上海市黃浦消防大數據管理三維GIS平臺應用研究

曹維

(上海市測繪院，上海 200063)

上海市黃浦消防大數據管理三維GIS平臺應用研究

曹維*

(上海市測繪院，上海 200063)

我國已經建立較為完整和健全的消防安全體系，但是各數據源的采集，數據之間的融合存在載體不明確的問題。本文詳細介紹消防大數據管理平臺以三維GIS為空間載體，面向消防重點單位建筑，通過與消防物聯網、監(jiān)督檢查、內裝修、物業(yè)巡檢等二級平臺建立數據接口，實現數據動態(tài)采集與交換，并與公安，安監(jiān)，民防等部門信息的共享與交換，將各類信息集成到消防重點建筑上，闡述了平臺的總體思路和架構，描述了系統(tǒng)中主要功能設計、實現方法和創(chuàng)新點，最終結合案例簡述了平臺的應用。

三維GIS；消防；數據融合

1 引 言

近年來隨著消防信息化建設高速發(fā)展，全國消防部隊建成并投入使用了多個業(yè)務數據信息一體化。通過服務平臺，消防部分實現人、設備、機構、信息等的高度共享，為消防事業(yè)提供便利，我國消防事業(yè)也有了一大飛躍。隨著分析云技術產生的大數據形成以及其在相關領域內的成熟應用，探索大數據，應用于消防事業(yè)領域，必將促進工作能力、效率，促進部門團隊建設。通過建立“基礎數據庫”，對信息進行轉換、清晰、過濾等處理，為消防業(yè)務提供信息查詢、情報研判、業(yè)務協(xié)同等數據支持。建設消防“大數據”分析系統(tǒng)是我國消防事業(yè)發(fā)展的必經之路。數據中心是整個消防部隊的信息化基礎。統(tǒng)一的技術體制、標準規(guī)范和交換體系實現具體的信息共享。建立基礎數據平臺軟件，管理控制基礎數據，為消防業(yè)務應用打開交流信息的新窗口。

但是多年來，各地消防部門建立了大量的業(yè)務系統(tǒng)，積累了豐富的基礎數據源，但由于建設時期不同以及建設過程中受當時技術和認識的局限，數據分布極為分散，造成了過量的數據冗余和數據不一致，使數據資源難以訪問、管理并獲得有效的決策支持。消防部隊的信息通常是綜合性的，并且與業(yè)務需要緊密結合，當前業(yè)務系統(tǒng)只提供了技術的基礎保障，數據只是存儲在數據庫中，并沒有建立起不同角度的分析主題。并且已有的消防業(yè)務系統(tǒng)大都分散獨立，互聯性差、信息管理分散，數據的完整性、準確性、及時性等方面存在較大差距，形成了許多信息孤島，缺乏共享的、網絡化的信息資源。而且，大量數據分別存放在不同的業(yè)務處理系統(tǒng)中，無法及時獲取并有效綜合分析信息。

目前，我國消防體系建設上已經全面的投入了滅火救援信息系統(tǒng)、消防監(jiān)督信息系統(tǒng)、消防部隊管理系統(tǒng)、公眾服務信息系統(tǒng)、火災統(tǒng)計分析系統(tǒng)等，基本實現消防體系信息化。隨著云計算、大數據的應用領域逐漸延伸，在消防工作領域，應用大數據推進消防體系標準化、結構化、完善化發(fā)展，對于消防工作來講勢在必行。而隨著數字城市建設的不斷推進，計算機三維技術、網絡技術與計算機硬件性能的不斷提高，將先進的三維虛擬現實技術與三維GIS引入消防中已成為“智慧消防”發(fā)展的一個主要方向。三維數字城市能夠全方位地、直觀地給人們提供有關城市的各種具有真實感的場景信息，構建出一個真實、直觀的虛擬城市環(huán)境。通過將大數據進行收集、分析，然后展示在三維數字城市里，這是傳統(tǒng)手段如文字、圖像、圖表乃至動畫等所不能達到的，是當今消防信息化發(fā)展的重要方向。

2 系統(tǒng)設計

2.1系統(tǒng)總體思路

系統(tǒng)的總體思路是將系統(tǒng)分為一級平臺和二級平臺。一級平臺部署于政務外網，以上海市地理信息公共服務平臺中三維現狀數據為基礎，實現黃浦區(qū)整體消防安全情況查詢、統(tǒng)計與分析。二級平臺部署于互聯網，主要由市場進行運作，實現各類數據的采集，提交到安全大數據分析平臺，在此基礎上利用大數據分析模型，對重點單位進行火災危險度分析，并通過一級平臺提供的數據交換標準與接口將數據展示一級平臺上，形成一套以三維GIS平臺為基礎，數據采集、共享、交換、瀏覽、統(tǒng)計、分析的消防業(yè)務閉環(huán)，為城市防災減災提供輔助決策。

2.2系統(tǒng)總體架構

系統(tǒng)主要采用分布式部署方式。整個三維場景及相關GIS數據主要部署于上海市基礎地理信息公共服務平臺，用戶不需要存儲和維護GIS相關數據，只需要通過政務外網就可以快速的訪問整個信息系統(tǒng)。系統(tǒng)的總體架構分為一級平臺、二級平臺和安全大數據分析平臺，結構關系如圖1所示：

圖1系統(tǒng)總體架構

(1)政務外網(一級平臺)架構

一級平臺整體部署于政務外網，其中系統(tǒng)中使用的二維地圖，影像地圖，三維地圖等基礎地理信息數據直接調用上海市地理信息公共服務平臺，利用GIS云服務避免系統(tǒng)中數據的生產與更新工作量。

圖2 一級平臺架構

安全大數據管理平臺(一級平臺)部署于上海市消防局，通過調用消防大數據中心的各類數據資源，在地圖上進行瀏覽、查詢與分析功能，如圖2所示。

(2)互聯網(二級平臺)架構

二級平臺整體部署于互聯網上，以消防物聯網為例，對用戶現場安裝用戶傳輸終端裝置及相關的傳感器設備，通過VPN加密的網絡寬帶或者2G3GGPRS無線網絡傳輸至云端存儲，聯網單位及社會中介服務機構可通過客戶端(手機APP、電腦IE瀏覽器)直接訪問云端服務，提供數據查詢、服務及預警功能，如圖3所示。

圖3二級平臺架構

(3)安全大數據分析平臺架構

數據分析模型應用整體部署于政務外網上，將采集的數據進行匯聚、清洗、模型分析，將分析結果通過GIS集成到消防重點建筑上。分析的結果可對消防的日常監(jiān)督、區(qū)域火災整體形勢評估，區(qū)域安全形勢的研判提供必要的依據及數據支撐，如圖4所示。

圖4安全大數據分析平臺架構

3 系統(tǒng)功能設計與實現

3.1系統(tǒng)基本功能設計與實現

三維GIS平臺提供地理信息數據瀏覽服務，數據包括矢量、影像與三維數據等內容，三維數據覆蓋上海市外環(huán)內 660 km2，除有建筑物、橋梁、高架模型外，還有植被、樹木和廣告牌模型，數據類型非常豐富。其中豫園、人民廣場、陸家嘴、外灘、這些重點區(qū)域的模型為精細模型甚至為超精細模型?；谏鲜龌A地理信息，疊加黃浦區(qū)內的街道、水源、道路、重點單位、建筑工地、維保單位、地名地址等基礎信息進行查詢，如圖5所示。

圖5系統(tǒng)基本功能實現

(1)街道信息查詢

在地圖中顯示黃浦區(qū)內街道區(qū)域分布，展示街道信息，如街道名稱、街道地址、書記名稱、聯系電話、聯絡員等。

(2)水源信息查詢

水源信息查詢根據名稱或范圍得到消火栓的名稱、位置和使用狀態(tài)等。

(3)狹窄道路信息

狹窄道路信息查詢是根據黃浦區(qū)內單行道較多，限行條件較多等獨特的道路特點，查詢獲取黃浦區(qū)內巷弄位置、道路的名稱、不通車原因、所屬中隊、起止路段等信息。

(4)消防重點建筑

消防重點建筑查詢根據名稱、高度、地址、是否易燃易爆、是否多產權建筑、是否為人員密集建筑等條件進行檢索，得到重點建筑的位置，展示重點建筑消防摸排表。

(5)維保單位

維保單位根據維保單位名稱進行檢索，得到維保單位維護建筑所在位置、獲取維保單位信息等。

(6)地名地址定位

地名地址根據地名、門牌、興趣點等關鍵字進行查詢，添加POI位置，顯示經緯度信息。

3.2內裝修審批模塊集成

系統(tǒng)實現與內裝修審批二級平臺對接，實現工程的基本信息(如建設單位、工程名稱、地址等)、單位資質信息(設計、施工、監(jiān)理)、報告信息(施工圖審查、審批和備案、施工許可證、見證取樣檢驗、消防設施檢測)的查閱與瀏覽。

3.3監(jiān)督檢查模塊集成

系統(tǒng)實現與現場執(zhí)法監(jiān)督檢查信息二級平臺對接，實現對消防重點單位的監(jiān)督檢查記錄的瀏覽與查詢，提供待辦事項、監(jiān)督檢查、工作提醒、通知通告、法律法規(guī)等內容。

3.4日常巡檢模塊集成

系統(tǒng)實現與巡檢二級平臺對接，解決聯網建筑物單位消防設施系統(tǒng)、設備的維護保養(yǎng)管理，包括消防設施的巡查、檢測、保養(yǎng)等維護作業(yè)。通過作業(yè)，提前預防，消除火災隱患。通過物聯網建筑物中的接入消防設施，可以查閱所有設備信息，如供應商、使用期限、聯系電話、維護情況、所在位置等，把原來設施編號或者文字表示變成三維圖形位置；實現對消防設備全生命周期進行管理，比如對壽命即將到期的設備及時預警和更換配件，防止事故發(fā)生。

3.5消防物聯網模塊集成

系統(tǒng)實現與消防物聯網二級平臺對接，提供以GIS三維地圖的直觀展示，將物聯網終端采集的數據通過標準的消防指標體系模型評估建筑物的防火等級，區(qū)域統(tǒng)計后分級分色對網格片區(qū)的防火形勢進行評估，為消防及政府部門提供防火信息研判的輔助決策工具。

3.6民防工程模塊集成

系統(tǒng)實現與民防工程二級平臺對接，在三維地圖上交互顯示民防工程范圍面，展示民防工程(工程名稱、建筑面積、物業(yè)管理單位、工程類別、工程地址等)詳細信息。

3.7安監(jiān)信息模塊集成

系統(tǒng)實現與安監(jiān)信息二級平臺對接，對已安裝監(jiān)測終端設備的企業(yè)進行標注在GIS地圖上，對有毒有害氣體監(jiān)控，顯示該企業(yè)單位的位置信息并包含詳細的監(jiān)測參數，如圖6所示。

圖6通過重點建筑，查看集成的二級平臺信息

4 系統(tǒng)創(chuàng)新

4.1突破平面限制，消防信息三維展現

傳統(tǒng)的消防信息都是以文字、表格、圖表予以表達，如水源信息、道路信息、建筑信息等。而系統(tǒng)以三維GIS為空間載體，使用覆蓋上海市外環(huán)內 660 km2的建筑物、橋梁、高架、植被、樹木和廣告牌模型，構建出一個直觀的虛擬城市環(huán)境。此項創(chuàng)新在上海旅游節(jié)開幕式花車巡游力量部署中得到體現，如圖7所示。

圖7花車巡游周邊環(huán)境三維展現

4.2以重點建筑為對象，解決消防信息碎片化

上海市黃浦區(qū)不僅有繁華的商業(yè)區(qū)，還有大多建造年代久遠，結構陳舊，耐火等級較低的老舊建筑，區(qū)域范圍內消防重點建筑600多棟。以往對于黃浦區(qū)域內的消防重點單位信息都相對比較碎片化，缺乏統(tǒng)一的方式方法進行有效的管理、查詢與分析。系統(tǒng)通過以三維GIS為載體，以消防重點建筑為對象，將各類數據集成到重點建筑上，梳理成有效的信息。

4.3破除信息孤島，實現數據共享

由于建設時期不同以及建設過程中受當時技術和認識的局限，數據分布極為分散，造成了過量的數據冗余和數據不一致，使數據資源難以訪問、管理并獲得有效的決策支持，并且已有的消防業(yè)務系統(tǒng)大都分散獨立，互聯性差、信息管理分散，數據的完整性、準確性、及時性等方面存在較大差距，形成了許多信息孤島，缺乏共享的、網絡化的信息資源。而且，大量數據分別存放在不同的業(yè)務處理系統(tǒng)中，無法及時獲取并有效綜合分析信息。本系統(tǒng)提供基礎數據訪問和交換的接口標準，通過統(tǒng)一技術體制、數據標準規(guī)范和信息交換機制，解決消防信息系統(tǒng)的信息共享和集成問題，為各級提供統(tǒng)一和快捷的信息支持。在這樣的標準支撐下，既不影響二級平臺日常的業(yè)務運轉，也實現了在一級平臺進行數據匯總、分析和展示。

5 結 語

本系統(tǒng)基于上海市基礎地理信息公共服務平臺，面向黃浦區(qū)消防安全管理的需求，構架了消防大數據管理三維GIS平臺，建立了重點建筑與重點單位空間數據庫，錄入黃浦區(qū)600多家消防重點單位信息，提供了黃浦區(qū)三維場景瀏覽、基礎信息查詢，如街道分布、水源信息、狹窄道路信息、重點建筑查詢、地名地址查詢等功能，集成內裝修審批、監(jiān)督檢查、日常巡檢、消防物聯網、民防信息和安監(jiān)信息，形成多結構、多方面、多體系的海量數據，并采用大數據分析工具和大數據挖掘技術，對消防業(yè)務進行準確的分析和判斷，開創(chuàng)了消防管理新的方式方法，為我國消防體系建設探索新的途徑。

[1] 顧建祥. 基于上海市地理信息公共服務平臺的智慧消防建設研究[J]. 現代測繪，2012(2)：13～15.

[2] 丁曉春. 云計算與上海市智慧消防[J]. 現代測繪，2013(4)：15～17.

[3] 傅永財. 探索大數據思維下的智慧消防[J]. 消防科學與技術，2016(12)：1758～1762.

[4] 鄭茂輝，駱華仁，華民強等. 基于GIS的防空防災綜合信息服務平臺設計[J]. 災害學，2010(S1)：394.

[5] 苗前軍. 地理信息公共服務平臺建設的有效驅動[J]. 地理信息世界，2010(1)：6～11.

[6] 趙自力，王東華，周曉光. 基于ArcGIS Server的網絡GIS應用系統(tǒng)開發(fā)[J]. 遙感信息，2007(1)：76～80.

[7] 毛煒青. 服務于智慧城市的三維地理信息建設和應用研究[J]. 測繪與空間地理信息，2013(11)：82～84+87.

[8] 汪旻琦. 城市三維地理信息系統(tǒng)建設與應用研究[J]. 甘肅聯合大學學報·自然科學版，2009(6)：46～49.

[9] 賈蓉. 從BIM的角度看園區(qū)的信息化建設——以上海國際旅游度假區(qū)為例[J]. 測繪通報，2015(S1)：210～211+215.

ApplicationStudyofThree-dimensionalGISBigDataManagementSysteminFirefighting

Cao Wei

(Shanghai Institute of Surveying and Mapping，Shanghai 200063，China)

At present，our country has established a relatively complete fire safety system，but the collection of data sources and the integration lacks unclear carrier. This paper introduced big data management platform of firefighting，which using 3DGIS as the carrier，establishing data interface with sub platform，realizing dynamic data exchange，and integrating all information into key construction. The paper expounded general ideas and framework of the platform，and also described the main functions and the method to implementing of the system. At last the paper introduced the application of system in the actual projects with practical.

3D GIS；firefighting；data merge

1672-8262(2017)05-110-05

P208.2

A

2017—05—17

曹維(1985—)，男，工程師，GIS行業(yè)應用系統(tǒng)建設研究。