談基于3D的GIS智慧安防可視化管理平臺
在平安城市建設中,應急指揮與調度系統通過采用監控點在二維電子地圖上顯示的方式,能夠實現集視頻監控、GIS、GPS定位、周界防范(如采電子脈沖、震動光纜等)、目標識別、智能視頻、語音通信、指揮調度等多項技術為一體的大型綜合安防平臺。
然而,隨著城市建設的發展,中國城鎮化率已經超過了50%,城市中樓群林立,情況復雜,對于現場應急救援人員來說,二維電子地圖存在很大的局限性,已經遠遠不能滿足平安城市、智慧城市建設的現實需要,而以城市三維建模、GPS、GIS應用為基礎的3DGIS技術的興起,實現了電子地圖從二維平滑升級到三維地理空間信息系統,從而給安防行業帶來了新的機會。
本文介紹全景呈現三維地理空間信息系統這一核心技術、平臺及其應用,其根本出發點是把報警點全景呈現與三維地理空間信息高度融合,實現智能感知、快速響應、精準定位、高效決策、協同應急、震懾犯罪、捍衛安寧,把安全事件造成的損失和影響控制在最小,標志著智慧安防時代的到來。
一、平臺原理
該GIS智慧安防可視化管理平臺是以VIDC嵌入式可插拔海量數據處理城市中心主機為核心,通過遍布城市的、構建在智能視覺物聯網基礎之上的前端智能視頻采集系統(IVS),利用基于云計算的后臺大數據分析、海量視頻處理和檢索系統,實現對城市人、車、物、路、事件的安全狀況的實時監控,智能感知城市中面臨的安全威脅,一旦發生報警可通過該平臺全景呈現報警信息及全景圖像,做到“事前智能感知、事中精準處置、事后完整取證”,從而實現智慧化城市安防體系建設。
平臺采用了智能視覺物聯網技術、3DGIS可視化管理平臺技術、VIDC云單元主機技術等三大核心技術。其中,在3DGIS可視化管理平臺中嵌入了貝爾信3DCityEngine核心引擎。
二、3DcityEngine核心引擎
3DcityEngine基于國際領先的三維地理信息處理核心技術,它以分布式的三維地理空間數據庫為基礎,采用模型流技術、海量數據存儲技術、網絡服務分建共享技術、圖形圖像處理技術、多元實時數據接入技術、WFS和WMS技術、數據庫技術、網絡技術和其它相關信息技術,實現各種地理信息資源的統一管理、整合、交換、協同和共享,建立跨地區、跨部門的“一站式”網絡協同服務體系,為政府、企業、公眾提供網絡化三維地理信息服務。
三、三維地理信息海量數據處理的核心引擎的框架如下:
3DCityEngine引擎功能特點:
a)嵌入式云計算-云存儲-云分析-云控制主機平臺
b)智慧[FS:PAGE]城市運營綜合管理中心平臺的支撐引擎
c)高速的海量城市三維空間數據數據處理能力
d)出色的三維仿真效果與二維GIS結合
e)組件式3DCityEngine平臺與二次開發支持
f)完整的空間數據描述體系
g)三維矢量數據解決方案
h)良好的人機交互
i)二、三維空間地理信息無縫整合
j)人性化瀏覽操作
k)“事件-觸發”機制
l)跨平臺通信
m)強大的數據庫驅動引擎
該3DGIS技術,實現快速平滑的網絡三維虛擬現實展示,以及公共基礎地理數據的共享,和城市海量數據的聚會和展示,主要有如下3DGIS創新技術:
a)模型流技術
b)海量數據存儲技術
c)網絡服務分建共享
d)圖形圖像處理技術
e)多元實時數據接入技術
四、平臺功能
通過VIDC嵌入式可插拔海量數據處理城市中心主機,實現一站式交換、智能分析和存儲,可實現:(1)自動語義識別人、車、物、路的行為;(2)在報警日志中自動記錄事件;(3)自動存儲事件和災備;(4)上級可遠程調用顯示實時場景,觸發報警場景可在手持終端(個人電腦,i-Pad和手機)上顯示;(5)事后取證可通過關鍵詞進行視頻搜索和取證。
系統具有如下特點:
(1)集成現代視覺傳感器、寬帶傳輸、圖像處理、智能行為識別、攝影測量、3D虛擬環境等技術于一體的全景式視頻瀏覽與監控系統;
(2)通過對目標區域的3D全景呈現,并通過對目標區域全覆蓋布設的視覺傳感器進行精確跟蹤和定位,實時顯示監控畫面和聯網報警;
(3)具有3D動態空間瀏覽器的功能,能夠實現目標區域事件過程的全景呈現、快速跟蹤、瀏覽與回放;實時進行自動語義識別,框示目標標簽和軌跡,記錄報警日志;利用新一代“海量視頻智能檢索”技術,事后可按特定條件搜索符合條件的視頻畫面遠程調用報警日志。
整個平臺系統具有如下功能:
(1)全景呈現
·超高精度
·全景顯示:覆蓋建筑立面、戶外場地和周界環境
·用鼠標自由操控:任意翻轉,任意縮放
·疊加3DGIS三維地理空間信息:對人、車、物、路、事件進行精準定位
(2)智能識別
·智能識別目標類型:人、車、物、路
·智能識別預警區域:合法、警戒,非法
·智能識別事件類型:非法入侵、穿越絆線、非法停車、自動跟蹤、翻越圍墻、偷盜行為、遺留物檢測、人數統計和煙火檢測等。
·實時目標動態顯示:空間位置、運動方向、運動軌跡
(3)虛實結合
·智能捕捉動態目標:[FS:PAGE]智能動態圖像識別與背景擾動過濾
·當目標觸發規則出現(如闖越周界),從視頻圖像中提取移動目標物,在監視畫面上標定目標,并顯示精確的地理空間位置及坐標(經緯度)
·智能目標視頻窗口:每個目標配置固定視頻窗口,自動切換攝像機視頻
·報警后聲光提示:自動啟動入侵目標圖像方框和真人語音提示目標闖入的準確位置
(4)網格管理
通過網格化管理把城市劃分為一個個管理網格,安全責任落實到人,能夠實現快速的出警。
(5)精準智能
三維全景地圖與闖入目標的精準映射,克服語言阻隔,縮短反應時間,全局了然于胸,最終做到:實時反應,聯網聯動,快速精準報警和出警。
(6)三網四屏
在服務于應急指揮、日常決策、經營或辦公和公眾信息發布的過程中,各級政府和企業的領導以及公眾通過“三網四屏”(三網:互聯網、通信網、廣電網;四屏:電腦屏、手機屏、電視屏、車載屏)實現視頻信息的共享,從而做到應對安全事件的協同響應,把安全事件造成的損失控制在最低,把影響降低至最小。
五、平臺應用
該平臺的應用領域包括:(1)封閉場景和空間:設置封閉周界與公共空間隔離的安保區域。例如:學校、監獄、機場、礦山等;(2)半開放場景和空間:監控特定區域、特定時段非法入侵的安保要求。例如:銀行、油田、港口等;(3)城市級綜合建設項目,如數字城市和智慧城市的智能化改造等。
六、系統集成商的機會
目前,越來越多的安防集成應用平臺同地理信息技術GIS相結合,構建監控、報警、門禁等專用圖層,通過GIS地圖實現可視化的應用和操作,如發生報警后,GIS地圖自動顯示報警位置,并聯動周邊監控圖像,關閉附近門禁通道,同時進行報警信息廣播等。
今后,采用該平臺技術,將先進的實景360度拼接算法、全景交互系統、數據庫資產管理系統、多點觸摸技術應用、Android移動系統有機整合,能構成新一代全景呈現三維交互平臺。三維實景在瀏覽中可以由觀賞者對圖像進行放大、縮小、移動、多角度觀看等操作。經過深入的編程,還可實現場景中的熱點鏈接、多場景之間虛擬漫游、雷達方位導航等功能。
可將安防系統中的信息點位(監控點、報警點、門禁點等)在三維實景圖對應的位置進行標注,用戶點擊圖片或圖標,即可直接調取對應監控圖像,遠程打開門禁通道,并獲取點位詳細信息等,真正實現“身臨其境”、“所見即所得”的操控體驗,做到“智能感知、快速響應、精準定位、高效決策、協同應急”。
[FS:PAGE]對于安防系統集成商來說,采用該平臺可獲得新的業務機會,同時,也有機會介入兩塊基礎地理業務,提升系統集成的價值:
(1)基礎地理信息數據體系建設
基礎地理信息數據體系包括測繪基準、基礎地理信息數據、面向服務的產品數據、管理系統和支撐環境;目錄與交換體系包括目錄與元數據、專題數據、交換管理系統和支撐環境;公共服務體系包括離線的地圖與數據提供、在線服務系統和支撐環境。
(2)地理信息公共平臺建設
地理信息公共平臺由數據集、交換管理系統、在線服務系統和支撐環境組成。數據集是地理信息公共平臺的核心內容,主要包括面向服務的產品數據(含地理實體數據、影像數據、地圖數據、地名地址數據和三維景觀數據)、其他部門或單位的專題數據,以及目錄與元數據;交換管理系統與在線服務系統是地理信息公共平臺應用接口和運行維護工具;支撐環境是地理信息公共平臺提供服務的保障條件。
國家“十二五”規劃,已經把“集成泛在精確定位、全息導航地圖、智能位置服務”列入規劃,要求“構建導航與位置服務網,研究導航與位置服務終端入網標準、空間信息基礎數據和專題數據的迭加協議、位置服務的信息安全等關鍵問題,建立導航與位置服務網絡和運營管理示范系統與平臺,逐步形成我國導航與位置服務的綜合體系,促進導航與位置服務戰略性新興產業的形成”,因此,及早布局安防GIS系統集成應用市場是安防行業必然的選擇。
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