基于大数据的城市警情定位及指挥决策系统设计与研究

田肖 马翩翩 吕联盟 韦坤杰, 李贺,

1 引言

城市突发公共事件严重危害社会，每次危机的起因、特性、周期都复杂多样，其影响越来越广泛[1]。通过报警求救是解决这类事件的主要手段，为尽可能减小它们所造成的危害，在出现警情时对其进行定位、处置及指挥决策尤其重要。在过去，民警通过纸质方式将警情记录到特定的档案中，而现在，民警能够利用在线的警情管理系统完成警情案件的记录与检索[2]。芮晓玲等基于 GIS 技术，以协同警务为理念，建成了一个横向融合、纵向贯通的智慧公安警务系统[3]。北京电信研究院人工智能团队开发了智察警情信息展示系统，系统采用B/S架构，并采取前后端分离的开发模式，优化了警力配置，具有预测准确、情报及时及系统易用等特点[4]。

大数据技术可以综合警情及社会各方数据，能够在短时间内做出分析，在很大程度上将会提高突发公共事件预警的准确性，从而能让公安机关准确地做出预防方案[5]。因此，本文基于大数据设计了城市警情定位及指挥决策系统，该系统集大数据分析、定位技术和通讯技术于一体，在不改变传统110报警习惯情况下实现报警人的定位及展示，对于提高我国城市警情处置能力，加快推动警务机制转型升级具有重要意义。

2 系统结构设计

2.1 系统总体架构

图1 系统架构

基于大数据的城市警情定位及指挥决策系统的总体架构如图1所示。本系统主要利用SOA(面向服务的框架)技术实现信息化的集成和整合，可将系统架构具体分为用户层、业务层、信息处理层和数据存储层。

用户层提供可视化的操作界面；业务层提供实现系统的具体功能，包括警情信息管理、警力信息管理及区域信息管理；信息处理层完成对警情数据服务的操作。数据存储层完成报警信息的存储。

2.2 用户层

警情信息管理主要实现报警人的定位信息，同时在地图上标注对应位置，并能够在地图上自动标绘周围的警力分布情况。还可以展示当前系统内未处理及已处理完成的警情报警信息。警力信息管理主要包括警员、警车及警亭信息管理。区域信息管理主要包括楼宇、办公室及人员信息管理。

2.3 业务逻辑层

业务逻辑层中通过对警情信息管理、警力信息管理和区域信息管理等功能模块构建相应服务。系统采用Java EE和Java ME开发警情定位及指挥决策系统，利用Struts框架实现与前端页面的交互及相应服务的调动，利用Hibernate实现对数据库的高性能访问，利用Spring提供高效的事务管理。

2.4 数据处理层

系统结合从数据存储层的数据，为系统进行警情监控和救援预案的生成，提供有利的数据支撑，为决策者提供必要的现实辅助依据。对于以上信息可以采用MapReduce并行编程平台进行处理，能够提高处理这些非结构化数据的效率。然后，基于一定的筛选和分类机制，可以将警情、警力及区域信息筛选出来，作为系统展示的一部分数据。

2.5 数据存储层

警情、警力及区域信息包含了各类结构化、非结构化数据。对于这些海量的数据，要对其进行存储。在大数据处理框架下采用HDFS文件存储系统。HDFS（Hadoop Distributed File System）是一个高度容错性的系统，HDFS能提供高吞吐量的数据访问，非常适合大规模数据集上的应用[6]。

3 系统功能设计

系统的主要功能模块如图2所示。

图2 系统功能模块图

3.1 警情信息管理

（1）报警定位信息：当接收到电话报警后，系统地图自动移动至事发地点，并在地图上标注对应位置，显示报警人的电话号码以及基本情况。

（2）警力分析功能：通过点击报警信息在地图上自动标绘周围的警力分布情况。还可以显示对应的警员信息和联系方式，值班人员可快速根据距离迅速判断并联系距离最近的警员进行现场处理。

（3）报警监控信息：用于展示当前系统内未处理完成的警情报警信息。可通过本功能页面添加、修改或者删除系统报警监控信息。

（4）报警历史信息：用于展示当前系统已处理完成的报警信息，可通过本功能查询、添加、修改或者删除报警历史信息。

3.2 警力信息管理

（1）警员信息：通过本功能可查询、添加、修改或者删除系统警员信息。警员信息包括警员编号、身份证号、姓名、年龄、电话、地址、单位、级别、状态等信息。

（2）警车信息：通过本功能可查询、添加、修改或者删除系统警车信息。警车信息主要包括车牌号、负责人、位置、负责人联系方式及车型等。

（3）警亭信息：通过本功能可查询、添加、修改或者删除系统警亭信息。警亭信息主要包括警亭编号、警员、联系方式及位置等信息。

3.3 区域信息管理

区域信息管理包括：楼宇、办公室及人员管理等。

（1）楼宇信息。通过本功能可以添加、修改或者删除系统楼宇信息。还可以查看楼宇内的位置、办公室数量及总人数等信息。

（2）办公室信息。通过本功能可以添加、修改或者删除系统办公室信息。还可以查看办公室所属单位、所在楼层及办公室人数等信息。

（3）人员信息。通过本功能可以修改或者删除系统人员信息。人员信息包括身份信息、姓名、性别、联系方式、所属单位及所在办公室等信息。

4 系统工作流程

系统工作流程如下图3所示。

图3 系统工作流程

当报警人利用手机向报警指挥中心求助时，首先，报警指挥中心能通过该系统及时准确的获得报警人地理位置信息，将其位置标注在电子地图中。其次，该系统可展示周边警力信息，计算报警人与各警力间的距离。然后，选择对应的处警预案，即选择距离最近的警员进行报警处置。最后，对报警进行监控，在报警处置完成后存储数据，并能够统计分析历史数据，通过对报警事件分析可以为以后警力部署提供依据。

5 关键技术

5.1 高精度定位技术

该系统中，报警人的位置信息以及接警端的地图调用，都需要定位技术实现。报警人在打电话报警时采用基站定位技术，在报警人挂断电话后采用GPS定位技术，该系统结合设计的地图API，实现 GPS和基站定位相结合，从而能够在报警和处置过程中都能精准定位报警人。

5.2 GIS技术

GIS（地理信息系统）是以采集、存储、管理、分析和描述整个或部分地球表面与空间和地理分布有关数据的计算机空间信息系统。地图服务拥有地图GIS资源，对客户端提供操作地图GIS资源的接口，也提供给开发人员多种接口,功能强大而且操作简单,结果可以直观地显示在地图上。

5.3 数据挖掘技术

对累积的海量“警情”信息，需要通过大数据处理技术提取出有价值的信息，辅助警务工作，提高警务工作的效率，增强警务工作的前瞻性和主动性。本系统在大数据分布式计算框架下，采用由Google公司提出的MapReduce并行编程模型，从而提高数据挖掘的效率，能够进行多发时段、多发区域、多发类型及四色预警等研判分析。

6 系统特点

目前，根据报警系统根据定位技术可以分为两类，一是采用GPS定位技术的警情系统，该系统往往需要下载APP或提前关注微信号，不符合大众报警习惯，操作较为复杂。二是基站定位技术，此类警情系统能够在报警时可以获取报警人位置，但在挂断电话后，不能准确定位。为了解决这一问题该系统采用基站和GPS双定位技术，在报警和处置过程中都能精准定位报警人。具体的系统特点及优势总结如下。

6.1 指挥决策可视化

该系统基于GIS技术、位置服务技术和多媒体融合通讯技术，将应急力量、突发事件等在GIS地图上实时动态显示。基于GIS地图案发地周边视频实时调取。精确指挥调动值勤应急力量，实现一键式图上指挥调度。

6.2 研判分析精细化

该系统基于大数据技术将事件信息按时间、空间、突发事件构建分布热力图，可以实现多发时段、多发区域、多发类型、四色预警等研判分析。

6.3 指挥调度一体化

该系统可与现有政府各大业务系统数据深度集成，资源“一张图”展示。可以整合突发事件、视频、网络通信、治安卡口、执法记录仪等多种应急信息资源；可以实时在决策指挥屏上显示人员和车辆准确定位，便于精确、快速调整。

7 结束语

本文所提出的基于大数据的城市警情定位及指挥决策系统能够进行城市警情的自动定位、城市警力展示、应急处理预案推送及警情的快速处置等。该系统通过利用定位技术、GIS和数据挖掘技术，在不改变传统110报警习惯情况下实现报警人的定位，通过展示警情附近警力信息，选择距离最近的警员进行报警处置并推送对应预案，从而为城市警情处置提供有效的决策依据及应用方案。该系统主要面向各市县级公安系统、机场及高铁等重要安保场景，具有广阔的应用前景和推广价值。