地理信息技术在监狱管理中的应用

杨肖肖 王 博 张 哲 郭朝阳

(自然资源部 陕西基础地理信息中心, 陕西 西安 710054)

0 引言

近年来,智慧监管工作一直深受国家、司法、公安等的高度重视。如何全面落实新时期司法行政改革发展要求与“数字法治、智慧司法”信息化体系建设战略部署,监狱管理局采取了一系列措施,明确指出要充分运用现代科技手段,将计算机、测绘、物联网等技术与监狱各项业务融合,提高监狱管理工作水平、促进执法规范化[1]。为此,各监狱管理局纷纷采取措施,在部分监狱内部开展监狱三维模型以及安防系统的建设,虽然实现了监狱内部的无死角全覆盖监控,但其监管工作仍然以人工巡查和被动接警处置为主,无法做到事前发现,主动干预[2]。同时对于调监、外出押解、逃犯追踪等狱外业务,仍未实现统一管理和辅助决策,因而需要构建全省监狱三维实景地理信息平台。

本文以陕西省监狱管理局及其下辖监狱为例,以“天地图·陕西”为基础,充分利用地理信息、实景三维、人工智能、大数据、物联网等技术,构建监狱实景三维地理信息平台,明确全省统一的监狱地理信息数据体系,并在此基础上,梳理监狱专题资源数据,紧密结合监狱业务需求,接入物联网、安防等相关业务接口,实现集成报警与联动、罪犯外出押解、脱逃人员追踪、态势推演等综合分析功能,改变以往事后取证追查向事前预警干预方向的转变,做到“全面感知、综合研判、精准管控”,从而有效提升监狱管理工作信息化水平[3-5]。

1 建设方案设计

监狱实景三维地理信息平台,以现有二、三维空间信息数据库资源为基础,综合运用各信息化手段,解决目前监狱管理系统应用领域单一、应用功能单一、应用程度低的问题,实现对监狱全方位智慧化管理,为监狱管理决策提供强力支持,提高监狱管理工作的科学性和管理效率。

1.1 总体架构

基于开放性的、面向服务的架构体系(service-oriented architecture, SOA)设计理念,平台分为数据层、服务层、系统层和应用层。在数据层,整合多项业务数据资源,构建起支撑整个系统的地理信息、监狱管理空间数据库;在服务层,基于“天地图·陕西”的地理信息服务、安防系统的各设备服务以及监狱业务管理系统的行业信息,形成面向监狱实景三维地理信息平台的服务支撑层;在系统层,通过监狱三维实景地理信息平台集成、整合各资源,为各系统、各用户提供业务和服务支撑。整个架构通过建立贯穿不同层次的标准规范制度和安全保障体系,使这四层相互联系,形成一个有机的整体,其总体架构如图1所示。

图1 总体架构

1.2 技术路线

平台的总体技术路线如图2所示。以“天地图·陕西”的最新测绘成果为依据,收集并接入全省范围内已有的监狱三维模型数据。并以平台的应用需求为导向,基于陕西省自然资源和地理空间基础信息库中的全省多源、多尺度、多类型海量地理信息数据,开展平台基础地理信息数据、监狱专题数据的整合处理工作,形成空间坐标统一、数据格式统一的各类数据集,构建全省权威、标准、唯一的监狱地理信息数据库。并在监狱地理信息数据库基础上,通过服务调用的方式构建陕西省监狱实景三维地理信息平台,实现全省范围内,狱政、狱情、狱警信息从宏观到微观的在线展示,从而为监狱行业的综合展示、研判分析、动态标绘以及监狱内部监管、指挥调度提供支撑。

同时,地理信息作为一个基础性平台,整个建设过程需要遵循一定的标准、规范:①通过标准规范,可以方便后续全省范围内新的监狱模型的接入、替换,以及后续监狱业务系统接口的集成调用；②结合监狱信息化和管理相关应用需求,也可依据本平台提供的地理信息服务体系开展相关应用建设。

1.3 关键技术

1.3.1基于静态和动态缓存的地图服务模式

地图传输和显示效率对于地理信息系统至关重要。系统在设计时,采用基于静态和动态缓存的地图服务模式,对于矢量和影像底图服务采用静态地图缓存的技术,基于金字塔模式预先生成不同显示比例尺下的地图瓦片,客户端可以根据地图显示范围进行计算得出请求范围覆盖到的瓦片数据的层次号和行列号,并将该范围数据推送到客户端。对于行政区划、保障资源等实体图层服务,则由服务器端根据客户端的显示范围实时生成地图缓存,极大地减少数据推送的数据量,提高系统运行的整体效率。

1.3.2基于Redis的内存数据库技术

为解决地理信息系统频繁的访问数据库的访问压力,引入了Redis内存数据库技术[6],通过Redis缓存用户、地图服务等信息,保证了系统应用在Oracle连接已满的情况下继续提供缓存服务,提高系统容错性,避免服务宕机。此外,针对内存数据库与物理数据库数据同步事宜,项目对数据库同步策略进行了深入研究,形成了一套可行的数据库同步策略,解决了监狱业务系统信息变化而引起的数据不一致问题。

图2 技术路线图

1.3.3地理信息系统空间分析技术

针对监狱管理工作的实际,结合罪犯外出押解、脱逃人员追踪等重大事件,引入路径分析、服务区分析等空间分析技术,并结合路网数据、道路通行情况,快速分析出两点之间的最短路径、最短时间,也可以根据罪犯的当前位置以及抵达中心点,快速分析出不同时段、不同速度下的可达范围结果[7],为逃犯追踪、包围圈设置提供了技术保障。

2 功能设计与实现

监狱实景三维地理信息平台基于“天地图.陕西”的测绘成果、接入已有的监狱三维模型数据、物联网设备信息及安防、狱政等业务信息,实现了多源信息的融合、分析和统一管理,最终形成的陕西省监狱实景三维地理信息平台主要功能涵盖了信息浏览、实时信息集成与联动、三维场景分析、事件指挥调度4个方面,如图3所示。

2.1 信息浏览

信息浏览实现了全省监狱现有罪犯人数、狱内案件、狱警人数、教育改造等信息在地图上从宏观到中观的无极缩放浏览,以及监狱内部建筑、道路、设施、警戒区、监区等三维场景的微观真实再现,便于全面掌握监狱信息。

2.2 实时信息集成及联动

在监狱实景三维模型空间信息的基础之上,集成实时监控、警报、门禁、周界防范、移动目标,并关联显示实时的图像、状态信息,实现各类信息的立体全息整合及联动控制[8-10]。如:当发生警情时,地图实时定位到报警点位,显示监狱值班人员与附近警力,显示附近关联视频监控,接通对讲系统,获取门禁信息并控制门禁状态。再由出警警员现场确认情况是否需上报指挥中心,若属重大警情需立即上报监狱管理局指挥中心并启动应急预案,若属一般警情预警及相关人员前往现场处理并记录结果。

图3 平台功能

2.3 三维场景分析

三维场景分析主要实现了三维场景通用功能与监狱场景、业务的结合,支持监狱资源、兴趣点等信息的空间查询,支持量算分析、图层管理、坐标定位、地图书签等基本地图功能,同时,也可通过该模块提供的静态及动态视域分析、天际线分析、剖面分析等功能,辅助监测点、狙击点、岗楼位置的选取[11]。

2.4 事件指挥调度

事件指挥调度是整个监狱实景三维地理信息平台的核心亮点功能,以全省基础地理信息和监狱专题数据为基础,以物联网设备为依托,以事件决策为切入点,实现了突发事件的监测、跟踪和辅助决策[12],具体包括罪犯外出押解、脱逃人员追踪、态势推演、动态标绘分析模块,以下将选取两个方面进行介绍。

2.4.1罪犯外出押解

针对关押人员需要就医、指认现场、出庭、转所等外出场景。在监狱实景三维地理信息平台中选取起点和终点,即可快速规划出行驶路线、时间,使用者在依据三维平台及功能,直观了解路线周边地形地势、基础设施、人员流动、警局警力分布等信息,提前预判可能出现的变动并作出应急预案。同时通过囚车及相应人员安装的摄像头、全球定位系统(global positioning system,GPS)技术、射频识别技术(radio frequency identification,RFID)[13]等,通过无线网络实时定位并传输图像/视频和语音信息到指挥中心,全面展示现场的态势发展,以便相关领导能及时掌握囚车、关押人员、送押警察位置、状态等动态信息,及时对刑事押解过程可能出现的突发事件进行布控和处理,确保押解安全[14]。

2.4.2脱逃人员追踪

针对脱逃人员追踪的突发情况,需要立即制定抓捕应急方案[15]：①事件定位,系统快速锁定脱逃地点、脱逃事件发生时间;②范围锁定,根据脱逃地点路网、人员流动、基础设施等情况划定抓捕范围,对有监控录像的地点调取相应监控确认脱逃人员的脱逃方式和方向,进一步缩小搜索范围；③警力部署,利用空间查询分析功能,搜索脱逃事件发生地点的警力部署如公安局,并线下通知附近警力出警协助,对进行可能逃窜或藏匿地点(商场、地铁、车站、树林、亲友家等)、线路、道路情况进行在线标绘、挂图作战,确定出警数量、交通方式、线路等,并在系统生成抓捕应急方案；④实施抓捕,将抓捕方案实时发布到参与抓捕行动人员手中,以便实施科学高效的抓捕行动。

3 结束语

本文在深入分析陕西省监狱管理局当前业务、建设现状的基础上,构建起能支撑陕西省监狱管理工作的监狱实景三维地理信息平台。形成了全省准确、统一的监狱地理信息数据体系,实现了全省范围内从宏观到微观的“地理信息+监狱信息”直观化浏览。在此基础之上,紧密结合监狱管理业务需求,集成实时安防及监狱业务信息,开展了综合分析功能订制研发,有效提升了监狱管理工作信息化水平。为监狱行业数据汇聚、系统集成,以及地理信息在监狱管理中的应用模式提供借鉴。未来将根据实际需求,逐步接入其他智能设备及新技术,形成陕西监狱智慧化管理一张图。