消防三维地理信息数据建设与应用研究——以大型综合体消防管理为例

王鸿，田永明，杨娜

(1.济南市勘察测绘研究院 山东 济南 250013； 2.山东省城市空间信息工程技术研究中心，山东 济南 250013)

1 引 言

近年来，越来越多的消防队员牺牲的消息见诸新闻媒体，建立科学、实用的消防预案是提高灭火救援成功率、减少人员伤亡和财产损失的重要保证。在目前的消防数字化预案中，重点单位信息的表达以文字、表格、图片和图像文件为主，信息的使用依赖于各级消防人员对于现场情况的熟悉程度，增加了消防员工作的危险性。怎样才能在灭火救援作战的关键时候快速指出救援现场的道路、水源、建筑物分布、逃生路线等等关键点，成为亟待解决的问题。

随着信息技术的发展，综合运用虚拟现实技术、地理信息技术、数据库技术等，有效集成空间数据、消防资源、消防业务数据，建立能够进行数据管理查询、消防资源管理、消防预案管理演示等消防应用管理平台，有效提高消防事故处置效率，实现消防管理新模式，成为提高消防灭火救援成功率，减少消防事故的工作重点。

2 总体技术路线

三维地理信息技术突破平面地图对空间的抽象描述，人们可以从三维模型空间中直观的判断管线、建筑等空间物体，同时模型数据与属性数据一体化的集成及三维地理信息与物联网、BIM技术融合，使三维地理信息技术在城市规划、国土等领域得到广泛应用。本文研究是在充分借鉴三维地理信息在智慧社区、公安应急等领域的建设经验基础上，将研究内容主要分为两大部分，一是基础空间数据的获取和数据建设，二是基于三维地理信息的应用服务。采用案例是面对济南市一大型综合体消防管理，以三维地理信息，数据制作及应用面临的主要技术问题为主，通过对济南市一大型综合体进行消防专题普查、三维数据制作和消防设施综合管理系统建设，完成利用城市三维地理信息相关技术辅助消防三维管理的目标。

3 基础空间数据的获取和数据建设

3.1 消防设施普查

利用消防竣工验收图和1∶500地形图，如图1所示，实地进行核查，对部分新建或错漏的，采用全站仪、网络RTK、手持测距仪等设备和方法进行补测，同时获取全部设施及周边环境图像资料。

图1 消防设施专题图

普查成果包括各楼层平面布局图、消防单位现状 1∶500地形图和消防设施、室内布局的影像图像。

空间位置：采集包括消火栓、手动报警按钮、通风口、火灾显示盘、排烟口、光电报警器、区域阀箱、水利警铃、门的定位点平面坐标。

空间布局：由于城市大型综合体存在店面布局经常变化的问题，普查基于消防竣工验收底图，对发生变化区域进行重新测绘。

影像图像：采集消防设施图像信息，要求能够反映设施规格形态、纹理颜色、安装位置。

成果形式：图纸采用dwg格式存储，影像图像采用jpg格式存储。

3.2 基础三维模型建设

基于实地普查楼层分布、楼层内部结构与消防设施分布等普查成果数据，制作三维数字模型，形象的展示重点单位外观形态，单位内部布局，门窗、消防设施的高度、宽度等。

图2 建模技术流程

综合考虑应用系统平台对数据的兼容性，数据模型采用3ds Max软件进行三维模型制作，预案演示依靠在三维地理信息平台中进行路径及预案说明制作完成相关工作。由于国内三维地理信息平台数据标准尚未完全统一，在数据制作前，要依据所采用的应用平台，制定相应的数据标准，同时完成预案演示相关技术制订，主要技术流程如图2所示。

4 三维地理信息的应用服务

系统的应用功能实现基于三维虚拟场景对消防重点单位及其周边环境的定位和浏览展示、消防重点单位建筑内部结构浏览、消防设施的管理标注、消防力量部署、模拟演练、协助指挥员科学制定灭火救援预案，提高其在指挥决策、快速反应等方面的综合能力。

4.1 消防重点单位周边环境查询浏览

基于三维场景，展示消防重点单位信息，包括消防重点单位的坐落位置、东西南北四至范围、主体建筑面积、消防分管单位、周围道路情况、消防设施、水源的布设等基本信息的介绍与浏览，支持音视频和实时互动，系统中提供标签式互动，如图3所示。

实现对包含消防中控室、消防水箱、消防卷帘门、消防通道、自动报警器、消火栓、消防手动报警器、灭火器、送风口、消防疏散通道等基本消防设施的属性查询与浏览，支持音视频，如图4所示。

图3消防重点单位周边环境介绍

图4 消防设施查询

4.2 火情环境分析

可以全面显示综合体内部布局结构和消防设施位置情况，如消火栓、消防通道等，便于在灭火战斗中准确使用，使消防官兵进入现场前能够充分了解现场，减少由于不熟悉环境造成的安全事故，如图5所示。

图5 火情空间分析

4.3 模拟演练

为消防指挥人员提供灭火救援、作战人员部署、车辆调度、消防车行车路线规划的决策支持(在不同火情情况下)，支持对消防设施使用及相关联动作业的动态展示。

图6 预案模拟

根据应急处置机制，进行想定作业，模拟火灾发生，支持将应对措施在系统中进行录入。例如：消防重点单位内部临近区域安全责任人确认火警发生真实性，确定火灾情势，反馈消防控制室，拨打119火警电话，打开应急广播进行人员疏散和火灾扑救等。

5 结 论

本文介绍了主要以三维地理信息技术及数据制作为基础，面向城市消防管理及应用需求，进行消防专题数据普查、三维数据生产和三维管理系统建设研究。在进行过程中，针对管理需求建立消防设施三维符号库、基于消防预案进行三维展示进行了实际性工作。实践证明三维地理信息系统在进行现状及消防预案展示相比现有消防管理模式更加直观快捷，但如何与目前管理流程相结合，提高三维管理系统服务效率是日后亟待解决的问题。

[1] 王英林，井发明，王智明. 宁波市消防设施普查及建库[J]. 城市勘测，2015(4)：54～56.

[2] 厉宁，张强. 基于三维GIS技术的消防应急系统设计与实现[J]. 消防科学与技术，2013(11)：1259～1261.

[3] 韩波. 城市综合体消防安全探讨[J]. 消防科学与技术，2015(4)：539～541.

[4] 旷彪. 消防三维预案辅助决策指挥系统设计[J]. 电脑编程技巧与维护，2014(21)：75～77.

[5] 栾涛. 论三维可视化技术在消防安全重点单位灭火救援数字化预案编制中的应用[J]. 中国管理信息化，2016(6)：160～161.

[6] 曹维. 消防战评三维辅助系统应用研究[J]. 测绘与空间地理信息，2014(5)：120～122.

[7] 李进，杜光，邱华. 消防行业建筑物三维模型标准化研究[C]. 中国消防协会科学技术年会论文集，2012：31～36.