面向城市公共安全的视频监控实效评估与改进策略——基于南京市公共空间的实证分析

吴 晓，马俊威

（东南大学，江苏 南京210096）

城市公共安全是指国家各级人民政府为了保护社会公众的生命财产安全，保障城市公共设施的稳定运行，预防和控制各类重大灾害、事故和突发事件的发生，减少社会危害和经济损失，稳定社会和谐发展而提供的一种社会性公共服务[1]。其涉及面较广，通常覆盖公共卫生安全、食品安全、信息安全、生产安全、生态安全、建筑安全、城市生命线安全、人身安全和人员疏散等诸多领域。而危害城市公共安全的风险事件可分为公共卫生事件、事故灾难、自然灾害、社会安全事件四类。

众所周知，21世纪以来我国已经爆发了一系列城市公共安全事件：从2005年11月的松花江重大水污染事件到2013年11月的青岛输油管道爆炸事件（事故灾难），从2008年奶制品污染事件到2014年12月的上海外滩踩踏事件（社会安全），还有2003年的“非典”侵袭和2020年的新冠肺炎疫情爆发（公共卫生）……这一系列事件虽然类型和成因各异，却因其突发性、复杂性、破坏性和持续性的共同特点，给我国的社会稳定和公众安全带来了不可估量的负面影响和沉痛教训。

面对当前潜藏的各类公共安全危机，不论是通过制度建设和法治保障还是依靠部门协同和群众组织予以应对，都需要以现代科技条件下的各类技术手段作为支撑。从这层意义上看，视频监控不仅仅是一类保障城市公共安全、消减公共安全风险的普遍技术手段，更是当前城市公共安保系统不可或缺的组成部分。不论是对风险生产环境的全天候监控、对违法犯罪行为的识别和威慑还是对污染和踩踏事件的评估和预警以及当前疫情下的社区隔离和人口管控，都可借助视频监控手段实现线上线下的结合、大数据和精细化管理的结合，进而防患于未然或亡羊补牢。

鉴于此，本文以视频监控的新角度切入，实地调研和定量评估城市空间视频监控的实际效果，从而在一定程度上管窥和判断中国城市的公共安全保障状况（或安全度高低）。

一、城市公共安全与视频监控概述

诚如前文所述，在公共安全成为表征城市生活品质重要指标的背景下，视频监控已成为保障城市公共安全的一类重要技术手段。据中央电视台综合频道的《辉煌中国》系列纪录片报道：我国已建成世界上最大的视频监控网“中国天网”，监控摄像头总体超过2000万个，并利用人工智能和大数据实现了预警，不仅普及水平位居世界前列，与之相关的安防行业总产值也快速增长到2016年的5400亿元，市场规模居全球第一。以监控摄像头的分布密度为指标，若以“空间分布密度”（每平方公里拥有的视频监控摄像头数量）来衡量，深圳位列第一，上海、杭州属于第二阵营，紧随其后的是厦门、北京和重庆（见表1）。①资料来源为http://www.afzhan.com/news/detail/60294.html，2020年6月16日访问。但若以“人均分布密度”（每千人拥有的视频监控摄像头数量）来衡量，国内相较国际领先水平仍有一定差距。如密度最高的北京市（59个/1000人，2016年）也仅仅是英国平均水平（75个/1000人）的80%和美国平均水平（96个/1000人）的60%，二、三线城市的摄像头覆盖率则更低（远低于10个/1000人），安全监控的提升空间还很大。

表1 中国城市视频监控的摄像头空间分布密度统计

出于打击犯罪、治安防范、社会管理、服务民生的目的，面向城市公共安全的视频监控通常会优先覆盖城市空间的关键节点，如重要路口、重要路段、重点单位和重点场所。其中，重点场所包括交通枢纽（如铁路车站、长途汽车客运站），大型公共建筑（如交易市场、体育馆、酒店）和各类公共空间（如公园、商业街、广场等）等。

相较其他类型的关键节点，城市公共空间因其量大面广、开放性和人流集聚性，不但是城市公共安全历来保障的重中之重，同样也适合作为城市公共安全研究的典型样本。因此，本文选择以公共空间作为实证典例展开跨学科研究，希望通过视频监控实效的评估，以点带面地揭示城市公共安保状况。

二、面向城市公共安全的视频监控实效评估：以南京市公共空间为例

（一）研究思路

1.研究对象

相比城市环境中的实体建筑要素，公共空间通常指那些供城市人口日常生活和公共使用的室外和室内空间。其中，室外部分包括广场、公园、商业街、体育场地、居住区绿地等；室内部分包括学校、图书馆、商业场所、办公空间、餐饮娱乐场所等。因此，需要进一步界定本研究的“公共空间”：（1）针对公共空间分类中的前者（室外部分）展开实证分析；（2）结合人类活动的主要功能区域（如高校、商业区、居住区等）分类遴选典型样本；（3）重点调研公共空间样本区域的一级核心空间。

按此标准，本文遴选了南京市公共空间中可互补和比照的3例样本作为实证典型，分别为：高校样本——东南大学本部校区公共空间、商业区样本——夫子庙商业中心公共空间、居住区样本——龙凤花园公共空间。笔者于2018年9-10月间，对其一级核心空间进行了实地调研和部门访谈。

2.研究方法

（1）实地调研公共空间样本内所有视频监控摄像头的布点，采集和甄别的基本数据包括：数量、布点、高度、倾角、焦距（定焦或是变焦）、形态（枪型或是球型）等，并编码录入数据库。

（2）根据视频监控摄像头的焦距、型号、高度、倾角等信息，确定其关键的“视角+视距”参数。正如人眼有其特定的视角和视距限界，摄像头也有自身因焦距而异的视角和视距限界（包括定焦和变焦镜头，但即使是变焦摄像头，平常也多固定于某一常用焦距上，见表2）：

其中，针对室外公共空间的视频监控摄像头感光芯片尺寸多以1/3英寸为主，镜头焦距往往选择4mm、6mm、8mm和12mm（2.8-3.6MM的广角镜头多用于室内空间的监控，如走道、电梯等，故暂不考虑），其对应的监控视角和视距参数如表2所示。通常而言，摄像头焦距越大，其监控的视距越远，但监控的视角越小。

表2 监控摄像头的常用参数

（3）根据每一个监控摄像头的具体参数（尤其是视距和视角），通过三维建模的方式图解和测算其监控的公共空间范围，再累计确定所有视频的总体监控范围。

具体而言，定焦摄像头根据建模的剖面确定其监控范围的近界和远界，根据建模的平面确定其监控范围的两侧边界；而变焦摄像头一方面需要根据其焦距的高低限界综合确定其最大的监控范围，另一方面则还需要根据其常用的焦段确定其固定监控范围（操作方法同定焦）。

（4）反向确定现状视频监控的盲区范围，了解其公共安全的保障状况，并据此从视频监控和规划设计两个方面提出改进策略。

（二）视频监控的实效评估

1.高校样本评估：东南大学本部校区公共空间

据统计，东南大学本部校区在公共空间安装的视频监控摄像头共64处，包括13处球型摄像头、51处枪型摄像头，涉及校园主要角落（见图1）①如无特别说明，文中图表均为笔者自制。。其中，“中轴线——大礼堂”作为该校区的一级核心公共空间，人员密集、人流混杂，是视频监控的重点区域。对其监控实效进行实地调研和评估如下（见图2）：

（1）“中轴线——大礼堂”的视频监控摄像头均由学校保卫处统一安装与监控。调研发现共有11处监控摄像头涉及此区域，包括3个球型和8个枪型变焦。

（2）通过校保卫处提供的监控数据并结合实地调研，确定调研范围内监控摄像头的安装高度、监控水平方向以及垂直倾角，同时判断所有监控摄像头的型号与焦距，再根据表2识别其相应的视角和视距参数（布点及其参数汇总见图3）。

图1 东南大学本部校区监控布点图

图2 东南大学一级核心公共空间全景

图3 东南大学一级核心公共空间的视频监控布点及其参数

（3）结合各个监控摄像头已定的具体参数，通过三维建模的方式模拟其具体监控范围。以枪型摄像头DB8为例（如图4所示），其高度h=4m，下倾角=30°，焦距范围f=2.8mm-12mm，监控视角=89.9°-26.2°，监控视距 L=5-30m。由其变焦特性可知，该摄像头在某一固定方向下因焦距（2.8mm-12mm）连续变化而形成最大监控范围，但在实际使用中，监控人员往往会将摄像头调至某一常用焦距而形成固定监控范围。该摄像头实际监控范围的模拟可分为四步：

图4 DB8枪型变焦摄像头三维模型及索引图

步骤一，确定最小焦距下的监控范围。该摄像头按2.8mm焦距下的系列参数建构监控三维模型，模拟其在广角端的监控实况——通过剖面确定监控范围的近界dw1=1.1m、远界dw2=3.5m；通过平面确定监控范围的两侧边界ww1=5.9m、ww2=10.0m（见图5）。

步骤二，确定最大焦距下的监控范围。该摄像头按12mm焦距下的系列参数建构监控三维模型，同样可模拟其在长焦端的监控实况——通过剖面确定监控范围的近界dt1=4.3m、远界dt2=3.5m；通过平面确定监控范围的两侧边界wt1=2.7m、wt2=6.2m（见图6）。

步骤三，确定最大监控范围。将上述两端极限监控范围相叠合，生成该摄像头所能监控的最大潜力范围（见图7）。

步骤四，确定常用焦距下的固定监控范围。调研和识别该摄像头的常用焦距（f’=6mm），据此确定相应的视角（’=50°）和视距（L’=11m）；然后，同样通过三维模型确定其固定监控范围的近界d’1=2.8m、远界d’2=11.4m及其两侧边界w’1=4.1m、w’2=11.1m（见图8的深色区域）。

图5 基于最小焦距2.8mm的枪型变焦监控范围图解

图6 基于最大焦距12mm的枪型变焦监控范围图解

图7 DB8枪型变焦摄像头最大监控范围图解

图8 基于6mm常用焦距枪型变焦摄像头的固定监控范围图解

以此方式测算和图解“中轴线——大礼堂”一级核心公共空间内所有摄像头的监控范围（包括枪型变焦及球型监控的最大与常用监控范围），累计确定现状视频监控的总体范围（见图9）。

（4）通过现状视频监控的总体范围，反向推导出该区域内的视频监控盲区。经计算，其现状监控摄像头的扫盲率仅为32.58%，公共安全保障的覆盖率不尽理想（见图10的有色区域）。

图9 东南大学一级核心公共空间的现状监控范围

图10 东南大学一级核心公共空间的现状监控盲区

2.商业区样本评估：夫子庙商业中心公共空间

以“大成门—秦淮河”一级核心空间为例（见图11）①资料来源为https://720yun.com/t/0da26mfuql6?scene_id=491381，2020年6月16日访问。，对夫子庙商业中心公共空间的监控实效进行实地调研发现：23处监控摄像头均由秦淮区公安局针对重点地区而安装，其中10个为定焦枪型，4个为变焦枪型，9个为云台球型。

按照前述思路和方法，累计确定夫子庙一级核心公共空间的视频监控总体范围（见图12），并反向推导其视频监控盲区。经计算，其现状监控的扫盲率为36.30%，公共安保现状略好于前者（见图13）。

图11 夫子庙一级核心公共空间全景

图12 夫子庙一级核心公共空间的现状监控范围

图13 夫子庙一级核心公共空间的现状监控盲区

3.居住区样本评估：龙凤花园公共空间

以“中心广场”一级核心空间为例（见图14），对龙凤花园公共空间的监控实效进行实地调研发现：11处监控摄像头均由小区物业公司委托承包商安装，其中8个为定焦枪型，3个为云台球型。

同样按照前述思路和方法，累计确定龙凤花园一级核心公共空间的视频监控总体范围（见图15），并反向推导其视频监控盲区。经计算，其现状监控的扫盲率仅为24.47%，公共安全的保障现状更不理想（见图16）。

图14 龙凤花园一级核心公共空间全景

图15 龙凤花园一级核心公共空间的现状监控范围

图16 龙凤花园一级核心公共空间的现状监控摄像头监控盲区

三、面向城市公共安全的视频监控改进策略：以南京市公共空间为例

（一）方向一：对于公共空间视频监控的改进

根据现状调查和用户访谈发现：人们对于监控摄像头的选择多倾向于成本较低、固定监控范围较大的枪型摄像头，焦距选择也以视距较远的中长焦段（8mm-12mm-16mm）为主。在此认知之下，我们需要根据公共空间的类型差异，因地制宜地确定其视频监控的改进策略，提高城市公共安全的保障水平：

1.监控重点方面

不同类型的公共空间因开放性和人流量之差异[2]，对于监控重点的把握也不尽相同，需要在设置摄像头时因类施策、有主有次（见表3）。

表3 典型公共空间的视频监控关注重点

2.监控器材方面

高校的一级核心空间多为礼仪性强、方向性亦强的线性或带状空间，建议优先选择枪形变焦摄像头（常用焦距为12mm和20mm）；商业区公共空间因人流多向集散、场地尺度较大，建议多选择监控方向更广和焦距更长的摄像头，如云台球形摄像头；而居住区的公共空间通常人流和尺度有限，不太需要频繁调配监控参数，往往安装8mm和12mm的枪形定焦摄像头即可满足大部分需求。

3.改进路径方面

视频监控改进无非两类方式：其一，增补新的摄像头；其二，优调现有摄像头的技术参数。在现实情境中，往往是两大方式的结合，并因为两者结合比例的不同而生成多种方案。笔者认为，改进效果的优劣判断并非是追求极致的100%扫盲率，而是在权衡成本和实效的基础上，从多方案中筛选综合“扫盲”效果相对较优的方案。经验表明，公共安全监控实效比现状提升20%左右的方案较为合理。

以上述三类公共空间样本为例，针对不同公共空间在监控器材和监控重点方面存在的差异，分别探究其视频监控的改进方案。在由此生成和模拟的多方案比选中，方案一以调整为主，方案二以新增为主，两者使用的监控摄像头数量大体相当，但是高校样本和居住区样本的方案二、商业区样本的方案一在扫盲率上有显著提升，公共安全的监控实效也更理想，属于推荐方案（见图17-19和表4）。

图17 高校公共空间样本的视频监控改进方案（左：方案一；右：方案二）

图18 商业区公共空间样本的视频监控改进方案（左：方案一；右：方案二）

图19 居住区公共空间样本的视频监控改进方案（左：方案一；右：方案二）

表4 各类公共空间样本的视频监控改进方案比较

（二）方向二：对于公共空间规划设计的改进

城市公共空间规划设计的作用和意义不仅仅在于提供公共活动场所、维护改善生态环境、组织市民活动、改善城市交通等，还需承担城市防灾减灾和保障公共安全的特殊职能；而视频监控作为保障城市公共安全的一类重要手段，无疑是公共空间在规划设计中需要纳入和兼顾的，包括（仍以三类公共空间样本为例，见图20-22）：

1.空间尺度方面

公共空间需要确立适宜的尺度和界定活动的核心空间。这不仅会给使用者带来良好的空间体验，也关乎视频监控的布设[3]：空间尺度失宜在不增加摄像头和成本的前提下，会因摄像头固有的视角和视距参数而导致监控范围的力所不逮；空间主次不明在不追求100%“扫盲率”的原则下，则不利于监控焦点的确定而造成“去中心化”现象。

2.特定区域方面

公共空间需要针对三类特定区域——人流密集区域（如出入口、道路交叉口、核心空间等）、安全隐患区域（水域、断崖等）和特殊活动区域（如老年人健身和儿童活动空间等）展开有区分、有重点的精细化设计。这不仅仅源于空间人性化设计的要求（如人流密集区域宜考虑人流方向和避开机动交通；老人、儿童、伤残人士等特殊人群活动对于地形和安全有特殊要求），往往也源于公共安全监控的重点要求，需要结合其空间环境考虑摄像头的特殊布点和参数选择，以确保上述三类区域的监控扫盲。

3.植物配置方面

公共空间的植被配置往往出于景观塑造和生态维育的要求，而不免会忽视不同物种对于视频监控的遮挡影响。相比于高大乔木和低矮灌木，小型乔木和大型灌木更易于对监控视线产生遮挡[4]，因而在上述特定区域或安保重点区域，建议避免过多地群植、丛植大型灌木和小型乔木。

4.环境要素方面

公共空间往往需要借助于水系、铺地、地形地貌、小品设施等多元要素来营造良好环境。其中，不规则地形、水、假山等环境要素的组合布置，除了要有景观美学和空间体验方面的考量，同样要避免高差变化和要素植入所带来的监控遮挡，这些往往也是需要弥补的监控盲区。

图20 高校公共空间样本的规划设计改进意象

图21 商业区公共空间样本的规划设计改进意象

图22 居住区公共空间样本的规划设计改进意象

结语

公共安全已成为当前反映城市空间品质和老百姓生活品质的一项重要指标，而视频监控无疑是保障城市公共安全的一类重要技术手段，也是城市公共安保系统不可或缺的组成部分。本文以城市公共空间作为实证典例，通过视频监控实效的评估探索城市公共安全保障（或安全度）究竟如何，应从哪些方面予以改进。同时，也需延伸性地关注两个问题：第一，本研究主要通过视频监控的新视角调研和评判城市公共空间的公共安全保障状况，但影响城市公共安全的因素综合复杂（如警民比例、规划设计、环境心理等），从其他因素入手可能会影响研究结果。第二，摄像头洞察的不只是公共空间，监控的更是空间使用者的一举一动。在公共安全和个人隐私之间如何做出权衡，其间的合理边界如何确定，值得进一步研究。

（感谢硕士研究生季琳、陆筱恬、钱辰丽在数据采集、图表绘制等方面的基础性工作。）