警务地理信息系统.docx
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警务地理信息系统
警务地理信息系统的设计与建设
唐一军、王谦、冯松、方晖、刘志乔 昆明市公安局信息管理监察处
摘要本文根据昆明公安地理信息综合应用系统建设的实际经验，阐述了建设警务地理信息系统所涉及系统分析思想，应用功能的设计，数据库规划与维护，软硬件选型以及整体框架的构造等方面问题，为建立警务信息综合应用系统，积累经验。
引言
建设背景
地理信息系统技术在我国许多行业已经得到了成功应用，而且初见成效，尤其是空间数据库技术与技术的出现，一方面使地理信息系统管理海量数据成为可能，另一方面使地理信息系统走向大众化。
这样，不仅使系统建设的技术风险大大下降，同时也使地理信息系统的应用领域和应用水平不断扩大和提高。
目前，我国许多城市的公安部门的一些警种已采用了地理信息系统，虽然在一定程度上发挥着重要作用，但大都由于欠缺全面考虑，难以形成各系统的联动，致使系统无法发挥其应有的巨大潜力和威力，并且常常由于进行数据重复建设，造成人力和财力的浪费。
鉴于此，我市公安认为：
必须以共享、关联警务信息作为建立警务地理信息系统的前提，突出地理信息系统作为警务信息的桥梁作用，加强发挥警务地理信息系统的作用。
系统描述
《昆明公安地理信息综合应用系统》是一个在地理信息系统（）技术支持下，以地理信息系统软件（）及大型数据库管理软件（）为系统软件支持平台，以小型机为硬件支持平台，以公安三级网络为通信平台，以昆明公安在警务管理中所涉及的信息（空间信息和非空间信息）为信息资源，实现全市各警种信息共享与联动，为有效进行警务管理、指挥、决策的计算机技术系统。
系统的核心是围绕三个中心（指挥中心、消防指挥中心和交通指挥中心），建立各种警务专题信息数据库，实现信息共建共享，建设警务地理信息系统有以下几个环节：
（）建立数据分类与编码体系：
在国家标准、规范和行业标准、规范的指导下，根据昆明市公安系统的实际情况和系统需求，建立公安数据的分类与编码体系、地理要素图式标准、专业信息数字模型等一套相对完整的工作标准体系。
（）规范化建立昆明市警务地理信息数据库：
在统一数据标准规范指导下建立警务地理信息数据库，将地形图数据无损转入数据库，并以此为基础来规划、协调、组织、采集昆明市公安各有关部门和各单位的各类信息，以保障和促进系统的应用，提高信息应用技术水平。
（）建立基础数据管理信息系统：
在建立主城区及部分县市的基础地理信息数据库和管理信息数据库的基础上，建立基础数据管理系统，实现基础图形库、图像库和警务地理信息库的建立、修改、更新及查询检索与分析，为专业信息的应用奠定良好的基础。
（）建立专业应用系统：
以基础数据管理信息系统为基础，结合昆明市公安各业务职能处和业务支队的业务要求，联接警务专业应用系统：
指挥系统、交通指挥系统、消防指挥系统（）、巡特警专用系统、治安专用系统、公交专用系统、刑侦专用系统、外管专用系统、禁毒专用系统和分、县（市）局应用系统等。
总之，通过建立本系统，期望逐步形成整个城市治安防控体系的技术支撑面，提高公安机关统一指挥、快速反应、协同作战的水平，提高对社会治安的防控能力，并能通过全国公安一、二级网共享本省和全国的有关信息，为各级公安机关、各业务部门及基层一线提供综合信息支持和服务，为各级领导和公安指挥机关提供计算机辅助指挥及决策支持。
需求分析
功能需求
⑴、接处警系统
指挥中心主要的业务是受理报警，及时处警。
因此，该子系统的主要功能就是辅助有关人员完成接处警的任务并指挥处警，在一定情况下也可进行模拟演练，利用地理信息系统的空间分析功能，实现接处警工作中的辅助决策支持。
接处警系统用来处理接收到的报警信息，并对报警进行响应。
系统覆盖整个昆明市，可连通消防指挥中心、交通指挥中心、治安、刑侦等分指挥中心、各群、联防机构、各个派出所、各救灾相关单位、各医疗急救单位等，具有受理报警、报警分析处理、通信调度和辅助决策等功能。
系统工作的流程简要如下。
日常业务工作需要完成以下功能主要有：
专题信息查询检索；报警位置及事件现场空间定位；报警信息登记处理；调阅事件现场附近的地理信息；最短、最佳路径分析；发送出警指令；车辆调度；模拟演练等。
辅助决策的要求主要有：
事件隐患地区分析；警力的合理分布等。
⑵、消防系统
消防支队的主要业务是受理火灾报警，及时扑灭各类火灾，保护国家人民财产、生命和社会公共安全，保障社会安定和促进经济发展。
因此，消防子系统的主要功能就是处理接收到的火灾报警信息，辅助有关人员进行指挥调度，及时快速的扑灭各类火灾。
同时，该子系统还应提供模拟训练、演练功能，增强队伍的战斗力。
另外，利用地理信息系统的各种分析功能，提供决策支持。
消防子系统用来处理接收到的火灾报警信息，并对报警进行响应。
系统能够覆盖整个昆明市，连通消防指挥中心、指挥中心、交通指挥中心、消防站、城市移动消防指挥中心、消防安全重点单位及救灾相关单位（如急救站、交警支队等），具有消防报警、火警受理、通信调度和辅助决策等功能。
日常业务工作需要完成功能主要有：
专题信息查询检索；报警位置及火灾现场空间定位；报警信息登记处理；调阅火灾现场附近的地理信息；最短、最佳路径分析；发送消防指令；车辆调度；模拟演练等。
辅助决策的要求主要有：
消防站点的合理分布分析、火灾隐患地区分析等。
系统工作方式类似于系统（图略）。
⑶、交警系统
交通警察的主要职能是维持城市交通次序，处理各种道路信息、交通违章事件，疏导交通，并对各类车辆进行管理，提高城市道路的交通能力等。
因此，交警专用子系统的主要功能就是以专业化、综合性的地理信息为基础，将监控视频、交通控制信号、交通事故接处警、警车定位、交通违章监测等实时动态信息及警力分布、交通标志、停车场地位置及容量等各种数据集成起来进行集中管理、分析，为各级交警支队、交警大队、交警中队提供快速、及时、可视化的交通管理信息，以便交通管理人员能对各种交通事件做出快速响应并提供辅助决策支持。
日常业务工作需要完成以下功能主要有：
交通专题信息查询检索；主要交通要道实时路况监控；道路与交通管理设施监管；协调刑侦、消防、急救、排障等最短与最佳路径；与城市交通有关的人文环境；动态交通调度；辖区交通管理；交通事故接警处理；车辆调度；交通规划等。
辅助决策的要求主要有：
系统能够根据路政建设、道路状况、人口分布状况、综合流动人口信息等信息，分析并做出城市交通管理的有关措施和规划等。
⑷、其它警务系统
其它警务系统指，巡特警系统、治安户政系统、公交系统、刑侦系统、经济文化保卫系统、外管系统、禁毒系统等，该系统主要需实现以下功能：
协助作战完成各系统之间的联系；自动确定堵截范围、路口；显示案发地点地形与地物；显示各地点警力分布情况；最短与最佳路径；交通专题信息管理；公共交通信息监控与管理；提供内保对象的地理信息，自动确定支援路径；涉毒场所的信息；综合犯罪分析；综合治安分析、警力资源（调度）分析；安全保卫预案；各类成分人员分析等。
⑸、分局系统：
昆明市公安局各分、县（市）局专用子系统，实际上是昆明市公安局地理信息系统系统的一个子集，或为称子系统，该子系统集昆明市公安局地理信息系统系统的部分通用功能和数据处理、统计、分析、管理等功能于一身，充分享用昆明市公安局地理信息系统系统提供的丰富的信息资源和总体分析决策功能，实现区域性公安警务工作的现代化。
系统功能主要有：
分局专题地图管理；图形与属性编辑；数据定期备份与恢复；警务信息管理；犯罪案情分析；重点人口信息分析；与市公安二级网接口等。
⑹、信息服务系统
信息服务系统采用技术主要提供在公安局内部互联网（）中为公安干警提供信息查询与统计服务。
数据需求
⑴、数据来源
为充分利用已有的地形图数据，降低系统建设成本，提高系统建设效率，基础地理信息数据由市规划部门提供完整的：
，：
，：
各类比例尺地形图数据并负责更新，对系统的特殊性数据：
公共警务数据、专用警务数据要求经过外业调绘补足。
⑵、精度
依照国家大比例尺制图规范（）有关要求，高程注记点相对于邻近图根点的高程误差，不得超过基本等高距的。
⑶、数据管理与利用
①静态数据：
静态数据是指在系统中相对独立、稳定的数据部分。
在系统建成之后，静态数据的更新速度较为缓慢，或者一旦确定即不需要做改动的数据。
这些数据主要包括大部分的地理空间数据，如水系、道路、建筑物等；部分属性数据，如公安机关的管辖范围等。
②动态输入数据：
动态输入数据是指在系统中更新速度较快的数据，这部分数据在系统建设的过程之中，以及系统建成之后都需要不断的更新。
这些数据包括一部分地理空间数据和原有系统的部分属性数据。
根据数据的更新速度又将其分为两大部分：
更新速度较快，但是不需要实时更新的数据。
如:
人员流动信息、车辆信息、流动人口的分布信息等；
需要实时更新的数据。
这种需要和建成系统之间进行实时的信息通信，以方便信息的处理如巡逻车，巡警的位置等。
③动态输出数据：
动态输出数据，是指在系统建成之后需要实时输出的数据。
这部分数据包括一些预案分析的输出，终端查询时的动态数据输出，如包括道路的动态信息、巡逻车的动态信息等等。
④内部生成数据：
内部生成数据是指在系统建成之后，在应用过程中产生的临时数据或元数据。
如空间地理信息索引表、地理信息数据与现有的系统接口对照表等。
性能需求
七个性能评判标准：
一是物理性能，二是逻辑性能，三是兼容性能，四是容错性能，五是操作性能，六是维护性能，七是安全性能。
根据昆明市公安警务工作对系统的要求分析，警务地理信息系统必须具备以下几方面的性能指标：
物理性能；逻辑性能；兼容性能；容错性能；操作性能；维护性能；安全性能以及快速响应性能等。
软硬件环境
软硬件环境选型原则
作为一个以为基础平台、以多种技术综合构建的警务地理信息综合应用系统，选择系统使用的基本软件类型和硬件类型，是系统总体设计工作的一个重要方面，它不但关系到整个系统能否真正支持总体功能设计目标的实现，并在很大程度上关系到系统的生命系数，即关系到系统的发展适应能力或制约系统的发展，要保证以下原则：
∙先进性：
科学、先进，与国际领域技术同步发展和领先水平一致；
∙适用性：
适用于总体设计所要求和符合中国国情的，特别要符合整体技术要求；
∙稳定性：
结构严谨，适应不稳定的运行环境；
∙安全性：
具备自身安全机制和数据保护机制；
∙完整性：
功能完整，不但满足现在技术的需求，而且能保障将来发展的应用需求；
∙维护性：
商业信誉好，技术实力强，能提供完善的技术服务；
∙扩展性：
保持同领域领先水平，具备深度用户基底和技术接口，满足系统的自适应性和可持续扩展能力。
系统网络环境
系统的一个重要目标就是实现信息的共享与交换，而信息的共享与交换依赖于系统的计算机网络。
系统应建立在公安三级宽带网络之上，并且必须根据客观的网络条件进行应用模式和应用功能的认真划分。
软件环境
⑴、操作系统
后台数据库服务器操作系统选择操作系统；应用服务器操作系统选择。
系统前台（各应用系统）采用操作系统。
⑵、支撑平台选型
作为的开拓者和领导者，在领域已有多年的历史。
多年来，在全球市场持续保持领先地位，用户涉及各个领域。
系统融合了现有的诸多主流技术，是一个全面的、可伸缩集成的系统。
是领域里的一个重大的突破，可以满足本系统不同应用阶段和层次的需求。
软件支撑平台选用研制的由、、、等组成的软件包。
⑶、数据库管理软件选型
数据库管理系统选用大型分布式关系数据库系统。
原因是其理论与技术一直处于国际领先地位、支持多种物理平台和操作系统、功能齐全、强大、适用、稳定、安全，并有众多大型用户的验证。
根据系统的网络状况及用户对信息的使用情况，系统将采样数据集中管理模式，即将所有数据存放在市公安局数据管理服务器上，由市公安局进行统一管理，消防支队和交警支队，通过高速网络访问并维护各自的数据。
软件配置如图所示。
数据集中管理模式优点是软硬件投资小、数据维护方便、数据统一性好；其不足是数据集中，数据服务器负担重，数据服务器一旦出现故障，消防指挥中心、交通指挥中心都将无法工作。
为弥补数据集中管理模式的不足，采用高性能的数据库服务器及备用服务器的措施。
说明：
图中代表；代表；代表；代表；代表；代表。
硬件环境
⑴、数据库管理服务器：
根据昆明公安地理信息综合应用系统的海量数据，结合昆明市公安局信息中心现有硬件情况与架构，选用两台小型机作为中央数据库服务器，通过组成高可用群集，由两个与一个磁盘阵列柜组成可用性和高稳定性服务器群集为中心的光纤存储网，架构相连，共享。
两台主机通过千兆以太网与外界相连。
结构图如图－所示。
⑵、应用服务器：
应用服务器采样用系列中性能优良的工作组级服务器。
⑶、终端设备：
终端设备主要是一部分的微机，所以可以考虑选用性能稳定的，售后服务好的品牌机。
采用国外知名品牌系列高档微机。
⑷、外部设备：
在本系统的建设中，外部设备是必不可少的，主要包括数字化仪、扫描仪、输出设备仪器、以及数据存储传送设备，如磁带机、光盘刻录机、活动硬盘等。
总体设计
设计原则
1.一致性：
在充分考虑系统阶段性建设的同时，必须保持整个系统的一致性，同时，作为一项系统工程，还必须遵循国家和行业制定的有关标准与规范，以便与其它系统进行联结。
2.先进性：
根据系统的自身特点，在考虑采用成熟技术的同时，充分利用现有先进的计算机技术；同时，在综合利用各种先进技术的基础上，使得整个系统保持整体上的技术领先。
3.完备性：
系统的功能体系和数据结构均应满足警务工作的要求，同时满足对信息的查询检索、统计、制图和数据共享方面的需求。
4.适用性：
由于本系统的应用对象大部分是非计算机专业的用户，因此，系统力求做到界面友好、简单易学、操作方便。
5.扩充性：
系统的信息要素、分类编码、功能模块和数据结构都是易于扩充的，能够满足系统未来发展和扩充的需要。
6.可靠性和安全性：
在系统设计中，进行各种方案的比较和优化，保证系统稳定、可靠；同时，按照系统管理和使用的要求，设置严格的安全等级，确保系统安全。
体系结构
公安部门的组织结构与工作特点决定系统是一个多层次的分布式结构，其目的是实现信息共享，形成各公安机关的信息联动，提高信息反馈和响应能力。
根据用户对信息应用的范围与深度，以及其各自的职能，将系统分为基础管理系统、预案制作系统与专业应用系统。
体系结构如图－所示。
基础管理系统是指对公用信息进行管理，为整个系统的应用规定使用规则，包括应用服务系统和基础信息管理系统。
预案制作系统是为了加强对各种预案的利用和管理而开发的图文一体化的应用系统。
专业应用系统指各警种的专业应用系统，包括：
指挥系统；交通指挥系统；消防指挥系统（）和其它专业系统等。
其它专业系统包括巡特警专用系统、治安专用系统、公交专用系统、刑侦专用系统、外管专用系统、禁毒专用系统、分局专用系统。
为了提高系统可维护性、可扩展性和安全性，系统采用三层结构，即在数据库服务器和客户端之间设置应用程序服务器，为客户端的各专业应用系统提供服务，各专业应用系统通过应用程序服务器访问数据库。
应用系统相互关系
图示说明：
基础代表基础管理系统、预案代表预案制作系统、代表指挥系统、交通代表交通指挥系统、代表消防指挥系统、巡特代表巡特警专用系统、治安代表治安专用系统、公交代表公交专用系统、刑侦代表刑侦专用系统、外管代表外管专用系统、禁毒代表禁毒专用系统、分局代表分局专用系统；应用系统之间若是单箭头联系，联动消息是单向的；应用系统之间若是双向箭头联系，联动消息是双向的。
各应用系统之间的联动关系如图－所示。
需要说明的是，这里所指的联动关系是指各应用系统之间的信息联动，而不是目前各个业务职能部门之间业务关系的具体表现。
应用系统之间实现这种信息联动，是通过对消息池中的消息侦听来实现的，是应用系统之间的直接联系（即点对点的连接），而不需要通过应用服务器。
下面对图－中的各信息联系进行说明。
①当消防指挥中心接到火警警讯并确定灭火方案后，操作人员根据火情将控制区域的情况通知指挥系统，并由指挥中心负责调度警力进行现场秩序维护；
②当消防指挥中心接到火警警讯并确定消防车辆的行驶路线后，系统可根据需要将行驶路线通知交通指挥系统；交通指挥中心就可以根据情况进行交通调度和疏导，确保消防车辆在第一时间到达灭火现场；
③当指挥中心接到报警，需要对指定的道路进行疏导和管制时，通知交通指挥系统；交通指挥中心就可以根据情况进行交通调度和疏导；
④当指挥中心接到报警，需要对指定区域进行管制或现场需要警力增援时，通知巡特警专用系统，由巡特警支队确定处理方案并进行处理；
⑤当指挥中心接到报警，对事件进一步处理涉及治安的业务内容，即通知治安专用系统，并由治安支队确定处理方案并进行处理；
⑥～⑨通过信息联动实现预案制作任务的下达和完成情况的通知。
系统接口
⑴、内部接口
模块之间的接口主要有两种：
一是将模块设计为组件，由另一模块直接调用；二是通过消息驱动机制进行接口；
⑵、外部接口
外部接口主要包括与其它警务系统的接口及与外部数据的接口。
公安地理信息系统作为警务管理信息系统的基础，与其它警务系统的接口，主要采用数据表关联进行连结；公安地理信息系统与接、处警系统的接口通过互传信息来进行关联；移动目标主要是指车辆或船只，移动目标一般是通过定位进行定位的，经过编码和解码，系统与其它警务系统的接口与处理模式如图－所示。
数据交换接口通过格式转换进行：
∙与的数据格式转换；
∙与的数据格式转换；
∙与的数据格式转换；
∙与的数据格式转换。
信息标准研究及数据库设计与建设
空间数据和属性数据的组织和数据库设计是整个系统建设的关键，恰当的数据组织、合理的数据库结构设计可以提高系统的运行效率，方便系统的管理、使用与维护。
昆明警务地理信息综合应用系统是一个集空间数据及警务数据的复合信息管理系统，确定数据库中的实体及其关系，进而给出数据库的内部结构和应用模式，是系统关键所在。
《公安地理信息系统标准》大致可分为警务相关交通及附属设施、警务相关公共设施、重点防控对象、警务单元及设施、移动地物信息五个部分……（由于篇幅过长，略）。
⑴、数据库及存储空间数据的系统结构
局部逻辑级面向系统的最终用户，全局逻辑级与存储级面向面向数据库建立、维护人员和系统开发人员。
系统中所有的空间数据都存储于数据库中，通过对空间数据进行管理。
在数据库中用三个表来存储一个图层的数据，如图所示，主表（也称事务表，），用来存储属性数据和实体编号，其名称为图层名称；以“”开头的表存储实体的几何数据；以“”开头的表存储空间索引。
实体的几何数据表和空间索引表由自动产生与维护。
如果要对图层进行多版本管理，系统还会产生两个附加表，用来记录增加和删除信息，它们的表名分别以“”和“”开头。
存储空间数据表的示意图
图存储空间数据表的示意图
⑵、存储文件与表空间的命名原则
表空间（）相当于操作系统的目录，用于组织和管理数据，数据表必须存在于表空间，表空间由一个或多个数据文件进行物理存储。
表空间采用下面的命名方法：
表空间含义，如存储专题地理信息的数据表；存储的地形图的数据表。
是的缩写。
表空间与数据文件是一对多的关系，如果表空间只有一个数据文件则数据文件的名称与表空间的名称相同，如；如果表空间由多个数据文件组成则数据文件的名称为表空间的名称加一序号，如，等。
说明：
对数据表及图层表的命名不应过长，应不超过个字符。
⑶、数据表与视图的命名原则
系统的数据表（）可以分为三类：
专题地图、地形图、数据管理与事务处理信息。
①、专题地图
公安专题地理信息数据表的命名方法：
公安专题地理信息的大类码图层含义的英文名称
如道路中心线为；道路为等。
对于在地形图中需要增加扩展属性的图层，也归类于专题地图，对于这类专题地图命名方法为：
图层含义的英文名称
对于具有扩展属性表的专题地图，扩展属性表的命名方法为：
专题地图表名
②、地形图
不同比例尺的地形图存储于不同的表空间，其中各图层（数据表）的命名方法为：
图层的特征标志图层含义的英文名称
如果图层中包含所有具有该特征的要素则命名方法为：
图层的特征标志
其中图层特征标志，代表多边形，代表点，代表线，代表注记，代表网络模型，高程点比较特殊（既需要表示点的符号，又需要表示该点的高程值），用表示。
③、数据管理与事务处理信息
数据管理与事务处理信息表就是普通的数据表，与空间信息没有直接的关系，它们的命名方法为：
表含义的英文名称
④、视图
视图由一个或多个表依据一定的条件产生，命名方法为：
视图含义的英文名称
结语
地理信息系统的建设是一个复杂的系统工程，警务地理信息系统的建设同样继承了以上特点，要科学地提出系统的总体构想、合理的分阶段目标、准确的系统功能界定、信息的规范，都是繁琐与困难的。
总之，建设、建好警务地理信息系统是一项复杂的系统工程。
为此，我们做了一些探索性工作，但限于水平，肯定存在着较多的问题，衷心希望各位专家、学者，提出宝贵意见。
参考文献
边馥苓《地理信息系统原理和方法》
陈述彭等《地理信息系统导论》
史济民《软件工程原理、方法与应用》
《第四届暨中国用户大会论文集》
《中国地理信息系统协会年会论文集》
《专题地图信息分类与代码》，
《地球空间数据交换格式》
在本分类编码体系的建立过程中，还参考了国内一些地理信息系统的研究成果，主要有：
《中华人民共和国公共安全行业标准——公安机关常用标号（报批稿）》
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