淺析安防監(jiān)控領域的GIS技術應用

安防領域引入GIS技術不是偶然的，兩者之間有著眾多的聯(lián)系，它們的結合將在較大程度上促進安防行業(yè)的發(fā)展，與此同時對GIS本身也是一種很好的補充和完善...

GIS技術簡介

GIS地理信息系統(tǒng)(GeographicInformationSystem)，是以地理空間數(shù)據庫為基礎，在計算機軟硬件支持下，運用系統(tǒng)工程和信息科學理論，科學管理和綜合分析具有空間內涵的地理數(shù)據，以提供管理、決策等所需信息的技術系統(tǒng)。

近幾十年來，GIS技術得到了迅速發(fā)展，應用幾乎涉及所有領域，目前主要應用于交通運輸、軍事公安、郵電通訊、農林牧業(yè)、災害預測、國土管理、城市規(guī)劃、資源調查、環(huán)境評估、水利電力、公共設施管理、統(tǒng)計、商業(yè)金融等。

主要數(shù)據來源于控制測量、數(shù)字攝影測量、遙感、數(shù)字化及其它方式。主要載體和應用方式有GIS服務器、PC客戶端、PC單機應用、移動PDA、平板電腦、智能手機、Web服務等。

計算機技術是GIS的基礎，GIS一直伴隨著計算機技術的發(fā)展而進步，在計算機技術發(fā)展的支撐下和各種新應用需求驅使下，GIS正在向海量數(shù)據管理集成、高效數(shù)據處理與渲染、虛擬現(xiàn)實(增強現(xiàn)實)、云服務、移動等方向發(fā)展。

行業(yè)應用現(xiàn)狀

近年來，隨著社會發(fā)展，給安防領域提出了各種新的應用需求，目前已有部分監(jiān)控平臺軟件將GIS用于實現(xiàn)基本地圖瀏覽、業(yè)務圖層編輯、要素定位、動態(tài)目標監(jiān)控、應急指揮、路徑規(guī)劃、遠程導航、3D場景視頻查詢、錄像檢索、錄像回放等功能，GIS在安防監(jiān)控平臺上的應用已經初具雛形，但是，二者的結合無論從廣度還是深度方面來看，都還沒有達到令人滿意的程度。

主要方向

1、安防目標地理信息化管理

將視頻采集設備、視頻存儲設備、服務器、門禁、報警主機、卡口設備以及監(jiān)控目標等納入地理信息系統(tǒng)，建立專屬矢量化業(yè)務圖層，納入系統(tǒng)基礎底圖管理，利用GIS組件可實現(xiàn)以下基本功能：

在地圖上標注監(jiān)控設備，并由用戶指定標注樣式(符號、顏色、大小、圖標等);

可定制的圖層提示信息，當鼠標懸浮在地圖要素目標上時，顯示出提示信息懸浮框;

從設備列表或者設備庫以拖放形式添加設備到地圖圖層;

在地圖中以指定坐標系統(tǒng)下的經緯度準確定位設備，訂制定位樣式如閃爍等;

在設備報警時，也可通過關聯(lián)服務管理，控制GIS地圖組件聯(lián)動;

地圖放大、縮小、漫游、測距、地圖打印、點選、多選(矩形框選、多邊形選擇、圓形選擇)、查詢屬性(如攝像機的型號、編號以及其它定制信息等)等，通過地圖選中的設備或者右鍵菜單形式可以操作設備進行動作(如查看實時視頻、錄像回放、報警布防撤防、攝像機視野分析、移動目標軌跡回放)等。

2、移動目標監(jiān)控

利用GIS地圖實時顯示動態(tài)渲染移動目標的位置、方向、速度等信息，目前多用于攜帶移動定位設備的車輛監(jiān)控、人員定位、遠程導航等，其基本功能分析如下：

地圖中實時查看目標的位置、屬性描述信息;

地圖中同時查看多個目標，或者地圖范圍跟隨單個目標移動;

目標軌跡回放，按時間范圍或者按地圖范圍等;

實時調看移動目標視頻;

對目標行進里程進行統(tǒng)計計算;

目標的靜止、運動、信號丟失、目標上下線等狀態(tài)報警;

目標位置報警，如路徑偏移、臨近特征點、越界等;

利用GIS空間分析方法查詢目標出現(xiàn)在某視頻通道的實時視頻或結合時間段條件在某個時間段的視頻錄像片段等。目前查詢只是簡單的區(qū)域緩沖區(qū)方式，沒有考慮攝像機的可視距離、方位角、實時狀態(tài)等因素。

3、輔助決策指揮

利用GIS的分析功能進行態(tài)勢分析展示、路徑選擇、選址規(guī)劃、資源分配：

應對突發(fā)事件時，快速規(guī)劃救援路線、調度人員、物資等;

繪制態(tài)勢圖、演示作戰(zhàn)方案。利用GIS的圖形化工具，繪制態(tài)勢圖演示模擬推演作戰(zhàn)方案;

計算和可視化展示最優(yōu)路徑。根據需求確定權值構成，調查基礎數(shù)據(如路段長度、通行能力、交通實時狀況等)并計算權值，構建基礎路徑網絡是關鍵。

制約瓶頸

1、安防地理信息化標準

對于GIS應用系統(tǒng)而言，標準化的好處是顯而易見的，而沒有標準規(guī)范的指導和約束通常會導致很多問題。首先，數(shù)據是信息系統(tǒng)的根本，一切應用植根于數(shù)據，空間數(shù)據就是GIS的根本。由于空間數(shù)據的特殊性，決定了現(xiàn)實情況中的空間數(shù)據往往格式、規(guī)范、質量方面差異很大，這對數(shù)據質量要求較高的GIS來說，不能滿足使用需求。為此，在安防領域引入GIS必須根據應用需求確定相應的空間數(shù)據標準，以指導行業(yè)數(shù)據獲取工作。標準通常包含數(shù)據獲取渠道、數(shù)據存儲、數(shù)據交換、要素分類、數(shù)據尺度等規(guī)范。其次，行業(yè)內符號化標準不統(tǒng)一，會在很大程度上影響用戶體驗，增加用戶的使用成本。因此，針對行業(yè)地圖要素，應該有行業(yè)內認可的符號化標準，GIS應用的目的是讓某些跟時空有關的內容以直觀的方式展現(xiàn)，可視化是GIS的最重要的優(yōu)勢之一，因此統(tǒng)一的行業(yè)符號化標準至關重要。另外，其它內容如行業(yè)專有名詞不統(tǒng)一等，也會導致用戶、系統(tǒng)建設者以及其它相關人員的使用成本、技術學習成本上升，從行業(yè)發(fā)展的角度來看，是很不利的。

近年來，國家大力投入進行國家基礎地理信息平臺建設，并制訂出臺了一系列標準，在基礎地理信息標準的基礎上，針對很多GIS應用行業(yè)(如警用地理信息系統(tǒng)、GPS導航地理信息系統(tǒng))的需求又產生了各種地理信息的行業(yè)標準，如警務地理信息標準、導航地理信息標準等。但是，隨著GIS應用的不斷深入和擴展，各行業(yè)的標準化程度普遍不理想，主要表現(xiàn)在標準不完善或缺失。目前，安防行業(yè)的地理信息化標準尚未發(fā)布，這在很大程度上影響和制約了GIS在安防行業(yè)的應用。

2、基礎數(shù)據來源

GIS一般的數(shù)據源主要有控制測量實測數(shù)據、現(xiàn)有紙質地圖數(shù)字化、現(xiàn)有空間數(shù)據文件或數(shù)據庫、遙感影像、統(tǒng)計數(shù)據等。

目前，GIS在監(jiān)控平臺中的應用主要有兩種方式，一種是利用如GoogleMap、MapABC、MapBar、SougouMap等提供的地圖服務API;另外一種則是購買或者從其它渠道獲取所需數(shù)據，基于這些數(shù)據，利用第三方的GIS基礎平臺實現(xiàn)應用。對于第一種實現(xiàn)，功能上相對較弱，根據各種API的使用條款，以及商業(yè)應用上的限制，存在一定經濟上的成本;第二種實現(xiàn)，能夠實現(xiàn)較高層次的應用，但是基礎數(shù)據來源較多，再加上標準不一，數(shù)據量龐大，要將這些數(shù)據集成到同一基礎地圖上，處理和集成的過程需要付出相當大的代價。

3、第三方GIS平臺的使用成本

第三方GIS平臺的使用成本表現(xiàn)在兩個方面，一個是GIS平臺的使用技術學習成本，另外一個是GIS平臺的部署授權費用，商業(yè)GIS大多價格不菲。在某些應用場景下，可以考慮運用一些比較成熟的開源平臺，以降低成本。

結合點和發(fā)展趨勢

安防領域引入GIS不是偶然的，兩者之間有著眾多的聯(lián)系，它們的結合將在較大程度上促進安防行業(yè)的發(fā)展，與此同時對GIS本身也是一種很好的補充和完善。二者部分相關結合點分析如下。

目標地理信息化與地圖數(shù)據管理

地理信息化是指將安防領域涉及的與時空有關的目標按照地理信息的基本形式，結合形成包含圖形對象和屬性的GIS地圖要素，并以數(shù)據圖層的形式納入空間數(shù)據庫進行統(tǒng)一管理。系統(tǒng)底圖中可能包含一個或多個安防領域專用業(yè)務圖層，而圖層包含一系列要素，一個要素表示一個目標，由圖形對象和一條屬性記錄共同構成，圖形對象通常由基本的點(如攝像機)、線(如車輛運行軌跡)、面(如某監(jiān)控小區(qū))構成，屬性表存儲了該目標的附屬信息(如攝像機的編號、名稱、類型以及其它屬性等)，圖形對象和屬性表記錄行通過唯一標識號關聯(lián)，以此實現(xiàn)空間信息和屬性表的互查。

隨著GIS應用的深入和擴展，為了更好地促進行業(yè)應用與發(fā)展，行業(yè)應用標準化將成為一種必然。

應急決策指揮與地理數(shù)學模型

應急決策指揮一般指當發(fā)生突發(fā)事件時，事件的相關責任部門需要迅速地進行信息匯總、綜合評估決策，用以指導一系列的反應動作，最終以最優(yōu)方案解決事件。GIS以其得天獨厚的時空可視化優(yōu)勢，結合對各種復雜地理數(shù)學模型的完美支持，能夠實現(xiàn)各種復雜場合下的輔助決策應用。

通過引入更科學和可靠的決策模型，以實現(xiàn)更有效、智能的決策支持。

視頻查詢與虛擬現(xiàn)實

視頻查詢是監(jiān)控平臺的基本功能之一，同時也是最重要的功能之一。在這里把它分為實時視頻查詢和錄像查詢。查詢的目的是為了盡可能準確的定位，大多數(shù)時候我們查看實時視頻是為了查看某個地方是否正常(如一個角落)，而目前絕大多數(shù)的視頻監(jiān)控平臺實時視頻的查看沒有查詢功能，或者只有簡單的按照設備名稱等屬性的查詢，沒有實現(xiàn)真正的以空間位置為導向的精確查詢。運用虛擬現(xiàn)實技術構建監(jiān)控目標區(qū)域的3D模型，將用戶選區(qū)納入3D模型進行查詢運算，即可查找到相關設備，同理可用于錄像查詢，只是加上時間條件即可。顯然，這種查找模式更直觀，更精確。虛擬現(xiàn)實的引入，將會給用戶帶來更加直觀、更易操作的應用體驗。

移動監(jiān)控與移動GIS

移動目標監(jiān)控，是指利用集中監(jiān)控平臺，對一組帶有定位設備終端的移動目標進行管理和監(jiān)控。有兩個要點，一是被監(jiān)控目標需要攜帶定位設備終端，二是需要有監(jiān)控中心，被監(jiān)控目標通過無線網絡向監(jiān)控中心報告定位信息和狀態(tài)。如果在被監(jiān)控的移動目標上同時配置移動GIS平臺，讓移動目標具有GIS的數(shù)據采集、存儲、展示能力，能徹底改變監(jiān)控中心單邊監(jiān)控、移動目標被動監(jiān)控的模式，這在某些場景下是很重要的。如在網絡環(huán)境不穩(wěn)定時，移動目標傳送的定位信息可能丟失，導致監(jiān)控中心存儲的位置數(shù)據不全，這時，可以用移動目標攜帶的移動GIS存儲的數(shù)據來補齊。移動GIS同時也可以用于地圖可視化展示監(jiān)控中心下達給移動目標的某些指令。

隨著移動互聯(lián)時代的發(fā)展，移動化、網絡化的趨勢已經顯而易見。

云視頻監(jiān)控服務與云GIS

隨著云計算技術的興起，人們已經初步感受到了它的魅力。對于相當一部分應用場景來說，云服務有諸多優(yōu)勢。首先，規(guī)?；倪\營商，提供基礎設施，讓應用方可以省去大批的物理建設成本和維護成本。其次，比起相對于單獨的桌面應用程序而言，使用云服務的成本很低，或者說前期投資更少和較固定的月度業(yè)務費用。另外，云服務部署的應用在升級和維護方面，更加便捷。

目前已有云視頻服務在運營當中，利用云服務的規(guī)?；布Y源和集中統(tǒng)一的軟件技術支持，將前端視頻采集設備、后端存儲設備統(tǒng)一規(guī)?；?、集成化管理，以云服務的方式部署，以實現(xiàn)云視頻監(jiān)控服務。云GIS將GIS的數(shù)據、工具以云服務的方式部署，提供給用戶。

新時期的安防監(jiān)控應用需要GIS的支撐，因此，安防監(jiān)控走向“云端”需要云GIS。