基于3D的GIS智慧安防可视化管理平台

　　在平安城市建设中，应急指挥与调度系统通过采用监控点在二维电子地图上显示的方式，能够实现集视频监控、GIS、GPS定位、周界防范(如采电子脉冲、震动光缆等)、目标识别、智能视频、语音通信、指挥调度等多项技术为一体的大型综合安防平台。
　　然而，随着城市建设的发展，中国城镇化率已经超过了50%，城市中楼群林立，情况复杂，对于现场应急救援人员来说，二维电子地图存在很大的局限性，已经远远不能满足平安城市、智慧城市建设的现实需要，而以城市三维建模、GPS、GIS应用为基础的3D GIS技术的兴起，实现了电子地图从二维平滑升级到三维地理空间信息系统，从而给安防行业带来了新的机会。

　　本文介绍全景呈现三维地理空间信息系统这一核心技术、平台及其应用，其根本出发点是把报警点全景呈现与三维地理空间信息高度融合，实现智能感知、快速响应、精准定位、高效决策、协同应急、震慑犯罪、扞卫安宁，把安全事件造成的损失和影响控制在最小，标志着智慧安防时代的到来。

　　一、平台原理

　　该GIS智慧安防可视化管理平台是以VIDC嵌入式可插拔海量数据处理城市中心主机为核心，通过遍布城市的、构建在智能视觉物联网基础之上的前端智能视频采集系统(IVS)，利用基于云计算的后台大数据分析、海量视频处理和检索系统，实现对城市人、车、物、路、事件的安全状况的实时监控，智能感知城市中面临的安全威胁，一旦发生报警可通过该平台全景呈现报警信息及全景图像，做到“事前智能感知、事中精准处置、事后完整取证”，从而实现智慧化城市安防体系建设。

　　平台采用了智能视觉物联网技术、3D GIS可视化管理平台技术、VIDC云单元主机技术等三大核心技术。其中，在3D GIS可视化管理平台中嵌入了贝尔信3DCity Engine核心引擎。

　　二、3Dcity Engine核心引擎

　　3Dcity Engine基于国际领先的三维地理信息处理核心技术，它以分布式的三维地理空间数据库为基础，采用模型流技术、海量数据存储技术、网络服务分建共享技术、图形图像处理技术、多元实时数据接入技术、WFS和WMS技术、数据库技术、网络技术和其它相关信息技术，实现各种地理信息资源的统一管理、整合、交换、协同和共享，建立跨地区、跨部门的“一站式”网络协同服务体系，为政府、企业、公众提供网络化三维地理信息服务。

　　三、三维地理信息海量数据处理的核心引擎的框架如下：

　　3D City Engine 引擎功能特点：

　　a)嵌入式云计算-云存储-云分析-云控制主机平台

　　b)智慧城市运营综合管理中心平台的支撑引擎

　　c)高速的海量城市三维空间数据数据处理能力

　　d)出色的三维仿真效果与二维GIS结合

　　e)组件式3D City Engine平台与二次开发支持

　　f)完整的空间数据描述体系

　　g)三维矢量数据解决方案

　　h)良好的人机交互

　　i)二、三维空间地理信息无缝整合

　　j)人性化浏览操作

　　k)“事件-触发”机制

　　l)跨平台通信

　　m)强大的数据库驱动引擎

　　该3DGIS技术，实现快速平滑的网络三维虚拟现实展示，以及公共基础地理数据的共享，和城市海量数据的聚会和展示，主要有如下3D GIS创新技术：

　　a)模型流技术
　　
　　b)海量数据存储技术

　　c)网络服务分建共享

　　d)图形图像处理技术

　　e)多元实时数据接入技术 

　　四、平台功能

　　通过VIDC嵌入式可插拔海量数据处理城市中心主机，实现一站式交换、智能分析和存储，可实现： (1)自动语义识别人、车、物、路的行为;(2)在报警日志中自动记录事件;(3)自动存储事件和灾备;(4)上级可远程调用显示实时场景，触发报警场景可在手持终端(个人电脑，i-Pad和手机)上显示;(5)事后取证可通过关键词进行视频搜索和取证。

　　系统具有如下特点：

　　(1) 集成现代视觉传感器、宽带传输、图像处理、智能行为识别、摄影测量、3D虚拟环境等技术于一体的全景式视频浏览与监控系统;

　　(2) 通过对目标区域的3D全景呈现，并通过对目标区域全覆盖布设的视觉传感器进行精确跟踪和定位，实时显示监控画面和联网报警;

　　(3) 具有3D动态空间浏览器的功能，能够实现目标区域事件过程的全景呈现、快速跟踪、浏览与回放;实时进行自动语义识别，框示目标标签和轨迹，记录报警日志;利用新一代“海量视频智能检索”技术，事后可按特定条件搜索符合条件的视频画面远程调用报警日志。

　　整个平台系统具有如下功能：

　　(1) 全景呈现

　　·超高精度

　　·全景显示：覆盖建筑立面、户外场地和周界环境

　　·用鼠标自由操控：任意翻转，任意缩放

　　·叠加3D GIS三维地理空间信息：对人、车、物、路 、事件进行精准定位

　　(2) 智能识别

　　·智能识别目标类型：人、车、物、路

　　·智能识别预警区域：合法、警戒，非法

　　·智能识别事件类型：非法入侵、穿越绊线、非法停车、自动跟踪、翻越围墙、偷盗行为、遗留物检测、人数统计和烟火检测等。

　　·实时目标动态显示：空间位置、运动方向、运动轨迹

　　(3) 虚实结合

　　· 智能捕捉动态目标：智能动态图像识别与背景扰动过滤

　　· 当目标触发规则出现(如闯越周界)，从视频图像中提取移动目标物，在监视画面上标定目标，并显示精确的地理空间位置及坐标(经纬度)

　　· 智能目标视频窗口：每个目标配置固定视频窗口，自动切换摄像机视频

　　· 报警后声光提示：自动启动入侵目标图像方框和真人语音提示目标闯入的准确位置 

　　(4)网格管理

　　通过网格化管理把城市划分为一个个管理网格，安全责任落实到人，能够实现快速的出警。

　　(5)精准智能

　　三维全景地图与闯入目标的精准映射，克服语言阻隔，缩短反应时间，全局了然于胸，最终做到：实时反应，联网联动，快速精准报警和出警。

　　(6)三网四屏

　　在服务于应急指挥、日常决策、经营或办公和公众信息发布的过程中，各级政府和企业的领导以及公众通过“三网四屏”(三网：互联网、通信网、广电网;四屏：电脑屏、手机屏、电视屏、车载屏)实现视频信息的共享，从而做到应对安全事件的协同响应，把安全事件造成的损失控制在最低，把影响降低至最小。

　　五、平台应用

　　该平台的应用领域包括：(1)封闭场景和空间：设置封闭周界与公共空间隔离的安保区域。例如：学校、监狱、机场、矿山等;(2)半开放场景和空间：监控特定区域、特定时段非法入侵的安保要求。例如：银行、油田、港口等;(3)城市级综合建设项目，如数字城市和智慧城市的智能化改造等。

　　六、系统集成商的机会

　　目前，越来越多的安防集成应用平台同地理信息技术GIS相结合，构建监控、报警、门禁等专用图层，通过GIS地图实现可视化的应用和操作，如发生报警后，GIS地图自动显示报警位置，并联动周边监控图像，关闭附近门禁通道，同时进行报警信息广播等。

　　今后，采用该智慧安防平台技术，将先进的实景360度拼接算法、全景交互系统、数据库资产管理系统、多点触摸技术应用、Android移动系统有机整合，能构成新一代全景呈现三维交互平台。三维实景在浏览中可以由观赏者对图像进行放大、缩小、移动、多角度观看等操作。经过深入的编程，还可实现场景中的热点链接、多场景之间虚拟漫游、雷达方位导航等功能。

　　可将安防系统中的信息点位(监控点、报警点、门禁点等)在三维实景图对应的位置进行标注，用户点击图片或图标，即可直接调取对应监控图像，远程打开门禁通道，并获取点位详细信息等，真正实现“身临其境”、“所见即所得”的操控体验，做到“智能感知、快速响应、精准定位、高效决策、协同应急”。

　　对于安防系统集成商来说，采用该平台可获得新的业务机会，同时，也有机会介入两块基础地理业务，提升系统集成的价值：
　　
　　(1)基础地理信息数据体系建设

　　基础地理信息数据体系包括测绘基准、基础地理信息数据、面向服务的产品数据、管理系统和支撑环境;目录与交换体系包括目录与元数据、专题数据、交换管理系统和支撑环境;公共服务体系包括离线的地图与数据提供、在线服务系统和支撑环境。

　　(2)地理信息公共平台建设

　　地理信息公共平台由数据集、交换管理系统、在线服务系统和支撑环境组成。数据集是地理信息公共平台的核心内容，主要包括面向服务的产品数据(含地理实体数据、影像数据、地图数据、地名地址数据和三维景观数据)、其他部门或单位的专题数据，以及目录与元数据;交换管理系统与在线服务系统是地理信息公共平台应用接口和运行维护工具;支撑环境是地理信息公共平台提供服务的保障条件。

　　国家“十二五”规划，已经把“集成泛在精确定位、全息导航地图、智能位置服务”列入规划，要求“构建导航与位置服务网，研究导航与位置服务终端入网标准、空间信息基础数据和专题数据的迭加协议、位置服务的信息安全等关键问题，建立导航与位置服务网络和运营管理示范系统与平台，逐步形成我国导航与位置服务的综合体系，促进导航与位置服务战略性新兴产业的形成”，因此，及早布局安防GIS系统集成应用市场是安防行业必然的选择。