GIS在視頻監控管理系統中的應用與思考

楊海鷗

摘要 作為許多工程領域的應用熱點，地理信息系統（GIS）在很多領域具備較高應用價值，本文研究的視頻監控管理系統便屬于其中代表，基于此，本文就應用GIS的城市治安網絡視頻監控管理系統總體設計、具體功能實現進行了詳細論述，希望論述涉及的GIS模塊體系結構、圖形工具模塊、最短路徑功能等內容能夠為相關業內人士帶來一定啟發。

【關鍵詞】GIS 視頻監控管理系統 平安城市

作為一項以計算機硬件、網絡為基礎的新興技術，GIS能夠實現高質量的數據、空間實體轉換與處理，而為了拓寬GIS的應用領域，本文選擇了近年來較為受重視的城市治安網絡視頻監控管理系統作為研究對象，希望本文開展的GIS在視頻監控管理系統中的應用與思考研究能夠為平安城市建設提供可靠而實用的平臺。

1 系統總體設計

1.1 系統概述

本文研究的城市治安網絡視頻監控管理系統采用了三層架構，通過對監控設備、監控客戶端、檢索客戶端的管理，該系統能夠提供數據庫、應用、通信、集中錄像、數據檢索等服務。

1.2 體系結構

為滿足城市治安網絡視頻監控管理系統實際應用需求，設計采用了客戶機/服務器（C/S）模式，由此系統的客戶端分成了五部分，即用戶管理、視頻監控、歷史視頻檢索、狀態監控、設備管理客戶端。

1.3 GIS模塊的目標和功能

GIS模塊屬于城市治安網絡視頻監控管理系統的重要組成，該模塊同時也屬于本文研究的核心內容，在GIS的支持下，GIS模塊實現了地圖顯示、信息查詢、告警提示、動態更新地圖信息、最短路徑顯示共五方面功能。

1.4 GIS模塊體系結構

圖1為GIS模塊體系結構示意圖，結合該圖不難發現，應用GIS實現的狀態監控客戶端需要得到屬性數據庫、空間數據庫的支持，而利用屬性數據和空間數據，即可滿足城市治安網絡視頻監控管理系統的信息查詢、統計、顯示需要。

1.5 GIS數據庫設計

GIS系統涉及大量工程管理數據、空間屬性數據、圖形矢量數據，而為了增強該系統的靈活性，本文開展的城市治安網絡視頻監控管理系統設計采用了分開存儲的方法，其中工程管理數據、空間屬性數據采用MS SQL Server進行存儲，圖形矢量數據則采用賦予唯- ID號、Maplnfo標準文件格式存儲，為了更好滿足系統需要，GIS數據庫設計還采取了以下兩方面手段：

（1）關聯屬性數據。為保證系統中的屬性數據和圖形數據之間實現數據綁定，本文研究采用了Datasets.Add將用戶數據綁定到地圖中，Add、Remove屬于主要方法，由此可最終實現Dataset對象的創建，其中包含著被綁定圖層對象的計算結果。

（2） Darasets.Add方法分析。該方法的應用需要明確綁定數據源類型、綁定到地圖哪一層、地圖間關聯字段，Dynamic、Fields、BindLayer、Geofield等屬于該方法主要組成。

2 具體功能模塊的實現

2.1 圖形工具模塊

圖形工具模塊涉及地圖的大小控制、自動滾屏等功能，各功能的實現如下所示：

2.1.1 大小控制

選擇了鼠標縮放中心點作為顯示屏幕中心的方法，通過重新計算縮放倍數和各點坐標可實現地圖的大小控制。在大小控制的具體實現中，需要首先建立相關案件和圖表，并通過VC中類向導創建命令的ON COMMAND消息映射函數實現該功能設計。

2.1.2 自動滾屏

自動滾屏的實現需要獲得圖形滾動后的縮放倍數和中心點坐標，這就需要隨時獲得鼠標移動過程光標所在位置、獲取區域大小、獲取當前地圖顯示的視野范圍及中心點坐標、判斷滾動信息，最終顯示圖形即可實現該功能。

2.2 最短路徑功能

作為GIS領域的研究重點，最短路徑同樣屬于本文研究的核心內容，本文開展的城市治安網絡視頻監控管理系統采用了經典的Dijkstra算法，由此即可大大提升最短路徑的搜索效率。

2.2.1 設計流程

為實現城市交通網最短路徑的分析，圖論中的網絡分析理論需要在其中得到應用，而這需要首先得到網絡理論中的網絡圖。對于本文研究的城市治安網絡視頻監控管理系統來說，數字化矢量地圖屬于城市道路網絡的主要表現形式，最短路徑功能設計需要將數字化矢量地圖的節點弧關系抽象為圖的結構，由此開展的預處理工作流程可以概括為： “原始道路圖一創建拓撲關系、生成拓撲文件一打開拓撲關系初始化網絡一最短路徑分析”。

2.2.2 矢量地圖表達

道路的集合屬于城市交通樞紐的重點，但受城市道路特點影響，道路網絡圖往往存在地理位置復雜程度高、交接模式復雜的情況，為了避免這種情況帶來的道路間拓撲關系影響最短路徑功能搜索效率，本文研究選擇了道路網絡圖交叉路口作為分析對象之一，由此即可將道路分割成路段，而同時將二者分別定義為網絡節點和弧，在具體的圖層保存中，可將路段作為線對象保存在城市道路網圖層中。此外，還需要在道路層的屬性數據表結構文件中定義路段的屬性信息字段，同時將相關道路分成不同類型，由此即可大幅提升系統處理效率。

2.2.3 網絡拓撲結構的建立

結合上文研究，可以確定描述路網的基本要素和要素屬性，由此開展的道路網拓撲關系建立需要按照“預處理一結點獲取一邊獲取及長度計算一建立結點與邊的關聯”流程實現。

2.2.4 存儲結構設計

在最短路徑功能的設計中，存儲結構設計也屬于其中重要環節，為了盡可能提升功能實現效率，本文選擇了采用鄰接表（鏈表）存儲的方式，由此即可大幅降低數據冗余度，為最短路徑功能的實現提供支持。

2.2.5 Dijkstra算法改進

應用經典Dijkstra算法開展的路線最短路徑計算存在計算速度較慢情況，這是由于該算法在時間復雜度和空間復雜度層面存在一定不足，因此該算法的改進需要主要考慮道路結點組織數據的選取、開展結點和路段數據動態管理，由此實現的避免全部結點遍歷搜索、無效數據占據存儲空間，即可大幅提升Dijkstra算法的應用效果。

2.2.6 實現結果

為驗證上述研究成果，城市治安網絡視頻監控管理系統測試重點開展了最短路徑功能的測試，這一測試選擇了某地城市道路網絡圖作為研究對象，最終測試結果確定了改進Dijkstra算法在耗時、精度方面具備明顯優勢，由此可見該功能具備的較高實際應用價值。

3 結論

綜上所述，GIS能夠在視頻監控管理系統中實現較高水平應用，本文開展的城市治安網絡視頻監控管理系統設計證明了這一認知。而在此基礎上，本文涉及的最短路徑功能實現等內容，則證明了研究的實踐價值。因此，在相關領域的理論研究和實踐探索中，本文內容能夠發揮一定程度的參考作用。

參考文獻

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