地理信息技術(shù)在監(jiān)獄管理中的應(yīng)用

楊肖肖 王 博 張 哲 郭朝陽

(自然資源部 陜西基礎(chǔ)地理信息中心, 陜西 西安 710054)

0 引言

近年來,智慧監(jiān)管工作一直深受國家、司法、公安等的高度重視。如何全面落實新時期司法行政改革發(fā)展要求與“數(shù)字法治、智慧司法”信息化體系建設(shè)戰(zhàn)略部署,監(jiān)獄管理局采取了一系列措施,明確指出要充分運用現(xiàn)代科技手段,將計算機、測繪、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)與監(jiān)獄各項業(yè)務(wù)融合,提高監(jiān)獄管理工作水平、促進執(zhí)法規(guī)范化[1]。為此,各監(jiān)獄管理局紛紛采取措施,在部分監(jiān)獄內(nèi)部開展監(jiān)獄三維模型以及安防系統(tǒng)的建設(shè),雖然實現(xiàn)了監(jiān)獄內(nèi)部的無死角全覆蓋監(jiān)控,但其監(jiān)管工作仍然以人工巡查和被動接警處置為主,無法做到事前發(fā)現(xiàn),主動干預(yù)[2]。同時對于調(diào)監(jiān)、外出押解、逃犯追蹤等獄外業(yè)務(wù),仍未實現(xiàn)統(tǒng)一管理和輔助決策,因而需要構(gòu)建全省監(jiān)獄三維實景地理信息平臺。

本文以陜西省監(jiān)獄管理局及其下轄監(jiān)獄為例,以“天地圖·陜西”為基礎(chǔ),充分利用地理信息、實景三維、人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù),構(gòu)建監(jiān)獄實景三維地理信息平臺,明確全省統(tǒng)一的監(jiān)獄地理信息數(shù)據(jù)體系,并在此基礎(chǔ)上,梳理監(jiān)獄專題資源數(shù)據(jù),緊密結(jié)合監(jiān)獄業(yè)務(wù)需求,接入物聯(lián)網(wǎng)、安防等相關(guān)業(yè)務(wù)接口,實現(xiàn)集成報警與聯(lián)動、罪犯外出押解、脫逃人員追蹤、態(tài)勢推演等綜合分析功能,改變以往事后取證追查向事前預(yù)警干預(yù)方向的轉(zhuǎn)變,做到“全面感知、綜合研判、精準管控”,從而有效提升監(jiān)獄管理工作信息化水平[3-5]。

1 建設(shè)方案設(shè)計

監(jiān)獄實景三維地理信息平臺,以現(xiàn)有二、三維空間信息數(shù)據(jù)庫資源為基礎(chǔ),綜合運用各信息化手段,解決目前監(jiān)獄管理系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域單一、應(yīng)用功能單一、應(yīng)用程度低的問題,實現(xiàn)對監(jiān)獄全方位智慧化管理,為監(jiān)獄管理決策提供強力支持,提高監(jiān)獄管理工作的科學(xué)性和管理效率。

1.1 總體架構(gòu)

基于開放性的、面向服務(wù)的架構(gòu)體系(service-oriented architecture, SOA)設(shè)計理念,平臺分為數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、系統(tǒng)層和應(yīng)用層。在數(shù)據(jù)層,整合多項業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)資源,構(gòu)建起支撐整個系統(tǒng)的地理信息、監(jiān)獄管理空間數(shù)據(jù)庫;在服務(wù)層,基于“天地圖·陜西”的地理信息服務(wù)、安防系統(tǒng)的各設(shè)備服務(wù)以及監(jiān)獄業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)的行業(yè)信息,形成面向監(jiān)獄實景三維地理信息平臺的服務(wù)支撐層;在系統(tǒng)層,通過監(jiān)獄三維實景地理信息平臺集成、整合各資源,為各系統(tǒng)、各用戶提供業(yè)務(wù)和服務(wù)支撐。整個架構(gòu)通過建立貫穿不同層次的標準規(guī)范制度和安全保障體系,使這四層相互聯(lián)系,形成一個有機的整體,其總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 總體架構(gòu)

1.2 技術(shù)路線

平臺的總體技術(shù)路線如圖2所示。以“天地圖·陜西”的最新測繪成果為依據(jù),收集并接入全省范圍內(nèi)已有的監(jiān)獄三維模型數(shù)據(jù)。并以平臺的應(yīng)用需求為導(dǎo)向,基于陜西省自然資源和地理空間基礎(chǔ)信息庫中的全省多源、多尺度、多類型海量地理信息數(shù)據(jù),開展平臺基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、監(jiān)獄專題數(shù)據(jù)的整合處理工作,形成空間坐標統(tǒng)一、數(shù)據(jù)格式統(tǒng)一的各類數(shù)據(jù)集,構(gòu)建全省權(quán)威、標準、唯一的監(jiān)獄地理信息數(shù)據(jù)庫。并在監(jiān)獄地理信息數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上,通過服務(wù)調(diào)用的方式構(gòu)建陜西省監(jiān)獄實景三維地理信息平臺,實現(xiàn)全省范圍內(nèi),獄政、獄情、獄警信息從宏觀到微觀的在線展示,從而為監(jiān)獄行業(yè)的綜合展示、研判分析、動態(tài)標繪以及監(jiān)獄內(nèi)部監(jiān)管、指揮調(diào)度提供支撐。

同時,地理信息作為一個基礎(chǔ)性平臺,整個建設(shè)過程需要遵循一定的標準、規(guī)范:①通過標準規(guī)范,可以方便后續(xù)全省范圍內(nèi)新的監(jiān)獄模型的接入、替換,以及后續(xù)監(jiān)獄業(yè)務(wù)系統(tǒng)接口的集成調(diào)用；②結(jié)合監(jiān)獄信息化和管理相關(guān)應(yīng)用需求,也可依據(jù)本平臺提供的地理信息服務(wù)體系開展相關(guān)應(yīng)用建設(shè)。

1.3 關(guān)鍵技術(shù)

1.3.1基于靜態(tài)和動態(tài)緩存的地圖服務(wù)模式

地圖傳輸和顯示效率對于地理信息系統(tǒng)至關(guān)重要。系統(tǒng)在設(shè)計時,采用基于靜態(tài)和動態(tài)緩存的地圖服務(wù)模式,對于矢量和影像底圖服務(wù)采用靜態(tài)地圖緩存的技術(shù),基于金字塔模式預(yù)先生成不同顯示比例尺下的地圖瓦片,客戶端可以根據(jù)地圖顯示范圍進行計算得出請求范圍覆蓋到的瓦片數(shù)據(jù)的層次號和行列號,并將該范圍數(shù)據(jù)推送到客戶端。對于行政區(qū)劃、保障資源等實體圖層服務(wù),則由服務(wù)器端根據(jù)客戶端的顯示范圍實時生成地圖緩存,極大地減少數(shù)據(jù)推送的數(shù)據(jù)量,提高系統(tǒng)運行的整體效率。

1.3.2基于Redis的內(nèi)存數(shù)據(jù)庫技術(shù)

為解決地理信息系統(tǒng)頻繁的訪問數(shù)據(jù)庫的訪問壓力,引入了Redis內(nèi)存數(shù)據(jù)庫技術(shù)[6],通過Redis緩存用戶、地圖服務(wù)等信息,保證了系統(tǒng)應(yīng)用在Oracle連接已滿的情況下繼續(xù)提供緩存服務(wù),提高系統(tǒng)容錯性,避免服務(wù)宕機。此外,針對內(nèi)存數(shù)據(jù)庫與物理數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)同步事宜,項目對數(shù)據(jù)庫同步策略進行了深入研究,形成了一套可行的數(shù)據(jù)庫同步策略,解決了監(jiān)獄業(yè)務(wù)系統(tǒng)信息變化而引起的數(shù)據(jù)不一致問題。

圖2 技術(shù)路線圖

1.3.3地理信息系統(tǒng)空間分析技術(shù)

針對監(jiān)獄管理工作的實際,結(jié)合罪犯外出押解、脫逃人員追蹤等重大事件,引入路徑分析、服務(wù)區(qū)分析等空間分析技術(shù),并結(jié)合路網(wǎng)數(shù)據(jù)、道路通行情況,快速分析出兩點之間的最短路徑、最短時間,也可以根據(jù)罪犯的當前位置以及抵達中心點,快速分析出不同時段、不同速度下的可達范圍結(jié)果[7],為逃犯追蹤、包圍圈設(shè)置提供了技術(shù)保障。

2 功能設(shè)計與實現(xiàn)

監(jiān)獄實景三維地理信息平臺基于“天地圖.陜西”的測繪成果、接入已有的監(jiān)獄三維模型數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備信息及安防、獄政等業(yè)務(wù)信息,實現(xiàn)了多源信息的融合、分析和統(tǒng)一管理,最終形成的陜西省監(jiān)獄實景三維地理信息平臺主要功能涵蓋了信息瀏覽、實時信息集成與聯(lián)動、三維場景分析、事件指揮調(diào)度4個方面,如圖3所示。

2.1 信息瀏覽

信息瀏覽實現(xiàn)了全省監(jiān)獄現(xiàn)有罪犯人數(shù)、獄內(nèi)案件、獄警人數(shù)、教育改造等信息在地圖上從宏觀到中觀的無極縮放瀏覽,以及監(jiān)獄內(nèi)部建筑、道路、設(shè)施、警戒區(qū)、監(jiān)區(qū)等三維場景的微觀真實再現(xiàn),便于全面掌握監(jiān)獄信息。

2.2 實時信息集成及聯(lián)動

在監(jiān)獄實景三維模型空間信息的基礎(chǔ)之上,集成實時監(jiān)控、警報、門禁、周界防范、移動目標,并關(guān)聯(lián)顯示實時的圖像、狀態(tài)信息,實現(xiàn)各類信息的立體全息整合及聯(lián)動控制[8-10]。如:當發(fā)生警情時,地圖實時定位到報警點位,顯示監(jiān)獄值班人員與附近警力,顯示附近關(guān)聯(lián)視頻監(jiān)控,接通對講系統(tǒng),獲取門禁信息并控制門禁狀態(tài)。再由出警警員現(xiàn)場確認情況是否需上報指揮中心,若屬重大警情需立即上報監(jiān)獄管理局指揮中心并啟動應(yīng)急預(yù)案,若屬一般警情預(yù)警及相關(guān)人員前往現(xiàn)場處理并記錄結(jié)果。

圖3 平臺功能

2.3 三維場景分析

三維場景分析主要實現(xiàn)了三維場景通用功能與監(jiān)獄場景、業(yè)務(wù)的結(jié)合,支持監(jiān)獄資源、興趣點等信息的空間查詢,支持量算分析、圖層管理、坐標定位、地圖書簽等基本地圖功能,同時,也可通過該模塊提供的靜態(tài)及動態(tài)視域分析、天際線分析、剖面分析等功能,輔助監(jiān)測點、狙擊點、崗樓位置的選取[11]。

2.4 事件指揮調(diào)度

事件指揮調(diào)度是整個監(jiān)獄實景三維地理信息平臺的核心亮點功能,以全省基礎(chǔ)地理信息和監(jiān)獄專題數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),以物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備為依托,以事件決策為切入點,實現(xiàn)了突發(fā)事件的監(jiān)測、跟蹤和輔助決策[12],具體包括罪犯外出押解、脫逃人員追蹤、態(tài)勢推演、動態(tài)標繪分析模塊,以下將選取兩個方面進行介紹。

2.4.1罪犯外出押解

針對關(guān)押人員需要就醫(yī)、指認現(xiàn)場、出庭、轉(zhuǎn)所等外出場景。在監(jiān)獄實景三維地理信息平臺中選取起點和終點,即可快速規(guī)劃出行駛路線、時間,使用者在依據(jù)三維平臺及功能,直觀了解路線周邊地形地勢、基礎(chǔ)設(shè)施、人員流動、警局警力分布等信息,提前預(yù)判可能出現(xiàn)的變動并作出應(yīng)急預(yù)案。同時通過囚車及相應(yīng)人員安裝的攝像頭、全球定位系統(tǒng)(global positioning system,GPS)技術(shù)、射頻識別技術(shù)(radio frequency identification,RFID)[13]等,通過無線網(wǎng)絡(luò)實時定位并傳輸圖像/視頻和語音信息到指揮中心,全面展示現(xiàn)場的態(tài)勢發(fā)展,以便相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)能及時掌握囚車、關(guān)押人員、送押警察位置、狀態(tài)等動態(tài)信息,及時對刑事押解過程可能出現(xiàn)的突發(fā)事件進行布控和處理,確保押解安全[14]。

2.4.2脫逃人員追蹤

針對脫逃人員追蹤的突發(fā)情況,需要立即制定抓捕應(yīng)急方案[15]：①事件定位,系統(tǒng)快速鎖定脫逃地點、脫逃事件發(fā)生時間;②范圍鎖定,根據(jù)脫逃地點路網(wǎng)、人員流動、基礎(chǔ)設(shè)施等情況劃定抓捕范圍,對有監(jiān)控錄像的地點調(diào)取相應(yīng)監(jiān)控確認脫逃人員的脫逃方式和方向,進一步縮小搜索范圍；③警力部署,利用空間查詢分析功能,搜索脫逃事件發(fā)生地點的警力部署如公安局,并線下通知附近警力出警協(xié)助,對進行可能逃竄或藏匿地點(商場、地鐵、車站、樹林、親友家等)、線路、道路情況進行在線標繪、掛圖作戰(zhàn),確定出警數(shù)量、交通方式、線路等,并在系統(tǒng)生成抓捕應(yīng)急方案；④實施抓捕,將抓捕方案實時發(fā)布到參與抓捕行動人員手中,以便實施科學(xué)高效的抓捕行動。

3 結(jié)束語

本文在深入分析陜西省監(jiān)獄管理局當前業(yè)務(wù)、建設(shè)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,構(gòu)建起能支撐陜西省監(jiān)獄管理工作的監(jiān)獄實景三維地理信息平臺。形成了全省準確、統(tǒng)一的監(jiān)獄地理信息數(shù)據(jù)體系,實現(xiàn)了全省范圍內(nèi)從宏觀到微觀的“地理信息+監(jiān)獄信息”直觀化瀏覽。在此基礎(chǔ)之上,緊密結(jié)合監(jiān)獄管理業(yè)務(wù)需求,集成實時安防及監(jiān)獄業(yè)務(wù)信息,開展了綜合分析功能訂制研發(fā),有效提升了監(jiān)獄管理工作信息化水平。為監(jiān)獄行業(yè)數(shù)據(jù)匯聚、系統(tǒng)集成,以及地理信息在監(jiān)獄管理中的應(yīng)用模式提供借鑒。未來將根據(jù)實際需求,逐步接入其他智能設(shè)備及新技術(shù),形成陜西監(jiān)獄智慧化管理一張圖。