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1、SmartEarth三维应急解决方案 2015年11月目录第一章项目背景4第二章项目意义和必要性4第三章SmartEarth三维应急方案63.1三维应急平台建设73.1.1基础建设-三维地图、数据库73.1.2三维应急平台总体架构73.2三维应急平台行业功能93.2.1三维交互浏览93.2.2基本测量工具93.2.3重点位置安防93.2.4快速定位103.2.5GPS接入103.2.6建筑信息查询103.2.7大型安保预案103.2.8视频接入113.2.9专题信息113.2.10信息标绘113.2.11专题数据接入与显示113.2.12空间分析113.3三维应急平台关键技术113.3.1逼真
2、的三维画效113.3.2倾斜自动化建模技术123.3.3BIM/CAD数据接入技术123.3.4物联网信息接入技术133.3.5强大的网络发布技术133.3.6多终端服务技术133.3.7三屏一体的解决方案143.3.8云端服务技术143.3.9可扩展性强143.3.10系统和数据安全15第一章 项目背景据腾讯新闻:新疆反恐，虽运必诛，今年9月18日凌晨，受境外极端组织指挥的一个暴力恐怖团伙，对新疆阿克苏地区的一座偏远煤矿实施了恐怖袭击，并设伏袭击前往处置的民警。此次恐怖袭击导致11名各族群众遇难，18人受伤；3名民警、2名协警牺牲。袭击发生以后，国内相关部门迅速组织力量，以不惜一切代价的态度
3、围剿逃窜的恐怖分子。在1300多平方公里范围的山地复杂地形内，历经长达56天毫不间断的围堵、搜捕，29名恐怖分子中28人被歼灭，剩下一人被生擒活捉。图1 反恐作战区域：新疆阿克苏地区1300多平方公里山地复杂地形内新闻公布时，正值巴黎遭遇ISIS恐怖袭击，包括中国在内，几乎全球文明国家都感受到恐怖气氛蔓延。第二章 项目意义和必要性未来面临持续的反恐作战，目前的作战手段与反恐模式已经非常不对称。以此次反恐为例，有两大特点，一、警方依靠广大群众举报收集情报，情报信息不全面，获取不及时。；二、恐怖分子向深山无人区藏匿，警方发动群众参与围捕，也协调军用直升机支援，而我们的直升机配备能力弱，不具备导航、
4、夜视、自控飞行、火力掩护等特种作战需求，远不满足协同作战要求,警方人员进入高原山地，长途徒步搜索作战，虽然反恐人员经过特种训练，终不能超越生理能力极限，加之我国目前反恐人员单兵装备薄弱，如此高强度行动，生理心理压力巨大，情报能力和协同能力明显不足，进而容易造成敌方情报反应不及时，遭遇对方设伏，严重威胁反恐人员生命安全，导致反恐行动受挫，社群不安，恐怖分子气焰甚嚣尘上等一系列问题，代价巨大。图2群众提供线索 图3群众参与围捕图4 军用直升机支援 图5 反恐人员徒步搜捕恐怖活动具有很强的不可预测性和突发性，预先防范和事后追捕都极其困难，为了确保反恐及时有效，情报信息保障必须透过各种隐蔽伪装的迷雾，
5、及时准确地捕捉信息，必须形成全方位、多层次、覆盖全、严密高效的反恐怖侦察监视网络，最大限度地获取预警性的情报信息。SmartEarth是一个集地理信息和其他任何情报信息于一身的“全要素三维+平台”，如图6，通过SmartEarth平台，可以构建一套完整的三维应急地理信息大数据平台，如图7，将情报、分析、决策、行动有序整合，各部门协同运行，是未来保障国家和公众安全，必不可少的信息化手段。图6 SmartEarth：全产业链地理信息大数据平台图7 SmartEarth三维应急平台第三章 SmartEarth三维应急方案分析当前恐怖袭击特点，中国新疆以及西北边境，成了国内暴力恐怖事件高发区，例如9月
6、18发生在新疆阿克苏的恐怖事件，此类地区地形复杂，地域广阔，依靠群众协助围捕和警方徒步搜捕，代价大，成功率低，时效性差。为了提高反恐信息化能力，我们提出了SmartEarth三维应急方案，做到未雨绸缪，遇险则运筹帷幄决胜千里。事前利用倾斜射影技术对该区域进行数据采集，建立该区域的三维地理模型和基础数据库，呈现给客户的是全球一张图，点击任意区域，二维三维地图及各类情报POI可视可用；SmartEarth可进行情报分析、应急预案设计、演练、恐怖袭击预警等，一旦接到反恐命令，利用空中地面地下飞机车辆搭载相机、红外、雷达等设备，快速发现目标及所在区域，指挥中心利用SmartEarth锁定目标位置及环境
7、，做到在真实的场景中，进行敌我态势分析、作战方案部署、行动任务下达，所有人员和装备均配备终端及安装SmartEarth，预置所在地三维实景及其他信息，容易识别陌生环境并彼此可见，指挥中心则如同身处现场。1 2 3 3.1 三维应急平台建设3.1.1 基础建设-三维地图、数据库倾斜影像模型生产成本低、效率高、三维效果真实、数据精度高，前期通过无人机飞行平台上搭载倾斜摄影相机，快速获取目标区域高分辨率航测影像，自动快速建模,生成非常逼真准确的实景三维区域模型，如图8。图8 无人机数据采集、自动建模、接入基础数据建立一个三维虚拟环境，以便直观浏览编辑应用，根据应急需要，同时接入各类数据：情报数据、专
8、题数据、物联网数据等等，以备信息互联共享，使各部门得以协同作战。3.1.2 三维应急平台总体架构系统总体设计思路采用分层分类设计，按业务进行垂直分层，按平台和模块进行水平分层。SmartEarth基础功能强大丰富，在平台设计过程中，采用了多层体系架构模式和组件技术，强化基础功能复用性，实现平台的灵活性、开放性和可扩展性。整个平台架构从逻辑上分为平台支撑层、数据层和应用层来组织，如图9。系统软件设计采用分层架构思想，以通用性、稳定性为主导，进行分层设计和开发，横向以功能类别为导向，纵向以服务内容为导向，逐级设计，逐步细化各组件的颗粒度。强调可扩展可更新，各功能模块以组件开发，接口能力强，可拆卸。
9、尽量使应用层和功能层分离，最大化实现功能共享，如图10。图9 三维应急平台总体架构图10 三维应急平台功能设计3.2 三维应急平台行业功能我们已经为各地区的安保、安防、警卫部队信息化建设提供大量支持，其中有大型安保项目，公安指挥大厅辅助决策指挥系统，基础工作信息系统，地铁安防系统，警用地理信息平台等项目。第1章. 1.1. 1.2. 1 2 3 3.1 3.2 3.2.1 三维交互浏览平台可提供多种三维交互浏览方式，用户可以通过鼠标、键盘、操纵杆、控制面板或者任意组合方式来控制飞行的速度、高度及视角。3.2.2 基本测量工具平台提供基本三维工具。包括：距离测量、高度测量和面积周长测量。3.2.
10、3 重点位置安防三维应急平台中，三维模型是非常核心的内容，根据模型，可以快速查找到想查看的位置，对该位置的周边环境进行初步分析。并可以进行测量、通视、阴影等分析，可以进行区域的信息提取，八大库信息，犯罪纪录信息，视频卡口信息等重要信息汇总。3.2.4 快速定位通过实时GPS信号进行定位，根据人员ID自动定位并播报信息，快速响应。在搜索框中输入或选择目标名称，三维场景中此目标被选中，并高亮显示，可快速定位到某一位置。3.2.5 GPS接入单兵、车辆GPS定位信息实时获取入库并动态显示；在需要进行某一个时间段进行分析和查看的时候，可以提取该时间段的坐标点串，根据坐标点的前后顺序，进行动态路径重绘。
11、警员实时定位：系统直接从外部端口读取警员位置信息，各警种根据不同警种模型实时显示各警员位置，并显示该警员姓名、警员编号以及其他信息。警车实时定位：系统直接从外部端口读取车辆信息，包括编号、经度、纬度、对应的地方坐标XY，时间等，通过车辆基本信息，将这些信息关联，从而将指定车辆的信息定位到三维应急平台上。此外，还显示当前车辆的位置信息及速度信息。3.2.6 建筑信息查询重要的建筑物，模型，和地段都要有文字说明和解释，三维应急平台提供这些接口进行信息查询。根据唯一ID进行数据库信息查询，并在客户端进行显示。3.2.7 大型安保预案三维应急平台提供大型安保预案支持，能够将纸质预案转成三维真是场景的三
12、维预案。将预案过程生成自动推演的预案演进过程。让用户更加直观得了解学习预案。3.2.8 视频接入三维应急平台能够提供视频接入功能，针对数字视频，接入系统指定区域的视频信号，直观展示视频发生位置，有效的管理视频资源。3.2.9 专题信息三维应急平台针对专题信息提供了查询和统计功能，针对每一类的信息进行区域查询，分析，统计。3.2.10 信息标绘可进行图标、折线、面的标绘，并赋予其属性信息。3.2.11 专题数据接入与显示以水利部门的专题数据为例，该模块综合考虑水利部门已有数据特征和国标库存储格式，提供专题接口，可以直接调用用户原有数据库中的雨情、水情、工情、潮情、气象等专题信息数据，实现该类数据
13、在三维系统中的图形化展示，以及对雨水情等专题信息的实时查询，直接将需要的专题数据整合到三维应急平台。3.2.12 空间分析三维应急平台提供三维空间分析功能。这些功能依托于地形，地面对象。能实现简单的路径分析，通视线分析，阴影分析，等高线，坡度坡向分析，剖面分析，挖方分析等功能。3.3 三维应急平台关键技术1 2 3 3.1 3.2 3.3 3.3.1 逼真的三维画效SmartEarth中的三维渲染引擎可以渲染出逼真的画效，并支持多种特效画面如粒子效果、骨骼动画、动态水面、四季天气等。动态云层支持定制高度、位置、密度以及移动速度。反射和移动效果可以在水面倒映显示。支持物体在动画中的运动，如走动的
14、人、运行的车辆等运动特效。3.3.2 倾斜自动化建模技术SmartEarth中的PhotoMesh倾斜摄影自动批量建模软件，它可以基于标准的二维图像如倾斜航空相片、街景采集相片、普通相机拍摄照片，实现批量、自动、快速建模，真实还原现实世界。可以将多种源数据、分辨率、任意数据量的照片转化为高分辨率的、带有图像纹理的三维网格模型。该过程仅依靠简单连续的二维图像，就能还原出最真实的真三维模型，完全无需人工干预便可完成海量城市模型的批量构建。倾斜摄影自动批量建模流程3.3.3 BIM/CAD数据接入技术BIM是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑
15、物所具有的真实信息，它具有可视化，协调性，模拟性，优化性和可出图性五大特点。可用于用于火灾模拟、应急疏散能耗分析以及运营阶段的设施管理。3.3.4 物联网信息接入技术物联网即TheInternetofThings，通过传感器，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理，是互联网基础上的延伸和扩展。三维应急平台，严格上说，底层基础就是物联网技术，比如GPS技术，定位，跟踪，监控和管理都属于广义物联网技术。3.3.5 强大的网络发布技术没有网络发布，协同就是空谈，SmartEarth中特有的三维海量数据网络发布专利技术，采用场景建立模块，能够高效快速地融合不同分辨率和不同数据量的影像和高程数据，并通过TerraGate高效网络发布，同时通过独特的Direct
