MapGIS移动警务作战平台的设计与实现

气质、尐侽亽 · 发表于 2013-7-24 09:22

邵隆，陈毅，柯浩俊，蔡欣，曾晨
【摘要】MapGIS移动警务作战平台是基于已有的警用地理信息系统和其他警用业务系统的建设和应用基础，应用移动计算、无线通信、空间地理信息、智能信息服务等技术，满足一线公安人员在多数据融合、多信息集成、跨领域协同、实时监管、实时通讯、实时指挥和实时调度等重大业务上的需求，具有鲜明移动互联网时代特性的现代化警用综合服务管理系统。
【关键词】MapGIS移动警务作战平台；警用地理信息系统；移动GIS技术
1 引言
自2002年以来，移动警务在国内许多省市公安部门开始应用。“金盾工程”二期重点项目警用地理信息系统的建设推动公安数据信息不断完善，我国公安行业初尝信息化甜头。社会治安严峻形势和现代犯罪手段升级，开始考验一线警员的实战能力。现有警用地理信息系统以及其他警务信息平台着力于信息资源整合和扁平指挥调度，对移动单兵的信息和应用需求鲜有涉及。针对一线警员工作移动性强、突发性强、任务紧急性强等特点，如何让现场警员“眼观四面、耳听八方”，在最短时间内与指挥中心信息互通共享，最简流程内最大化现场处理业务，最深程度统计分析各类数据，让警员掌握的信息更新更准、行动响应更快更好，是移动警务发展需要面对的核心问题。
本文提出的MapGIS移动警务作战平台就是基于已有的警用地理信息系统和其他警用业务系统的建设和应用基础，将移动计算、无线通信、空间地理信息、智能信息服务等技术应用于现有的系统中，实现移动地理信息技术与实时的检索、决策与指挥服务的有效集成，满足公安行业在多数据融合、多信息集成、跨领域协同、实时监管、实时通讯、实时指挥和实时调度等重大业务上的需求，构建具有鲜明移动互联网时代特性的现代化警用综合服务管理系统。
2 现状
从现有移动警务应用来看，主要存在以下几个方面的问题：（1）缺乏更多警务业务软件支持，在业务数据采集、情报分析等不同领域的功能严重受限，无法满足新业务和新特性的需求；（2）与目前各种警务应用系统松散结合，缺少数据交换与共享规范，数据交换与共享操作复杂，信息传递能力严重受限；（3）移动警务业务通信方式繁多，涉及无线、微波、有线等多种通讯方式，缺乏综合通信服务能力，通讯协同水平低；（4）移动警务系统多是各自为政，应用支撑服务少，造成低水平重复建设，资源利用率低。
3 需求分析
3.1 安全性需求
一线民警需要使用移动终端通过移动公网查询和交互公安信息网内数据，这个数据读取和上传的过程可能给公安信息系统带来安全隐患：非法用户在能够接收无线移动信号的任何地方通过公共移动网络攻击公安信息网；使用网络服务无须授权，无线信道资源可能被大量占用，不法分子可能利用这一漏洞进入公安网内窃取信息。解决好移动设备的安全接入和信息的安全交互问题，是公安信息化向无线方向延伸需要解决的首要问题。因此，必须建立符合公安部要求的安全接入系统，通过实时在线、异步提交方式等多种通讯方式，通过基于VPN/VPDN技术的安全接入系统，实现公安信息网基于GSM/GPRS/CDMA/3G等公网的移动延伸和拓展。并建立全方位、多层次的安全服务体系，确保系统的身份认证、设备身份IMEI验证、IMSI验证、ICCID验证、访问控制、信息安全、网络隔离、日志审计、病毒防范以及系统管理的安全机制。
3.2 集成性需求
公安信息化建设亦是对现有信息资源不断整合和升级的过程，MapGIS移动警务作战平台也需要将警用地理信息平台以及其他警务平台的数据融合和利用，主要包括与警用业务系统、支撑系统、警用地理信息平台、PKI/PMI系统的集成。与警用业务系统结合，就是与已有的人口管理系统、派出所综合管理系统、警务综合管理系统、大情报研判系统等一系列与公安行业息息相关的供公安部门办案、查询、统计等功能业务的应用系统集成，实现互相访问。MapGIS移动警务作战平台通过业务地理关联数据库调用相应业务系统的详细数据，在访问时由业务应用系统提供业务详细信息的访问接口。与技术支撑系统的集成，就是与视频监控系统、无线GPS定位系统、网吧旅馆业报警系统、固定电话报警定位系统等的集成，可以整合各类社会面监控资源，在移动终端实现对任何突发、移动的地点实时监控。MapGIS移动警务作战平台在遵循公安部部颁标准的基础上与警用地理信息系统集成，实现对其地图的调用以及服务、工具的调用等，是减少重复开发，充分利用现有资源的创新实践，同时保证了公安信息化进程的延续性。
3.3 拓展性需求
随着MapGIS移动警务作战平台的深入应用，移动警务需求在未来不可避免会出现新变化。因此需要系统具有良好、开放的体系架构，并且支持插件框架，能够在系统中集成自定义扩展模块实现功能“热插拔”。平台采用C/S计算模式，使用开放式的面向对象的构件设计思想，方便业务功能的扩展，还可以通过添加硬件的方式来满足应用系统的高并发要求，以满足未来动态扩展的需求。
4 系统设计
4.1 设计思路
MapGIS移动警务作战平台的总体设计，是以目前警用地理信息系统等警务平台的总体服务框架为基础，以实际的业务需求和服务模式创新为导向，以数据的管理和实时分析服务为核心，从多个系统相关的各种数据的采集、传输、存储、查询、运算、输出几个关键环节出发进行设计，为警务人员了解、决策提供即时、标准、直观的信息，并实现对各类业务支持的自动化和实时化，通过对各类数据的分析和调度，实现警务业务的全社会范围内的多种业务的自动化处理和智能化管理，从而带动整个行业全流程的移动信息化建设。
4.2 总体架构
MapGIS移动警务作战平台将采用地理数据与多种警用数据的一体化管理与可视化分析、多层次时空信息服务、标准化的警用数据采集与集成等关键技术，研发业务化移动终端实时定位与通信、高度可视化分析与协同管理的高效移动GIS软件服务与应用平台，平台总体架构如图1所示。

图1 总体架构图

4.2.1 GIS层和公安数据层
GIS层和公安数据层主要是指，基于警用地理信息平台和采用MapGIS空间数据引擎和Oracle数据库管理系统（DBMS）构建的公安系统综合数据库。数据层负责管理对各类数据的获取与维护，能够迅速执行大量数据的更新和检索等数据服务操作。MapGIS移动警务作战平台采用Oracle数据库管理系统存储系统的各类空间与非空间数据，其中空间数据（包括基础地形数据、基础地质数据等）可以通过警用地理信息系统管理，也可通过空间数据库引擎MapGIS-SDE进行管理，其它非空间数据（包括一般的警务系统信息、各类数据等）直接通过Oracle数据库管理系统进行管理。
4.2.2 服务器端运行支撑层
服务器端运行支撑层由MapGIS搭建平台的各类中间件构成，包括定制工具集、定制库和运行引擎集三部分。定制工具用来构建信息系统的各类支撑信息，形成定制库；定制库定义了在应用服务器中的各种信息，构成上层应用模块的支撑环境；运行引擎集则根据定制库，解释执行应用模块的各种功能。基础运行平台从整合、协同、管理和服务四个方面实现对应用系统的支撑。
4.2.3 移动端运行支撑层
移动端运行支撑层是从各警种移动警务需求出发，在服务器端开发的通用功能模块和专有功能模块的基础上，基于面向服务的架构，进行进一步的封装，只需要调用这些服务，就可以很快地实现各种业务移动端的GIS应用功能，如：数据存储、定位分析、在线地图等，并能实现与部、省、市三级警用地理信息系统联网运行和互联互通，促进各种数据的共享利用，从而大大减少应用开发工作量。
4.2.4 移动应用层
移动应用层则是MapGIS移动警务作战平台的最终用户层，根据不同的业务内容，移动警务终端通过移动应用层实现在外的各类移动办公和移动执法，实现实时的综合查询、社区警务、智能布控、指挥调度、巡防查勤、移动办公等多种功能。平台还具备丰富的接入终端支持，实现智能手机、智能手机+专用卡、PDA、笔记本电脑等多种模式的移动警务应用。
4.3 功能设计
MapGIS移动警务作战平台需要确保任何地点，任何时间及任何方式的信息畅通，即公安部的“3A”要求，以满足随时随地办公的公安工作需求，提高管理效率和办工效率。一线民警可通过终端直接实现信息核查、情报采集、应急联动、视频传输、移动执法、动态管控等功能，提供治安、交通、刑事、消防等各方面及时、准确的信息，能够对不同警情和复杂信息进行综合性分析。MapGIS移动警务作战平台的功能模块设计如下：
4.3.1 综合查询
移动警务应用首先就是警务信息综合查询功能向无线方向的延伸。为了确保在最短时间内从海量信息中查找所需数据，MapGIS移动警务作战平台具备智能数据源搜索和多数据源选择功能，并可根据业务和管理需要，限定某些业务或用户的可用数据源和查询深度，比如针对非交警用户，当需要查询驾驶人信息时，就限定只能使用综合查询平台提供的数据源查询。MapGIS移动警务作战平台也具备比对报警的动态配置，可以根据业务需要，动态指定需要比对的业务和数据源，比如针对常住人口可以配置面向查询平台的在逃人员比对、面向交管业务库或警综平台的事故逃逸人员比对、面向警综平台或情报系统的临控预警人员比对等。综合查询模块既包括基础查询功能，如多源数据查询、二代身份证读卡、车牌识别、比对报警、故障申报等，又包括专项查询功能，如人员查询、物品查询和案件查询等，面向治安巡警、交警、刑警、边检警察等不同警种人员提供不同业务数据的检索与分析，如刑警对在逃人员、关押人员、失踪人员、吸毒人员、涉案人员、涉案车辆、涉案物品等信息的关联查询。
4.3.2 智能布控
MapGIS移动警务作战平台从一线警员行动的快速移动性、安全保障性的需求出发，提供的布控预警、上岗提醒、同组查看、一键报警等功能，极大增强了实战能力。指挥中心的布控指令、调度命令直接下达至参与警员的移动终端，声光提示警员迅速执行任务。并支持可视化布控信息展示，可以查看所有堵控点分布和到岗情况，掌握同组警员信息并进行组内通话，确保堵控现场信息沟通的及时性。一键报警是在应对突发状况不便于进行文字操作时的一种方案，紧急状况下警员可以一键按钮向周边警员和指挥中心请求支援。
4.3.3 指挥调度
MapGIS移动警务作战平台的亮点之一，就是把基于PC端实现的警务信息服务延伸到一线警员的手持终端，在当前的指挥调度模式中，只有指挥中心可以掌握全面的警力警情信息，外勤警员基本上都处于“信息孤岛”的状态，缺乏主动分析情报和现场灵活处警的能力。平台可以帮助一线警员查看当前警情态势、警力态势、布控信息等，随时掌握周边警员情况，并可以上传现场处置反馈信息，提升并确保指挥调度决策的科学性。
4.3.4 巡防查勤
日常巡逻是一线民警的主要工作内容，强化勤务考评是提高巡防见警率和处事率的重要手段。基于MapGIS移动警务作战平台的巡防查勤功能设计目的是，强化巡逻民警的自我管理能力，掌握民警所在辖区的每日巡防小组、巡区巡段、警力报备等信息在终端展示出来，支持在线查看必巡点信息、巡段状态以及整点集中情况、临时脱岗申请、恢复巡逻设置、巡逻距离统计等多种功能，当执勤民警出现超出巡段范围或者长时间静止不动等异常状态时，手持终端会发出声光报警提醒民警迅速恢复正常巡逻状态。
4.3.5 社区警务
MapGIS移动警务作战平台致力通过移动GIS技术实现有限社区警力的最大化利用，解决目前普遍存在的社区警力不足问题，有效管理流动人口与出租屋，并对重点场所、特殊行业（如开锁、印章、汽修）进行重点管理，以及周边资源统计分析、“人口—房屋”关联查询等高级功能。社区民警现场信息采集上传至公安后台，就能进行实时比对报警。平台除了支持文本数据采集，还可通过移动终端现场录音、拍照、摄像等，并同步将采集的数据上传到服务器保存，为采集素材、现场取证带来便利。
4.3.6 移动办公
移动办公为治安巡警、交警、刑警分别提供了巡逻盘查、交通管理、刑侦管理功能。
巡逻盘查是对可疑人员进行盘查，基于MapGIS移动警务作战平台，巡警盘查时可以现场录入各类盘查信息（如文字、声音、图片、视频等），并对不完整的信息补录、更新、修改、删除等，对盘查记录实行“积分”政策，当被盘查人员分数达到警戒值自动列入高危人员行列，并在移动终端声光报警提醒治安巡警，实时定位该人员跟踪监控。
交警业务的移动性、即时性在各警种中尤为显著，基于MapGIS移动警务作战平台的交通管理信息查询业务性更强、现场处置范围更广，交通违法处理就包括当场处罚、简易程序、强制措施、非现场违法采集、简易事故以及违法打印多个功能点。针对交警业务需求，除了需要对驾驶员、机动车等数据的查询、关联、比对，实时拥堵点显示、交通流量计算、交通事故统计等扩展性功能，基于MapGIS移动警务作战平台能够在移动终端直接实现。
MapGIS移动警务作战平台终端设备可以配备视频摄像头、微型打印机、指纹采集仪、酒精测试仪等专业警用设备，极大方便了户外刑侦破案。在日常执法过程中，刑警需对特定的区域或卡口进行排查，主要包括人员排查、车辆排查、物品排查等，将摸排后的数据采集上传到MapGIS移动警务作战平台，并与警用地理信息系统实现数据共享。

4.3.7 移动政务
MapGIS移动警务作战平台还提供对公安政务的移动应用，如政务通知、政务邮箱、工作计划、日志管理、工作任务、移动公文处理、日程安排、办公助手、法律法规等日常政务功能，实现移动办公自动化，让政务处理不受时空限制，既能减轻一线民警工作量，又能提高政务运作效率。
4.3.8 视频监控
重要地点天网和全球眼等监控设施的部署为移动终端视频监控功能的实现奠定了基础。MapGIS移动警务作战平台与视频监控系统集成，配合车载式视频终端以及便携式视频终端，实现移动图像与固定点图像的联合监控，更全面地掌握现场警情，为指挥中心指令下达提供决策支持。
4.3.9 警用地理信息系统应用
警用地理信息系统移动终端应用，是基于警用地理信息系统开发的适用于移动终端的地图服务接口，供移动警务客户端进行调用，能够提供地图调用、基础设施标的功能，警用地理信息系统地图调用和基础设施标的都是独立的针对警用地理信息平台开发的应用，和其他业务系统没有关联。

MapGIS移动警务作战平台功能界面如图2所示。

图2 MapGIS移动警务作战平台功能界面

5 关键技术
5.1 技术方案
实现移动GIS与警用地理信息系统及多个警务平台的信息共享与互操作，是跨平台的移动GIS综合服务应用平台的核心。基于平台开发能够应用于治安、巡防、指挥、交警等各领域的移动GIS警务应用系统，实现跨系统的数据共享、调度、指挥等综合业务的服务则是目的。因此，首先需要了解面向移动GIS和多警务业务服务的关键技术及其应用情况的现状和发展趋势，分析不同的警务业务在移动执法中对不同信息的共享与互操作的实际需求，结合移动GIS的发展和技术研究现状，确定在这些领域开展移动GIS服务所需要的技术规范和关键技术（图3）。

图3 总体技术路线图

5.2 相关技术
面向多警务服务的MapGIS移动警务作战平台采用多层应用体系结构，使用中间件 Web Services、业务组件、数据库自动同步、系统自动升级（断点续传）等先进技术来进行移动终端应用程序、接入系统管理平台、系统版本发布管理系统、后台信息交换系统的建设。MapGIS移动警务作战平台在设计与搭建中利用的具体技术如下：
（1）在多源数据的组织和管理上，基于地理信息的空间化存储方案，用来支撑多业务系统的数据一体化管理。
（2）在软件设计上，采用UML作为贯穿软件生命周期的通用设计表达语言，遵循面向对象的设计方法，恪守“高内聚、低耦合”的设计原则，提高系统复用度。
（3）在系统架构上，采用先进的、基于多层分布式应用体系架构，将用户界面、业务逻辑与数据资源进行分离。在客户端的具体实现上根据不同的应用场景采用不同的技术实现策略，包括：对于系统配置、业务应用等要求部署灵活、使用简便的应用场景，采用以浏览器为主的实现方式；对于各类移动业务，均采用移动GIS平台技术来具体实现。
（4）在系统实现上，基于MapGIS的搭建式开发平台，全面结合已有的成熟功能模块，用灵活、便捷的二次开发工具，搭建灵活、健壮、高效、稳定的服务平台，基于MapGIS Mobile 9，结合移动智能终端软件开发技术，设计开发灵活高效的人性化移动警务应用。
（5）采用了基于SOA架构的Web service和移动VPN技术相结合的第三代移动访问技术，使得系统的安全性和交互能力有了极大的提高。同时融合了无线通讯、数据库同步、身份认证及网络安全隔离网闸等多种移动通讯、信息处理和计算机网络的最新的前沿技术，以专网和无线通讯技术为依托，为一线警员提供了一种跨业务数据库、跨地理阻隔的现代化移动警务通办公机制。
6 主要创新点
“移动信息互通，联动信息共享”是MapGIS移动警务作战平台的核心思想，充分发挥移动信息技术的优势提升实战效能，也是公安信息化大势之趋，MapGIS移动警务作战平台是思路与技术双重创新的重要成果，主要包括如下四个方面：
6.1 移动GIS地理空间数据与警务数据一体化管理技术
目前，国内外现有的移动GIS在数据管理上的能力极为有限，对于不同平台的支持也非常有限，无法实现对多种业务数据和地理数据的统一化管理。MapGIS移动警务作战平台将基于平台无关存储设计、直接缓冲区技术、统一内存管理、模块化架构设计等先进技术，实现海量数据的结构化存储、高性能显示引擎、无线通信等核心模块，实现与硬件架构和操作系统无关的高性能移动GIS平台。基于本平台的架构所设计的移动GIS应用将能够对多源业务和地理数据统一管理，通过平台提供的高速空间索引机制实现高性能的信息可视化，为各类移动警务GIS应用提供服务。
6.2 跨平台移动GIS功能和应用系统快速构建环境
快速构建技术是软件开发技术上的新的研究内容，该技术能够大大简化软件开发的过程，降低软件开发的难度，从而使得基于GIS的开发变得更为简单，特别是对于移动GIS所面临的多平台和多系统问题，该技术将能够大大简化移动GIS的开发流程，降低开发成本，提升软件开发效率，减少移动GIS在不同平台间的开发迁移工作，是移动GIS应用开发方法的重要创新。
跨平台移动GIS的快速构建集成环境由三个部分有机结合形成，包括：可视化的建模环境部分、面向业务管理的异构功能仓库部分和异构空间资源管理部分。三个部分之间存在着密切的联系。该技术的特点为：在集成环境中对建模的过程描述，采用规则实例化过程完成建立模型逻辑图；在功能实例化过程中完成模型逻辑图优化绑定功能；在模型实例化中完成绑定异构空间资源并部署调试运行。在这种灵活的开发模式下，其优势体现在，用户将可以通过简单的应用配置，通过简单的操作便可实现移动GIS应用的快速搭建，并利用插件实现核心GIS模块的基本功能。
6.3 基于移动GIS的警务时空数据及专业分析模型的技术
警用数据具有高度的时空分布差异性，海量的数据不仅仅在数量上，在业务类型上也存在重大差异，对于警用的不同业务系统，需要充分考虑这一特性。MapGIS移动警务作战平台在移动GIS的基础上，结合公安业务中的信息采集、数据更新与内容管理，研究符合业务特性的警用数据模型，特别是为了能够满足移动警务的需求，设计能够满足分布式主从模式的数据同步和拷贝机制，实现不同业务数据在服务器与移动端的平滑迁移，并良好支持人口普查数据采集、情报分析、移动巡查、布防调度等业务流程，研发移动GIS架构下的专业模型，为移动警务环境下的各种服务实现奠定基础。
6.4 移动GIS与警务业务处理与分析深度融合技术
移动警务除了实现地理数据的管理外，在警务应用需要与业务融合上，提高系统的易用性、集成性以及服务支撑能力，以方便更多警务应用的开发与支持。为了实现移动GIS与警务业务融合，增强移动GIS在警务业务的易用性、高集成度，需要通过针对业务特点研究警务的不同业务系统特征、综合服务平台搭建方法和业务应用系统的开发技术，提高易用性与行业适应性；通过业务流程再造，制定移动警务应用终端与警务业务系统数据通信与交换接口与标准，形成一体化的业务处理流程，提高移动GIS与警务业务系统集成度；通过建立移动警务GIS应用服务系统和警务业务系统数据与服务共享接口，实现多业务的信息共享以及多种移动应用的协同互动，提高移动警务综合服务能力与应用水平。
参考文献
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[3] 马品，周峻松. 警用地理信息系统的研究与实践[J].测绘与空间地理信息，2007，30（1）：74-76.
第一作者简介：
邵隆：武汉中地数码科技有限公司应用平台研发中心总经理