上海市黄浦消防大数据管理三维GIS平台应用研究

曹维

(上海市测绘院，上海 200063)

上海市黄浦消防大数据管理三维GIS平台应用研究

曹维*

(上海市测绘院，上海 200063)

我国已经建立较为完整和健全的消防安全体系，但是各数据源的采集，数据之间的融合存在载体不明确的问题。本文详细介绍消防大数据管理平台以三维GIS为空间载体，面向消防重点单位建筑，通过与消防物联网、监督检查、内装修、物业巡检等二级平台建立数据接口，实现数据动态采集与交换，并与公安，安监，民防等部门信息的共享与交换，将各类信息集成到消防重点建筑上，阐述了平台的总体思路和架构，描述了系统中主要功能设计、实现方法和创新点，最终结合案例简述了平台的应用。

三维GIS；消防；数据融合

1 引 言

近年来随着消防信息化建设高速发展，全国消防部队建成并投入使用了多个业务数据信息一体化。通过服务平台，消防部分实现人、设备、机构、信息等的高度共享，为消防事业提供便利，我国消防事业也有了一大飞跃。随着分析云技术产生的大数据形成以及其在相关领域内的成熟应用，探索大数据，应用于消防事业领域，必将促进工作能力、效率，促进部门团队建设。通过建立“基础数据库”，对信息进行转换、清晰、过滤等处理，为消防业务提供信息查询、情报研判、业务协同等数据支持。建设消防“大数据”分析系统是我国消防事业发展的必经之路。数据中心是整个消防部队的信息化基础。统一的技术体制、标准规范和交换体系实现具体的信息共享。建立基础数据平台软件，管理控制基础数据，为消防业务应用打开交流信息的新窗口。

但是多年来，各地消防部门建立了大量的业务系统，积累了丰富的基础数据源，但由于建设时期不同以及建设过程中受当时技术和认识的局限，数据分布极为分散，造成了过量的数据冗余和数据不一致，使数据资源难以访问、管理并获得有效的决策支持。消防部队的信息通常是综合性的，并且与业务需要紧密结合，当前业务系统只提供了技术的基础保障，数据只是存储在数据库中，并没有建立起不同角度的分析主题。并且已有的消防业务系统大都分散独立，互联性差、信息管理分散，数据的完整性、准确性、及时性等方面存在较大差距，形成了许多信息孤岛，缺乏共享的、网络化的信息资源。而且，大量数据分别存放在不同的业务处理系统中，无法及时获取并有效综合分析信息。

目前，我国消防体系建设上已经全面的投入了灭火救援信息系统、消防监督信息系统、消防部队管理系统、公众服务信息系统、火灾统计分析系统等，基本实现消防体系信息化。随着云计算、大数据的应用领域逐渐延伸，在消防工作领域，应用大数据推进消防体系标准化、结构化、完善化发展，对于消防工作来讲势在必行。而随着数字城市建设的不断推进，计算机三维技术、网络技术与计算机硬件性能的不断提高，将先进的三维虚拟现实技术与三维GIS引入消防中已成为“智慧消防”发展的一个主要方向。三维数字城市能够全方位地、直观地给人们提供有关城市的各种具有真实感的场景信息，构建出一个真实、直观的虚拟城市环境。通过将大数据进行收集、分析，然后展示在三维数字城市里，这是传统手段如文字、图像、图表乃至动画等所不能达到的，是当今消防信息化发展的重要方向。

2 系统设计

2.1系统总体思路

系统的总体思路是将系统分为一级平台和二级平台。一级平台部署于政务外网，以上海市地理信息公共服务平台中三维现状数据为基础，实现黄浦区整体消防安全情况查询、统计与分析。二级平台部署于互联网，主要由市场进行运作，实现各类数据的采集，提交到安全大数据分析平台，在此基础上利用大数据分析模型，对重点单位进行火灾危险度分析，并通过一级平台提供的数据交换标准与接口将数据展示一级平台上，形成一套以三维GIS平台为基础，数据采集、共享、交换、浏览、统计、分析的消防业务闭环，为城市防灾减灾提供辅助决策。

2.2系统总体架构

系统主要采用分布式部署方式。整个三维场景及相关GIS数据主要部署于上海市基础地理信息公共服务平台，用户不需要存储和维护GIS相关数据，只需要通过政务外网就可以快速的访问整个信息系统。系统的总体架构分为一级平台、二级平台和安全大数据分析平台，结构关系如图1所示：

图1系统总体架构

(1)政务外网(一级平台)架构

一级平台整体部署于政务外网，其中系统中使用的二维地图，影像地图，三维地图等基础地理信息数据直接调用上海市地理信息公共服务平台，利用GIS云服务避免系统中数据的生产与更新工作量。

图2 一级平台架构

安全大数据管理平台(一级平台)部署于上海市消防局，通过调用消防大数据中心的各类数据资源，在地图上进行浏览、查询与分析功能，如图2所示。

(2)互联网(二级平台)架构

二级平台整体部署于互联网上，以消防物联网为例，对用户现场安装用户传输终端装置及相关的传感器设备，通过VPN加密的网络宽带或者2G3GGPRS无线网络传输至云端存储，联网单位及社会中介服务机构可通过客户端(手机APP、电脑IE浏览器)直接访问云端服务，提供数据查询、服务及预警功能，如图3所示。

图3二级平台架构

(3)安全大数据分析平台架构

数据分析模型应用整体部署于政务外网上，将采集的数据进行汇聚、清洗、模型分析，将分析结果通过GIS集成到消防重点建筑上。分析的结果可对消防的日常监督、区域火灾整体形势评估，区域安全形势的研判提供必要的依据及数据支撑，如图4所示。

图4安全大数据分析平台架构

3 系统功能设计与实现

3.1系统基本功能设计与实现

三维GIS平台提供地理信息数据浏览服务，数据包括矢量、影像与三维数据等内容，三维数据覆盖上海市外环内 660 km2，除有建筑物、桥梁、高架模型外，还有植被、树木和广告牌模型，数据类型非常丰富。其中豫园、人民广场、陆家嘴、外滩、这些重点区域的模型为精细模型甚至为超精细模型。基于上述基础地理信息，叠加黄浦区内的街道、水源、道路、重点单位、建筑工地、维保单位、地名地址等基础信息进行查询，如图5所示。

图5系统基本功能实现

(1)街道信息查询

在地图中显示黄浦区内街道区域分布，展示街道信息，如街道名称、街道地址、书记名称、联系电话、联络员等。

(2)水源信息查询

水源信息查询根据名称或范围得到消火栓的名称、位置和使用状态等。

(3)狭窄道路信息

狭窄道路信息查询是根据黄浦区内单行道较多，限行条件较多等独特的道路特点，查询获取黄浦区内巷弄位置、道路的名称、不通车原因、所属中队、起止路段等信息。

(4)消防重点建筑

消防重点建筑查询根据名称、高度、地址、是否易燃易爆、是否多产权建筑、是否为人员密集建筑等条件进行检索，得到重点建筑的位置，展示重点建筑消防摸排表。

(5)维保单位

维保单位根据维保单位名称进行检索，得到维保单位维护建筑所在位置、获取维保单位信息等。

(6)地名地址定位

地名地址根据地名、门牌、兴趣点等关键字进行查询，添加POI位置，显示经纬度信息。

3.2内装修审批模块集成

系统实现与内装修审批二级平台对接，实现工程的基本信息(如建设单位、工程名称、地址等)、单位资质信息(设计、施工、监理)、报告信息(施工图审查、审批和备案、施工许可证、见证取样检验、消防设施检测)的查阅与浏览。

3.3监督检查模块集成

系统实现与现场执法监督检查信息二级平台对接，实现对消防重点单位的监督检查记录的浏览与查询，提供待办事项、监督检查、工作提醒、通知通告、法律法规等内容。

3.4日常巡检模块集成

系统实现与巡检二级平台对接，解决联网建筑物单位消防设施系统、设备的维护保养管理，包括消防设施的巡查、检测、保养等维护作业。通过作业，提前预防，消除火灾隐患。通过物联网建筑物中的接入消防设施，可以查阅所有设备信息，如供应商、使用期限、联系电话、维护情况、所在位置等，把原来设施编号或者文字表示变成三维图形位置；实现对消防设备全生命周期进行管理，比如对寿命即将到期的设备及时预警和更换配件，防止事故发生。

3.5消防物联网模块集成

系统实现与消防物联网二级平台对接，提供以GIS三维地图的直观展示，将物联网终端采集的数据通过标准的消防指标体系模型评估建筑物的防火等级，区域统计后分级分色对网格片区的防火形势进行评估，为消防及政府部门提供防火信息研判的辅助决策工具。

3.6民防工程模块集成

系统实现与民防工程二级平台对接，在三维地图上交互显示民防工程范围面，展示民防工程(工程名称、建筑面积、物业管理单位、工程类别、工程地址等)详细信息。

3.7安监信息模块集成

系统实现与安监信息二级平台对接，对已安装监测终端设备的企业进行标注在GIS地图上，对有毒有害气体监控，显示该企业单位的位置信息并包含详细的监测参数，如图6所示。

图6通过重点建筑，查看集成的二级平台信息

4 系统创新

4.1突破平面限制，消防信息三维展现

传统的消防信息都是以文字、表格、图表予以表达，如水源信息、道路信息、建筑信息等。而系统以三维GIS为空间载体，使用覆盖上海市外环内 660 km2的建筑物、桥梁、高架、植被、树木和广告牌模型，构建出一个直观的虚拟城市环境。此项创新在上海旅游节开幕式花车巡游力量部署中得到体现，如图7所示。

图7花车巡游周边环境三维展现

4.2以重点建筑为对象，解决消防信息碎片化

上海市黄浦区不仅有繁华的商业区，还有大多建造年代久远，结构陈旧，耐火等级较低的老旧建筑，区域范围内消防重点建筑600多栋。以往对于黄浦区域内的消防重点单位信息都相对比较碎片化，缺乏统一的方式方法进行有效的管理、查询与分析。系统通过以三维GIS为载体，以消防重点建筑为对象，将各类数据集成到重点建筑上，梳理成有效的信息。

4.3破除信息孤岛，实现数据共享

由于建设时期不同以及建设过程中受当时技术和认识的局限，数据分布极为分散，造成了过量的数据冗余和数据不一致，使数据资源难以访问、管理并获得有效的决策支持，并且已有的消防业务系统大都分散独立，互联性差、信息管理分散，数据的完整性、准确性、及时性等方面存在较大差距，形成了许多信息孤岛，缺乏共享的、网络化的信息资源。而且，大量数据分别存放在不同的业务处理系统中，无法及时获取并有效综合分析信息。本系统提供基础数据访问和交换的接口标准，通过统一技术体制、数据标准规范和信息交换机制，解决消防信息系统的信息共享和集成问题，为各级提供统一和快捷的信息支持。在这样的标准支撑下，既不影响二级平台日常的业务运转，也实现了在一级平台进行数据汇总、分析和展示。

5 结 语

本系统基于上海市基础地理信息公共服务平台，面向黄浦区消防安全管理的需求，构架了消防大数据管理三维GIS平台，建立了重点建筑与重点单位空间数据库，录入黄浦区600多家消防重点单位信息，提供了黄浦区三维场景浏览、基础信息查询，如街道分布、水源信息、狭窄道路信息、重点建筑查询、地名地址查询等功能，集成内装修审批、监督检查、日常巡检、消防物联网、民防信息和安监信息，形成多结构、多方面、多体系的海量数据，并采用大数据分析工具和大数据挖掘技术，对消防业务进行准确的分析和判断，开创了消防管理新的方式方法，为我国消防体系建设探索新的途径。

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ApplicationStudyofThree-dimensionalGISBigDataManagementSysteminFirefighting

Cao Wei

(Shanghai Institute of Surveying and Mapping，Shanghai 200063，China)

At present，our country has established a relatively complete fire safety system，but the collection of data sources and the integration lacks unclear carrier. This paper introduced big data management platform of firefighting，which using 3DGIS as the carrier，establishing data interface with sub platform，realizing dynamic data exchange，and integrating all information into key construction. The paper expounded general ideas and framework of the platform，and also described the main functions and the method to implementing of the system. At last the paper introduced the application of system in the actual projects with practical.

3D GIS；firefighting；data merge

1672-8262(2017)05-110-05

P208.2

A

2017—05—17

曹维(1985—)，男，工程师，GIS行业应用系统建设研究。