中国海监现场执法综合指挥系统的研究与实现

沙颖平 周 玲 高延铭 曲 鹏 王 波

中国海监现场执法综合指挥系统的研究与实现

沙颖平 周 玲 高延铭 曲 鹏 王 波

海洋行政管理是国家行政管理的重要领域之一，中国海监是国家海洋局领导下的海洋行政执法队伍，各级海洋行政主管部门及其所属的中国海监机构依据相关法律法规，维护了良好的海域使用秩序。

我国海洋行政执法具有管辖范围广、面积大、强度高的特点。利用现代信息技术，加强执法人员的执法检查和取证能力，提高执法效率，是海域行政执法面临的重要问题。综合利用3S技术、媒体编码技术、数据库技术和3G通讯技术，研究并开发“中国海监现场执法综合指挥系统”，可以实现指挥中心与执法现场多种信息的双向沟通，有效提高中国海监队伍海洋行政执法效能。

海域使用检查执法的主要工作内容之一是现场用海项目核查，包括使用专用测绘设备进行空间定位、海域范围评判和面积计算、利用音视频记录设备进行现场情况的记录和取证等。现场取证内容经整理形成检查报告，报告中除包括常规的描述内容外，还包括GPS核准的空间位置以及现场的录音、录像和照片等资料，再经过人工整理形成最后的执法档案。原有的业务流程除时效性难以满足执法业务的需要外，还存在后期应用不便、资料格式不一致等系列问题。

中国海监现场执法综合指挥系统首先要解决的问题主要是现场位置、媒体资料的获取和传输，其次是数据传输到指挥中心后的应用和归档。因此合理的硬件选型、多线程开发软件方案和传输线路是本系统解决方案重点要考虑的问题。

前端设备除必要的基础地理信息支持、经纬度获取校正和测量功能外，还要具备系统注册、经纬度上报以及视频资料获取、压缩和发布的功能。其中自动经纬度上报、用户标定点和视频处理均为互相独立的线程进行操作，避免因系统的时延和3G线路的通讯状况不佳影响整个系统的应用效果。经调研，可以满足系统基本性能的前端设备有华硕、惠普、苹果、三星等厂商推出的多款产品，经对比系统选择Trimble公司的Yuma进行开发。Yuma是一款适用于户外的坚固性平板电脑，具备防水、防尘和防震性能，十分适合中国海监执法环境的实际情况。Yuma内置的GPS信号在处理后静止精度在1～2米，在进行沿海地区多种3G通讯质量测试后，系统选择使用中国电信EVDO网络进行3G通讯支持。

执法现场综合指挥系统结构

行政执法指挥中心的系统除了具备与现场的正常通讯功能外，还具备强大的数据支持能力、现场数据比较能力以及媒体信息播放和记录能力，并能直接形成相应的归档资料，供其他应用系统及执法管理需要。

为了更好地表现执法现场情况，选择全国沿海分辨率为1～5米的遥感影像为底图，叠加1:25万～1:50万的DEM数据，补充沿海各省市的管理岸线、行政区划、海域功能区划和各类确权用海数据，以及陆地交通、水系、居民地等信息，形成应用海域和周围环境的完整信息支持。地理信息支持平台分别选用World Wind Java三维地图平台和ARC GIS Server二维地图平台，实现了对现场信息的同步展示和同步定位，可以从不同角度和方位保证对现场回传信息的表现效果。

考虑到海量基础空间数据支持的效率、完整性和灵活性，系统在服务器端采用了三种数据支持方式：WMS（Web Map Service）服务、ARCSDE+ORACLE数据支持和SHP格式的数据支持。WMS服务：全部的基础数据都转化为WMS服务缓存，利用ARCGIS Server实现信息的分层发布，发布内容包括可见光遥感影像和合并后的基础地理数据，还包括以WMS形式发布的空间高程数据；ARCSDE数据：主要用于发布与执法过程关联紧密的、具有空间和属性双重内容的信息，包括海洋功能区划、确权用海、工程用海数据等；SHP等文件格式：主要用于临时增加的数据的叠加，如临时获得的空间遥感影像或海域使用证内容，可以提高系统的灵活性。

基础数据接口的目的是以松耦合方式连接前端系统与指挥系统，实现媒体数据、测绘数据和中心指令数据的双向通讯，达到真正的数据共享与重用。系统数据接口采用Web Services方式提供，Web Service主要是为了使广域网上的站点之间的信息能够相互通信、共享而提出的一种接口。通过Web Services定义了应用程序在Web上的接口支持，极大扩展了程序的功能。系统定义的主要接口包括：设备应用启动注册/注销接口，向服务器端发送信息，通知服务器端哪台设备已经启动/关闭并进行数据传输；设备GPS位置定期传输接口，设备启动后，前端系统会根据设备位置变化情况以10～30秒间隔的频率向服务器端发送当前系统的经纬度位置；定位传输接口，用于现场执法人员与指挥中心之间双向位置核查通讯；媒体资料记录情况上报接口，用于设备向服务器端提交媒体资料压缩及编码发送情况。

指挥中心业务系统

媒体资料传输方面，现场媒体压缩和服务器端的广播均采用Windows Media系列组件，可以达到同一个编码体系支持从前端到服务器发布全部编解码要求。前端设备利用WMEncoder SDK，可以从前后两个摄像头或桌面画面录制，并可监视编码程序进行时的资料，服务器使用Windows Server上的流媒体服务实现广播和转播。为了解决3G网络的时延和稳定性，系统通过增加缓冲区的方式保持媒体传输的连续性，WMEncoder的缓冲分为三部分：前端压缩的缓冲、视频服务器的缓冲和客户机的缓冲设置，前两部分可以由前端系统和服务器共同进行调整，以适应网络环境和现场视频传输的需要。一般现场网络状况较好的情况下可以选择5～10秒的缓冲，而网络状况较差的环境下可以选择10～30秒的总体缓冲。

系统功能方面，系统主要目的是实现行政执法现场的信息支持和指挥管理，主要设计为三大功能模块：信息支持、执法指挥和资料归档。信息支持包含基础信息查询、空间信息查询和空间分析，用于对系统集成的数据、空间信息资源进行索引、查找、定位和关联分析，提高整个指挥中心对执法监管环境的掌握能力；执法指挥包含执法过程跟踪和执法现场指挥，可以查询、定位和管理系统中全部执法记录，包括空间位置、图元的定量记录和包括录音录像一类的媒体资料；资料归档包含执法成果汇报和资料归档，可以完成最终成果的提交和应用，为其他相关业务应用提供信息支持。

综上所述，本系统应用3S技术和3G网络通讯，通过Web Service和媒体编码接口技术，设计了“中国海监现场执法综合指挥系统”，解决了3G网络下地理信息数据支持和多种数据通讯的问题，具备了现场信息获取与传输功能，成功实现了执法现场与指挥中心的双向信息沟通。经执法实际应用，系统能够满足用户提出的需求和系统规划的功能，并在中国海监多次行政执法过程中得到了应用和验证，是中国海监海洋行政执法能力建设过程中又一次提升。