劉天財(cái)

摘? 要：火災(zāi)是社會生活中發(fā)生最為頻繁的災(zāi)害之一，給人們的生命財(cái)產(chǎn)安全造成巨大的損失。該文針對傳統(tǒng)的消防應(yīng)急信息化程度不夠高，消防應(yīng)急指揮員僅憑經(jīng)驗(yàn)實(shí)施搶險(xiǎn)救援活動，從而導(dǎo)致指揮調(diào)度效率低、實(shí)效性差、決策偏差大問題，應(yīng)用三維GIS技術(shù)、傾斜攝影技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等構(gòu)建三維GIS消防應(yīng)急系統(tǒng)。系統(tǒng)集空間數(shù)據(jù)存儲、管理、分析為一體，提供了地圖基礎(chǔ)功能、單位應(yīng)急預(yù)案、消防應(yīng)急等服務(wù)，使消防員能夠在實(shí)景真三維場景中，進(jìn)行消防演練和現(xiàn)場實(shí)戰(zhàn)指揮調(diào)度，提高了消防演練的頻次、效率和消防指揮決策的科學(xué)性，從而降低消防應(yīng)急救援中生命財(cái)產(chǎn)損失。

關(guān)鍵詞：消防應(yīng)急? 三維GIS? 傾斜攝影

中圖分類號：P208 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）08（a）-0017-04

Abstract： Fire is one of the most frequent disasters in social life， which causes huge losses to people's lives and property safety. In this paper， according to the traditional fire emergency informationization is not high enough， fire emergency commanders only rely on experience to implement emergency rescue activities， resulting in inefficient command and dispatch， poor effectiveness， decision-making deviation， the use of three-dimensional GIS technology， tilt photography technology， database technology to build a three-dimensional GIS fire emergency system. The system integrates spatial data storage， management and analysis， and provides map basic functions， unit emergency plan and fire emergency services. It enables firefighters to conduct fire drills and field command and dispatch in real three-dimensional scenes. It improves the frequency， efficiency of fire drills and the scientificity of fire command and decision-making， thus reducing life and property in fire emergency rescue. Losses.

Key Words： Fire emergency; 3D GIS; Oblique photography

近年來，頻發(fā)的火災(zāi)嚴(yán)重威脅公眾的生命安全和制約社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，其具有發(fā)生頻率高、突發(fā)性強(qiáng)、涉及面廣、破壞力巨大的特點(diǎn)[1]，往往對公眾的生命財(cái)產(chǎn)造成重大損失。消防實(shí)戰(zhàn)演練由于需要花費(fèi)巨大的人力、物力、財(cái)力，演練頻次有限，傳統(tǒng)的消防應(yīng)急由于信息化程度不夠高，消防應(yīng)急指揮員僅憑經(jīng)驗(yàn)實(shí)施搶險(xiǎn)救援活動，從而導(dǎo)致指揮調(diào)度效率低、實(shí)效性差、決策偏差大[2]。隨著地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，簡稱GIS）[4-5]技術(shù)和傾斜攝影技術(shù)應(yīng)用往縱深發(fā)展，在防災(zāi)減災(zāi)方面應(yīng)用越來越廣泛，三維GIS技術(shù)與城市消防應(yīng)急指揮深度融合，成為破解消防演練、消防應(yīng)急指揮困局的新路徑，消防指揮員可以在實(shí)景三維的場景中進(jìn)行消防演練、應(yīng)急指揮調(diào)度，實(shí)現(xiàn)消防應(yīng)急的可視化、信息化，從而提高消防人員的整體素質(zhì)、指揮決策的科學(xué)性，降低實(shí)戰(zhàn)中火災(zāi)造成的財(cái)產(chǎn)損失和人員的傷亡。

1? 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

傾斜攝影技術(shù)[5]是國際測繪領(lǐng)域近些年快速發(fā)展的新型信息采集技術(shù)，它顛覆了以往單一垂直角度進(jìn)行拍攝的傳統(tǒng)航空攝影的局限，通過在飛行平臺上搭載多臺傾斜攝影相機(jī)（或傳感器），同時從一個垂直、多個傾斜等不同的角度快速采集豐富的影像數(shù)據(jù)。傾斜攝影是三維成果真實(shí)，符合人類感知，具有真實(shí)豐富的紋理信息，可實(shí)現(xiàn)高精度測量的航空攝影技術(shù)[6-7]。其具有效率高、成本低、數(shù)據(jù)精確、操作靈活等優(yōu)勢，能夠滿足快速、高效、精確進(jìn)行實(shí)景三維建模的需求，廣泛應(yīng)用于城市規(guī)劃、建設(shè)和管理等方面。

2? 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

基于三維GIS的城市消防應(yīng)急系統(tǒng)采用分層設(shè)計(jì)的思想，基于易擴(kuò)展、松耦合的原則，總體架構(gòu)為5層，如圖1所示，具體描述如下。

（1）基礎(chǔ)設(shè)施層?；A(chǔ)設(shè)施是平臺的支撐運(yùn)行環(huán)境，包括基礎(chǔ)環(huán)境、計(jì)算資源、網(wǎng)絡(luò)資源、存儲資源，保障系統(tǒng)健康穩(wěn)健運(yùn)行。

（2）數(shù)據(jù)層。數(shù)據(jù)層包括基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫、專題數(shù)據(jù)庫和系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫等，主要存儲基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)、消防資源數(shù)據(jù)、交通數(shù)據(jù)等，為系統(tǒng)提供核心的數(shù)據(jù)資源。

（3）支撐層。支撐層包括三維GIS平臺（Super Map）和數(shù)據(jù)庫管理軟件，用于管理和發(fā)布數(shù)據(jù)服務(wù)。

（4）應(yīng)用層。應(yīng)用層在數(shù)據(jù)層和平臺支撐層的基礎(chǔ)上，根據(jù)消防應(yīng)急的需求，系統(tǒng)提供基礎(chǔ)地圖功能、單位消防預(yù)案、消防應(yīng)急等服務(wù)。

（5）訪問層。根據(jù)相應(yīng)的權(quán)限可以通過PC端、移動設(shè)備和其他終端進(jìn)行訪問操作。

2.2 功能設(shè)計(jì)

三維GIS消防推演決策系統(tǒng)功能主要包括地圖基礎(chǔ)功能、單位消防預(yù)案、消防應(yīng)急服務(wù)等模塊，功能結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3? 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1 地圖基礎(chǔ)功能

地圖基本功能主要包括三維地圖瀏覽、地圖量算及標(biāo)注。三維地圖瀏覽有地圖漫游和環(huán)繞瀏覽兩種模式，地圖漫游通過鼠標(biāo)鍵盤實(shí)現(xiàn)三維地圖的漫游控制;環(huán)繞瀏覽功能以3D視窗中心點(diǎn)為中心進(jìn)行360度環(huán)繞瀏覽實(shí)景三維地圖。三維地圖量算主要包括距離量算、面積量算和高度量算，距離量算是指在實(shí)景三維空間中兩點(diǎn)或多點(diǎn)間的距離，并能夠在三維地圖中標(biāo)注出量算結(jié)果;面積量算在三維場景中測算出空間面積;高度量算能夠在三維場景中測算出建筑物的高度等，為消防應(yīng)急救援的科學(xué)決策提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。

3.2 單位消防預(yù)案

單位消防預(yù)案模塊，基于實(shí)景真三維地圖，實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)單位簡介、建筑內(nèi)部查看、進(jìn)攻通道展示、指揮力量、特別警示等功能（見圖3），為消防救援提供了信息支撐。（1）重點(diǎn)單位簡介，展示重點(diǎn)單位的名稱、地址、耐火等級等詳細(xì)信息，查詢建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)、全景圖、平面圖、消防設(shè)施擺放、安全出口等重要信息;（2）建筑內(nèi)部查看功能，可向消防員展示建筑內(nèi)部的結(jié)構(gòu)、環(huán)境及消防栓的分布情況?？蓪⒔ㄖO(shè)置為透明，通過三維地圖漫游的方式查看安全通道、消防栓等的分布情況;（3）進(jìn)攻通道展示，該功能將重點(diǎn)建筑以透明的方式呈現(xiàn)出來，并標(biāo)注建筑滅火進(jìn)攻入口，方便直觀查看，并且實(shí)現(xiàn)了入口定位及現(xiàn)場圖片展示;（4）指揮力量，展示消防指揮部（包括前沿指揮部、戰(zhàn)勤保障部、社會聯(lián)動部）結(jié)構(gòu)及人員構(gòu)成，可以進(jìn)行各部門進(jìn)行名稱、聯(lián)系方式等詳細(xì)信息查看;（5）特別警示，可在實(shí)景真三維地圖中查詢展示易燃可燃場所，進(jìn)攻通道關(guān)閉堵塞，周圍道路交通等滅火救援應(yīng)注意的情況。

3.3 消防應(yīng)急服務(wù)

3.3.1 火情定位

火情定位是消防應(yīng)急系統(tǒng)不可或缺的主要功能。消防應(yīng)急指揮第一步就是確定火災(zāi)的位置，消防人員根據(jù)第一時間上報(bào)的火情位置，在實(shí)景三維地圖中火情定位后，呈粒子效果動態(tài)逼真展示。火情定位模塊包括火源位置定位和火源屬性信息編輯，火源位置定位是在三維場景中自定義火源發(fā)生位置，并且可以編輯火源的強(qiáng)度信息?；鹪磳傩孕畔⒕庉嬍菍鹪葱畔⑦M(jìn)一步進(jìn)行豐富補(bǔ)充，如火災(zāi)發(fā)生時間、火災(zāi)現(xiàn)場照片、著火面積及災(zāi)情等級等信息，進(jìn)而消防人員能夠?qū)鹎檫M(jìn)行分析研判，從而進(jìn)行火災(zāi)救援指揮。

3.3.2 滅火力量計(jì)算

在消防指揮調(diào)度中，須根據(jù)火情等級及周邊環(huán)境情況等，研判需要調(diào)度多少滅火資源（消防車、消防水帶等），以便科學(xué)有效地進(jìn)行消防滅火。滅火力量計(jì)算分析根據(jù)火情的等級及周邊環(huán)境情況，進(jìn)行消防力量計(jì)算分析，為消防應(yīng)急指揮提供科學(xué)數(shù)據(jù)，以便對消防資源科學(xué)合理調(diào)度。

3.3.3 最佳路徑分析

路徑分析功能針對火災(zāi)發(fā)生時之后，自動檢索火源周邊消防車分布情況，并展示救援力量分布點(diǎn)到火災(zāi)現(xiàn)場的可達(dá)路線，顯示關(guān)鍵路口，標(biāo)注路段長度，高亮顯示整個出警路線。此外，還可以沿最佳路徑，調(diào)取查看關(guān)鍵路口的監(jiān)控視頻信息，對路徑是否可達(dá)、擁堵等狀況進(jìn)行分析，確保出警路線暢通。

3.3.4 消防資源查詢

消防資源查詢對消防相關(guān)資源進(jìn)行檢索以及緩沖區(qū)查詢，實(shí)現(xiàn)“屬性查圖，圖查屬性”?！皩傩圆閳D”是輸入檢索條件進(jìn)行查詢，在實(shí)景三維地圖中展示消防資源的分布情況及屬性特征。“圖查屬性”是以火源點(diǎn)為中心，設(shè)置緩沖半徑并建立緩沖區(qū)，進(jìn)而緩沖區(qū)與消防資源數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加分析，將緩沖區(qū)范圍內(nèi)的消防水源、消防車、消防人員及消防栓等資源展示出來，以便消防人員進(jìn)行指揮調(diào)度。

3.3.5 消防應(yīng)急演練

消防實(shí)戰(zhàn)演練需要耗費(fèi)巨大的人力、物力、財(cái)力，從而導(dǎo)致無法進(jìn)行頻繁演練。該系統(tǒng)消防應(yīng)急演練功能為消防員提供火災(zāi)消防救援模擬演練。在三維場景中可利用粒子效果模擬不同的火情、火勢，進(jìn)行消防車調(diào)度，通過消防車擺放、消防車布設(shè)及消防水帶與消防設(shè)施接口連接，布設(shè)進(jìn)攻路線，進(jìn)行火勢偵查（見圖3），最終以動態(tài)的效果展示出槍滅火過程，能過使用消防員熟練掌握火災(zāi)位置的環(huán)境情況、消防資源調(diào)度指揮及作戰(zhàn)流程。

4? 結(jié)語

該文以實(shí)景真三維數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，面向消防演練與應(yīng)急指揮的需求，應(yīng)用GIS、傾斜攝影等技術(shù)構(gòu)建了三維GIS城市消防應(yīng)急系統(tǒng)，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了地圖基礎(chǔ)功能、單位消防預(yù)案、消防應(yīng)急等服務(wù)。三維GIS消防應(yīng)急系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)踐表明：消防員能夠在實(shí)景真三維場景中，進(jìn)行直觀的消防演練和現(xiàn)場實(shí)戰(zhàn)指揮調(diào)度，提高了消防演練的頻次和效率、消防指揮調(diào)度的準(zhǔn)確率和響應(yīng)速度，提升了消防應(yīng)急指揮決策的科學(xué)性。

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