GIS与安防系统融合的技术与应用分析 - 安防知识网

随着城市安防系统越来越庞大，我们所面临的问题也逐渐趋多。首先，每个城市所管辖的范围都十分大，当在工作的监控点达到一定数量的时候，难以有效地对每个监控点进行管理。事件关注点和周边监控点的位置及对应关系，对高级指挥中心管理人员来说是无法有效协调的，这样在多监控点协同追踪犯罪方面效率就受到极大的影响；其次，指挥人员在应对突发事件时除了需要查看现场实时及历史图像外，还急切地需要了解监控点周边的道路状况、建筑物分布、市政设施、以往该区域历史报警事件等相关信息，才有利于指挥人员的高效决策，及时有效地打击犯罪、预防犯罪，保护人民群众生命财产安全。

对于城市道路、高速公路、林区、景区等地域分散、点多面广的安保需求用户来说，同样面临着与上面类似的问题。下面将以GIS与安防系统的融合来分析上述问题的解决方法。

GIS是空间信息决策系统
GIS是Geographic Information System的缩写，简称地理信息系统。地理信息是指表征地理系统诸要素的数量、质量、分布特征、相互关联性和变化规律的数字、文字、图像与图形等的总称。地理信息属于空间信息，其位置的识别是与数据联系在一起的，凡是与空间位置有关的信息都属于地理信息，具有区域性、多维结构特性和动态变化的特性。故GIS可定义为：“用于采集、存储、管理、处理、检索、分析和表达地理空间数据的计算机系统，是分析和处理海量地理数据的通用技术”。从GIS系统应用角度，可进一步定义：“GIS由计算机系统、地理数据和用户组成，通过对地理数据的集成、存储、检索、操作和分析，生成并输出各种地理信息，从而为土地利用、资源评价与管理、环境监测、交通运输、经济建设、城市规划以及政府部门行政管理提供新的知识，为工程设计和规划、管理决策服务。”这是一种决策支持系统，具有信息系统的各种特点。

上世纪80、90年代是GIS的推广应用阶段。由于计算机技术飞速发展，在性能大幅度提高的同时，价格迅速下降，特别是工作站和个人计算机的出现与完善，使GIS的应用领域与范围不断扩大。GIS与卫星遥感技术相结合，开始用于全球性问题的研究，如全球气候变化和监测、沙漠化、可居住区评价、厄尔尼诺现象及酸雨、核扩散及核废料等；以土地利用、城市规划等为主宏观管理应用，可深入到各个领域解决工程问题，如环境与资源监测、工程选址、设施管理、紧急事件响应等。

目前，GIS的应用在走向区域化和全球化的同时，己渗透到各行各业，与此同时，GIS也从单机、二维、封闭向开放、网络(包括Web GIS)、多维的方向发展。

GIS与安防系统融合的可行性与实现原理
GIS是一门描述及管理空间信息的学科，而安防系统需要解决的是特定区域或位置的安全防范问题，为相关部门打击、预防犯罪服务，这种需求为安防系统与GIS融合提供了理论基础。标准的GIS应用系统由五个主要部分构成，即硬件、软件、数据、人员和方法。数据是GIS应用系统最基础的组成部分，针对与安防的结合而言，最关键的是数据融合的问题。

地理信息系统中的数据包括两大类型：一是利用空间数据确定图形和制图特征的位置，这是以地球表面空间位置为参照的，根据地理实体的空间图形表示形式，它们的数据表达可以采用矢量和栅格两种组织形式，分别称为矢量数据结构和栅格数据结构；二是利用非空间的属性数据反映与几何位置无关的属性，即通常所说的非几何属性，它是与地理实体相联系的地理变量或地理意义，一般经过抽象的概念，通过分类、命名、量算、统计等方法得到。在安防系统中采集到的特定坐标点监控图像、报警信息都可以作为GIS的非空间属性数据与空间数据进行关联，进而与其他非空间属性数据关联，这样才可能为数据平台提供更灵活的安防指挥配置与更高效的管理。

在GIS中，地理数据由图层组成。图层是具有共同主题或类型的地理索引数据集，例如海岸线、道路、地形、城镇、公共用地。GIS用户可选择基本地图，通常是关键图层集合（如海岸线、道路），再叠加选择的图层，比如在GIS系统前期数据采集中，可对每个监控点的GPS坐标点进行采集，并对每个监控点的有效监控区域进行测算。采集到基本数据后，可在城市基本地图的基础上添加监控点坐标点位置及覆盖区域图层，由此可在城市基本地图上非常直观地看到城市安防监控分布范围及区域覆盖面积。于是，当调看任意一个监控点视频的时候，可以实时查看到该监控点视角范围之外的地形结构，并确定与周边监控点监控范围的关联，以便做到多摄像机实时切换、连续追踪。

与数据结构的前期建立、编辑、管理等问题对应的是，实际使用中应用最多的是空间查询与分析。空间查询与分析是GIS的核心与最重要的功能，也是GIS有别于其他信息系统的本质特征。地理信息系统的空间分析可分为三个层次的内容：空间检索，包括从空间位置检索空间物体及其属性、从属性条件检索空间物体，实际应用中包括查询监控点方位、所处环境等信息；空间拓扑叠加分析，实现空间特征（点、线、面或图像）的相交、相减、合并等，以及特征属性在空间上的连接；空间模型分析，如数字地形高程分析、BUFFER分析、网络分析、图像分析、三维模型分析、多要素综合分析及面向专业应用的各种特殊模型分析等。当城市任意地点发生突发事件，指挥中心可以随时查询案发地监控录像，并且通过周边建筑物、道路等信息查询，可以分析罪犯的逃离路线及可能隐藏地点，甚至更进一步地与其他空间从属信息进行联动检索，以确定周边区域人口分布、高危人群信息以及以往报警事件信息等内容，达到快速决策、快速处理的目的，并依据发案时间、地点预计罪犯的逃离速度与方向。于是，监控中心可以直观地建立以分析案发地为圆心任意半径范围内监控点的联动分析模型，大大提高事后取证的效率，并且最大程度地减少工作中出现的遗漏。

由图1可以看到，依据最底层的真实地貌，通过实地测绘或航片转绘等方式可以生成遥感影像地形图、高程图等格栅数据，最终制作出包含地形与高程等数据的行政区划地理全图，这个地图可以是格栅数据也可以是矢量数据。在此基础之上，可以制作专门的街区、路网分布地图，或者依据实际需要制作其他图层，比如监控点位置及覆盖区域等图层类型，这些数据一般为矢量数据，以便于后期的编辑整理和应用。

应用前景
定位于安防的GIS系统为大型、超大型或专业型安防系统的多数据融合、快速响应、高效决策提供了实现的可能性，总体来说，GIS的建立对行业或客户而言具有以下优点。

为客户的多系统融合提供了完备的数据及应用平台。GIS搭建后为客户解决的将不仅仅是安防的实际需求，针对有空间数据的多种应用，GIS可以同时给客户提供一个高效、便捷的多系统应用平台。

安防系统中的设备可以最大化地得到利用。目前阶段的安防系统正在实施着数字化、智能化、网络化的概念，但这样的系统严格来说还是存在着局限性：对系统搭建的实际意义缺乏一个科学有效的评价体系，站在城市安防系统管理者的角度，大型安防系统的效能管理、系统维护与调整缺乏直观的数学模型来指导。而应用GIS所建立的数据分析模型，用户可以依据设定的评价体系得出客观的分析数值，为安防设备的最大化利用提供了科学保障。

安防产业依托GIS概念或系统的实施可以得到更大的发展。搭建一套完备的GIS系统所需要的人力、技术、资金投入非常巨大，后期的系统维护与管理也非常繁重。对于目前竞争日益激烈的安防市场和日益饱和的客户需求来说，安防产业首要考虑的应当是如何延伸安防系统的价值链，应用更多的新技术或边缘技术，在有效解决客户实际需求的前提下把安防产业做大做强，GIS在安防中的应用就是一个非常好的发展方向。

安防应用GIS可为供应商提供更大的利润空间。安防GIS系统的搭建除了硬件环境外，更多依赖于软件开发和系统集成，有别于目前安防行业产品解决方案的低利润率，其解决方案为解决方案供应商提供了更大的利润空间，而且针对不同客户的个性化开发又为后期的系统扩容或维护提供了更多排他性的可能。

维护与升级费用大幅度降低。GIS为安防系统省略前期数据采集后，大量的功能实现是通过软件以系统集成的方式实现，在系统改造、升级方面可以最大化节约投资，针对系统功能的扩展只需要增加或调整软件的功能模块即可，与目前很多监控系统各种功能集成于硬件的解决方案相比，GIS后期维护和改造费用更加低廉。