文章编号: 0494-0911( 2011) 11-0067-04 中图分类号: P208 文献标识码: B

基于 GIS 的公安视频监控指挥管理系统吴建华1，2，罗 鑫3，苏 瑾3

( 1． 江西师范大学 地理与环境学院，江西 南昌 330022; 2． 鄱阳湖湿地与流域研究教育部

重点实验室，江西 南昌 330022; 3． 新疆光远电子设备有限公司，新疆 乌鲁木齐 830000)

Video Surveillance Commanding Management System for Police Based on GISWU Jianhua，LUO Xin，SU Jin

摘要: 针对社会公共安全管理的迫切需求，利用 GIS 及网络视频监控等技术研发出公安视频监控指挥管理系统。首先对系统架

构、系统功能、系统数据库进行设计; 其次，基于 GIS 二次开发组件 ArcGIS Engine进行系统实现，并着重对系统中的一些特色及关

键功能的实现方法进行论述。该系统具有快速空间定位、快速视频上墙、视频分级分权管理以及多功能集成应用等特色，对于“平

安城市”项目中的视频监控系统建设具有参考价值。

关键词: GIS; GPS; 网络视频监控; 平安城市

收稿日期: 2010-12-02作者简介: 吴建华( 1981—) ，男，江西鄱阳人，博士，讲师，主要研究方向为 GIS 应用与开发。

一、引 言

城市安全已成为社会公共安全中的“重中之

重”。通过建立社会公共安全综合监控网络，可以

有效预防和打击各种妨害社会公共安全的犯罪活

动，保障社会的安全和稳定［1-2］。乌鲁木齐“7·5”事件后，天山区的视频监控系统建设受到政府与公

安部门的高度关注，他们要求不仅要注重硬件建

设，而且要注重实用性软件平台的开发; 不仅要为

公安提供破案的依据，还要能应用于公安的应急指

挥，并要求系统支持快速锁定摄像机、随时随处报

警求助、案件分析、GPS 监控、卡口管理、联动指挥等

功能。显然这些功能在传统视频监控系统中缺乏

体现，而将 GIS 技术与网络视频监控技术进行集成

应用则可以实现上述功能。目前，GIS 与公安视频

监控系统集成应用的大型成功案例不多，相关参考

文献也很少。针对天山区公安分局对视频监控指

挥的迫切需求，笔者对 GIS 与视频监控系统的集成

应用进行了探索与研究，并开发了一套基于 GIS 的

公安视频监控指挥管理系统，该系统对于提高公安

的工作效率、战斗力，维护天山区社会治安，实现新

疆跨越式发展和长治久安具有重要意义。

二、系统设计

系统的总体设计思路是: 在天山区搭建一个覆

盖全区、网络畅通、全天候监视的网络视频监控硬

件平台的基础上，综合利用网络视频监控技术、GIS

技术、无线通信技术、数据库技术等来实现一个多

功能集成、实战性好的视频监控指挥管理系统。1． 系统架构

系统架构设计如图 1 所示。整个架构逻辑上分

为 4 个层次。

图 1 系统架构图

762011 年 第 11 期 吴建华，等: 基于 GIS 的公安视频监控指挥管理系统

1) 最底层为基础架构层，该层反映的是视频监

控指挥管理系统软件运行的基础硬件环境。其中

包括了前端的一些设备，如球形摄像机、枪型摄像

机、数字硬盘录像机、网络视频服务器、视频传输的

光纤专网，以及中心端的服务器设备和一些应用设

备; 还包括视频存储服务器、视频解码服务器、设备

目录服务器、流媒体视频转发服务器、GIS 服务器、电视墙以及安装系统软件的工作站。

2) 第 2 层为数据服务层，提供系统数据存储、管理与访问服务，涉及的数据库包括属性数据库( 日志

信息、权限信息、视频设备信息) 、基础地图数据库、专题地图数据库、航空影像数据库、GPS 数据库、网络视

频数据库，为系统软件的使用提供数据保障。3) 第 3 层为功能展现层，反映了系统软件实现

的主要功能。4) 第 4 层反映的是系统软件使用的用户，包括

局领导、系统管理员、指挥中心用户以及各个派出

所用户，系统对这 4 类用户授予不同的功能权限。2． 系统功能设计

针对系统的功能需求，并结合 GIS 的特点，笔者

从系统使用的方便性、灵活性和实战性角度出发进

行了系统功能设计，使得系统除了具备一般视频监

控系统具备的视频播放显示、云台控制、查询与回

放等功能外，还具备了地图浏览、查询定位、地图编

辑、GPS 监控以及一些高级的空间分析等功能。系

统功能结构如图 2 所示。

图 2 系统功能结构图

3． 系统数据库设计

系统中涉及的数据种类多样，系统数据库从逻

辑上可分为 GPS 数据库、属性数据库、基础地图数

据库、专题地图数据库、影像数据库和视频数据库。除视频数据以文件方式存储外，其他数据都是通过

Oracle 数据库系统进行统一管理，其中电子地图数

据集成了天山区 1∶ 2 000 矢量地图数据( 坐标系统

为 1954 北京坐标系) 以及覆盖整个天山区行政范

围的航空影像数据( 近似于离地面 250 m 处俯瞰效

果) ; 基础地理信息则包括水系、居民地、道路、湖

泊、植被、行政辖区、湖泊的图形和属性信息; 专题

地理信息包括摄像头、卡口、路杆灯报警点、清真

寺、学校、酒店、宾馆、派出所辖区以及用于路径分

析的路网的图形和属性信息。以摄像头为例，其主

要属性字段如表 1 所示。

表 1 摄像头主要属性字段表

字段名 字段类型 字段意义

NO VARCHAR2 编号

Name VARCHAR2 名称

Street VARCHAR2 所在街道

District VARCHAR2 所在派出所

Buildtime VARCHAR2 建设时间

BuildUnit VARCHAR2 建设单位

Phone VARCHAR2 电话

Type NUMBER 摄像头类型

State NUMBER 在线状态

CameIP VARCHAR2 摄像机 IPCamePort VARCHAR2 摄像机端口

CameChannel NUMBER 摄像机通道

CameStream NUMBER 摄像机码流类型

ServerIP VARCHAR2 解码服务器 IPServerPort VARCHAR2 解码服务器端口

ServerChannel NUMBER 解码服务器通道

本文基于 ArcSDE 和 Oracle 完成了电子地图数

据的集中管理和共享，支持多个客户端同时访问。属性数据库主要包括用户信息、权限信息、日志信

息。而 GPS 数据库则用于接受通过无线网络传输

的 GPS 目标点位数据。

三、系统实现

1． 系统原型实现

根据 上 述 设 计 方 案，笔 者 综 合 利 用 VisualBasic 6． 0，ArcGIS Engine 9． 2、ArcSDE 9． 2、Oracle10g 等成功开发了视频监控指挥管理系统软件，实

现了设计的功能，系统部分效果图如图 3 所示。2． 关键技术的实现

( 1) 提高地图交互速度

作为一个实战性强的指挥系统，必须具备快速

的反应能力，而用户与地图交互速度的快慢将会极

大地影响工作的效率。本文从以下 3 个方面来提高

86 测 绘 通 报 2011 年 第 11 期

地图交互的速度。

图 3 系统实现部分效果图

1) 比例尺切换与鹰眼导航功能的应用。系统

以下拉框的形式提供了多个常用的地图比例尺，用

户根据需要选择其中一个比例尺后，地图立刻刷新

到该比例尺的地图效果，免去了多次地图放大或缩

小的操作。鹰眼导航提供两种交互方式: ① 用户拖

放鹰眼( 代表地图工作区地图范围的一个矩形框)

到地图缩略图上某个感兴趣的位置，地图工作区的

地图相应地切换到鹰眼覆盖的地理位置; ② 用户单

击地图缩略图的某个位置，鹰眼自动移到以单击位

置为中心的位置，同时地图工作区的地图切换到鹰

眼覆盖的地理位置。通过鹰眼导航功能，用户可以

快速地将地图移到兴趣点位置，节约了地图移动的

时间。通过比例尺切换与鹰眼导航功能的综合应

用，可更加快速地对地图目标位置进行定位。2) 航空影像分块存储。地图数据量的大小会

极大地影响地图浏览速度，在计算机性能固定的情

况下对影像进行分块存储与调度可以有效地提高

地图浏览速度，天山区航空影像数据将近 3 GB，本

文将覆盖天山区的航空影像进行分块处理后，大大

提高了地图浏览速度。3) 增量查询。利用 Windows API 函数实现模

糊增量查询，提高了摄像头、卡口、学校、清真寺等

目标查询定位的速度。( 2) 视频显示与上墙

本文利用项目中开发的 VMP 视频控件实现了视

频播放显示与控制相关功能。系统支持 4 个视频画

面同时显示，并且可在摄像头名称列表中拖放某个摄

像头名称到视频画面显示区进行画面的切换显示; 支

持云台控制功能以及历史视频的查询与回放等。在

选择视频监控方面提供两种方式: ① 用户在地图上

任意框选一些摄像头进行监控;② 进入“我的视频”模式，选择需要用户管理的辖派出所辖区( 可以选择

一个或多个) ，这样就实现了对不相邻派出所辖区摄

像头的并行监控。关键技术实现方法如下。1) 连接视频。首先利用函数 VMP1． GetServer-

State( strType，strIpaddress，intPort) 检测摄像头在线

状态，若摄像头在线则利用函数 VMP1． ConnectVideo( strIpaddress，intPort，intChannel，intStremid) 进行视

频连接。2) 历史视频查询。从安全性角度考虑，历史视

频采取了前端服务器存储与后台服务器集中存储

并存的策略，历史视频查询时，缺省情况下从后台

服务器中进行读取。3) 视频上墙。视频上墙是指将摄像头的画面

切换到指挥中心的电视墙上，要把画面切换到电视

墙上需要利用解码服务器中的程序进行视频解码。系统中提供了两种视频上墙方式: ① 在地图上先选

择摄像头，然后右击弹出选择解码服务器的菜单，

在选择某台解码服务器后，会弹出选择通道的菜

单，选择完通道后，视频画面被切换到电视墙; ② 在

视频显示窗口中右击摄像头名称列表中某个摄像

头名称，然后弹出选择解码服务器的菜单，其他过

程同方式①。笔者通过试验发现，相比用户以前使

用的视频监控软件，本文的视频上墙方式更方便

快捷。

962011 年 第 11 期 吴建华，等: 基于 GIS 的公安视频监控指挥管理系统

( 3) 视频联动显示

视频联动显示涉及两个方面: ① 在地图上单击

报警点位置，系统会检索出离报警点一定距离范围内

的摄像头，并弹出相应视频显示与控制窗口;② 按行

车路线联动显示视频，即车辆运行到那个位置，系统

会检索出距离车辆位置一定范围内的摄像头，并弹出

相应视频显示与控制窗口。视频联动主要是通过

GIS 的缓冲区查询来实现，主要使用到 ArcGIS Engine中的 ISpatialFilter、ITopologicalOperator 等接口。

( 4) 视频禁区设置与浏览控制

地图上分布的摄像头，有些是室内的监控摄像

头，如天山区公安分局的室内监控摄像头，而这些

是不允许派出所用户浏览的。针对这种情况，笔者

设置了视频禁区，即设置一个包含室内监控摄像头

的矩形区域 F。假设拉框选择摄像头的矩形范围为

P，当系统用户为派出所用户时，则其拉框查询视频

时允许浏览的区域 M 存在以下 3 种情况:① P 包含

或覆盖 F，则 M = P － F; ② P 部分相交于 F，则 M =P － ( P∩F) ;③ P 被 F 所包含或覆盖，则 M 为空。

( 5) 面向用户的地图视图计算

用户需求规定不同用户登录系统后，只能看到

其管辖区域范围内的地图。如果预先生成并存储

各个派出所辖区及天山区的地图数据，则很容易实

现不同类型的用户具有不同地理范围的地图，但是

该方法显然存在数据重复存储、数据难以更新维护

的缺点。而如果只存储天山区地图数据，按照关系

数据库查询记录的方式又难以筛选出满足地理位

置要求的数据。为此，本文提出以下解决方案: 数

据库中只存储天山区的地图数据，但是在系统登录

时，根据用户类型名称计算出用户的地图显示范

围，计算如下:① 若为派出所用户，则根据用户类型

名称在派出所辖区图层找到相同名称的派出所要

素( feature) ; 然后利用该要素的几何图形对天山区

地图进行裁剪( 主要是利用 IMap 接口中的 ClipGe-ometry 属性) ，裁剪结果即为用户对应的地图视图;

② 其他用户则显示天山区范围的地图。

四、结束语

基于 GIS 的公安视频监控指挥管理系统架构合

理、功能强大、实战性好，兼顾了建设、指挥、日常使

用、维护与管理，目前已经投入使用，运行良好。但

是系统也还存在一些不足之处，需要在日后升级完

善，如需补充视频画面的抓拍、保存，视频下载等功

能，以便公安人员更好地进行案件分析。此外，视

频监控系统中的智能报警、视频轨迹分析、高清视

频存储等技术以及视频监控系统与三维 GIS 的集成

应用还有待于今后的研究［3-5］。

参考文献:

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公共安全: 综合版，2009( 12) : 178-182．［2］ 魏 一． 平 安 城 市 给 数 字 城 市 和 感 知 中 国 带 来 的 启

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现［J］． 微计算机信息，2010，6( 8-3) : 129-131．［4］ 王颖． 公安视频监控系统设计与实现［J］． 中国高新技

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理系统［J］． 武汉理工大学学报，2007，29( 1) :

櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂櫂

89-91．

( 上接第 33 页)

工程项目验证了该框架结构的正确性。分布式计

算具有较高的计算效率和潜力，在实际生产过程中

具有研究和应用价值。

图 6

参考文献:

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出版社，2010．［5］ GAMMA E，设 计 模 式［M］． 北 京: 机 械 工 业 出 版

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07 测 绘 通 报 2011 年 第 11 期