基于GIS的智慧校園監(jiān)控系統(tǒng)

◆馬富達(dá) 鄭　輝 周曉敏

基于GIS的智慧校園監(jiān)控系統(tǒng)

◆馬富達(dá) 鄭輝 周曉敏

（西南民族大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 四川 610041）

網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)已然成為當(dāng)前GIS技術(shù)熱點，本文探討在智慧校園視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的WebGIS技術(shù)應(yīng)用。包括采集點建立、采集點通信連接、采集點管理、實時監(jiān)控等多方面的應(yīng)用，為用戶提供空間性的視頻監(jiān)控信息監(jiān)控快速調(diào)取實時圖像功能。研究以數(shù)據(jù)服務(wù)器以及Web服務(wù)器的建立為基礎(chǔ)，以校園WebGIS數(shù)據(jù)庫建立校園三維地圖。

WebGIS；智慧校園；Supermap IS；Java EE；Javascript

0 引言

教育對社會的發(fā)展至關(guān)重要，社會對學(xué)校能否保持正常的教學(xué)秩序非常關(guān)注。智慧校園逐漸成為當(dāng)前學(xué)校發(fā)展的必然趨勢。實現(xiàn)智慧化校園，以推動信息現(xiàn)代化。

基于實景校園的三維地圖為管控場景，有利于學(xué)校管理人員在三維角度上實景查看校園內(nèi)的全貌；基于地理位置的智慧校園的視頻監(jiān)控，有利于學(xué)校管理人員實時查看校園內(nèi)各處的視頻內(nèi)容，便于學(xué)校管理人員加強學(xué)校安全力度。

將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及GIS技術(shù)有機結(jié)合，集成GIS的功能，并通過網(wǎng)站作為載體提供可視化視窗界面，并且通過簡單的操作，就可以實現(xiàn)。基于GIS的智慧校園視頻監(jiān)控系統(tǒng)項目就此誕生了[1]。

1 WebGIS概述

1.1 WebGIS的定義

WebGIS即GIS+萬維網(wǎng)，是GIS的一種廣域網(wǎng)環(huán)境應(yīng)用，目的是實現(xiàn)控件信息網(wǎng)絡(luò)化。通過萬維網(wǎng)使其演變成一種大眾的信息工具，從任意網(wǎng)絡(luò)邊緣節(jié)點都可瀏覽分布各式的、具有超媒體特性的地理空間數(shù)據(jù)及屬性數(shù)據(jù)，進(jìn)行地理空間分析、查詢，以及智能輔助方案。其不僅提供給用戶矢量化空間信息，還有遙感影像、動態(tài)視頻、文字說明等多種信息。

1.2 WebGIS的特點

與傳統(tǒng)的地理信息系統(tǒng)比較，萬維網(wǎng)地理信息系統(tǒng)具有四個特點：更廣泛的客戶訪問范圍、客戶端平臺獨立性、更簡單的操作、平衡高效的計算負(fù)載[2]。

2 設(shè)計思路

通過使用WebGIS軟件的平臺和主要的構(gòu)造法比較，選用Supermap IS 9.0.7127.10216[3]作為WebGIS Server；Tomcat 9.0作為Web服務(wù)平臺；Microsoft SQL Server 2008 R2作為空間信息和屬性信息數(shù)據(jù)庫；使用Java EE結(jié)合JavaScript、HTML等語言進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)。

3 技術(shù)分析

3.1 地圖數(shù)據(jù)部分

針對地圖部分，通過無人機采集了南充市某一所高校的碎片化地理信息數(shù)據(jù)。通過Context Capture[4]軟件將無人機采集的JPG類型的文件進(jìn)行處理，生成帶有地理信息數(shù)據(jù)的OSGB格式的傾斜攝影模型。

3.2 數(shù)據(jù)庫部分

數(shù)據(jù)庫分為兩個部分。其一為“客戶端”部分，用于登錄部分的用戶信息，相關(guān)權(quán)限管理以及視頻流傳輸部分?jǐn)?shù)據(jù)的存儲。以“id”作為數(shù)據(jù)庫用戶信息表的主鍵索引。其二為“地理數(shù)據(jù)地圖”部分，以空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)為主?？臻g數(shù)據(jù)通過Supermap iDesktop 8C直接生成，每一個數(shù)據(jù)集都將保存為一個表存放在數(shù)據(jù)庫中，屬性數(shù)據(jù)則主要由信息數(shù)據(jù)、信息點數(shù)據(jù)、探頭數(shù)據(jù)構(gòu)成。其中信息數(shù)據(jù)為關(guān)鍵數(shù)據(jù)，它記錄了信息點在空間中的位置以及相關(guān)的信息。

3.3 建筑單體化

在Supermap iDesktop 8C中，WebGL客戶端“模型單體化”菜單下，傾斜攝影數(shù)據(jù)處選擇傾斜攝影配置文件，同時設(shè)置生成單體的目標(biāo)路徑，通過WebGL客戶端“生成S3M數(shù)據(jù)”菜單，生成S3M數(shù)據(jù)的目標(biāo)路徑。將生成的S3M文件以及加載緩存文件結(jié)合便可實現(xiàn)建筑單體化效果。

3.4 可視化界面部分

可視化界面主要是由Java EE編寫的JSP形式的動態(tài)網(wǎng)站，并且使用JavaScript將所有的地圖接口調(diào)用方法實現(xiàn)，數(shù)據(jù)庫部分則是利用JSP后端功能連接。在編譯難度上，由于大部分的地圖操作方式都是借用WebGIS軟件Supermap上的方法，使得開發(fā)周期縮短，主要難度偏向于用戶管理的部分，以及與數(shù)據(jù)庫的交互部分。

在前端界面上，實現(xiàn)了三維地圖中建筑的“測距，測高度，測面積”的功能。每個功能按鈕綁定一個click觸發(fā)函數(shù)，如測距函數(shù)：new Cesium.MeasureHandler(viewer,Cesium.Mea- sureMode.Distance,clampMode)。通過監(jiān)聽handlerDis. measureEvt.addtListener（）函數(shù)的觸發(fā)，從而調(diào)用數(shù)學(xué)的計算方法去計算距離/面積/高度。并且通過handlerDis.activeEvt.addEventListener（）監(jiān)聽獲取觸發(fā)器的狀態(tài)函數(shù)來處理界面顯示所需處理的問題。

3.5 監(jiān)控部分

實現(xiàn)監(jiān)控部分的物理設(shè)備選用的是海康威視的監(jiān)控探頭，并且通過其公司提供的SDK[5]實現(xiàn)我們所需要的所有功能，以及高速的圖像傳輸、存儲。并且支持1項行為分析，3項異常偵測（網(wǎng)絡(luò)異常、設(shè)備異常、監(jiān)控異常），1項統(tǒng)計功能。并且具有斷網(wǎng)續(xù)傳功能保證錄像不丟失，配合Smart NVR/SD卡實現(xiàn)事件錄像的智能后檢索、分析和濃縮播放。

3.6 后端整體建設(shè)

后端整體采用企業(yè)級SSH（Spring4.0 + Struts2 + Hibernate）框架進(jìn)行部署，輕量化數(shù)據(jù)庫組件以及整合頁面設(shè)計，可以輕松部署，分體維護(hù)，分體開發(fā)，便于后期工程師進(jìn)行維護(hù)以及再開發(fā)。

4 技術(shù)關(guān)鍵點

4.1 目標(biāo)定位功能實現(xiàn)

在系統(tǒng)中，定位函數(shù)為MapSeek（strLayer，strID，strMode，objStyle，dScale）函數(shù)，該函數(shù)第一個參數(shù)，為目標(biāo)的圖層；第二參數(shù)為所期望訪問的目標(biāo)構(gòu)成空間對象的ID；第三參數(shù)則標(biāo)記了對象的高亮風(fēng)格；第四參數(shù)為定位用的比例尺（它的參數(shù)為零時，保持比例尺不變，即是參數(shù)為零時不起作用）。該函數(shù)缺少元素，不能進(jìn)行詳細(xì)的定位，所以追加定義Position（Map，Layer，Smid，mapscale）函數(shù)[6]，其函數(shù)屬性分別為地圖名稱、圖層名稱、空間對象的SMID，定位比例尺。該函數(shù)直接對指定位置和地圖是否發(fā)生了變更，若找到了指定的信息點，則利用MapSeek函數(shù)對目標(biāo)進(jìn)行定位，并且通過內(nèi)嵌的新窗口實現(xiàn)定位。

4.2 空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)

由于空間數(shù)據(jù)以及屬性數(shù)據(jù)的分離存放，最終需要通過SQL語句將其關(guān)聯(lián)起來，能讓空間數(shù)據(jù)獲取到需要的屬性信息。因此，專門設(shè)置了Info表單，通過其中的“smid”字段進(jìn)行關(guān)聯(lián)，利用Java EE新建視圖并查詢關(guān)聯(lián)表的信息，就可將兩張表進(jìn)行關(guān)聯(lián)。

5 總結(jié)

智慧化生活離我們?nèi)粘Ｉ钤絹碓浇?，以基于地理信息技術(shù)的視頻監(jiān)控平臺來實現(xiàn)智慧化校園，可以極大地解決校園中安全監(jiān)視的問題。此后，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行的二次開發(fā)也將會有較大的市場。校園地圖的漫游、查看教室的使用情況以及教師對上課率的查看等等，都將提供便利。智慧化校園，必將是未來校園演變的重要組成部分。

[1]宋金玲，肖寒，盛業(yè)華.GIS在數(shù)字校園中的應(yīng)用[J].北京測繪，2002.

[2]中國科學(xué)院地理信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展中心，http://www.supermap.com.cn.

[3]北京超圖地理信息技術(shù)有限公司.開發(fā)SuperMap IS.背景超圖地理信息技術(shù)有限公司.

[4]Bentley提供技術(shù)與服務(wù)的支持使用 https://www.bentley.com/zh/products/brands/contextcapture.

[5]海康威視公司技術(shù)與服務(wù)支持及相關(guān)知識庫. http://www.hikvision.com/cn/support_list_54.html.

[6]唐豐.校園Web GIS開發(fā)與實踐[J].徐州師范大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院.

西南民族大學(xué)國家級創(chuàng)新項目——《基于GIS的智慧校園監(jiān)控系統(tǒng)》（項目編號：201810656082）。