邵妍妍 SHAO Yan-yan；方源敏 FANG Yuan-min
（昆明理工大学国土资源工程学院，昆明 650000）
（Faculty of Land Resource Engineering of KUST，Kunming 650000，China）
摘要： 随着IT技术的发展和地理信息系统技术逐渐走向成熟，三维地理信息技术发展非常迅速。该技术目前已被应用于众多领域中，比如在公安行业的应用。公安局警用三维地理信息系统框架主要采用B/S的技术框架、 Web技术、三维可视化技术、系统集成技术等，采取功能控制流和数据流交叉组织的方式，实现对公安信息的管理、预警等功能。本文介绍了三维地理信息技术在公安行业的研究背景及意义，提出了建设的目标与内容，阐述了主要建设体系的内容与职责， 以及详细说明了采用的主要技术，为公安信息化建设与应用提供方法和思路。
Abstract： With the development of IT technology and geographic information system technology, the three-dimensional geographic information technology is developing very fast. This technology has been applied in many fields at present, including public security industry. The Public Security Bureau police 3D geographic information system framework mainly adopts the B/S technical framework, Web technology, 3D visualization technology, system integration technology and so on. It takes the cross organization of function control flow and data flow to realize management and early warning of the public security information. This paper introduces the research background and significance of three-dimensional geographic information technology in public security industry, puts forward the objectives and contents of the construction, expounds the content and main responsibilities of construction system, and details the main technology used, which provides methods and ideas for the construction and application of public security information.
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关键词 ： 三维地理信息技术；B/S技术；Web技术；公安信息化
Key words： 3D geographic information technology；B/S technology；Web technology；the public security information
中图分类号：TN015 文献标识码：A
文章编号：1006-4311（2015）06-0243-03
1 研究的背景及意义
近半年来，我国发生多起暴力恐怖事件。比如，令人发指的3.1昆明火车站恐怖事件，3月1日21时20分左右在云南省昆明市昆明火车站发生的一起由新疆分裂势力组织策划的无差别砍杀事件，在人们没有任何警惕性情况下造成29死143伤。此外，还有河北邯郸故意杀人事件，湖南湘阴灭门事件，江苏苏州度假村绑架事件，新疆乌什县发生袭警事件，黑龙江佳木斯恐怖杀人事件，马航失踪事件等等。实施暴力恐怖和个人极端等严重暴力犯罪活动，严重危害公共安全。所以，公安部要求各地公安机关要以最坚决的态度、最有力的措施，迅速形成严打严防严控态势，维护社会安全迫在眉睫。公安信息化建设与应用是必要的一种趋势，也是引领公安工作改革发展的重要举措，是提高公安机关整体战斗力的重要途径，是提升基层基础工作水平的重要载体，是牵动警务机制改革的重要纽带，是一场以公安信息化建设为主要内容的新型警务革命，具有公安工作战略性位置。
2 项目目标及主要功能
三维地理信息技术可以实现数字警务，即结合“金盾工程”的实施，在公安工作中实现数字化，包括警务公开、网上作战、远程信息查询和对比、辅助决策、无纸化办公等。
主要功能有：
2.1 维护子系统 维护子系统，该包括各类空间数据的编辑、更新、维护及管理；各类非空间数据的编辑、更新、维护及管理；系统操作权限的定义、修改和管理； 用户权限的定义、修改和管理。
2.2 应用分析子系统 应用分析子系统，该包括通过110、手机报警定位发案地点；根据发案地点查询附近警务亭的位置及相关的警力分布情况；实时查询巡逻车辆的巡逻路线，实时对有gps定位的车辆进行跟踪；虚拟显示市局、区、县（市）局机关内机构设置及楼层分布。同时还包括实时查询巡逻车辆的巡逻路线，实时对有GPS定位的车辆进行跟踪；查询警务人员的空间位置和属性信息；虚拟显示市局、区、县（市）局机关内机构设置及楼层分布。此外，还包括重点地区的三维建模、显示、查询和分析；报警地域分布统计分析；地域治安分析；警力分布统计分析；群、联防分布统计分析；人口类型及人口密度统计分析。
2.3 公安决策子系统 公安决策子系统，该包括根据发案地点分析犯罪嫌疑人可能的逃跑路线，及在给定的时间内逃命的距离生成警力抓捕图和搜索区域图；生成巡逻车抵达报案地点的最佳路径图；生成现场的警力部署图；生成警务工作联动网络图；辅助决策；事件模拟；交互生成紧急预案；远程监控、指挥和传递命令。
3 主要建设体系的内容及职责
系统框架和设计的逻辑结构图如图1所示。
3.1 基础设施层 信息化基础设施层是提供系统的基本网络操作系统、桌面操作系统及企业级数据库管理系统等基础软件环境，提供信息化系统运行所依赖的存储设施、计算设施、网络设施等，是信息化建设必需的软硬件基础设施。
3.2 数据中心框架层 数据中心框架层是信息资源中心。采用集中的数据管理，通过建立面向整个公安警务业务的数据模型，将空间数据（包括矢量、栅格、3D数据），业务数据和系统管理数据进行标准化、规范化统一的管理，建立各类数据内部和各类数据间的关系。为在统一的框架下实现警务信息数据的关联以及不同业务间的功能调用和数据交换共享奠定坚实的基础。在该层中还将部署“统一信息交换平台”，以实现各类信息资源在公安各部门的共建共享。
3.3 应用开发与集成框架层 应用开发与集成框架层是负责提供应用系统的开发和一体化集成。该层是各种计算机软件平台的所在层。在.NET软件基础架构平台的支持下，通过开发或采购，将“业务基础平台”、“三维地理信息平台”、“数据管理与更新平台”、“文档处理和办公平台”等融合起来，形成支持各类应用的开发和集成框架，支持完整的公安警用业务应用及其一体化协同运行。
3.4 应用层 应用层是应用系统的实现及表现层。该层建立在“应用开发与系统集成框架”基础之上，与具体公安警用业务需求相结合，开发并集成各外部系统及其数据，以实现公安警用的信息化。外部系统包括接处警系统、视频监控系统、GPS导航系统、通信系统、综合信息查询系统、系统办案综合系统等。
3.5 用户层 用户层是通过门户技术实现的统一信息门户，用户可通过“一站式”登录，即可使用根据其权限所配置的所有应用系统，提供个性化的应用界面。包括建设通过网络满足各类用户（公安局主管领导、公安指挥人员、公安业务人员和兄弟单位）应用的专业分系统；建设用于向领导汇报演示的公安警用三维地理信息展示平台、以及建设大屏幕显示系统。
4 主要的技术
4.1 采用先进的三维数据获取技术 随着三维GIS的深入发展和广泛应用，人们越来越关注三维模型数据的准确性、逼真性和有用性。在追求三维模型逼真和准确的同时，也带来了数据生产的高投入。与二维空间数据相比，三维空间数据不是简单的一一对应或者扩展，三维空间数据库的建设至今仍然是一项复杂而昂贵的综合性工程。
本项目在充分运用传统基于地图的方法，利用已有GIS、地图和CAD提供的二维平面数据以及其他高度辅助数据经济快速建立盒状模型的技术手段下，充分结合航空与近景摄影测量、机载与地面激光扫描、地面移动测量与GPS等先进的三维数据获取技术，解决了大型三维GIS系统建设的生产效率、质量控制、数据安全和有效存储与管理等问题。
4.2 基于优秀的面向服务的构架设计 按照平台总体系统构架，为了保证各类服务接口有效完成相应的服务功能，支撑业务系统建设和对外提供服务发布，本项目建设建立了一套对应的服务管理构架。
SOA（Service-oriented architecture，面向服务架构）是在计算环境下设计、开发、应用、管理分散的逻辑（服务）单元的一种规范。这个定义决定了SOA的广泛性。
应用SOA后，管理者可以方便地管理这些搭建在服务平台上的企业应用，而不是管理单一的应用模块。其原理是，通过分析服务之间的相互调用，弱化服务间的耦合关系，使各服务模块间相对独立完成服务功能。基于SOA的应用系统通常会更加真实地反映出与业务模型的结合，能够更加精确地表示业务模型、更好地支持业务流程。
在建设SOA后，系统可对外提供标准的Web服务接口，这是因为它们已经被可以提供Web服务接口的应用层做了一层封装，所以在不用修改现有系统架构的情况下，SOA可以将系统和应用迅速转换为服务。更快地应对业务需求变化和扩展需求。
面向服务架构能有效地适应平台业务系统建设需求，将各种基础服务等置于容器中，使其与数据模型存取和应用层分离，相互间通过定义的接口进行数据传递，所有应用功能的调用也不再需要与具体的实现逻辑相依赖。当系统底层数据模型发生改变时，不会对业务功能产生任务影响，只需对容器中指定的服务进行重新实现，即能快速实现。
4.3 利用空间数据的编码技术 空间数据和属性数据是基础空间数据库中紧密联系的两部分，属性数据的内容有时是直接记录在图形数据文件中，有时则单独存为一个属性表，通过关键码与空间图形数据相联系。属性数据包括名称、登记、数据、代码等多种形式，属性数据编码时将各种属性数据变为计算机接受的数值或字符形式，以便用于管理信息系统存储管理。
4.4 利用空间数据的多时态管理技术 由于环境的不断改变，地理数据库也需要不断更新。在很多的实际应用中不但需要浏览数据库中的现势数据，也要可以回放过去某一时刻某一地理区域当时的情况。这就需要在数据库的设计中考虑数据的时间序列的问题。
在数据库的设计中以实体为单位建立时间索引，数据的变更以实体的变化为事件触发。这样就可以在数据库中将实体的变化全部存储起来，使用户可以以时间轴上的时间段过滤空间数据，做到任意时间点数据快速回放。
4.5 海量三维数据管理及调用 逼真的三维表示不仅具有多种细节层次的几何表达，还提供具有相片质感的表面描述如逼真的材质和纹理特征以及其他相关的属性信息，因此有关纹理与材质参数等也是数据库的重要内容。本项目要能过对多种类型多种尺度的三维数据进行精心的组织，提供高效的数据检索机制；同时，还优化设计了现有的各种数据库管理系统，以提供快速的数据动态存取服务。在保留现有的对象关系型数据库管理系统（ORDBMS）优点的同时，也采纳了面向对象数据库设计的某些原理，具有将结构性的数据组织成某种特定数据类型的机制，这使得它不仅能够处理3D数据的复杂关系，也能将在逻辑上需要以整体对待的数据组织成一个对象。
4.6 充分利用多源数据集成技术 三维地理信息数据的建立是需一个较长的过程，其依赖了大量的基础数据资源，在大量三维数据建设中，充分整合了现有的基础地形、影像图、地名等数据资源，并在构建三维数据库时充分考虑多源数据的汇聚整合，将CAD、GIS、三维数据充分融为一体，通过数据叠加应用，达到为平台提供了丰富的集成数据资源的目标。
5 结束语
总的来说三维地理信息技术，它不仅能给人良好的视觉效果，也能利用强大的三维空间分析功能实现二维地理信息所无法实现的功能。但是三维地理信息技术相对于二维地理信息技术还是一项较为新的技术，很多技术规范与标准都不完善没有形成较为统一的标准。因此三维地理信息技术在很多方面都需要我们去不断地深入研究和探索。
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