高晟

摘要：隨著城鄉(xiāng)一體化建設步伐的不斷加快，加上城市規(guī)模的逐步擴大，城市信息化建設工作越來越復雜，其中警務信息化作為城市信息化建設工作的一部分，對其要求也越來越高，傳統(tǒng)文本查詢已難以滿足當前工作需求。鑒于此，利用Visual C#2008和ArcGIS Engine 進行二次開發(fā)，設計并實現(xiàn)了一套警務地理信息系統(tǒng)，系統(tǒng)應用于實際中取得了良好效果。

關鍵詞：城市信息化；警務地理信息系統(tǒng)；Visual C#2008；ArcGIS Engine；二次開發(fā)

DOIDOI：10.11907/rjdk.151419

中圖分類號：TP319

文獻標識碼：A 文章編號文章編號：16727800（2015）008014403

0 引言

隨著城市規(guī)模的不斷擴大，加上人口的不斷增加，公安部門靠紙質(zhì)地圖進行相關管理工作已越來越困難，甚至有些地方已經(jīng)不能適應基于目前條件的實戰(zhàn)需求。雖然目前國內(nèi)大部分警務系統(tǒng)建設已經(jīng)實現(xiàn)了信息化，但有相當一部分是基于文本的信息系統(tǒng)，并且這些警務信息系統(tǒng)以單個警種為單位，以至于各個警種之間存在“信息孤島”，無法協(xié)同辦案[1]。總體而言，比起歐美等發(fā)達國家的警務信息化建設，我國由于起步較晚，因此還有一定的差距[2]?；谝陨媳尘?，本文利用已有的警務信息屬性數(shù)據(jù)，將紙質(zhì)地圖加以矢量化，提出了一套集警務、交通、指揮協(xié)同等功能于一體的地理信息系統(tǒng)設計方案，并且實現(xiàn)了其中部分核心模塊功能。將其應用于山西省某市的日常警務工作中，取得了良好效果。

1 GIS與警務地理信息系統(tǒng)

GIS（Geographic Information System）是一種在計算機軟硬件支持下，可將現(xiàn)實世界中的地物實體以某種格式輸入并且可以進行查詢、管理、綜合分析的空間信息應用系統(tǒng)。它是20世紀60年代中期逐漸發(fā)展起來的技術，并且加拿大于1963年建成了世界上第一個GIS（CGIS）。我國的GIS事業(yè)起步晚，經(jīng)歷了起步、準備、發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化4個階段。我國目前已經(jīng)將GIS應用到譬如交通、能源、通信、測繪、房產(chǎn)、公安、軍事、運輸?shù)榷鄠€部門。由于警務工作所具有的特殊性，其中有超過60%的信息與地理信息有關[34]。將GIS應用于警務工作則稱為警務地理信息系統(tǒng)（Police GIS），它為公安人員提供了一種可視化、全方位的統(tǒng)籌分析功能。傳統(tǒng)警務工作方式是文本信息管理系統(tǒng)結合紙質(zhì)圖紙來進行相關分析工作，這樣容易導致信息異步和核心信息定為不夠精確等問題。而將可視化地圖同傳統(tǒng)文本信息系統(tǒng)相結合可以很好地解決上述矛盾。

2 系統(tǒng)總體設計

目前，系統(tǒng)所針對的空間數(shù)據(jù)主要有道路線、房屋、大的政府專屬區(qū)域以及交通設施。這些空間實體主要是紙質(zhì)地圖形式，只是部分實現(xiàn)了電子地圖，在開發(fā)該系統(tǒng)時，首先要考慮的是先將系統(tǒng)所涉及到的相關空間實體轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)所能接受的數(shù)據(jù)格式。系統(tǒng)所需格式是美國ESRI公司開發(fā)的shape格式，它是一種矢量格式。具體數(shù)據(jù)處理流程如圖1所示。

圖1 數(shù)據(jù)預處理流程

根據(jù)現(xiàn)有軟硬件條件以及公安系統(tǒng)對數(shù)據(jù)安全性要求，本系統(tǒng)采用了基于C/S模式的三層架構，即客戶/UI層、業(yè)務/邏輯層、數(shù)據(jù)層[5]。采用三層結構對系統(tǒng)進行開發(fā)的一個最大優(yōu)勢便是方便后期系統(tǒng)維護，因為在實際工作中客戶會不斷有業(yè)務上的變化，系統(tǒng)必須隨著業(yè)務的變化而變化，而利用此架構模式只需改變部分相關代碼即可，而不用將整個系統(tǒng)進行大的變動。

2.1 系統(tǒng)邏輯結構設計

本系統(tǒng)作為應用于某個特定行業(yè)的專用GIS構件，需要實現(xiàn)圖形輸出、空間分析、空間查詢、專題圖制作及輸出、地圖編輯等幾個核心功能，同時必須擁有一定的文本信息管理功能，這就必須將空間實體的幾何數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)進行分開存儲。該系統(tǒng)邏輯結構如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)邏輯結構

2.2 系統(tǒng)總體功能設計

通過對相關部門警務日常工作進行需求分析，得到系統(tǒng)總體功能模塊如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)總體功能

其中，地圖工具模塊包括地圖全圖顯示、地圖放大、地圖縮小、地圖漫游、局部縮放；空間分析模塊包括距離測算、空間查詢、緩沖區(qū)分析、最短路徑分析、警情定位；圖層管理模塊包括節(jié)點編輯、線編輯、面編輯；數(shù)據(jù)維護包括數(shù)據(jù)恢復、數(shù)據(jù)備份、GPS錄入、文件打??；權限管理包括用戶維護、用戶角色維護。

3 系統(tǒng)實現(xiàn)

3.1 環(huán)境搭建與數(shù)據(jù)預處理

本系統(tǒng)采用微軟公司的Visual C#2008集成開發(fā)環(huán)境結合ESRI公司的ArcGIS Engine二次開發(fā)套件來進行開發(fā)。開發(fā)GIS有3種方法，它們分別是獨立開發(fā)、集成開發(fā)、組件式開發(fā)。從系統(tǒng)開發(fā)成本來看，采用組件式開發(fā)最為便捷而且所開發(fā)出來的成品可靠性更高。首先，必須安裝ESRI公司的GIS軟件以便對相關數(shù)據(jù)進行格式轉(zhuǎn)化和圖層提取。本系統(tǒng)利用ArcGIS 10中的ArcMap 10進行源數(shù)據(jù)處理[6]。

首先從山西省某市城市規(guī)劃局獲取不涉及核心機密的相關紙質(zhì)地圖和以DWG格式存儲的電子地圖，然后將紙質(zhì)地圖進行掃描并用ArcMap進行矢量化和拓撲檢查，最終將得到的電子地圖利用ArcMap進行圖層拼接，提取出系統(tǒng)所需的有用數(shù)據(jù)圖層并進行著色和符號化，就可以得到開發(fā)系統(tǒng)所需的基礎數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)后臺數(shù)據(jù)庫采用微軟公司的SQLServer 2008和ESRI公司的ArcSDE。系統(tǒng)所涉及的非空間實體依據(jù)某種范式轉(zhuǎn)換成邏輯模式后存儲在關系數(shù)據(jù)庫SQL Server2008中，而利用空間數(shù)據(jù)引擎ArcSDE的數(shù)據(jù)通道可將空間數(shù)據(jù)也存儲在SQL Server2008中。其原理是空間數(shù)據(jù)通過將后綴名為shp的文件（shape文件通用后綴名）經(jīng)由ArcsSDE導入SQL Server2008中，并以表的形式存儲，因此屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)彼此之間用公用ID進行關聯(lián)就可以利用SQL語句進行各種空間查詢。對于本系統(tǒng)空間分析模塊中的最短路徑分析子模塊，還需將所得到的數(shù)據(jù)做進一步數(shù)據(jù)處理，也即將得到的道路圖層利用ArcGIS中的ArcCatalog進行道路線網(wǎng)絡化處理。系統(tǒng)最短路徑分析子模塊數(shù)據(jù)預處理流程如圖4所示。

圖4 最短路徑數(shù)據(jù)處理流程

3.2 系統(tǒng)關鍵模塊實現(xiàn)

在本系統(tǒng)中，地圖顯示主要是利用ArcGIS Engine中的MapControl控件來實現(xiàn)，然后關聯(lián)axTOCControl控件就可以進行ArcMap中的圖層聯(lián)動控制。系統(tǒng)主界面如圖5所示。

圖5 系統(tǒng)主界面

通過屬性定位圖形與通過圖形查詢相關屬性是任何一個GIS的必備功能，這樣能給決策者更為直觀的展示。本系統(tǒng)中屬性和圖形之間的雙向查詢是通過圖形與屬性之間的一個關聯(lián)字段FID來實現(xiàn)，首先用戶輸入要查詢的條件，然后系統(tǒng)通過SQL語句查到與之相關的屬性，并利用ArcGIS Engine中的QueryFilter對象找到相關FID，這樣就可以定位到要查詢的圖形。具體操作為：通過在主界面右側的條件查詢文本框中輸入要查詢實體的條件，然后點擊查詢即可以得到結果并在圖中高亮顯示。

圖6 通過屬性定位圖形

緩沖區(qū)分析是地理信息系統(tǒng)中重要的距離分析項目，它根據(jù)系統(tǒng)中點、線、面空間實體，自動建立一定寬度范圍內(nèi)的多邊形服務半徑[78]。在當前圖層中選取某個圖層作為中心點，目標圖層作為要分析的圖層，然后選取一定距離的分析半徑，即可得到分析結果。

圖7 緩沖區(qū)分析結果

最短路徑分析也是GIS系統(tǒng)中非常重要的一個功能，警務人員利用其分析出來的所經(jīng)道路迅速到達案發(fā)點。本系統(tǒng)利用已有的Dijkstra算法結合相關控件實現(xiàn)了最短路徑分析。最短路徑分析屬于ArcGIS Engine網(wǎng)絡分析組件中的重要功能之一，其結構如圖6所示。

圖6 ArcGIS Engine網(wǎng)絡結構分析

在ArcGIS Engine網(wǎng)絡分析組件的基礎上，結合現(xiàn)有的Dijkstra算法，可以快速開發(fā)出符合實際應用需求的最短路徑分析模塊[910]。

本系統(tǒng)利用C#結合ArcGIS Engine及Dijkstra算法實現(xiàn)最短路徑的具體操作過程是先定義一個查詢函數(shù)Find_Path，其作用是遍歷前述預處理所得數(shù)據(jù)中的每個節(jié)點，具體定義是Public void Find_Path（shortpath noded_nodejihe，stringnode_kaish）；然后再定義一個名為get_find_shortpath的函數(shù)以便可以獲取起始節(jié)點和目的節(jié)點之間的最短路徑，最終所得最短路徑被ArcGIS Engine相關組件高亮顯示在道路圖層中。

4 結語

本文通過對山西省某市進行實地調(diào)查和需求分析，在已有數(shù)據(jù)和軟硬件環(huán)境的基礎上，提出了基于ArcGIS Engine的組件式警務地理信息系統(tǒng)，并實現(xiàn)了部分核心功能。本系統(tǒng)采用三層模式開發(fā)方法為后續(xù)系統(tǒng)維護留下了很好的擴展接口。系統(tǒng)在實際警務工作應用中取得了良好效果，為警務資源合理配置提供了可視化的分析平臺。后續(xù)工作主要是繼續(xù)擴展其它相關功能，例如基于GPS的數(shù)據(jù)錄入及完善地圖的編輯功能，并在目前C/S模式的基礎上逐步擴展為基于B/S模式的WebGIS。

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（責任編輯：孫 娟）