基于PGIS平臺建設警種業務系統的研究與實現

王燕 劉玉龍 馮衛勇 華北計算技術研究所

一、引言

20世紀末，隨著國內學者對地理信息系統的深入研究以及地理信息技術自身的發展，行業應用逐步展開。地理信息系統憑借強大的空間分析能力、信息表達與展現能力在公安行業展開初步應用，并在指揮調度、警情分析研判、交通管理、治安管理、重大活動安保等業務領域發揮出作用，展現了廣闊的應用前景。在此背景下，公安部將全國警用地理信息系統（Police Geographic Information System，以下簡稱“PGIS”）納入“金盾工程”重點建設[1]。

PGIS建設經歷了“金盾工程”一期應用試點探索與標準化建設階段以及二期較快發展階段，已經由最初的桌面應用發展到面向全警的B/S應用[2]。隨著公安部PGIS平臺軟件的初步建成，PGIS進入了大規模推廣示范應用階段。截止2011年底，據不完全統計，各地公安機關基于PGIS平臺已開發了1200多個業務應用系統，在警情分析、案件偵破等傳統公安業務領域發揮了重要作用。自2012年開始，PGIS平臺建設進入了規?；?、多樣化的業務創新服務與深化應用階段，通過提供共享服務，支持各警種開發個性化的深入應用[3]，全面推進公安信息化發展進程，提升信息開放共享與應用水平。

由于PGIS平臺擁有大量的地圖數據資源和各警種業務地理信息資源，并且能夠對外發布資源共享服務，各警種可以直接調用PGIS平臺的基礎地圖服務和業務數據服務，為本警種業務系統構建提供基礎數據支撐，從而大大降低系統的建設成本，縮短開發周期，使PGIS平臺真正服務于各警種業務工作?，F在已經有一些警種基于PGIS平臺完成了業務系統建設工作，并投入了實戰應用。例如，王楠等[4]研究的網格化巡邏系統、朱振華和曾憲江等[5,6]研究的指揮調度系統等。以上學者都從本警種業務和實際狀況出發，描述了業務地理信息系統的設計與實現過程，本文旨在對各警種基于PGIS平臺建設業務系統過程中的共性且關鍵的問題進行分析與闡述，同時給出在某警種的具體實現與應用案例，為更多的警種和部門提供一些建設思路與經驗。

二、系統設計

（一）總體框架設計

結合公安各警種基礎工作或任務開展需要，設計了業務系統的總體框架。系統框架可以設計為三層結構：最上層為業務應用層，中間層為服務支撐層，最下層為數據庫層。系統總體框架如圖1所示。

1．業務應用層

為各警種用戶提供信息采集、任務處理、指揮決策的可視化界面，系統可以根據實際業務進行功能劃分?；A工作模塊可以作為核心業務開展的基礎功能模塊；任務管理是系統的核心業務模塊；輔助決策和情報研判可以作為系統的特色模塊，使用新的技術并結合實際業務，為領導決策提供一定的科學依據；實時監控、統計分析、績效考核模塊可以根據業務需要作為輔助支撐模塊。

2．服務支撐層

包括內部各類服務平臺與外部對接的服務。外部對接的服務主要是PGIS平臺中的地圖數據服務和其它警種通過PGIS平臺發布的業務數據服務；其次，可以根據實際需要，適時接入公安其它數據服務，如八大資源庫、大情報平臺以及路線導航服務等。服務支撐層為上層應用提供必要的服務支撐，同時與數據庫層進行數據請求與獲取的消息通信以及數據傳輸。

3．數據庫層

為上層應用與服務提供基礎數據支撐。在硬件和網絡基礎上，通過商用數據庫軟件和商用GIS軟件，構建基礎地圖數據庫、業務數據庫和歷史歸檔數據庫，用于存儲本業務特需的地圖數據和業務數據，并可以將業務數據的歷史版本存入歸檔數據庫。

（二）功能設計

考慮公安各警種業務工作的共通性，可以將系統功能設計為七大模塊。功能結構如圖2所示。

1．基礎工作

基礎工作模塊結合地理信息技術并充分利用外部數據資源，提供數據采集、整合、展示等功能，為業務工作的開展提供完整的數據視圖。

2．任務管理

任務管理模塊實現任務基本信息管理、任務相關基礎資料的查詢、統計、比對、分析，任務方預案制定、推演，任務監控等功能。

3．輔助決策

輔助決策模塊可以根據各警種需要，定制能夠輔助領導快速決策的功能，如指揮調度所需的態勢演練功能和任務出行所需的路徑分析功能。

4．情報研判

情報研判模塊對于治安、刑偵、警衛、反恐等業務領域意義重大，可以提供身份核查和情報熱點分析等功能。

5．實時監控

實時監控模塊功能實現要依托于對接的內部或外部警力位置信息以及視頻信息。

6．統計分析

基于二維平臺地圖實現對本警種業務數據以及外部對接公安數據資源的統計分析?？蓪r間、空間維度結合進行數據統計分析，同時，支持基于點、線、面、可變區域等多種范圍的統計手段，統計結果也可以多種圖表方式進行展現，并可按照既定模板導出分析報表，為輔助決策提供數據支持。

7．績效考核

通過分析基礎資料采集、更新、維護的數據量和準確率等指標，對在一線進行數據采集、方案制作人員的工作強度和質量進行分析對比，并得出綜合排名，實現對人員的績效考核，從而激勵基層人員的工作積極性，同時提升基礎數據維護的質量。

三、關鍵問題分析

（一）外部資源對接

基于PGIS平臺建設警種業務系統最關鍵的就是外部資源的協調與對接，對接需求的準確分析、相關部門的溝通協調和對接工作的安排執行都關系到最終系統的建設效果。

資源對接總的流程如圖3所示。

1．確定數據對接需求

一般地，基礎地圖數據是最基本、最迫切需要對接的，但是需要明確數據范圍，例如全國、全省或全市。明確包含的地圖要素類型，例如鐵路、水路、國道、城市主干道等；明確各級地圖數據最大比例尺，全國、全省、全市、主城區都分別要精細到何種程度。另外，分析本警種業務開展過程中，需要哪些其他警種的特有數據資源作支撐，例如人口信息、車輛信息、治安信息、情報信息等。

2．確定可對接數據資源

PGIS平臺中包括地圖數據資源、各警種業務地理信息資源等，具體各省、市的數據情況也各有差異，需要與當地公安科技信息部門確定數據情況。同時可以根據需要對接一些其它的開放資源，例如公安部八大庫資源、公安大情報平臺等，與PGIS平臺中的數據融合使用。

3．確定數據對接方式

數據對接可以采用調用服務的方式，也可以采用開發接口的方式，可以根據實際情況作出選擇。通常，調用服務的方式更為簡單安全，服務提供方只需要明確服務調用方式，而不需要有定制開發工作量。

4．確定對接進度和責任人

數據對接通常需要協調的單位、人員較多，為了保證對接效果，需要在實際工作開展前，統籌協調，確定數據對接計劃，明確各單位責任人，按照時間節點積極推進工作，確保所需數據都能按計劃順利對接。

（二）數據庫建設

基于PGIS平臺建設的警種業務系統，雖然很多數據需要依賴于PGIS平臺，但是，針對業務數據量大，或涉密程度較高的警種，也需要在本地建立數據庫，存儲需要內部采集維護的業務數據和部分地圖數據，外部數據資源接入后，再與本地業務數據融合顯示，這樣，便于管理業務數據，防止業務信息被更多人知悉，發生泄密事件，同時也能夠減輕科技信息部門的數據存儲與管理壓力。本地數據庫建設可以分為基礎地圖數據庫、業務數據庫、歷史歸檔數據庫的建設。

1．基礎地圖數據庫建設

由于PGIS平臺分為部、省、市三級進行建設，分級進行數據更新，市級地圖數據比例尺可達到1:2000或1:500。但是大比例尺數據并不能覆蓋到全國所有省、市，這與當地PGIS建設資金投入有很大關系。因此，對基礎地圖數據有特殊需求的警種，如高比例尺矢量數據或者高分辨率影像數據等，則需要自行采集或購買，之后利用商用GIS軟件制作地圖緩存切片并發布地圖服務，或者直接發布矢量數據服務，與PGIS平臺接入的地圖數據進行疊加顯示，作為業務系統的二維背景地圖。有些警種要求系統的展示效果更有立體感與沉浸感，則可以在系統中增加三維場景，作為業務地理信息的輔助展示手段，這樣就需要采購影像數據，并構建真三維模型，或者利用向煜等[7]提到的三維全景技術構建三維場景，建立三維地圖數據庫。

2．業務數據庫建設

業務數據庫需要基于商用數據庫軟件和商用GIS軟件建設，主要用于存儲本業務特有的、需要自己采集維護并著重展示的數據。業務數據庫又分為業務空間數據庫與業務屬性數據庫。業務空間數據庫用于存儲有空間位置的業務數據，包括平面坐標和高度信息等，數據通過GIS軟件的空間數據引擎存儲在數據庫中；業務屬性數據庫用于存儲無空間位置的業務數據、文檔數據和多媒體數據等。

3．歷史歸檔數據庫建設

各警種核心任務數據非常重要，對于已經完成任務的全部數據都應該作為歷史數據及時歸檔存儲，以后若有類似任務出現時，便于及時提取歷史信息進行比較分析和快速決策。

四、系統實現與應用案例

本文以上所闡述的警種業務地理信息系統建設思路與方式已應用于公安某警種，并得以具體實現。系統采用.NET框架，B/S結構，C#程序設計語言，在Microsoft Visual Studio 2010開發環境下完成程序編寫工作。

系統中二維地理信息相關功能是基于Arcgis Server 9.3版本實現的。Arcgis Server作為服務器平臺，不僅可以發布自采的二維地圖數據，同時支持開發遵循REST標準的Web API。REST模式的Web服務比較傳統的SOAP模式服務更加簡潔，調用效率更高。前端頁面采用了Flex框架，構建了更具展現力的GIS應用，用戶體驗大大增強。

系統中三維地理信息相關功能是基于Skyline三維軟件6.0版本實現的。通過TerraBuilder疊加處理正射影像數據和高程數據，生成三維地形數據，通過TerraGate發布地形數據供前端應用調用。同時，借助Streaming Feature Server (SFS)，將三維實體模型以及其它矢量數據以流方式發布，每次地圖瀏覽只加載當前地圖范圍的數據，緩存機制的運用保證了模型數據顯示的高性能；三維功能研制是基于TerraExplorer Pro中所包含的開發接口實現的。

數據庫軟件采用Oracle 11g，同時借助ArcGIS SDE將空間數據統一存儲于Oracle中。

按照以上實現方式，公安某警種從需求分析、設計、實現到系統投入實戰應用總耗時六個月，共對接了包括PGIS平臺基礎地圖數據在內的25類公安資源，在二維和三維兩種場景中實現了任務所需的全部功能。系統部分實現效果如圖4、圖5、圖6所示。

該系統正式運行至今已成功應用于某警種多次重大活動中，在任務方預案制作，方案推演，活動路線、現場周邊警力、視頻資源的查看、分析，重點人員的控制，可疑人員、車輛核查以及出行線路規劃等方面，為重大活動、會議安保等工作的萬無一失提供了重要的技術支撐。

五、結語

PGIS平臺經過多年的大力投入建設，現在已比較成熟。目前最迫切的就是將PGIS平臺建設成果與警種業務需要結合，深化應用。因此，本文從系統設計、外部資源對接、數據庫建設、系統實現與應用效果等方面，對基于PGIS平臺建設警種業務系統的整體思路與關鍵點進行了詳細闡述，旨在為公安行業各警種深化應用PGIS資源提供一些思路分析與可借鑒經驗。應用實踐證明，基于PGIS平臺，確實能夠降低特色業務地理信息系統建設成本，加快系統建設速度，促進警種間資源的極大共享，同時也能夠豐富PGIS平臺的應用場景與方向，推動平臺自身的進一步提升與完善。

今后可考慮從以下幾個方面強化公安各警種業務地理信息系統建設。擴大警種共享業務數據的范圍，通過PGIS平臺對外發布共享數據，為警種間數據再利用提供便利；適當加強三維全景技術、傾斜攝影技術等其他快速建模技術的應用，與PGIS平臺中的二維平面地圖結合，豐富公安業務信息展示方式，增強展示效果；充分利用移動技術、物聯網技術，在數據采集、導航定位、身份核查、信息感知等方面擴展應用，增強業務系統的實用性和便捷性。

[1]孫丕龍.全國警用地理信息系統的建設和應用[J].地理信息世界,2014,21(1):14-15.

[2]賀日興,孫丕龍.公安行業警用地理信息平臺建設思路及進展[J].地理信息世界,2011,(6):7-11.

[3]周大良,李榮,李艷芳.警用空間信息技術發展與應用[J].警察技術,2013,(3):4-7.

[4]王楠,馮金銳,汪寧.基于PGIS的網格化巡邏系統的設計與實現[J].警察技術,2012,(6):32-35.

[5]朱振華,汪寧.基于PGIS的扁平化指揮調度系統的設計與實現[J].警察技術,2014,(2):12-14.

[6]曾憲江,何鵬,馮金銳,等.基于PGIS平臺的可視化指揮調度系統的設計與實現[J].警察技術,2013,(3):12-14.

[7]向煜,唐德彬,易佳,等.警用地理信息平臺中三維全景系統建設研究[J].測繪地理信息,2013,38(6):14-18.