。

2.2 系统总体结构

基于GIS的天津市技防监控点位规划系统的总体结构如图1所示。

2.3 数据存储

规划系统的数据组织情况如图2所示。

图1 技防监控点位规划系统总体结构

图2 规划系统空间数据情况

专题图层分为三类:目标点位图层、辅助点位图层、规划成果图层，分别代表着规划系统的图上目标分布点、规划辅助参考点以及规划成果点位的信息记录。

各类空间数据在GIS服务器中以SQL Server空间数据库的方式存储，SQL Server 2008提供了对GIS空间数据存储、查询、索引的原生支持，可以很容易地开发操控空间数据的应用程序。

空间数据采用WGS－84坐标系，便于同公安网内的PGIS系统进行数据交互。在SQL Server数据库中，采用SqlGeography的格式进行存储，地理位置在地图上由经纬度来表示，并使用地理网格的方式建立空间索引。

3 规划应用的关键技术

3.1 空间数据库的关键算法

SQL Server 2008通过引入新的空间数据类型提供了对地理数据的支持，可以使用它来存储和操纵基于位置的信息，它的空间支持可以帮助用户通过分析基于地理的位置数据来作出更好的决策。应用SQL Server Spatial对GIS的空间计算的支持，灵活组织各类SQL空间算法来达到对地理数据的分析和计算功能，从而实现在地图上合适的位置进行点位的分布规划。

系统中，空间信息以geography类型在数据表中进行存储，列名定义为Geom，包含了经纬度坐标的椭球体数据，使用SQL Server2008中预定义的对geography的操作方法实现各种空间位置的计算，例如:

(1)计算空间包含关系，查询区域内的点位分布:Geom.STWithin

(2)计算点位间距离，排除周边范围内的已建点位:Geom.STBuffer

(3)计算道路长度、区域面积:Geom.STLength()，Geom.STArea()

(4)计算图形之间的最短距离:Geom.STDistance

3.2 SQL Server存储过程的调用

SQL Server存储过程是一组为了完成特定功能的SQL语句集合，经编译后存储在数据库中，可以定义输入参数，执行后返回指定格式的结果集。通过存储过程来实现数据的批量操作和调用，具有效率高、执行速度快、方便易用等优点。

系统中，把具体的规划执行、点位统计等功能以存储过程的形式发布，在程序的前台开发中通过调用存储过程来获得返回的点位集合，可以非常方便地实现规划点位的获取和分布功能。

3.3 ArcGIS Silverlight API

系统中，在地图浏览和图层展示方面采用微软Silverlight的方式来实现。Silverlight是一种富客户端(RIA)模式，相比传统的B/S结构，它提供了更为轻便的运行环境，方便于设计、开发和发布跨平台支持、更高效的加载速度以及更良好的用户体验的网页应用。系统中采用Silverlight技术组织开发应用表现层，集中负责前端Web页面的展示，通过服务层访问空间数据库。

系统的客户端地图部分采用Esri公司的ArcGIS API for Silverlight来开发，通过REST服务接口访问地图服务，通过Silverlight API实现以下功能:

(1)空间数据展示和符号渲染:通过Esri API进行切片地图的浏览以及规划点位的符号化展示。

(2)道路路段间隔分布:在规划的过程中，需要在指定的道路上按指定的间隔进行监控点位的分布，系统通过遍历道路上的每个节点，计算累计长度，按给定的间隔增加规划点位的方式实现。

(3)判断点位是否包含在区域内:根据经过点位的射线与区域多边形的交点个数来判断，实际应用中，利用此方法来排除所选区域以外的点位。

4 规划系统的主要功能

4.1 目标点位浏览

在地图上浏览全市道路路段、道路交叉口、重点单位等目标点位的分布，控制显示机制，根据不同的比例尺和点位级别来进行浏览。

在地图上浏览全市立交桥、已建视频监控点、已建电子卡口、已建电子警察的分布，作为规划的辅助判读，对于已经建有监控设施的位置周围，排除在规划之外。

统计全市及各环线的平交路口、立交路口、重点单位的数量。

模块情况如图3所示。

图3 目标点位浏览模块

4.2 详细规划制定

包含下面几个操作步骤:

(1)设置规划范围，包括行政区域、环线范围、重点道路等条件。

(2)设置道路路段的分布间隔，即每类道路的间隔距离。

(3)设置在所选区域内要规划的道路交叉口的类型以及数量。

(4)设置在所选区域内要规划的重点单位的类型以及数量，包括银行、超市、珠宝店、停车场、学校等。和道路交叉口相同，可以选择规划数量后，由程序自动规划出区域内的点位，也可以由人工在区域内进行点位的选择布设。

(5)根据条件执行规划，生成规划方案。对于不符合要求的规划点位，进行人工处理，包括删除、移位和新增。

模块情况如图4、图5所示。

图4 制定详细规划条件

图5 设置详细数量并执行规划

4.3 规划成果管理

规划完成后，点位成果将保存在规划成果点位图层中，用户可以根据类型进行进一步的操作:

按条件查询，根据规划名称、规划类型、规划时间等条件进行成果的查询和分页显示。查询后，可对规划成果列表进行管理，包括成果的分布点位在图上的查看、点位明细导出以及成果的调整功能，同时提供了对规划结果的图像输出。

系统同时提供了对每个点位的图片浏览功能，对于公安机关等系统的应用部门，可以将每个点位的现场照片上传到数据库中并同点位挂接，在实地进行点位布设之前，通过点位的照片、视频等信息来做出进一步决策，如图6所示。

图6 规划成果管理

4.4 规划参数设置

对各类道路交叉口的摄像机个数、各类重点单位前的摄像机分布个数、各类道路路段中间的摄像机个数、各类道路路段的分布间隔、已建点位的周边排除半径做详细设置并保存在规划参数表中。在规划执行完毕后，根据所设置的参数、路宽等数据来生成实际的规划点位，如图7所示。

5 结语

系统应用GIS技术，通过建立技术防范监控点位规划系统，实现了全天津市的重点区域、指定道路的监控点位规划功能，为公安机关及相关部门对全市范围内的视频监控点位的规划布局起到了良好的辅助作用，建立起了全方位、多层次的防控分布格局。

图7 规划参数设置

目前系统在天津市公安部门投入使用，通过对全市基础数据的加工和整合，建立起路网、重点单位和要害部位的数据分层分级管理机制，实现了对各类地区的视频规划的快速制定和灵活布控，为规划管理决策提供了可靠的数据保障，在全市的视频监控规划中发挥了重要作用。

［1］关昆，于海波，冯涛等.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［J］.城市勘测，2011(6).

［2］卢云辉，黄晓文，曹健.Silverlight在地理信息系统中的应用［J］.城市勘测，2012(2).

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

［4］郝爱语.通过存储过程更新数据库技术的探究与实现［J］.软件导刊，2010(12).

［5］甄爱军.SQL Server存储过程在WEB技术中的应用［J］.电脑知识与技术，2012(8).

［6］赵会兵.基于SQLServer2008的空间分析研究［D］.湘潭:湖南科技大学，2010.