| 标题 | 基于ArcGIS Engine的警务地理信息系统设计与实现 |
| 范文 | 高晟 摘要：随着城乡一体化建设步伐的不断加快，加上城市规模的逐步扩大，城市信息化建设工作越来越复杂，其中警务信息化作为城市信息化建设工作的一部分，对其要求也越来越高，传统文本查询已难以满足当前工作需求。鉴于此，利用Visual C#2008和ArcGIS Engine 进行二次开发，设计并实现了一套警务地理信息系统，系统应用于实际中取得了良好效果。 关键词：城市信息化；警务地理信息系统；Visual C#2008；ArcGIS Engine；二次开发 DOIDOI：10.11907/rjdk.151419 中图分类号：TP319 文献标识码：A 文章编号文章编号：16727800（2015）008014403 0 引言 随着城市规模的不断扩大，加上人口的不断增加，公安部门靠纸质地图进行相关管理工作已越来越困难，甚至有些地方已经不能适应基于目前条件的实战需求。虽然目前国内大部分警务系统建设已经实现了信息化，但有相当一部分是基于文本的信息系统，并且这些警务信息系统以单个警种为单位，以至于各个警种之间存在“信息孤岛”，无法协同办案[1]。总体而言，比起欧美等发达国家的警务信息化建设，我国由于起步较晚，因此还有一定的差距[2]。基于以上背景，本文利用已有的警务信息属性数据，将纸质地图加以矢量化，提出了一套集警务、交通、指挥协同等功能于一体的地理信息系统设计方案，并且实现了其中部分核心模块功能。将其应用于山西省某市的日常警务工作中，取得了良好效果。 1 GIS与警务地理信息系统 GIS（Geographic Information System）是一种在计算机软硬件支持下，可将现实世界中的地物实体以某种格式输入并且可以进行查询、管理、综合分析的空间信息应用系统。它是20世纪60年代中期逐渐发展起来的技术，并且加拿大于1963年建成了世界上第一个GIS（CGIS）。我国的GIS事业起步晚，经历了起步、准备、发展和产业化4个阶段。我国目前已经将GIS应用到譬如交通、能源、通信、测绘、房产、公安、军事、运输等多个部门。由于警务工作所具有的特殊性，其中有超过60%的信息与地理信息有关[34]。将GIS应用于警务工作则称为警务地理信息系统（Police GIS），它为公安人员提供了一种可视化、全方位的统筹分析功能。传统警务工作方式是文本信息管理系统结合纸质图纸来进行相关分析工作，这样容易导致信息异步和核心信息定为不够精确等问题。而将可视化地图同传统文本信息系统相结合可以很好地解决上述矛盾。 2 系统总体设计 目前，系统所针对的空间数据主要有道路线、房屋、大的政府专属区域以及交通设施。这些空间实体主要是纸质地图形式，只是部分实现了电子地图，在开发该系统时，首先要考虑的是先将系统所涉及到的相关空间实体转换成系统所能接受的数据格式。系统所需格式是美国ESRI公司开发的shape格式，它是一种矢量格式。具体数据处理流程如图1所示。 图1 数据预处理流程 根据现有软硬件条件以及公安系统对数据安全性要求，本系统采用了基于C/S模式的三层架构，即客户/UI层、业务/逻辑层、数据层[5]。采用三层结构对系统进行开发的一个最大优势便是方便后期系统维护，因为在实际工作中客户会不断有业务上的变化，系统必须随着业务的变化而变化，而利用此架构模式只需改变部分相关代码即可，而不用将整个系统进行大的变动。 2.1 系统逻辑结构设计 本系统作为应用于某个特定行业的专用GIS构件，需要实现图形输出、空间分析、空间查询、专题图制作及输出、地图编辑等几个核心功能，同时必须拥有一定的文本信息管理功能，这就必须将空间实体的几何数据和属性数据进行分开存储。该系统逻辑结构如图2所示。 图2 系统逻辑结构 2.2 系统总体功能设计 通过对相关部门警务日常工作进行需求分析，得到系统总体功能模块如图3所示。 图3 系统总体功能 其中，地图工具模块包括地图全图显示、地图放大、地图缩小、地图漫游、局部缩放；空间分析模块包括距离测算、空间查询、缓冲区分析、最短路径分析、警情定位；图层管理模块包括节点编辑、线编辑、面编辑；数据维护包括数据恢复、数据备份、GPS录入、文件打印；权限管理包括用户维护、用户角色维护。 3 系统实现 3.1 环境搭建与数据预处理 本系统采用微软公司的Visual C#2008集成开发环境结合ESRI公司的ArcGIS Engine二次开发套件来进行开发。开发GIS有3种方法，它们分别是独立开发、集成开发、组件式开发。从系统开发成本来看，采用组件式开发最为便捷而且所开发出来的成品可靠性更高。首先，必须安装ESRI公司的GIS软件以便对相关数据进行格式转化和图层提取。本系统利用ArcGIS 10中的ArcMap 10进行源数据处理[6]。 首先从山西省某市城市规划局获取不涉及核心机密的相关纸质地图和以DWG格式存储的电子地图，然后将纸质地图进行扫描并用ArcMap进行矢量化和拓扑检查，最终将得到的电子地图利用ArcMap进行图层拼接，提取出系统所需的有用数据图层并进行着色和符号化，就可以得到开发系统所需的基础数据。 系统后台数据库采用微软公司的SQLServer 2008和ESRI公司的ArcSDE。系统所涉及的非空间实体依据某种范式转换成逻辑模式后存储在关系数据库SQL Server2008中，而利用空间数据引擎ArcSDE的数据通道可将空间数据也存储在SQL Server2008中。其原理是空间数据通过将后缀名为shp的文件（shape文件通用后缀名）经由ArcsSDE导入SQL Server2008中，并以表的形式存储，因此属性数据和空间数据彼此之间用公用ID进行关联就可以利用SQL语句进行各种空间查询。对于本系统空间分析模块中的最短路径分析子模块，还需将所得到的数据做进一步数据处理，也即将得到的道路图层利用ArcGIS中的ArcCatalog进行道路线网络化处理。系统最短路径分析子模块数据预处理流程如图4所示。 图4 最短路径数据处理流程 3.2 系统关键模块实现 在本系统中，地图显示主要是利用ArcGIS Engine中的MapControl控件来实现，然后关联axTOCControl控件就可以进行ArcMap中的图层联动控制。系统主界面如图5所示。 图5 系统主界面 通过属性定位图形与通过图形查询相关属性是任何一个GIS的必备功能，这样能给决策者更为直观的展示。本系统中属性和图形之间的双向查询是通过图形与属性之间的一个关联字段FID来实现，首先用户输入要查询的条件，然后系统通过SQL语句查到与之相关的属性，并利用ArcGIS Engine中的QueryFilter对象找到相关FID，这样就可以定位到要查询的图形。具体操作为：通过在主界面右侧的条件查询文本框中输入要查询实体的条件，然后点击查询即可以得到结果并在图中高亮显示。 图6 通过属性定位图形 缓冲区分析是地理信息系统中重要的距离分析项目，它根据系统中点、线、面空间实体，自动建立一定宽度范围内的多边形服务半径[78]。在当前图层中选取某个图层作为中心点，目标图层作为要分析的图层，然后选取一定距离的分析半径，即可得到分析结果。 图7 缓冲区分析结果 最短路径分析也是GIS系统中非常重要的一个功能，警务人员利用其分析出来的所经道路迅速到达案发点。本系统利用已有的Dijkstra算法结合相关控件实现了最短路径分析。最短路径分析属于ArcGIS Engine网络分析组件中的重要功能之一，其结构如图6所示。 图6 ArcGIS Engine网络结构分析 在ArcGIS Engine网络分析组件的基础上，结合现有的Dijkstra算法，可以快速开发出符合实际应用需求的最短路径分析模块[910]。 本系统利用C#结合ArcGIS Engine及Dijkstra算法实现最短路径的具体操作过程是先定义一个查询函数Find_Path，其作用是遍历前述预处理所得数据中的每个节点，具体定义是Public void Find_Path（shortpath noded_nodejihe，stringnode_kaish）；然后再定义一个名为get_find_shortpath的函数以便可以获取起始节点和目的节点之间的最短路径，最终所得最短路径被ArcGIS Engine相关组件高亮显示在道路图层中。 4 结语 本文通过对山西省某市进行实地调查和需求分析，在已有数据和软硬件环境的基础上，提出了基于ArcGIS Engine的组件式警务地理信息系统，并实现了部分核心功能。本系统采用三层模式开发方法为后续系统维护留下了很好的扩展接口。系统在实际警务工作应用中取得了良好效果，为警务资源合理配置提供了可视化的分析平台。后续工作主要是继续扩展其它相关功能，例如基于GPS的数据录入及完善地图的编辑功能，并在目前C/S模式的基础上逐步扩展为基于B/S模式的WebGIS。 参考文献： [1] 芮晓玲，师晓敏.基于GIS技术的智慧警务系统[J].计算机系统应用，2011，20（4）：6. [2] 严清明.基于GIS的消防信息系统的研究与实现[D].贵阳：贵州大学，2006. [3] 王超，赵文吉，周大良.基于GIS的犯罪分析系统研究与设计[J].首都师范大学学报：自然科学版，2010，31（3）：47. [4] 曾文.公安地理信息系统的设计与实现[J].计算机工程与设计，2004，3（3）：25. [5] 张兴国，刘学军，陈建兵.基于GIS青藏公路基础信息平台的设计与实现[J].计算机应用与软件，2013，30（2）：94. [6] 姬英杰，徐鹏，杨怀卿.基于ArcGIS Flex API的校园电子地图研究与实现[J].微型机与应用，2014，33（7）：74. [7] 周杨.基于GIS的交巡警平台的选址方法研究[J].重庆文理学院学报：自然科学版，2011，30（5）：64. [8] 吉文帅，王心源，高飞，等.面向对象的巢湖遥感考古信息系统设计研究[J].计算机技术与发展，2008，18（10）：197199. [9] 董鑫，郑逢斌，李莘莘.Dijkstra算法的改进及其在警用GIS中的实现[J].郑州轻工业学院学报：自然科学版，2007，22（5）：6061. [10] 吴文昊，范春晓.一种基于社交网络模式的公共交通服务[J].软件，2012，33（12）：4849. （责任编辑：孙 娟） |
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