三維實(shí)景建模警務(wù)指揮系統(tǒng)及其應(yīng)用

王 斌，王雷光

1. 中國(guó)人民警察大學(xué) 維和警察培訓(xùn)中心，河北 廊坊 065000；2. 鄭州市公安局特殊警務(wù)支隊(duì)，河南 鄭州 450000

一、引言

隨著社會(huì)治安形勢(shì)的發(fā)展，公安工作面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。全面提升公安機(jī)關(guān)治安管理效率和管理水平，建立統(tǒng)一開放的公安警務(wù)綜合系統(tǒng)為社會(huì)治安管理工作提供技術(shù)支撐成為亟待解決的問題。在此背景下，“十一五”期間，公安部研發(fā)、建設(shè)了全國(guó)警用地理信息系統(tǒng)（PGIS，Police Geographic Information System）平臺(tái)。該平臺(tái)是以公安信息網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，以警用電子地圖為核心，以地理信息技術(shù)為支撐，以服務(wù)于公安業(yè)務(wù)管理、信息共享和決策支持的可視化為目標(biāo)的重要信息化基礎(chǔ)設(shè)施和重要的基礎(chǔ)性、綜合性應(yīng)用支撐平臺(tái)，有效解決了全國(guó)警用地理信息系統(tǒng)建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)和系統(tǒng)互聯(lián)問題，最大限度支持各級(jí)公安機(jī)關(guān)快速、有效地應(yīng)用部署和定制開發(fā)，提高了公安機(jī)關(guān)的建設(shè)和管理水平。目前，全國(guó)32個(gè)省級(jí)公安廳（局）和近290個(gè)地市公安機(jī)關(guān)均已廣泛采用公安部統(tǒng)一研發(fā)的PGIS 平臺(tái)。在公安機(jī)關(guān)的日常執(zhí)勤執(zhí)法過程中，60%的警務(wù)業(yè)務(wù)與PGIS 平臺(tái)數(shù)據(jù)有關(guān)聯(lián)，極大提高了公安機(jī)關(guān)維護(hù)社會(huì)治安的效率、水平和能力。

我國(guó)當(dāng)前的PGIS 平臺(tái)基本能做到在電子地圖上疊加部分犯罪數(shù)據(jù)，形成簡(jiǎn)單的二維犯罪電子地圖，稱為二維PGIS平臺(tái)。二維PGIS平臺(tái)能夠應(yīng)對(duì)宏觀和簡(jiǎn)單犯罪因子的情報(bào)研判。近年來，隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)等新技術(shù)、新概念不斷涌現(xiàn)，二維PGIS 平臺(tái)面臨著許多新的問題與挑戰(zhàn)。在軟件技術(shù)層面，二維PGIS 平臺(tái)升級(jí)速度跟不上當(dāng)前技術(shù)和應(yīng)用發(fā)展需求，在數(shù)據(jù)豐富程度、軟件功能、用戶體驗(yàn)等方面與實(shí)景三維地圖存在較大差距；在運(yùn)行環(huán)境及數(shù)據(jù)管理層面，由于各地警務(wù)云、移動(dòng)警務(wù)、物聯(lián)網(wǎng)和警務(wù)大數(shù)據(jù)技術(shù)的快速發(fā)展，云環(huán)境支持及時(shí)空大數(shù)據(jù)管理技術(shù)對(duì)二維PGIS 平臺(tái)帶來新的挑戰(zhàn)和要求，導(dǎo)致其在技術(shù)架構(gòu)、建設(shè)模式、支撐能力等方面不適應(yīng)的問題逐漸凸顯，迫切需要進(jìn)行整體性升級(jí)；在警務(wù)決策應(yīng)用層面，在面對(duì)局部微觀層面的犯罪現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)、多因子犯罪預(yù)測(cè)和實(shí)時(shí)情報(bào)支援時(shí)，二維PGIS 平臺(tái)已經(jīng)無法提供有效的決策支持，需要在3D 視角下多角度多維度犯罪現(xiàn)場(chǎng)的電子情報(bào)支援；在警力資源調(diào)度部署層面，二維PGIS平臺(tái)無法充分發(fā)揮情報(bào)信息引領(lǐng)作用，在實(shí)現(xiàn)基層警力扁平化一級(jí)指揮、管理和調(diào)度，解決基層警力信息支撐、警力資源動(dòng)態(tài)部署等方面已經(jīng)無法滿足越來越復(fù)雜的警務(wù)業(yè)務(wù)需求，迫切需要將二維PGIS 平臺(tái)升級(jí)為三維可視化指揮系統(tǒng)。

科學(xué)技術(shù)與警務(wù)的深度融合已成為現(xiàn)代公安工作的發(fā)展趨勢(shì)。同時(shí)，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步極大地促進(jìn)和推動(dòng)了警務(wù)模式的轉(zhuǎn)型。伴隨著三維實(shí)景建模技術(shù)的發(fā)展以及警務(wù)工作信息化發(fā)展水平的逐步提高，以高分辨率實(shí)景三維地圖為基礎(chǔ)，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)打造三維可視化警務(wù)指揮系統(tǒng)，可以彌補(bǔ)二維PGIS 的不足，滿足新形勢(shì)下警務(wù)實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用需求。因此，將三維實(shí)景建模技術(shù)應(yīng)用于可視化警務(wù)指揮系統(tǒng)逐漸成為警務(wù)實(shí)戰(zhàn)化領(lǐng)域研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)。

目前，在將三維實(shí)景建模技術(shù)應(yīng)用于可視化警務(wù)指揮系統(tǒng)方面，許多科研人員已經(jīng)開展了大量研究。唐恬等研究了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)三維建模在警用地理信息平臺(tái)的應(yīng)用［1］；呂從等分析了三維影像在警用GIS系統(tǒng)建設(shè)中的應(yīng)用模式，介紹了三維影像處理、建庫、發(fā)布及應(yīng)用流程［2］；李一琳等分析了歐美國(guó)家的警務(wù)GIS 系統(tǒng)在基層治理和犯罪預(yù)防等領(lǐng)域的應(yīng)用模式和現(xiàn)狀，為國(guó)內(nèi)警務(wù)GIS 系統(tǒng)建設(shè)提供參考［3］；張慶全等研究了二三維一體化技術(shù)在智慧警務(wù)GIS系統(tǒng)建設(shè)中的應(yīng)用模式和方法，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)總體框架和功能模塊［4］；佘金星等研究了警用GIS平臺(tái)下的仿三維電子地圖實(shí)現(xiàn)方法，并與不同廠商的電子地圖的實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行對(duì)比分析［5］；魏瑞瑞設(shè)計(jì)了三維警務(wù)GIS 系統(tǒng)框架，實(shí)現(xiàn)了三維地圖展示、警情定位查詢、警情態(tài)勢(shì)分析、視頻接入和應(yīng)急指揮決策等功能模塊［6］；秦靜研究了利用Sketchup 和Arc GIS 系列軟件構(gòu)建中國(guó)人民公安大學(xué)警務(wù)戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練街區(qū)的三維仿真系統(tǒng)［7］；康利剛研究了移動(dòng)警務(wù)系統(tǒng)地形可視化的總體設(shè)計(jì)，并實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)警務(wù)系統(tǒng)上三維地形的快速建模以及動(dòng)態(tài)顯示［8］。

在上述研究基礎(chǔ)上，本文首先深入分析三維實(shí)景建模警務(wù)指揮系統(tǒng)的構(gòu)成及其優(yōu)勢(shì)，然后詳細(xì)探討三維實(shí)景建模警務(wù)指揮系統(tǒng)在實(shí)際警務(wù)工作中的應(yīng)用，最后展望三維實(shí)景建模警務(wù)指揮系統(tǒng)的發(fā)展方向。

二、三維實(shí)景建模技術(shù)及其實(shí)現(xiàn)方法

（一）三維實(shí)景建模技術(shù)

三維實(shí)景建模就是利用具有一定重疊度的場(chǎng)景航拍照片，通過計(jì)算機(jī)建模軟件處理，還原真實(shí)場(chǎng)景空間模型的技術(shù)，即從單幅圖像或圖像序列中反求出物體三維模型的技術(shù)。顯然，三維實(shí)景建模過程是相機(jī)拍攝照片的逆過程。

雖然在一幅圖像中僅包含二維信息，但是這些二維信息卻蘊(yùn)含著多幅圖像中共同物體的物理特征及所對(duì)應(yīng)的幾何關(guān)系以及兩幅圖像中的視差關(guān)系。我們可以比較物體上的某一點(diǎn)在多幅圖像中的不同位置，據(jù)此來計(jì)算該點(diǎn)的三維幾何信息。總之，三維實(shí)景建模就是利用數(shù)字相機(jī)作為工具、綜合運(yùn)用圖像處理技術(shù)和數(shù)學(xué)理論從二維圖像中提取目標(biāo)對(duì)象的三維空間信息，最終實(shí)現(xiàn)目標(biāo)對(duì)象的三維重建。

三維實(shí)景建模技術(shù)具有諸多優(yōu)勢(shì)。如：通過科學(xué)的拍攝方法快速采集目標(biāo)對(duì)象的二維圖像信息，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，就可以很快建立目標(biāo)對(duì)象的三維模型；同時(shí)，該技術(shù)對(duì)目標(biāo)對(duì)象的形狀、狀態(tài)和尺寸沒有要求和限制；在目標(biāo)對(duì)象的二維圖像信息采集階段，對(duì)拍攝人員和拍攝設(shè)備沒有特殊要求，只需要普通的數(shù)碼相機(jī)就可以完成拍攝，如果目標(biāo)對(duì)象為大地形或者大體積建筑物，可以利用無人機(jī)完成數(shù)據(jù)采集。這些特點(diǎn)決定了三維實(shí)景建模技術(shù)可適用于眾多行業(yè)。

（二）三維實(shí)景建模的實(shí)現(xiàn)方法

根據(jù)三維模型的精細(xì)化程度和原始數(shù)據(jù)來源的不同，三維實(shí)景建模的實(shí)現(xiàn)方法可以分為空中三維建模、近景三維建模和空地一體化三維建模［9］。

1. 空中三維建模

空中三維建模是指利用無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量獲取多角度具備一定影像重疊度的數(shù)據(jù)，恢復(fù)影像空間姿態(tài)，再利用Context Capture 軟件建立空間地理信息三維實(shí)景模型［10］。該建模方法改變了傳統(tǒng)無人機(jī)攝影測(cè)量只從一個(gè)垂直角度獲取數(shù)據(jù)并以DOM 輸出的形式，具有作業(yè)效率高和速度快的特點(diǎn)，其成果廣泛應(yīng)用于不動(dòng)產(chǎn)、智慧城市等建設(shè)中［11］。

2. 近景三維建模

近景三維建模是指對(duì)距離較近的目標(biāo)物進(jìn)行攝影，再通過對(duì)獲取圖像進(jìn)行一系列處理，從而還原目標(biāo)物的形狀、大小及位置［12］。該建模方法更適合于局部精細(xì)化方面，多應(yīng)用于古建筑修復(fù)、三維景觀和公路勘測(cè)設(shè)計(jì)等方面，在大規(guī)模城市建設(shè)中應(yīng)用較少。

3. 空地一體化三維建模

空地一體化三維建模是利用無人機(jī)平臺(tái)搭載傾斜攝影相機(jī)、激光掃描儀等傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集［13］。其特點(diǎn)是融合多源數(shù)據(jù)，速度快、效率高［14］，被廣泛應(yīng)用于大范圍城市三維模型快速重建［15］。

三、三維實(shí)景建模警務(wù)指揮系統(tǒng)

（一）三維實(shí)景建模警務(wù)指揮系統(tǒng)的構(gòu)成

三維實(shí)景建模警務(wù)指揮系統(tǒng)由感知層、認(rèn)知層和決策層組成，如圖1 所示。感知層、認(rèn)知層和決策層依次發(fā)揮物聯(lián)感知、專業(yè)研判、輔助決策的作用。在各層之間，信息是雙向流動(dòng)、相互適應(yīng)和自成體系的，既構(gòu)成警務(wù)信息的初始感知、專業(yè)整合、深度分析的應(yīng)用體系，也形成決策實(shí)效反饋、警務(wù)邏輯優(yōu)化、感知手段調(diào)整的革新體系，輔以信息安全、運(yùn)行保障等基礎(chǔ)支撐體系，使三維實(shí)景建模服務(wù)于警務(wù)實(shí)戰(zhàn)更加科學(xué)化、體系化和專業(yè)化。

圖1 三維實(shí)景建模警務(wù)指揮系統(tǒng)

1. 感知層

感知層為認(rèn)知層、決策層提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐，用于警務(wù)信息的初始識(shí)別和批量獲取，一般由基本的感應(yīng)器件和相關(guān)網(wǎng)絡(luò)組成，通過直接建設(shè)和關(guān)聯(lián)接入，使信息收集覆蓋范圍最大化。其主要包含遙感衛(wèi)星影像、三維地形生成、BIM 建模、傾斜攝影、航空Lidar、3DSLAM 激光點(diǎn)云、物聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)接入、模型數(shù)據(jù)增量更新、視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)接入、警務(wù)大數(shù)據(jù)接入、數(shù)據(jù)清洗篩選等內(nèi)容。

2. 認(rèn)知層

認(rèn)知層為決策層提供警用專題數(shù)據(jù)支撐，用于警務(wù)信息的規(guī)則分類和初始分析，一般由信息分類體系和特定數(shù)據(jù)模型組成，通過分類整合和警務(wù)規(guī)則分析，使初始信息整合為警務(wù)數(shù)據(jù)模型。其主要包含警用時(shí)空云平臺(tái)、云服務(wù)管理平臺(tái)，以及空間地理信息數(shù)據(jù)庫、三維實(shí)景模型數(shù)據(jù)庫、警用業(yè)務(wù)專題數(shù)據(jù)庫、警用大數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)庫等。

3. 決策層

決策層為警務(wù)工作決策提供綜合性的決策參考，用于警務(wù)信息的深度研判和輔助決策，一般由警種策略和事件策略模型組成，通過對(duì)認(rèn)知層數(shù)據(jù)模型的綜合性、專業(yè)性、特定性分析，使警務(wù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為綜合性的決策建議。其主要包含人口、治安、刑偵等警種專業(yè)模型，以及三維可視化、圖層管理、GIS空間分析等特定事件模型。

（二）三維實(shí)景建模警務(wù)指揮系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

以高分辨率實(shí)景三維地圖為基礎(chǔ)，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)構(gòu)建的三維實(shí)景建模警務(wù)指揮系統(tǒng)，具有全要素、可視化的特點(diǎn)，包含所要測(cè)量目標(biāo)地物信息和與之相關(guān)的各種自然、社會(huì)信息，為空間展示提供了更加豐富、逼真的平臺(tái)。其可以實(shí)現(xiàn)建筑物周邊及內(nèi)部結(jié)構(gòu)360°的立體實(shí)景展現(xiàn)，能夠在事前預(yù)警、事中指揮、事后分析中發(fā)揮重要支撐作用，為警務(wù)決策人員的現(xiàn)場(chǎng)處置和決策提供遠(yuǎn)程的、實(shí)景可視化的重要參考和依據(jù)。當(dāng)出現(xiàn)突發(fā)情況時(shí)，警務(wù)決策人員可第一時(shí)間身臨其境地作出決策指揮，進(jìn)而彌補(bǔ)二維PGIS 存在的不足，極大滿足新形勢(shì)下警務(wù)實(shí)戰(zhàn)的應(yīng)用需求。

四、三維實(shí)景建模警務(wù)指揮系統(tǒng)的應(yīng)用

由于三維實(shí)景建模的突出優(yōu)勢(shì)，使得三維實(shí)景建模警務(wù)指揮系統(tǒng)能夠?yàn)閼?yīng)急處置、方案制定、現(xiàn)場(chǎng)指揮等警務(wù)工作開展提供輔助工具和技術(shù)支撐，在實(shí)際警務(wù)工作中得到廣泛應(yīng)用。

（一）三維實(shí)景建模警務(wù)指揮系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域

1. 重點(diǎn)目標(biāo)基礎(chǔ)信息呈現(xiàn)

對(duì)重點(diǎn)目標(biāo)建筑物的周邊環(huán)境、內(nèi)部結(jié)構(gòu)等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，分別以空中三維、室內(nèi)三維的形式進(jìn)行全面呈現(xiàn)。各個(gè)地物的名稱、屬性、地理坐標(biāo)等信息在三維影像上一目了然，并且可隨意對(duì)相關(guān)地物的各種信息進(jìn)行修改和儲(chǔ)存，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)轄區(qū)的總體把控。

2. 預(yù)案推演

利用三維實(shí)景建模警務(wù)指揮系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)基于“一張圖”可視化指揮模式的預(yù)案推演。一方面，定制警用三維模型標(biāo)繪庫，研發(fā)三維方案預(yù)案與推演功能，可將事件、人員、交通工具、基本標(biāo)記、物品與設(shè)施在地圖上進(jìn)行標(biāo)繪。可以將選中的圖標(biāo)在地圖上進(jìn)行標(biāo)注，標(biāo)注后的圖標(biāo)可360°視角查看，增強(qiáng)了系統(tǒng)的表現(xiàn)力。還可以為標(biāo)注的圖標(biāo)添加動(dòng)作，如人員、交通工具可以按照標(biāo)繪的軌跡進(jìn)行移動(dòng)。同時(shí)，能夠以事件的形式對(duì)標(biāo)注的場(chǎng)景進(jìn)行保存，也可以按照查詢條件對(duì)保存的事件進(jìn)行查找，實(shí)現(xiàn)方案的預(yù)案管理、警力部署及突發(fā)事件的方案預(yù)案推演。針對(duì)公安機(jī)關(guān)重點(diǎn)關(guān)注的六類預(yù)案，提供流程化制作模板，使指揮決策可視化、協(xié)同處置快捷化、跨部門跨專業(yè)溝通高效化。另一方面，研發(fā)基于三維的人機(jī)交互應(yīng)用功能，與指揮中心實(shí)際業(yè)務(wù)緊密結(jié)合，可為應(yīng)急處置、預(yù)案制定、現(xiàn)場(chǎng)指揮等工作的開展提供輔助工具。

3. 大型活動(dòng)安保

大型活動(dòng)安保的防范級(jí)別要求很高，要求在活動(dòng)正式開展之前不留死角、全面系統(tǒng)地排查各種安全隱患，不僅包括對(duì)中心場(chǎng)所的控制，還包括對(duì)周圍場(chǎng)所的了解，對(duì)周邊有隱患建筑予以關(guān)注和控制，以達(dá)到絕對(duì)安全［16］。三維實(shí)景建模警務(wù)指揮系統(tǒng)全面整合視頻監(jiān)控、位置消息（GPS、北斗）、情報(bào)數(shù)據(jù)、勤務(wù)資源、警力警情、輿情輿論、票證數(shù)據(jù)等公安機(jī)關(guān)內(nèi)外部信息資源，以提高動(dòng)態(tài)化、信息化條件下的預(yù)防預(yù)警、動(dòng)態(tài)管控、突發(fā)事件處置和現(xiàn)場(chǎng)指揮能力，實(shí)現(xiàn)警情實(shí)時(shí)上圖、視頻同步查看以及警力精準(zhǔn)調(diào)度的可視化指揮，為大型活動(dòng)順利舉行提供強(qiáng)有力的保障，極大提升大型活動(dòng)的安保水平。

在活動(dòng)正式開展之前，可對(duì)大型活動(dòng)場(chǎng)地實(shí)施提前勘查并利用警務(wù)無人機(jī)進(jìn)行三維建模，如使用精靈4RTK、大疆御二行業(yè)版、大疆M300Rtk、飛馬D2000 等警用無人機(jī)攜帶P1 鏡頭、五目鏡頭在活動(dòng)區(qū)域及周邊進(jìn)行拍攝和錄像，完成重點(diǎn)目標(biāo)建筑物的周邊環(huán)境、內(nèi)部結(jié)構(gòu)等數(shù)據(jù)采集，并應(yīng)用大疆智圖、天際航等建模軟件對(duì)現(xiàn)場(chǎng)地形進(jìn)行三維實(shí)景建模并嵌入PGIS，分別以空中三維、室內(nèi)三維的形式進(jìn)行全面呈現(xiàn)。三維建模不僅可以全面呈現(xiàn)重點(diǎn)目標(biāo)的基礎(chǔ)信息，而且各個(gè)地物的名稱、屬性、地理坐標(biāo)等信息在三維影像上一目了然。然后，在實(shí)景三維模型的基礎(chǔ)上，可以對(duì)大型活動(dòng)場(chǎng)地進(jìn)行功能劃分和標(biāo)識(shí)，如將活動(dòng)場(chǎng)地的地面區(qū)域劃分為安保控制區(qū)、警戒區(qū)和核心區(qū)，將活動(dòng)場(chǎng)地的空中區(qū)域劃分為可安全飛行區(qū)域、應(yīng)急降落區(qū)域、禁止飛行區(qū)域及電磁干擾區(qū)域等。同時(shí)，可精準(zhǔn)設(shè)定人員活動(dòng)區(qū)，推算合適的狙擊點(diǎn)，測(cè)算制高點(diǎn)，評(píng)估威脅程度，規(guī)劃合適的護(hù)送路線，規(guī)劃臨時(shí)的交通管制、警力部署等，從而形成一套周密部署、安全高效的行動(dòng)預(yù)案。利用三維實(shí)景建模警務(wù)指揮系統(tǒng)可直觀精準(zhǔn)地進(jìn)行安保區(qū)域劃分和警力部署，同時(shí)結(jié)合接入的視頻、350 M 對(duì)講機(jī)等相關(guān)數(shù)據(jù)，能夠?qū)崟r(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)狀況和警力執(zhí)勤情況，真正實(shí)現(xiàn)“一圖指揮、掛圖作戰(zhàn)”。顯然，在大型活動(dòng)安保工作中，三維實(shí)景建模警務(wù)指揮系統(tǒng)能夠比二維PGIS更好地發(fā)揮輔助指揮作用。

4. 實(shí)景三維與視頻融合監(jiān)控

當(dāng)前的公安視頻專網(wǎng)多采用傳統(tǒng)的分鏡頭工作模式，分鏡頭之間的關(guān)聯(lián)性較差。此外，現(xiàn)有的視頻監(jiān)控難以在大場(chǎng)景中迅速定位，不利于直觀地觀察多個(gè)個(gè)體、多個(gè)區(qū)域、跨鏡頭的協(xié)同活動(dòng)，從而導(dǎo)致無法給警務(wù)決策者提供更全局、更直觀的信息。利用實(shí)景三維和視頻融合的監(jiān)控分析系統(tǒng)，結(jié)合先進(jìn)的計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)，可準(zhǔn)確還原事發(fā)現(xiàn)場(chǎng)，能夠?qū)υ诓煌瑪z像頭中出現(xiàn)的人員進(jìn)行有效檢測(cè)、跟蹤和關(guān)聯(lián)并快速甄別犯罪嫌疑人及車輛，從而大幅度減少刑偵人員查看視頻的時(shí)間，顯著提高案件的取證速度和偵破效率。通過輸入車牌號(hào)碼，在地圖上可看到該車輛經(jīng)過的各路口時(shí)間、照片及行車軌跡，通過高空瞭望和路面高速攝像頭的視頻實(shí)景融合，能在重要路段實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)視頻接力、車輛追蹤、室內(nèi)精準(zhǔn)定位。

5. 轄區(qū)網(wǎng)格化三維管理

通過將房屋不動(dòng)產(chǎn)信息、住戶信息以及網(wǎng)格化信息接入三維實(shí)景建模警務(wù)指揮系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)人、地、房三要素的關(guān)聯(lián)以及房屋、人員的上圖管理和轄區(qū)網(wǎng)格化三維管理。在三維實(shí)景建模警務(wù)指揮系統(tǒng)中，通過以圖管房、以房管人、人房關(guān)聯(lián)，可以展現(xiàn)房屋與人員的三維空間位置關(guān)系，每一棟房屋、每一層、每一戶實(shí)際居住人員都可在圖層中立體可視，每個(gè)人的情況與公安大數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)。其能夠加強(qiáng)重點(diǎn)人口管控，全面強(qiáng)化重點(diǎn)人口、高危人群的管控工作，為推進(jìn)實(shí)有人口管理奠定基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)實(shí)有人口管理精準(zhǔn)化、便捷化和智能化，為打造轄區(qū)平安穩(wěn)定社會(huì)治安環(huán)境提供強(qiáng)有力保證。

6. 警力三維部署、警情三維呈現(xiàn)

將實(shí)景三維空間信息融入公安常規(guī)管理系統(tǒng)，可在三維模型上標(biāo)注警力分布，在不同安保區(qū)域布置相應(yīng)警力，明確安保責(zé)任單位，如安保沿線警力部署、制高點(diǎn)警力部署等。同時(shí)，可在三維模型上選定任意點(diǎn)進(jìn)行視域分析，便于制高點(diǎn)安保人員（如狙擊手）觀察。臨時(shí)協(xié)防警力往往對(duì)于環(huán)境、現(xiàn)場(chǎng)不熟悉，掌握現(xiàn)場(chǎng)三維地圖后可快速地與鄰近警力互通警情，便于精準(zhǔn)打擊違法犯罪行為。利用三維實(shí)景建模警務(wù)指揮系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)公安警力、信息、資源、決策的三維可視化和信息共享，從而完成警力的三維部署和警情的三維呈現(xiàn)。

同時(shí)，在轄區(qū)網(wǎng)格化三維管理基礎(chǔ)上，三維實(shí)景建模警務(wù)指揮系統(tǒng)可顯示報(bào)警人及案件的相關(guān)信息，包括聯(lián)系方式、地點(diǎn)、案件類別等。在圖上點(diǎn)擊實(shí)時(shí)警情后，地圖自動(dòng)定位警情所處位置，并同步展示周邊警力資源和前端感知設(shè)備分布情況，指揮中心第一時(shí)間就能掌握?qǐng)?bào)警人位置及周邊警力資源，為決策指揮提供信息支撐，從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)調(diào)度、快速處理，實(shí)現(xiàn)打擊犯罪的智能化和精準(zhǔn)化。

7. 公安三維模型與消防救援聯(lián)動(dòng)應(yīng)用

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的高速發(fā)展，城市高層建筑物火災(zāi)、核生化災(zāi)害、自然災(zāi)害等突發(fā)災(zāi)害事故頻繁發(fā)生。這些災(zāi)害事故具有蔓延速度快、連鎖性強(qiáng)、破壞力大、事故殃及面多且廣、救援難度大等特點(diǎn)，極易造成重大經(jīng)濟(jì)損失和較大政治影響，事關(guān)社會(huì)安定和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。在應(yīng)急救援過程中，救援指揮人員為了能夠快速準(zhǔn)確作出決策，首先需要全面了解發(fā)生事故災(zāi)害的位置、地形、地貌等信息。但是，由于災(zāi)害事故現(xiàn)場(chǎng)情況復(fù)雜多變，給救援力量在調(diào)度、指揮、部署、增援、跨區(qū)域大規(guī)模協(xié)同作戰(zhàn)等方面都提出嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。通過無人機(jī)空中全景航拍，進(jìn)一步收集完善災(zāi)害事故相關(guān)區(qū)域空地影像數(shù)據(jù)，運(yùn)用實(shí)景三維精細(xì)建模技術(shù)將災(zāi)害事故現(xiàn)場(chǎng)制作成實(shí)景三維模型，對(duì)災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行全面、客觀、快速的展示，并由此從信息整合、跨部門協(xié)同層面提出改進(jìn)方向，可對(duì)提高災(zāi)害事故的應(yīng)急響應(yīng)能力提供理論依據(jù)和決策支持［17］，為公安機(jī)關(guān)與消防救援部門聯(lián)動(dòng)提供直觀、方便和迅速的數(shù)據(jù)保障。

（二）三維實(shí)景建模警務(wù)指揮系統(tǒng)的應(yīng)用案例

鄭州市公安局在三維實(shí)景建模警務(wù)應(yīng)用方面開展了大量的探索和研究。在第十一屆全國(guó)少數(shù)民族傳統(tǒng)體育運(yùn)動(dòng)會(huì)、河南省鄭州市新鄭軒轅黃帝故里拜祖大典、黃河迎賓館國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人安保等重大活動(dòng)中，三維實(shí)景建模技術(shù)均發(fā)揮了重要作用。

鄭州市公安局三維實(shí)景建模警務(wù)應(yīng)用最早開始于軒轅黃帝故里拜祖大典活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)安保，三維實(shí)景建模警務(wù)指揮系統(tǒng)發(fā)揮了關(guān)鍵作用。其應(yīng)用過程大致如下：

1. 形成實(shí)景三維地圖

在安保任務(wù)開展前，利用警用無人機(jī)在活動(dòng)區(qū)域及周邊拍攝和錄像，并利用建模軟件經(jīng)過高性能工作站對(duì)現(xiàn)場(chǎng)地形進(jìn)行三維建模并嵌入PGIS。同時(shí)，對(duì)活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)提前勘查和分區(qū)，確認(rèn)可安全飛行區(qū)域、應(yīng)急降落區(qū)域、禁止飛行區(qū)域及電磁干擾區(qū)域等；在三維圖上對(duì)活動(dòng)區(qū)域和路線進(jìn)行功能劃分和標(biāo)識(shí)，精準(zhǔn)設(shè)定人員活動(dòng)區(qū)、疏散路線、應(yīng)急通道、警力部署等。

2. 劃分區(qū)域，部署警力

根據(jù)三維模型，劃分安保控制區(qū)、警戒區(qū)、核心區(qū)，對(duì)重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行標(biāo)注。在不同安保區(qū)域布置相應(yīng)警力，明確安保責(zé)任單位，在三維模型上標(biāo)注警力分布，同時(shí)在三維模型上選定任意點(diǎn)進(jìn)行視域分析，便于制高點(diǎn)安保人員（如狙擊手）觀察。

3. 快速反應(yīng)，及時(shí)應(yīng)對(duì)

在三維模型上選定任意點(diǎn)，進(jìn)行視域分析，輸入高度，即可開始三維視角瀏覽，在實(shí)景三維模型中部署安保力量，便于直觀靈活指揮，為指揮決策者提供空中視角地形圖。指揮決策者熟知警力分布，遇到突發(fā)情況，便于迅速處置應(yīng)對(duì)。現(xiàn)場(chǎng)三維地圖可以傳送到最小作戰(zhàn)單元，以便及時(shí)精準(zhǔn)打擊。

五、三維實(shí)景建模警務(wù)指揮系統(tǒng)的發(fā)展方向

三維實(shí)景建模警務(wù)指揮系統(tǒng)的發(fā)展和應(yīng)用是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，不僅取決于公安機(jī)關(guān)的頂層設(shè)計(jì)，而且與基層警員的素質(zhì)提升、技術(shù)裝備更新以及三維模型數(shù)據(jù)的融合運(yùn)用都有密不可分的關(guān)系。為適應(yīng)大數(shù)據(jù)條件下打造數(shù)據(jù)警務(wù)、智慧公安的迫切需求，伴隨著三維實(shí)景建模技術(shù)的不斷發(fā)展，三維實(shí)景建模警務(wù)指揮系統(tǒng)需要在以下方面得到進(jìn)一步的發(fā)展和應(yīng)用。

（一）將三維實(shí)景建模警務(wù)指揮系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為實(shí)際戰(zhàn)斗力

為了推動(dòng)三維實(shí)景建模警務(wù)指揮系統(tǒng)形成實(shí)際戰(zhàn)斗力，需要將實(shí)景三維模型與警務(wù)工作的實(shí)際需求緊密結(jié)合起來，進(jìn)一步面向?qū)崙?zhàn)、服務(wù)實(shí)戰(zhàn)、參與實(shí)戰(zhàn)，最大限度轉(zhuǎn)化為實(shí)際戰(zhàn)斗力。

（二）完善實(shí)景三維模型可視化警務(wù)應(yīng)用

三維實(shí)景建模技術(shù)可視化應(yīng)用作為一項(xiàng)地空聯(lián)合作戰(zhàn)的新型警務(wù)模式，協(xié)助公安機(jī)關(guān)解放了大量警力，節(jié)約了人力、財(cái)力以及物力資源，有效降低了公安機(jī)關(guān)內(nèi)部管理成本，提高了公安機(jī)關(guān)的公共管理效率，也有利于整合信息資源，助力智慧城市建設(shè)。在未來的發(fā)展中，要不斷完善實(shí)景三維模型可視化警務(wù)應(yīng)用，使得三維實(shí)景建模技術(shù)能夠適應(yīng)公安機(jī)關(guān)警務(wù)實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用的需求，構(gòu)建起綜合全要素、全感官的警用實(shí)戰(zhàn)查控體系和指揮系統(tǒng)，促進(jìn)警務(wù)實(shí)戰(zhàn)信息化應(yīng)用，極大提升公安機(jī)關(guān)的綜合指揮作戰(zhàn)能力。

（三）推進(jìn)三維實(shí)景建模與大數(shù)據(jù)等新技術(shù)的深層次融合

在新一輪信息技術(shù)快速發(fā)展及廣泛應(yīng)用的背景下，高新技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用給警務(wù)工作帶來深刻變化，亟須將三維實(shí)景建模技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、AI、可視化應(yīng)用等技術(shù)進(jìn)行深度融合，實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)融合、可視分析等多種功能，為公安維穩(wěn)、指揮決策、偵查監(jiān)控、消防救援等警務(wù)工作提供智慧服務(wù)。