三維GIS在車輛監(jiān)控平臺中的應用

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. 三維 GIS在重點車輛監(jiān)控平臺中的應用 在重點車輛(危險貨物運輸車輛、市縣(區(qū))際以上客運班車、旅游包車、重型貨車、超長汽車、建設施工單位散裝物料車、校車、教練車等)監(jiān)控平臺建設中，依托計算機網(wǎng)絡技術、移動通信技術、地理空間信息技術、GPS技術、數(shù)據(jù)庫技術等多種數(shù)字技術的集成，并通過技術集成達致服務集成，從而實現(xiàn)公安重點車輛管理的動態(tài)化、數(shù)字化、網(wǎng)絡化和空間可視化，是智慧城市的基礎工程和重要組成部分。 隨著二維電子地圖逐步向三維電子地圖轉型升級，掌握3D GIS在重點車輛監(jiān)控平臺中的應用至關重要，本文介紹貝爾信基于3D GIS的重點車輛監(jiān)控平臺的解決方案。 一、對重點車輛監(jiān)控的要求 重點車輛在安裝行車記錄儀后，要與市公安重點車輛監(jiān)控平臺進行數(shù)據(jù)交換，對車輛調度、路線指引、行程監(jiān)控、車速控制、交通違法警告、故障處理服務、車輛盜搶報警等信息的適時傳輸，實現(xiàn)交通控制指揮中心及車屬公司對車輛行駛過程的安全監(jiān)管，從而達到實時防范駕駛員疲勞駕駛、超速駕駛、越線駕駛等交通違法行為，避免引發(fā)道路安全事故，確保車輛行駛安全。 對重點車輛的監(jiān)控和管理包括如下內容： (1)超速駕駛報警管理 如果重點車輛行車速度超過系統(tǒng)預先設定的速度值，公安重點車輛GPS監(jiān)控中心就會收到報警信息并且馬上通過監(jiān)控座席向該車發(fā)出警告，提示駕駛員控制車速。通過這種方式來糾正司機的違章行為。公安交警重點車輛GPS監(jiān)控中心每個月都會打一份當月重點車輛超速報表給交管科(或相關部門)，這些部門收到報表后，即向違章車輛的所屬公司發(fā)放通知，要求整改。 (2)?；\輸車、泥頭車等車輛的區(qū)域限定報警管理 通過在車載GPS系統(tǒng)上設置區(qū)域報警，規(guī)定它在某一劃定區(qū)域范圍內或范圍外行駛，一旦車輛離開或進入限定的區(qū)域范圍，公安重點車輛GPS監(jiān)控中心會及時向該車發(fā)出警告信息，要求其返回限定的區(qū)域按線路行駛。 (3)疲勞駕駛報警管理 系統(tǒng)通過對重點車輛上安裝的記錄儀預設的行駛時間限定值來監(jiān)管駕駛員是否疲勞駕駛。如果司機繼續(xù)超時駕駛，系統(tǒng)將本次駕駛自動記錄為疲勞駕駛，并生成報表。如果要消除疲勞駕駛記錄，唯一的方式就是在合適地方(服務站等)連續(xù)休息20分鐘以上。 (4)長途客運車超時停車報警管理 啟用超時停車報警功能后，長途客車一旦在市區(qū)停留的時間超過系統(tǒng)設定的時間，公安重點車輛GPS監(jiān)控中心就會立即向該車發(fā)出指令，要求其迅速駛離城區(qū)，確保城區(qū)交通的暢通。 (5)重點車輛偏離行駛路線報警管理 當車輛偏離了系統(tǒng)預先設定的路線時，公安重點車輛GPS監(jiān)控中心便會馬上向該車的駕駛員發(fā)出警告信息，指令其返回原定路線繼續(xù)行駛或控制車速。 (6)3G實時視頻、抓拍防超載 在長途客車、旅游包車上安裝攝像頭，可以對車輛、司機、乘客進行實時視頻監(jiān)控，防止超載。 (7)對重點車輛安裝記錄儀的識別功能 監(jiān)控平臺啟用后，路面巡邏的交警可以配備GPS識別器。當遇到重點車輛時按動識別器按鈕，該車輛轉向燈會按預設方式閃動，證明該車已安裝符合部標、標準的記錄儀并納入監(jiān)控中心進行管理。如果沒有閃動則說明該車沒有安裝記錄儀或安裝了不符合標準的記錄儀，這樣就可以按章進行查處，提高了工作效率，防止部分車主逃避檢查或蒙混過關。同時通過交警查車按動識別器，記錄交警查車處警次數(shù)，作為工作績效考核。 (8)GPS監(jiān)控系統(tǒng)電子地圖接入警用電子眼功能 將市公安局已經(jīng)應用的道路或者布控電子眼數(shù)據(jù)接入到電子地圖，實現(xiàn)GPS監(jiān)控和實時路口視頻結合起來，更有效地進行布防、布控、指揮調度。 二、對GPS車輛定位監(jiān)控系統(tǒng)的要求 衛(wèi)星定位汽車行駛記錄儀接收GPS定位信息并采集車輛狀態(tài)信息，通過移動通信網(wǎng)絡定時、定距、或點名上傳數(shù)據(jù)到GPS企業(yè)系統(tǒng)。GPS企業(yè)系統(tǒng)通過通信網(wǎng)絡，把車輛定位信息以及狀態(tài)信息上傳到市GPS監(jiān)控中心,簡稱為監(jiān)控中心，由數(shù)據(jù)共享平臺提供各行業(yè)車輛的位置和運行軌跡?？梢栽陔娮拥貓D上顯示出車輛的實時位置，查詢車輛的屬性，并重現(xiàn)車輛的運行路線軌跡、查詢車輛行駛記錄等。 系統(tǒng)主要由三部分組成：（1）監(jiān)控中心：監(jiān)控中心配置具有調度、管理、報警、監(jiān)控等功能的GIS應用軟件。（2）通信系統(tǒng)：依托移動通信數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(選擇3G網(wǎng)絡)建立連接監(jiān)控中心與移動通信網(wǎng)絡的專網(wǎng)，實現(xiàn)車輛定位數(shù)據(jù)和行駛記錄的雙向傳輸；（3）GPS車載終端：GPS車載終端安裝在各行業(yè)車輛上，實現(xiàn)對車輛的GPS定位，并實現(xiàn)車輛與監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)通信。 對監(jiān)控端系統(tǒng)的需求包括： （1）地圖操作 電子地圖在整個系統(tǒng)中占有重要地位。對電子地圖的操作屬于本系統(tǒng)最基本的功能。本系統(tǒng)基于GIS平臺軟件，實現(xiàn)電子地圖的各項操作功能。 地圖操作主要包括以下功能： 地圖瀏覽:包括地圖放大、縮小，地圖漫游，全圖顯示等地圖瀏覽基本操作。 地圖放大：根據(jù)需要，縮小地圖上的目標。有兩種方式：一種是單擊地圖，以點擊位置為中心放大一倍；一種是圈定放大范圍，使圈定的范圍變?yōu)榈貓D顯示范圍。 地圖縮?。焊鶕?jù)需要，縮小地圖上的目標。有兩種方式：一種是單擊地圖，以點擊位置為中心縮小一倍；一種是圈定縮小范圍，使當前地圖范圍縮小到圈定范圍。 地圖漫游：可根據(jù)需要將地圖顯示范圍移動到指定位置，拖動時將地圖拖動到鼠標放下的位置。 全圖顯示：將地圖某一圖層的最大范圍作為地圖的顯示范圍。 地圖編輯:包括圖層控制、標注設置、顏色設置、符號設置等。 地圖查詢:地圖查詢包括空間查詢和屬性查詢兩種基本類型，具體包括空間定位查詢、屬性信息查詢、空間區(qū)域查詢等。 地圖量算與分析:包括地圖上有關地物的坐標、長度(距離)、面積、體積等的量算，以及有關地物的統(tǒng)計分析等。 地圖輸出:包括地圖輸出打印、地圖導出等?？梢灾付ù蛴》秶?，設置打印比例，選取打印內容?？梢愿鶕?jù)需要，選擇某一矩形范圍，導出為BMP、JPG等常見格式的圖片文件。 （2）車輛定位顯示：車輛定位顯示是本系統(tǒng)的一個基本功能。車載終端接收GPS定位信息和采集車輛狀態(tài)信息，通過移動通信平臺定時、定距、越區(qū)或點名上傳數(shù)據(jù)到監(jiān)控中心，監(jiān)控中心能隨時掌握入網(wǎng)車輛的位置和運行軌跡。監(jiān)控中心可對處于報警狀態(tài)和非報警狀態(tài)的車輛進行隱蔽的跟蹤監(jiān)控。 （3）車輛查詢：車輛查詢功能模塊提供了人機交互方式查詢車輛的基本信息，系統(tǒng)提供以下車輛查詢模式。 （4）單車點選查詢：根據(jù)車牌號能唯一定位環(huán)衛(wèi)車輛、巡查車輛，顯示車輛的基本信息，并在圖中高亮顯示車輛的位置，跟蹤車輛的運行軌跡。 （5）空間范圍查詢：空間范圍查詢是根據(jù)空間位置關系進行查詢，根據(jù)用戶選定的網(wǎng)格或劃定的空間范圍，查看落入范圍內的車輛狀態(tài)及其詳細屬性。 （6）模糊查詢：根據(jù)車輛的基本屬性和狀態(tài)對車輛進行模糊查詢。車輛的詳細屬性包括車輛編號、車牌號、車輛類型、司機姓名、司機聯(lián)系方式等信息。 （7）車輛監(jiān)控 車輛監(jiān)控是指監(jiān)控中心對車載終端的遠程控制，包括車載裝置工作參數(shù)設置、車載裝置檢測、車輛跟蹤等。 （8）車輛管理 車輛管理模塊對各行業(yè)車輛進行管理，所有車輛配備GPS車載終端設備，并以車牌號作為唯一標識碼。車輛管理包括業(yè)務管理和終端自檢等功能。 （9）業(yè)務管理 系統(tǒng)提供業(yè)務管理功能，通過表單錄入的形式注冊、注銷入網(wǎng)車輛，對車輛的屬性檔案進行管理，允許修改及查詢。系統(tǒng)將司機基本信息與車輛進行關聯(lián)，同時能夠查看車輛的責任人及其相關信息。主要是進行入網(wǎng)車輛注冊和注銷，車輛屬性修改，車輛查詢等。 此外，還有車輛自檢、統(tǒng)計、信息服務、軌跡記錄與回放等功能要求。 三、二維電子地圖向三維升級的要求 地理信息涉及更為廣泛的空間相關信息，測繪地理信息發(fā)展“十二五”總體規(guī)劃綱提出“構建數(shù)字中國，監(jiān)測地理國情，發(fā)展壯大產(chǎn)業(yè)，建設測繪強國”總體戰(zhàn)略。截止2012 年5月份，全國已有260 余個地級以上城市開展了數(shù)字城市地理空間框架建設。 按照國家測繪地理信息局的規(guī)劃，到2015 年全國所有地級城市和有條件的縣級城市都完成地理信息公共平臺的建設，從而自下而上地建成數(shù)字省區(qū)，最終全面實現(xiàn)數(shù)字中國。到2015 年，全國將基本建成由“一個網(wǎng)”（全球衛(wèi)星定位綜合服務網(wǎng)）、“一張圖”（國家基本比例尺地形圖）、“一個平臺”（國家地理信息公共服務平臺）組成的數(shù)字中國地理空間框架。 因此，未來幾年，越來越豐富的數(shù)據(jù)和應用也會被加入到城市公共服務平臺。地理信息產(chǎn)業(yè)總體將從政府部門走向企業(yè)和大眾信息服務，其中，車載導航和個人移動LBS（基于位置的服務，LBS）是典型的地理信息大眾應用。 研究顯示，導航與位置服務產(chǎn)業(yè)在國際上已成為繼互聯(lián)網(wǎng)、移動通信之后的發(fā)展最快的新興信息產(chǎn)業(yè)之一，近年來持續(xù)保持50%以上的年增長勢頭，具有十分巨大的市場潛力。中國《導航與位置服務科技發(fā)展“十二五”專項規(guī)劃》要求突破三大核心技術：（1）泛在精確定位：城市室內外米級無縫導航定位技術、全球室外亞米級實時精密定位技術；（2）全息導航地圖：室內外三維米級全信息導航地圖數(shù)據(jù)獲取、迭加、融合與更新技術；（3）智能位置服務：支撐億級用戶的位置信息搜索、智能推送和按需服務技術。 因此，在大規(guī)模城市三維建模完成的基礎之上，二維電子地圖向三維電子地圖升級，最終實現(xiàn)城市的三維可視化管理就是必然的大趨勢，也是對重點車輛監(jiān)控行業(yè)發(fā)展的必然選擇。 四、全景呈現(xiàn)3D GIS重點車輛監(jiān)控可視化管理平臺 貝爾信全景呈現(xiàn)3D GIS重點車輛監(jiān)控可視化管理平臺是以VIDC嵌入式可插拔海量數(shù)據(jù)處理城市中心主機為核心，通過遍布城市的、構建在智能視覺物聯(lián)網(wǎng)和智能視覺車里網(wǎng)基礎之上的前端智能視頻采集系統(tǒng)(IVS)，利用基于云計算的后臺大數(shù)據(jù)分析、海量視頻處理和檢索系統(tǒng)，實現(xiàn)對城市人、車、物、路、事件的安全狀況的實時監(jiān)控，智能感知城市中面臨的交通情況和安全威脅，一旦被監(jiān)控車輛發(fā)生報警可通過該平臺全景呈現(xiàn)報警信息，做到“事前智能感知、事中精準處置、事后完整取證”，從而實現(xiàn)城市重點車輛監(jiān)控體系建設。 圖1：全景呈現(xiàn)3D GIS重點車輛監(jiān)控可視化管理平臺 平臺采用了智能視覺物聯(lián)網(wǎng)技術、3D GIS可視化管理平臺技術、VIDC云單元主機技術等三大核心技術。其中，在3D GIS可視化管理平臺中嵌入了貝爾信3DCity Engine核心引擎。 3Dcity Engine是由貝爾信公司完全自主開發(fā)的，擁有完全自主知識產(chǎn)權的國際領先的三維地理信息處理核心技術，它以分布式的三維地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎，采用模型流技術、海量數(shù)據(jù)存儲技術、網(wǎng)絡服務分建共享技術、圖形圖像處理技術、多元實時數(shù)據(jù)接入技術、WFS和WMS技術、數(shù)據(jù)庫技術、網(wǎng)絡技術和其它相關信息技術，實現(xiàn)各種地理信息資源的統(tǒng)一管理、整合、交換、協(xié)同和共享，建立跨地區(qū)、跨部門的“一站式”網(wǎng)絡協(xié)同服務體系，為政府、企業(yè)、公眾提供網(wǎng)絡化三維地理信息服務。 三維地理信息海量數(shù)據(jù)處理的核心引擎的框架如下： 圖2：3Dcity Engine系統(tǒng)構架圖 3D City Engine 引擎功能特點: (a)可嵌入式貝爾信VIDC云計算-云存儲-云分析-云控制主機平臺 (b)可以作為智慧城市運營綜合管理中心平臺的支撐引擎 (c)高速的海量城市三維空間數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理能力 (d)出色的三維仿真效果與二維GIS的結合 (e)組件式3DCityEngine平臺與二次開發(fā)支持 (f)完整的空間數(shù)據(jù)描述體系 (g)三維矢量數(shù)據(jù)解決方案 (h)良好的人機交互 (i)二三維空間地理信息表現(xiàn)無縫整合 (j)人性化瀏覽操作 (k)“事件－觸發(fā)”機制 (l)跨平臺通信 (m)強大的數(shù)據(jù)庫驅動引擎 五、應用和發(fā)展趨勢 圖3：基于智能視覺技術的智能視覺車聯(lián)網(wǎng) 如圖3所示，利用無線寬帶技術，如無線城市Wi-Fi熱點或3G、4G網(wǎng)絡，結合車載和路側建立的視頻監(jiān)控點，能構建智能視覺車聯(lián)網(wǎng)，結合3D GIS和精準定位服務，就能實現(xiàn)對重點車輛、事故現(xiàn)場、事件、災難等實現(xiàn)全景呈現(xiàn)，利用3D GIS和位置服務實現(xiàn)精準可視化管理。 其應用情景包括： 以貝爾信全景呈現(xiàn)3D GIS重點車輛監(jiān)控可視化管理平臺為基礎，結合警力分布、道路交通標志標線、隔離護欄、交通管理措施及其它專業(yè)化的信息，綜合顯示交通誘導、警力分布、公路車輛智能監(jiān)測等系統(tǒng)的運行情況。通過統(tǒng)一的Web界面，除提供基本的空間數(shù)據(jù)瀏覽、查詢功能外，還需要在三維電子地圖上直觀提供實時的城市各主要道路的交通流量、車速、事故發(fā)生情況等動態(tài)交通信息。 同時，利用衛(wèi)星定位車輛行駛記錄儀在危險貨物運輸車、客運班車、旅游包車、重型貨車、汽車、列車、建設施工單位散體物料車、駕駛培訓教練車等重點車輛上的安裝、使用，建設完善的營運車輛統(tǒng)一安全監(jiān)管服務平臺，形成較為完善的營運車輛實時監(jiān)管體系，變“被動管理”為“主動管理”，做到“事前智能感知、事中及時處置、事后完整取證”，從而有效地預防重特大交通事故的發(fā)生；同時通過車載終端信息采集系統(tǒng)，獲得實時有效、準確統(tǒng)一的運輸車輛營運數(shù)據(jù)，為行業(yè)管理、企業(yè)運營提供決策依據(jù)。 未來發(fā)展趨勢是：借助于3D GIS重點車輛監(jiān)控可視化管理平臺，以及遍布全國的智能視覺物聯(lián)網(wǎng)、智能視覺車聯(lián)網(wǎng)、北斗/GPS定位系統(tǒng)，可以對重點車輛實施全國、全天候、全時域地可視化管理，將潛在安全威脅造成的損失降低至最小。 結束語 重點車輛是涉及重大人身和財產(chǎn)安全的一類車輛，利用貝爾信提出的全景呈現(xiàn)3D GIS重點車輛監(jiān)控可視化管理平臺，在下一代智慧信息技術支撐下構建的智能視覺物聯(lián)網(wǎng)和智能視覺車聯(lián)網(wǎng)的基礎之上，有可能對重點車輛實現(xiàn)全國、全天候、全時域地可視化管理，在公安、軍隊、金融、物流、危險品運輸、校車等領域有廣泛的應用，值得系統(tǒng)集成商高度關注。 .