基于ArcGIS Engine对警车实时调度平台的开发

王帝文

摘要：在地理信息系统发展飞速发展的今天，越来越多的行业开始使用GIS来分析解决问题。近年来恐怖势力有所抬头，安全形势不容乐观，且犯罪案件的发生具有随机性，传统的调度方式已经无法满足警方快速反应的需求，为了实现实时调度功能，本文着重阐述了空间查询、实时定位、路径分析技术的实现方法，研究如何利用ArcEngine二次开发警务调度平台。

关键词：GIS；实时调度；二次开发

1、引言：为了满足当下快速出警的需求，许多大城市的警务部门开始使用警车调度平台，作为打击犯罪分子的高科技武器，但目前在运行的警务平台大多以底层开发为主，缺点是开发周期长，技术实施难度大，维护成本高，使得许多偏远地区的警务部门，由于资金紧张、技术缺乏而难以实现。本文介绍的利用ArcGIS Engine进行二次开发，使用C#作为开发语言，其优点是可以快速搭建系统框架，大幅度缩短软件开发周期，借助ArcGIS提供的地理数据分析接口，封装了空间查询、缓冲区分析、路径分析等一系列功能，为实现警车的实时调度而服务。通过这种方法做出的产品功能完备，价格低廉，维护简单，兼容性好，可扩展性强，尤其适合中小城市日常的工作需求，较大型警务平台其性价比更高。

2、总体设计

2.1需求调查。进入21世纪，国内城市化步伐加快，城市的安全形势却不容乐观，导致出警范围和出警强度进一步加大，但许多偏远城市的警务部门对于警力调度还停留在初级阶段，即利用纸质地图进行人工查询定位，这种方法效率低、误差大，很容易因为人为判断失误而延误出警时间，造成交通瘫痪、公民财产损失等一系列严重后果。因此，本文总结了警务部门存在的现实需求：①在电子地图上，实时更新警车位置。②当发生案情时，能快速对案发地点进行定位。③根据具体情况，制定出警最优路线，辅助指挥者实时调度。

2.2开发平台。警务实时调度系统选择成熟的win7操作系统，ESRI的ArcGIS Engine9.3为开发平台，Visual Studio 2008为开发环境，C#为开发语言。ArcGISEngine是完整的嵌入式GIS组件库，可在多种编程语言中调用接口，它的核心是由ArcObjects一组开发包组成，可将ArcGIS的功能嵌入到其他应用软件中，这样的程序安装时就不需要安装ArcGIS专业软件，极大地减轻了警务部门的运行负担，因此适用于警务实时调度系统的二次开发。

3程序设计及实现

3.1程序界面设计。在实现系统分析功能之前，首先应搭建地图显示框架，通常有两种方法，一种适合于功能要求较高的程序编写，所有的控件由自己进行代码编写，一般用于底層开发；另一种就是利用ArcEngine提供的各项控件，快速搭建界面，具体如下：在VS2008中，我们可以新建一个Windows窗体项目，然后从ArcGISWindowsForms选项卡向其中添加ToolBarControl、TOCControl、MapControl控件，并分别设置属性窗口中的Dock为Top，Left，Fill，完成窗口布局，即顶部为工具栏、左侧为图层列表，主工作区为地图控件，如图1所示。

ToolBarConrol控件提供了许多Commands和Toolsets，实现对地图控件的操作，常用的有Open（打开地图文件）、Zoom in/out（放大缩小）、Pan（拖动地图）等，我们可以根据自己的需要添加相应的命令和工具。除此之外，ArcEngine提供了一种模板—MapControl Application，其中已经嵌入各种开发所需的基础控件，便于我们快速进行其他功能的开发，不但节省了时间，也降低基础出错率，本文就采用这个模板作为软件界面。

3.2添加图层

在ArcGIS中地图是由点、线、面三种类型的矢量数据组成，这些要素类以Shapfile的格式存储在地理数据库Geodatabase中，我们可以通过ArcCatalog对地理数据进行管理，将所用的要素类放在一个要素数据集中，统一数据标准。为了满足警车的定位调度功能，需要Map添加含有地标、道路、居民地信息的要素类，具体实现如下：

（1）为了添加要素类到地图中去，首先从工具箱中找到MenuStrip（菜单栏）并添加，然后在菜单栏中键入一个“添加图层”的菜单项，如图2所示。

（2）双击进入代码编写页，主要用到的接口有IWorkspaceFactory，IFeatureWorkspace，这两个接口用于建立一个工作空间以访问地理数据库，建立数据库连接后使用IFeatureClass接口实例化—个要素类对象，将数据库中的要素类赋给当前对象，完成数据的传递，但为了显示在地图上，就需要将要素类添加到图层中去，通过IFeatureLayer接口，在空图层中加入已获得要素类，最终实现图层添加功能。

（3）如果需要添加多个图层，批量建立对象并修改OpenFeatureClass的参数即可，此处不做赘述。在完成“图层添加”后，根据程序设计目的，需要将地图上的地点名称进行标注，由于标注是作为图层属性存在的，因此可以使用TextElement绘制，其原理是将属性表的某个属性创建TextElement对象，然后调用IGraphicsContainer接口的AddElement方法进行标注的添加，程序运行效果如图3所示。

3.3报警定位。地图包含信息量大，人工查找精度低，速度慢，报警定位作为警务调度的第一步，如果不能快速准确地执行，将会引发严重的案情延误问题。利用ArcEngine就可以快速组建空间查询功能，基于已添加的点图层，使用图层属性中的名称字段进行空间属性查询，以实现对案发地的位置定位，查询流程如图4所示。

根据报警人提供的地点信息，利用空间属性查询并高亮案发地点。完成空间属性查询需用到以下主要接口：（1）IFeatureLayer，获取需要进行查询的图层。（2）IFeatumSelection，此接口可以用来选择指定图层的要素，他的成员SelectFeatures可以根据QueryFilter的实例化对象，选择具有限定条件的要素并高亮显示在地图上。（3）IC！ueryFilter，该接口可以帮助用户过滤不需要的值，它的WhereClause属性用于设定过滤表达式，限定返回的要素，即Select..Where..语句中的条件语句，该语句可以通过设置一个TextBox进行传递，但需要注意的是，Geodatabase支持sQL语言作为模糊查询语句，所以该语句在编写代码时要给字段名加上中括号（[字段名]），限定条件加上双引号，这样格式的语句才能在数据库中执行，考虑到地图的大数据量，特定义一个缩放函数，将选中的要素进行居中显示，程序运行效果如图5所示。endprint

3.4警车实时定位。警车在日常巡逻任务中，时刻都有可能接到调度命令，只有掌握警车的实时位置，才能制定出最优出警路线，用TextElement在地图上模拟车辆的行驶轨迹，其路线由一组点（x，y）构成，x为经度，y为纬度，数据的获取方式是接收车载GPS传回的经纬度坐标，示意图如图6所示。

利用返回的经纬度坐标，可以在地图的指定位置画出TextElement，即将警车作为文字图元在GraphicsContainer中画出，为了突出显示警车，可用ICallout接口定义—个气泡。绘出警车后，下一步是让警车“动起来”，由于要求数据的实时性，所以需要向程序中加入一个Tuner控件，以设定间隔对经纬度数据（x，y）进行更新，最后加入一个Buuon控件作为功能开启按钮。这些文本图元将不占用图层资源，只在GraphicsContainer中绘出，极大地节省内存空间，提高了程序反应速度，运行效果如图7所示。

3.5出警路线制定

3.5.1无向网络。制定出警路线需要用到最短路径分析功能，使用它的前提是建立无向网络，GIS中的网络，是指线状要素相互连接所形成的—个线状模式，如道路网。将经过编辑的点状和线状要素单独提取出来作为一个图层，这就是可以进行路径分析的道路网络模型。ArcEngine中无向网络的建立需要用到网络数据集，它可以在ArcCatalog中进行实现。首先创建一个FeatureDataset，将道路中心线要素导入，新建一个具有拓扑关系的网络数据集，设置连通性和转弯规则，然后创建相应的网络属性，如字段名为Meters，類型为double，它表示的是道路长度，又如字段名为OneWay，类型为Text，目的是为了区分具有不同通行属性的道路。当全部设置完成后，系统将自动生成一个汇总报告，确认无误即可仓犍网络数据集。

3.5.2最短路径分析。在上文中已经解决了报警定位和警车定位的问题，依靠构建的道路网络模型，我们使用GIS的最短路径分析功能，系统会在两点间自动规划出一条最短路径，其原理是新建一个空图层，获取网络数据集中的点要素和线要素并添加进去，然后确定所要分析的路径点，设置捕捉容差，进行字段匹配，再将路径点加载到图层中，通过INAContext接口设置分析参数，最终在地图上显示出最短路径及结果信息。由于网络分析较复杂，因此我们新建了一个窗口以作分析界面，程序运行效果如图8所示。

结论：本文从GIS的定义、功能入手，介绍了现阶段警务部门的现实需求，同时总结了现有警务平台存在的问题，提出了利用ESRI公司的二次开发工具ArcEngine结合Visual C#开发环境快速搭建警务调度平台的方法，并对建立该平台的理论基础及实现过程进行了详细的阐述，并展示了程序运行效果，这种方法大大降低了开发难度，降低了开发成本并缩短了开发周期，而且建立的平台具有较强的空间查询和分析功能。endprint