三維地理信息系統(tǒng)智慧消防趨勢(shì)，勢(shì)不可擋！

發(fā)布日期：2019-07-26 00:00 瀏覽量：10125

隨著“智慧地球”這一概念的提出，受到了各行業(yè)各領(lǐng)域的關(guān)注。隨即智慧城市，智慧水利，智慧消防等被一一提出。智慧消防的提出并成為破解城市消防安全困局的一種新思路和新路徑。

運(yùn)用消防物聯(lián)網(wǎng)、地理信息系統(tǒng)、消防大數(shù)據(jù)等技術(shù)構(gòu)建的“城市智慧消防”系統(tǒng)，不僅能有效整合社會(huì)各方力量，實(shí)時(shí)監(jiān)控城市火災(zāi)危險(xiǎn)源，科學(xué)掌握城市火災(zāi)隱患，還能準(zhǔn)確做出科學(xué)預(yù)警和判斷，系統(tǒng)構(gòu)建城市火災(zāi)防控體系，確保城市安全。

一、三維 GIS 智慧消防平臺(tái)的必要性

在2017年發(fā)布的一份《關(guān)于全面推進(jìn)“智慧消防”建設(shè)的指導(dǎo)意見(jiàn)（公消[2017]297 號(hào)）》中重點(diǎn)指出，充分運(yùn)用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、地理信息等技術(shù)，依托公安網(wǎng)（消防信息網(wǎng)及指揮調(diào)度網(wǎng)）、邊界接入平臺(tái)和公安 PGIS 地圖，實(shí)現(xiàn)滅火救援的一張圖指揮、一張圖調(diào)度、一張圖分析、一張圖決策。

在運(yùn)行或在研的消防平臺(tái)系統(tǒng)多基于二維地理信息系統(tǒng)進(jìn)行研發(fā)，二維地理信息系統(tǒng)僅能展示建筑物的平面信息以及消防平面信息，不能對(duì)三維地理信息進(jìn)行展示。隨著三維建模技術(shù)的快速發(fā)展，新型大范圍低成本三維建模技術(shù)已經(jīng)成熟。

與此同時(shí)，三維技術(shù)的成熟對(duì)于消防重點(diǎn)單位、消防重點(diǎn)監(jiān)控區(qū)域等的消防管理、信息錄入、滅火預(yù)案、現(xiàn)場(chǎng)指揮等均有重要的實(shí)用價(jià)值。智慧消防平臺(tái)的三維化趨勢(shì)已經(jīng)勢(shì)不可擋。因此，高承載力、高融合性的三維 GIS 消防智慧消防平臺(tái)設(shè)計(jì)研發(fā)迫在眉睫。

二、三維 GIS 智慧消防平臺(tái)設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)

1、GIS 三維快速、低成本建模技術(shù)

傳統(tǒng)的建構(gòu)筑物三維模型建立技術(shù)工作量較大，且成本較高，不具有推廣性和廣泛使用價(jià)值。例如CAD 三維建模技術(shù)和航空攝影測(cè)量技術(shù)建構(gòu)筑物，都是利用正攝二維影像信息建立三維建構(gòu)筑物立體模型。通過(guò)人工攝影方法獲取建構(gòu)筑物的側(cè)面紋理和地形起伏部分紋理。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)商用三維輔助軟件進(jìn)行人工紋理粘貼，最終生成較為真實(shí)的三維立體模型。

傾斜攝影技術(shù)的誕生，使得建構(gòu)筑物三維建模更加快捷方便，成本更低，且三維模型也更加精細(xì)真實(shí)，適用于大面積城市建構(gòu)筑物的快速三維建模。我們之前講過(guò)傾斜攝影技術(shù)是飛行器搭載多角度的傾斜攝影相機(jī)和定位定向系統(tǒng)（POS），獲取地面影像信息，進(jìn)一步進(jìn)行三維建模的技術(shù)手段。

正是由于傾斜攝影可以從多個(gè)角度對(duì)地面建構(gòu)筑物進(jìn)行信息采集，因而傾斜航攝測(cè)量技術(shù)可以更便捷地獲取建構(gòu)筑物信息，大大降低了建構(gòu)筑物信息采集的工作量。

2、GIS三維消防地理信息系統(tǒng)

隨著廣義地理信息系統(tǒng)應(yīng)用的深入，GIS三維地理信息系統(tǒng)被學(xué)者提出，以處理各行業(yè)真三維空間應(yīng)用問(wèn)題。

GIS三維地理信息系統(tǒng)是布滿(mǎn)整個(gè)三維空間的 GIS 地理信息平臺(tái)，與傳統(tǒng)的二維 GIS 地理信息平臺(tái)差異明顯，主要體現(xiàn)在空間位置和拓?fù)潢P(guān)系的描述及空間分析的擴(kuò)展上。

在二維地理信息平臺(tái)上，空間通過(guò) X、Y 兩個(gè)坐標(biāo)軸進(jìn)行定義；而在三維地理信息平臺(tái)中，空間目標(biāo)通過(guò) X、Y、 Z 三個(gè)坐標(biāo)軸來(lái)定義，平臺(tái)增加了 Z 軸，即高度這一維度。GIS 三維消防地理信息系統(tǒng)即通過(guò)在開(kāi)源三維 GIS基礎(chǔ)平臺(tái)上開(kāi)發(fā)消防元素庫(kù)、消防信息數(shù)據(jù)庫(kù)、消防業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)等消防應(yīng)用元素，基于大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等智慧消防領(lǐng)域應(yīng)用技術(shù)，在三維 GIS 一張圖基礎(chǔ)平臺(tái)上開(kāi)展空間維度的消防數(shù)據(jù)接入、數(shù)據(jù)展示和數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)消防歷史數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)分析、現(xiàn)在數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和未來(lái)數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)推演，真正地實(shí)現(xiàn)對(duì)四維時(shí)空的消防可視化分析和數(shù)據(jù)高效應(yīng)用。形成可以為消防物聯(lián)網(wǎng)、應(yīng)急救援指揮及大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析等智慧消防工作提供多功能服務(wù)的綜合性消防工作輔助平臺(tái)。

例如，在三維建筑（構(gòu)）物地圖的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)消防三維封裝模型，可以在地圖上設(shè)置起火源，布置指揮部、消防車(chē)、消防員等消防作戰(zhàn)力量，實(shí)現(xiàn)可視化的消防預(yù)案設(shè)計(jì)與力量部署，為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn) GIS平臺(tái)的相關(guān)功能提供基礎(chǔ)模塊。

三、三維 GIS 智慧消防可視化平臺(tái)應(yīng)用

有學(xué)者提出提出了基于三維 GIS 技術(shù)的一張圖智慧消防可視化平臺(tái)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法。由于三維 GIS 智慧消防可視化平臺(tái)涉及面較多，以作戰(zhàn)指揮平臺(tái)為例三維 GIS 消防可視化作戰(zhàn)指揮平臺(tái)應(yīng)具有以下功能：

第一，平臺(tái)承載二維及三維地理信息，實(shí)現(xiàn)二維、三維地理信息的無(wú)縫對(duì)接?；谌S地理信息系統(tǒng)，搭建三維GIS 消防可視化分析一張圖基礎(chǔ)平臺(tái)，基礎(chǔ)平臺(tái)將實(shí)現(xiàn)建筑三維單體的快速加載和相關(guān)數(shù)據(jù)的立體展示。

第二，過(guò)火單位信息的三維高度集成與視頻影像的快速傳輸。消防隊(duì)伍出警前、出警中以及滅火作戰(zhàn)過(guò)程能夠準(zhǔn)確地把握過(guò)火單位的詳細(xì)信息有利于科學(xué)地調(diào)度救援力量、準(zhǔn)確地實(shí)施救援策略。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展與成熟，三維 GIS 消防可視化作戰(zhàn)指揮平臺(tái)應(yīng)能夠?qū)崟r(shí)展示過(guò)火單位的詳細(xì)基本信息。

第三，三維可視化地精準(zhǔn)作戰(zhàn)指揮與排兵布陣。消防指揮平臺(tái)的核心是作戰(zhàn)力量部署與信息反饋。三維可視化的作戰(zhàn)平臺(tái)可以實(shí)時(shí)獲取救援車(chē)輛與救援人員的狀態(tài)信息與實(shí)時(shí)位置，準(zhǔn)確獲取災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)的災(zāi)變信息。

第四，快速遠(yuǎn)程輔助決策指揮系統(tǒng)。三維消防作戰(zhàn)指揮平臺(tái)應(yīng)具有快速遠(yuǎn)程輔助決策指揮功能，上級(jí)消防機(jī)構(gòu)或者滅火指揮專(zhuān)家能夠快速地了解并推測(cè)災(zāi)害演化進(jìn)程，遠(yuǎn)程與現(xiàn)場(chǎng)人員實(shí)現(xiàn)有效互動(dòng)，準(zhǔn)確做出決策指導(dǎo)，以此提高救援的科學(xué)性。

第五，內(nèi)嵌虛擬火災(zāi)模型與救災(zāi)模型。開(kāi)發(fā)沙盤(pán)演練與預(yù)案演練功能模塊，建立消防員、消防車(chē)三維封裝模塊，既能用于戰(zhàn)時(shí)指揮，也能用于常時(shí)演練。

綜上所述，基于大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等智慧消防領(lǐng)域應(yīng)用技術(shù)，在三維GIS 一張圖基礎(chǔ)平臺(tái)上開(kāi)展空間維度的消防數(shù)據(jù)接入、數(shù)據(jù)展示和數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)消防歷史數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)分析、現(xiàn)在數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和未來(lái)數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)推演，真正地實(shí)現(xiàn)對(duì)四維時(shí)空的消防可視化分析和數(shù)據(jù)高效應(yīng)用。

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