詳解GIS技術(shù)在安防領(lǐng)域的應(yīng)用

安防領(lǐng)域引入GIS技術(shù)不是偶然的，兩者之間有著眾多的聯(lián)系，它們的結(jié)合將在較大程度上促進(jìn)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(shù)簡介

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

近幾十年來，GIS技術(shù)得到了迅速發(fā)展，應(yīng)用幾乎涉及所有領(lǐng)域，目前主要應(yīng)用于交通運輸、軍事公安、郵電通訊、農(nóng)林牧業(yè)、災(zāi)害預(yù)測、國土管理、城市規(guī)劃、資源調(diào)查、環(huán)境評估、水利電力、公共設(shè)施管理、統(tǒng)計、商業(yè)金融等。

主要數(shù)據(jù)來源于控制測量、數(shù)字?jǐn)z影測量、遙感、數(shù)字化及其它方式。主要載體和應(yīng)用方式有GIS服務(wù)器、PC客戶端、PC單機應(yīng)用、移動PDA、平板電腦、智能手機、Web服務(wù)等。

計算機技術(shù)是GIS的基礎(chǔ)，GIS一直伴隨著計算機技術(shù)的發(fā)展而進(jìn)步，在計算機技術(shù)發(fā)展的支撐下和各種新應(yīng)用需求驅(qū)使下，GIS正在向海量數(shù)據(jù)管理集成、高效數(shù)據(jù)處理與渲染、虛擬現(xiàn)實（增強現(xiàn)實）、云服務(wù)、移動等方向發(fā)展。

行業(yè)應(yīng)用現(xiàn)狀

近年來，隨著社會發(fā)展，給安防領(lǐng)域提出了各種新的應(yīng)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(wù)圖層編輯、要素定位、動態(tài)目標(biāo)監(jiān)控、應(yīng)急指揮、路徑規(guī)劃、遠(yuǎn)程導(dǎo)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(yīng)用已經(jīng)初具雛形，但是，二者的結(jié)合無論從廣度還是深度方面來看，都還沒有達(dá)到令人滿意的程度。

主要方向

1、安防目標(biāo)地理信息化管理

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

在地圖上標(biāo)注監(jiān)控設(shè)備，并由用戶指定標(biāo)注樣式（符號、顏色、大小、圖標(biāo)等）;

可定制的圖層提示信息，當(dāng)鼠標(biāo)懸浮在地圖要素目標(biāo)上時，顯示出提示信息懸浮框;

從設(shè)備列表或者設(shè)備庫以拖放形式添加設(shè)備到地圖圖層;

在地圖中以指定坐標(biāo)系統(tǒng)下的經(jīng)緯度準(zhǔn)確定位設(shè)備，訂制定位樣式如閃爍等;

在設(shè)備報警時，也可通過關(guān)聯(lián)服務(wù)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(shè)備或者右鍵菜單形式可以操作設(shè)備進(jìn)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(biāo)軌跡回放）等。

2、移動目標(biāo)監(jiān)控

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

地圖中實時查看目標(biāo)的位置、屬性描述信息;

地圖中同時查看多個目標(biāo)，或者地圖范圍跟隨單個目標(biāo)移動;

目標(biāo)軌跡回放，按時間范圍或者按地圖范圍等;

實時調(diào)看移動目標(biāo)視頻;

對目標(biāo)行進(jìn)里程進(jìn)行統(tǒng)計計算;

目標(biāo)的靜止、運動、信號丟失、目標(biāo)上下線等狀態(tài)報警;

目標(biāo)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(biāo)出現(xiàn)在某視頻通道的實時視頻或結(jié)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(jìn)行態(tài)勢分析展示、路徑選擇、選址規(guī)劃、資源分配：

應(yīng)對突發(fā)事件時，快速規(guī)劃救援路線、調(diào)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(jù)需求確定權(quán)值構(gòu)成，調(diào)查基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（如路段長度、通行能力、交通實時狀況等）并計算權(quán)值，構(gòu)建基礎(chǔ)路徑網(wǎng)絡(luò)是關(guān)鍵。

制約瓶頸

1、安防地理信息化標(biāo)準(zhǔn)

對于GIS應(yīng)用系統(tǒng)而言，標(biāo)準(zhǔn)化的好處是顯而易見的，而沒有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的指導(dǎo)和約束通常會導(dǎo)致很多問題。首先，數(shù)據(jù)是信息系統(tǒng)的根本，一切應(yīng)用植根于數(shù)據(jù)，空間數(shù)據(jù)就是GIS的根本。由于空間數(shù)據(jù)的特殊性，決定了現(xiàn)實情況中的空間數(shù)據(jù)往往格式、規(guī)范、質(zhì)量方面差異很大，這對數(shù)據(jù)質(zhì)量要求較高的GIS來說，不能滿足使用需求。為此，在安防領(lǐng)域引入GIS必須根據(jù)應(yīng)用需求確定相應(yīng)的空間數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，以指導(dǎo)行業(yè)數(shù)據(jù)獲取工作。標(biāo)準(zhǔn)通常包含數(shù)據(jù)獲取渠道、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)交換、要素分類、數(shù)據(jù)尺度等規(guī)范。其次，行業(yè)內(nèi)符號化標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)該有行業(yè)內(nèi)認(rèn)可的符號化標(biāo)準(zhǔn)，GIS應(yīng)用的目的是讓某些跟時空有關(guān)的內(nèi)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(biāo)準(zhǔn)至關(guān)重要。另外，其它內(nèi)容如行業(yè)專有名詞不統(tǒng)一等，也會導(dǎo)致用戶、系統(tǒng)建設(shè)者以及其它相關(guān)人員的使用成本、技術(shù)學(xué)習(xí)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(jìn)行國家基礎(chǔ)地理信息平臺建設(shè)，并制訂出臺了一系列標(biāo)準(zhǔn)，在基礎(chǔ)地理信息標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，針對很多GIS應(yīng)用行業(yè)（如警用地理信息系統(tǒng)、GPS導(dǎo)航地理信息系統(tǒng)）的需求又產(chǎn)生了各種地理信息的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，如警務(wù)地理信息標(biāo)準(zhǔn)、導(dǎo)航地理信息標(biāo)準(zhǔn)等。但是，隨著GIS應(yīng)用的不斷深入和擴(kuò)展，各行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化程度普遍不理想，主要表現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)不完善或缺失。目前，安防行業(yè)的地理信息化標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)用。

2、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源

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

目前，GIS在監(jiān)控平臺中的應(yīng)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(wù)API;另外一種則是購買或者從其它渠道獲取所需數(shù)據(jù)，基于這些數(shù)據(jù)，利用第三方的GIS基礎(chǔ)平臺實現(xiàn)應(yīng)用。對于第一種實現(xiàn)，功能上相對較弱，根據(jù)各種API的使用條款，以及商業(yè)應(yīng)用上的限制，存在一定經(jīng)濟(jì)上的成本;第二種實現(xiàn)，能夠?qū)崿F(xiàn)較高層次的應(yīng)用，但是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源較多，再加上標(biāo)準(zhǔn)不一，數(shù)據(jù)量龐大，要將這些數(shù)據(jù)集成到同一基礎(chǔ)地圖上，處理和集成的過程需要付出相當(dāng)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(shù)學(xué)習(xí)成本，另外一個是GIS平臺的部署授權(quán)費用，商業(yè)GIS大多價格不菲。在某些應(yīng)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(jié)合點和發(fā)展趨勢

安防領(lǐng)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(jié)合將在較大程度上促進(jìn)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(guān)結(jié)合點分析如下。

目標(biāo)地理信息化與地圖數(shù)據(jù)管理

地理信息化是指將安防領(lǐng)域涉及的與時空有關(guān)的目標(biāo)按照地理信息的基本形式，結(jié)合形成包含圖形對象和屬性的GIS地圖要素，并以數(shù)據(jù)圖層的形式納入空間數(shù)據(jù)庫進(jìn)行統(tǒng)一管理。系統(tǒng)底圖中可能包含一個或多個安防領(lǐng)域?qū)Ｓ脴I(yè)務(wù)圖層，而圖層包含一系列要素，一個要素表示一個目標(biāo)，由圖形對象和一條屬性記錄共同構(gòu)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(gòu)成，屬性表存儲了該目標(biāo)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(biāo)識號關(guān)聯(lián)，以此實現(xiàn)空間信息和屬性表的互查。

隨著GIS應(yīng)用的深入和擴(kuò)展，為了更好地促進(jìn)行業(yè)應(yīng)用與發(fā)展，行業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化將成為一種必然。

應(yīng)急決策指揮與地理數(shù)學(xué)模型

應(yīng)急決策指揮一般指當(dāng)發(fā)生突發(fā)事件時，事件的相關(guān)責(zé)任部門需要迅速地進(jìn)行信息匯總、綜合評估決策，用以指導(dǎo)一系列的反應(yīng)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(jié)合對各種復(fù)雜地理數(shù)學(xué)模型的完美支持，能夠?qū)崿F(xiàn)各種復(fù)雜場合下的輔助決策應(yīng)用。

通過引入更科學(xué)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(zhǔn)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(shè)備名稱等屬性的查詢，沒有實現(xiàn)真正的以空間位置為導(dǎo)向的精確查詢。運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)構(gòu)建監(jiān)控目標(biāo)區(qū)域的3D模型，將用戶選區(qū)納入3D模型進(jìn)行查詢運算，即可查找到相關(guān)設(shè)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(yīng)用體驗。

移動監(jiān)控與移動GIS

移動目標(biāo)監(jiān)控，是指利用集中監(jiān)控平臺，對一組帶有定位設(shè)備終端的移動目標(biāo)進(jìn)行管理和監(jiān)控。有兩個要點，一是被監(jiān)控目標(biāo)需要攜帶定位設(shè)備終端，二是需要有監(jiān)控中心，被監(jiān)控目標(biāo)通過無線網(wǎng)絡(luò)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(biāo)上同時配置移動GIS平臺，讓移動目標(biāo)具有GIS的數(shù)據(jù)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(biāo)被動監(jiān)控的模式，這在某些場景下是很重要的。如在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境不穩(wěn)定時，移動目標(biāo)傳送的定位信息可能丟失，導(dǎo)致監(jiān)控中心存儲的位置數(shù)據(jù)不全，這時，可以用移動目標(biāo)攜帶的移動GIS存儲的數(shù)據(jù)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(dá)給移動目標(biāo)的某些指令。

隨著移動互聯(lián)時代的發(fā)展，移動化、網(wǎng)絡(luò)化的趨勢已經(jīng)顯而易見。

云視頻監(jiān)控服務(wù)與云GIS

隨著云計算技術(shù)的興起，人們已經(jīng)初步感受到了它的魅力。對于相當(dāng)一部分應(yīng)用場景來說，云服務(wù)有諸多優(yōu)勢。首先，規(guī)模化的運營商，提供基礎(chǔ)設(shè)施，讓應(yīng)用方可以省去大批的物理建設(shè)成本和維護(hù)成本。其次，比起相對于單獨的桌面應(yīng)用程序而言，使用云服務(wù)的成本很低，或者說前期投資更少和較固定的月度業(yè)務(wù)費用。另外，云服務(wù)部署的應(yīng)用在升級和維護(hù)方面，更加便捷。

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

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