基于PGIS平台建设警种业务系统的研究与实现

摘 要

针对公安各警种业务地理信息系统分头建设、成本高、效率低的问题，提出统一基于PGIS平台建设的解决方案。着重就系统建设过程中，总体框架设计、功能设计、外部资源对接流程、各类型数据库的建设方式等问题进行了详细阐述，同时，简要描述了据此思路在某警种建设系统的具体实现技术、成果与应用情况。实践证明，公安各警种若能充分利用PGIS平台资源和其它开放资源建设业务系统，必将节约更多的经费，并能以更高的效率切实推动业务工作的开展，反向促进PGIS平台自身的完善。

【关键词】PGIS平台 警种业务系统 外部资源对接 多源数据融合 历史归档数据库 三维场景构建

20世纪末，随着国内学者对地理信息系统的深入研究以及地理信息技术自身的发展，行业应用逐步展开。地理信息系统凭借强大的空间分析能力、信息表达与展现能力，在公安行业展开初步应用，并在指挥调度、警情分析研判、交通管理、治安管理、重大活动安保等业务领域发挥出一定作用，同时展现出广阔的应用前景。在此背景下，公安部将全国警用地理信息系统（Police Geographic Information System，以下简称“PGIS”）纳入“金盾工程”重点建设。

PGIS建设经历了“金盾工程”一期应用试点探索与标准化建设阶段以及二期较快发展阶段，已经由最初的桌面应用发展到面向全警的B/S应用。随着公安部PGIS平台软件的初步建成，PGIS进入了大规模推广示范应用阶段。截止2011年底，据不完全统计，各地公安机关基于PGIS平台已开发了1200多个业务应用系统，在警情分析、案件侦破等传统公安业务领域发挥了重要作用。自2012年开始，PGIS平台建设进入了规模化、多样化的业务创新服务与深化应用阶段，通过提供共享服务，支持各警种开发个性化的深入应用，全面推进公安信息化发展进程，提升信息开放共享与应用水平。

综上，目前正是公安各警种基于PGIS平台大力建设业务系统的时机。由于PGIS平台拥有大量的地图数据资源和各警种业务地理信息资源，并且能够对外资源共享服务，各警种可以直接调用PGIS平台的基础地图服务和业务数据服务，为本警种业务系统构建提供基础数据支撑，从而大大降低系统的建设成本，缩短开发周期，使PGIS平台真正服务于各警种业务工作。现在已经有一些警种基于PGIS平成了业务系统建设工作，并投入了实战应用。例如，王楠等研究的网格化巡逻系统、朱振华和曾宪江等研究的指挥调度系统等。以上学者都从本警种业务和实际状况出发，描述了业务地理信息系统的设计与实现过程，本文旨在对各警种基于PGIS平台建设业务系统过程中的共性且关键的问题进行分析与阐述，同时给出在某警种的具体实现与应用案例，为更多的警种和部门提供一些建设思路与经验。

1 系统设计

1.1 总体框架设计

结合公安各警种基础工作或任务开展需要，设计了业务系统的总体框架。系统框架可以设计为三层结构：最上层为业务应用层，中间层为服务支撑层，最下层为数据库层。系统总体框架如图1所示。

（1）业务应用层。为各警种用户提供信息采集、任务处理、指挥决策的可视化界面，系统可以根据实际业务进行功能划分。基础工作模块可以作为核心业务开展的基础功能模块，任务管理是系统的核心业务模块，辅助决策和情报研判可以作为系统的特色模块，使用新的技术并结合实际业务，为领导决策提供一定的科学依据。实时监控、统计分析、绩效考核模块可以根据业务需要作为辅助支撑模块。

（2）服务支撑层。包括内部各类服务平台与外部对接的服务。外部对接的服务主要是PGIS平台中的地图数据服务和其它警种通过PGIS平台的业务数据服务；其次，可以根据实际需要，适时接入公安其它数据服务，如资源库、大情报平台以及路线导航服务等。服务支撑层为上层应用提供必要的服务支撑，同时与数据库层进行数据请求与获取的消息通信以及数据传输。

（3）数据库层。为上层应用与服务提供基础数据支撑。在硬件和网络基础上，通过商用数据库软件和商用GIS软件，构建基础地图数据库、业务数据库和历史归档数据库，用于存储本业务特需的地图数据和业务数据，并可以将业务数据的历史版本存入归档数据库。

1.2 功能设计

考虑公安各警种业务工作的共通性，可以将系统功能设计为七大模块。功能结构如图2所示。

（1）基础工作。基础工作模块结合地理信息技术并充分利用外部数据资源，提供数据采集、整合、展示等功能，为业务工作的开展提供完整的数据视图。

（2）任务管理。任务管理模块实现任务基本信息管理、任务相关基础资料的查询、统计、比对、分析，任务方预案制定、推演，任务监控等功能。

（3）辅助决策。辅助决策模块可以根据各警种需要，定制能够辅助领导快速决策的功能，如指挥调度所需的态势演练功能和任务出行所需的路径分析功能。

（4）情报研判。情报研判模块对于治安、刑侦、警卫、反恐等业务领域意义重大，可以提供身份核查和情报热点分析等功能。

（5）实时监控。实时监控模块功能实现要依托于对接的内部或外部警力位置信息以及视频信息。

（6）统计分析。基于二维平台地图实现对本警种业务数据以及外部对接公安数据资源的统计分析。可将时间、空间维度结合进行数据统计分析，同时，支持基于点、线、面、可变区域等多种范围的统计手段，统计结果也可以多种图表方式进行展现，并可按照既定模板导出分析报表，为辅助决策提供数据支持。

（7）绩效考核。通过分析基础资料采集、更新、维护的数据量和准确率等指标，对在一线进行数据采集、方案制作人员的工作强度和质量进行分析对比，并得出综合排名，实现对人员的绩效考核。从而激励基层人员的工作积极性，同时提升基础数据维护的质量。

2 关键问题分析

2.1 外部资源对接

基于PGIS平台建设警种业务系统最关键的就是外部资源的协调与对接，对接需求的准确分析、相关部门的沟通协调和对接工作的安排执行都关系到最终系统的建设效果。

资源对接总的流程如图3所示。

（1）确定数据对接需求。一般地，基础地图数据是最基本、最迫切需要对接的。但是需要明确数据范围，例如全国、全省或全市。明确包含的地图要素类型，例如铁路、水路、国道、城市主干道等。明确各级地图数据最大比例尺，全国、全省、全市、主城区都分别要精细到何种程度。另外，分析本警种业务开展过程中，需要哪些其他警种的特有数据资源作支撑，例如人口信息、车辆信息、治安信息、情报信息等。

（2）确定可对接数据资源。PGIS平台中包括地图数据资源、各警种业务地理信息资源等，具体各省、市的数据情况也各有差异，需要与当地公安科技信息部门确定数据情况。同时可以根据需要对接一些其它的开放资源，例如公安部库资源、公安大情报平台等，与PGIS平台中的数据融合使用。

（3）确定数据对接方式。数据对接可以采用调用服务的方式，也可以采用开发接口的方式，可以根据实际情况作出选择。通常，调用服务的方式更为简单安全，服务提供方只需要明确服务调用方式，而不需要有定制开发工作量。

（4）确定对接进度和责任人。数据对接通常需要协调的单位、人员较多，为了保证对接效果，需要在实际工作开展前，统筹协调，确定数据对接计划，明确各单位责任人，按照时间节点积极推进工作，确保所需数据都能按计划顺利对接。

2.2 数据库建设

基于PGIS平台建设的警种业务系统，虽然很多数据需要依赖于PGIS平台，但是，针对业务数据量大，或程度较高的警种，也需要在本地建立数据库，存储需要内部采集维护的业务数据和部分地图数据，外部数据资源接入后，再与本地业务数据融合显示，这样，便于管理业务数据，防止业务信息被更多人知悉，发生泄密事件，同时也能够减轻科技信息部门的数据存储与管理压力。本地数据库建设可以分为基础地图数据库、业务数据库、历史归档数据库的建设。

基础地图数据库建设。由于PGIS平台分为部、省、市三级进行建设，分级进行数据更新，市级地图数据比例尺可达到1：2000或1：500。但是大比例尺数据并不能覆盖到全国所有省、市，与当地PGIS建设资金投入有很大关系。因此，对基础地图数据有特殊需求的警种，如高比例尺矢量数据或者高分辨率影像数据等，则需要自行采集或购买。之后利用商用GIS软件制作地图缓存切片并地图服务，或者直接矢量数据服务，与PGIS平台接入的地图数据进行叠加显示，作为业务系统的二维背景地图。有些警种要求系统的展示效果更有立体感与沉浸感，则可以在系统中增加三维场景，作为业务地理信息的辅助展示手段，这样就需要采购影像数据，并构建真三维模型，或者利用向煜等提到的三维全景技术构建三维场景，建立三维地图数据库。

业务数据库建设。业务数据库需要基于商用数据库软件和商用GIS软件建设，主要用于存储本业务特有的、需要自己采集维护并着重展示的数据。业务数据库又分为业务空间数据库与业务属性数据库。业务空间数据库用于存储有空间位置的业务数据，包括平面坐标和高度信息等，数据通过GIS软件的空间数据引擎存储在数据库中。业务属性数据库用于存储无空间位置的业务数据、文档数据和多媒体数据等。

历史归档数据库建设。各警种核心任务数据非常重要，对于已经完成任务的全部数据都应该作为历史数据及时归档存储，以后若有类似任务出现时，便于及时提取历史信息进行比较分析和快速决策。

3 系统实现与应用案例

本文以上所阐述的警种业务地理信息系统建设思路与方式已应用于公安某警种，并得以具体实现。系统采用.NET框架，B/S结构，C#程序设计语言，在Microsoft Visual Studio 2010开发环境下完成程序编写工作。

系统中二维地理信息相关功能是基于Arcgis Server 9.3版本实现的。Arcgis Server作为服务器平台，不仅可以自采的二维地图数据，同时支持开发遵循REST标准的Web API。REST模式的Web服务比较传统的SOAP模式服务更加简洁，调用效率更高。前端页面采用了Flex框架，构建了更具展现力的GIS应用，用户体验大大增强。

系统中三维地理信息相关功能是基于Skyline三维软件6.0版本实现的。通过TerraBuilder叠加处理正射影像数据和高程数据，生成三维地形数据。通过TerraGate地形数据供前端应用调用。同时，借助Streaming Feature Server （SFS），将三维实体模型以及其它矢量数据以流方式，每次地图浏览只加载当前地图范围的数据，缓存机制的运用保证了模型数据显示的高性能；三维功能研制是基于TerraExplorer Pro中所包含的开发接口实现的。

数据库软件采用Oracle 11g，同时借助ArcGIS SDE将空间数据统一存储于Oracle中。

按照以上实现方式，公安某警种从需求分析、设计、实现到系统投入实战应用总耗时六个月，共对接了包括PGIS平台基础地图数据在内的25类公安资源，在二维和三维两种场景中实现了任务所需的全部功能。系统部分实现效果如图4、图5、图6所示。

系统正式运行至今已成功应用于某警种多次重大活动中，在任务方预案制作，方案推演，活动路线、现场周边警力、视频资源的查看、分析，重点人员的控制，可疑人员、车辆核查以及出行线路规划等方面，为重大活动、会议安保等工作的万无一失提供了重要的技术支撑。

4 结语

PGIS平台经过多年的大力投入建设，现在已比较成熟。目前最迫切的就是将PGIS平台建设成果与警种业务需要结合，深化应用。因此，本文从系统设计、外部资源对接、数据库建设、系统实现与应用效果等方面，对基于PGIS平台建设警种业务系统的整体思路与关键点进行了详细阐述，旨在为公安行业各警种深化应用PGIS资源提供一些思路分析与可借鉴经验。应用实践证明，基于PGIS平台，确实能够降低特色业务地理信息系统建设成本，加快系统建设速度，促进警种间资源的极大共享，同时也能够丰富PGIS平台的应用场景与方向，推动平台自身的进一步提升与完善。

今后可考虑从以下几个方面强化公安各警种业务地理信息系统建设。扩大警种共享业务数据的范围，通过PGIS平台对外共享数据，为警种间数据再利用提供便利；适当加强三维全景技术、倾斜摄影技术等其他快速建模技术的应用，与PGIS平台中的二维平面地图结合，丰富公安业务信息展示方式，增强展示效果；充分利用移动技术、物联网技术，在数据采集、导航定位、身份核查、信息感知等方面扩展应用，增强业务系统的实用性和便捷性。

参考文献

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[4] 王楠，冯金锐，汪宁.基于PGIS的网格化巡逻系统的设计与实现[J].警察技术，2012（06）：32-35.

[5] 朱振华，汪宁.基于PGIS的扁平化指挥调度系统的设计与实现[J].警察技术，2014（02）：12-14.

[6] 曾宪江，何鹏，冯金锐等.基于PGIS平台的可视化指挥调度系统的设计与实现[J].警察技术，2013（03）：12-14.

[7] 向煜，唐德彬，易佳等.警用地理信息平台中三维全景系统建设研究[J].测绘地理信息，2013，38（06）：14-18.

通讯作者

王燕（1982-），女，内蒙古自治区鄂尔多斯市人。硕士学位。现为华北计算技术研究所工程师。主要研究方向为地理信息系统、计算机应用。

刘玉龙（1981-），男，河北省唐山市人，硕士学位。现为华北计算技术研究所高级工程师。主要研究方向为信息网络与信息系统

冯卫勇（1982-），男，河北省石家庄市人。学士学位。现为华北计算技术研究所工程师。主要研究方向为地理信息系统

作者单位

华北计算技术研究所 北京市 100083