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与传统的单纯获取监控目标的实时音频、视频信息的视频监控系统相比,集成了空间位置信息的三维视频监控系统在增强用户空间位置意识、辅助用户应急决策等方面将发挥更大的作用。如何把三维GIS与广泛分布于城市各个角落的视频监控系统集成起来已成为基于位置的视频监控系统的研究热点。
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三维视频融合分析系统简介
在三维视频监控方面,目前比较普遍的做法是从各地实时监控影像中采集出图片,以标注的形式在三维场景中进行显示。当用户想知道某地的监控影像时,点击该标注即可弹出实时监控影像截图。这种做法只是视频与三维平台的初步结合，并没有发挥出三维场景的直观特点，也远没有达到视频位置与周边三维信息的融合目标。与直接标注的方式不同，我们采用将视频投影到三维地图的方法，研发出一套基于三维视频融合的监控分析系统，使监控视频具有了空间位置感，实现了三维场景与动态视频的融合。
近年来公安部正在大力推行创建“平安城市”试点工作，在城市中安装了大量的视频监控设备以强化治安管理，防范和追述重大事件的发生。“平安城市”作为一个特大型且综合性很强的管理系统，主要通过视频监控系统，数字化城市管理系统以及道路交通等多个系统的紧密配合来实现城市的平安和谐。在“平安城市”建设的任务中，维护公共安全，建立高效可靠的城市安防体系与应急反应平台是整个系统实现对城市的有效管理和打击违法犯罪的重中之重。该平台所涉及的主要关键技术包括智能视频分析，生物识别以及射频识别技术等，并整合了环境监测，通路监测，物品安全审查和出入口控制等多项功能的整体安全防护系统。
在刑事犯罪等重大事件发生后，为了分析犯罪现场和提取犯罪线索，公安局刑侦部门通常会调取在案发地点附近的多个摄像头相关时段的视频并对嫌疑人进行甄别和行为分析，通常需要众多有经验的刑侦人员对不同的视频记录前后反复对比观看，获取有价值的犯罪线索。然而，由于案件数目的不断增加，以及数以万计的摄像头所产生的海量视频数据已经对公安刑侦部门的案件处理能力造成巨大的压力，如何从这些视频数据中快速，自动和智能地提取，处理与理解场景中的关键信息，从而有效地应用于社会安全事件的解决已成为目前公安系统和城市管理部门最为关心的问题之一。
基于三维视频融合的监控分析系统结合了业界领先的计算机视觉技术，能够对在不同摄像头中出现的人员进行有效检测、跟踪和关联并快速地甄别犯罪嫌疑人及车辆，从而大幅度减少刑侦人员查看视频的时间，显著提高案件的取证速度和侦破效率。同时，该系统采用了三维沉浸式显示，可给出监控区域和视频更为直观和立体的视觉效果，并增强了用户与系统交互的友好性和便捷性。通过对应用层的扩展，该系统还可以用于日常监控视频的在线处理，从而实时地实现对视频中人员和车辆等目标的智能识别，跟踪和行为分析，为日常的城市管理和生产生活服务。目前该系统已在福建泉州、浙江宁波等地的公安机构进行试点并进行产业化项目实施。
随着技术的进步，客户端可能会采用新的应用协议，因此也被认为是Internet GIS 1、WebGIS是Web 技术和GIS技术相结合的产物，是利用Web技术来扩展和完善地理信息系统的一项新技术。 2、由于HTTP协议采用基于C/S的请求/应答机制，具有较强的用户交互能力，可以传输并在浏览器上显示多媒体数据，而GIS中的信息主要是需要以图形、图像方式表现的空间数据，用户通过交互操作，对空间数据进行查询分析。这些特点，使得人们完全可以利用Web来寻找他们所需要的空间数据，并且进行各种操作。 WebGIS是Internet和WWW技术应用于GIS开发的产物，是实现GIS互操作的一条最佳解决途径。从Intemet的任意节点，用户都可以浏览WebGIS站点中的空间数据、制作专题图、进行各种空间信息检索和空间分析。 因此，WebGlS不但具有大部分乃至全部传统GIS软件具有的功能，而且还具有利用Intenet优势的特有功能,即用户不必在自己的本地计算机上安装GIS软件就可以在Intenet上访问远程的GIS数据和应用程序，进行GIS分析，在Intenet上提供交互的地图和数据。 WebGIS的关键特征是面向对象、分布式和互操作。任何G1S数据和功能都是一个对象，这些对象部署在Intemet的不同服务器上，当需要时进行装配和集成。Intemet上的任何其他系统都能和这些对象进行交换和交互操作。WebGIS的基本特征WebGIS是集成的全球化的客户/服务器网络系统 WebGIS应用客户/服务器概念来执行GIS的分析任务。它把任务分为服务器端和客户端两部分，客户可以从服务器请求数据、分析工具或模块，服务器或者执行客户的请求并把结果通过网络送回给客户，或者把数据和分析工具发送给客户供客户端使用。WebGIS是交互系统 WebGIS可使用户在Intenet上操作GIS地图和数据，用Web浏览器（IE、Netscape,etc.)执行部分基本的GIS功能：如zoom（缩放）、Pan（拖动）、Query（查询）和Label（标注），甚至可以执行空间查询：如“离你最近的旅馆或饭店在哪儿”，或者更先进的空间分析：比如缓冲分析和网络分析等。在Web上使用WebGIS就和在本地计算机上使用桌面GIS软件一样。 通过超链接(Hyperlink)，WWW提供在Intemet上最自然的交互性。通常用户通过超链接所浏览的Web页面是由WWW开发者组织的静态图形和文本，这些图形大部分是FPEG和GIF格式的文件，因此用户无法操作地图，甚至连像zoom、Pan、Query这样简单的分析功能都无法执行。WebGIS是分布式系统 GIS数据和分析工具是独立的组件和模块，WebGIS利用Intemet的这种分布式系统把GIS数据和分析工具部署在网络不同的计算机上，用户可以从网络的任何地方访问这些数据和应用程序，即不需要在本地计算机上安装GIS数据和应用程序，只要把请求发送到服务器，服务器就会把数据和分析工具模块传送给用户，达到Just—in—time的性能。 Intemet的一个特点就是它可以访问分布式数据库和执行分布式处理，即信息和应用可以部署在跨越整个Intenet的不同计算机上。WebGIS是动态系统 由于WebGIS是分布式系统，数据库和应用程序部署在网络的不同计算机上，随时可被管理员更新，对于Intenet上的每个用户来说都将得到最新可用的数据和应用，即只要数据源发生变化，WebGIS将得到更新。和数据源的动态链接将保持数据和软件的现势性。WebGIS是跨平台系统 WebGIS对任何计算机和操作系统都没有限制。只要能访问Intenet，用户就可以访问和使用WebGIS而不必关心用户运行的操作系统是什么。随着Java的发展，未来的WebGIS可以做到“一次编写，到处运行”，使WebGIS的跨平台特性走向更高层次。WebGIS能访问Intemet异构环境下的多种GIS数据和功能 此特性是未来WebGIS的发展方向。异构环境下在GIS用户组间访问和共享GIS数据、功能和应用程序，需要很高的互操作性。OGC提出的开放式地理数据互操作规范(OpenGeodata Interoperablity Specificaton)为GIS互操作性提出了基本的规则。其中有很多问题需要解决，例如数据格式的标准、数据交换和访问的标准、OIS分析组件的标准规范等。随着Intemet技术和标准的飞速发展，完全互操作的WebGIS将会成为现实。WebGIS是图形化的超媒体信息系统 使用Web上超媒体系统技术，WebGIS通过超媒体热链接可以链接不同的地图页面。例如，用户可以在浏览全国地图时，通过单击地图上的热链接，而进入相应的省地图进行浏览。 另外，WWW为WebGIS提供了集成多媒体信息的能力，把视频、音频、地图、文本等集中到相同的Web页面，极大地丰富了GIS的内容和表现能力。WebGIS的基本要求 WebGIS应当是开放的：webGIS能够共享多种来源、多级尺度（比例尺）、存放在不同地点的地理数据，能够和其他应用软件集成，并通过Java、CORBA、DCOM等技术跨平台协作运行，支持C/S模式等。 WebGIS能在Intemet环境下运行：WebGIS使用Intenet协议标准，将GIS与Web服务器集成，通过普通浏览器，用户可以在任何地方操纵WebGIS，共享地理空间信息服务，从而将GIS扩展成为公众服务系统。 WebGIS必须支持数据分布和计算分布：WebGIS服务器为网络用户提供GIS服务：地理数据存取服务、地理数据目录服务、地理信息分析服务和地图显示服务。通过互操作技术，共享分布的数据对象，在多个不同的平台上协同运行，最大限度地利用网络资源。 WebGIS能在网络上直接查询和存取数据：建立地理时空数据结构标准和操作标准，直接在Intenet上查询数据和存取数据。WebGIS的基础技术空间数据库管理技术 对象—关系数据库技术和面向对象的数据库技术正在逐步成熟起来，成为未来GIS空间数据管理的主要技术。因为关系型数据库管理系统已经相当成熟，商业化的RDBMS不仅支持C/S模式，而且支持数据分布，通过SQL语言和ODBC，几乎所有的GIS软件通过公共标识号都能和其协同运行。面向对象方法 从面向对象技术的发展来看，它是描述地理问题非常理想的方法。面向对象是一种认识方法。面向对象分析(OOA)、面向对象设计(）OD)、面向对 象语言(00L)和面向对象数据管理(OODBM)贯穿整个信息系统的生命周期。面向对象的空间数据库技术正在逐步成熟，空间对象查询语言(SOQL)、空间对象关系分析、面向对象数据库管理、对象化软件技术等，都和GIS密切相关。客户/服务器模式 客户/服务器的含义非常广泛，数据库技术和分布处理技术都和它密切相关。通过平衡客户/服务器间的数据通信和地理运算，能够利用服务器的高性能处理复杂的关键性业务，并降低网络数据流量：通过规划客户/服务器模式的GIS系统，用户能够最大限度地利用网络上的各种资源。组件技术 为避免系统重复编码，浪费软件资源，参照制造业成功经验，使用插件(Plug—In)、组件(Activex)和中间件(Middleware)技术组装软件产品：如各软件生产商制作自己最好的组件，其他软件开发人员和系统集成人员，可直接使用该部件提供的功能，无须重新编码，从而扩大了软件开发社会分工，提高了软件生产效率。分布式计算机平台
国产片《夕阳天使》，赵薇在开车复仇片段，就运用到了GPS实时动态技术，（而现实中还达不到如此高分辨率且大比例的动态定位技术），还有对路况分析是GIS的网络分析和最优路径选择。如果你需要出现到GIS软件分析的镜头，你可以到ESRI等国外GIS软件官网上去找，有很多的地理信息技术的视频
第一课时
一、地理信息技术
1．概念：
指获取、管理、分析和应用地理空间信息的现代技术的总称，主要包括遥感(RS)、全球定位系统(GPS)和地理信息系统(GIS)等。
2．应用——广泛
广泛应用于区域地理环境研究，在资源调查、环境监测、自然灾害防御监测、国土资源管理、国土开发规划等许多领域中发挥着重要作用。
如：可以模拟特定区域的自然过程，预测、预报区域内可能发生的灾害或环境变化。
GPS汽车导航、空间信息网站、城市多媒体地理信息系统等。
二、遥感(RS)
1．概念：
是人们在航空器(如飞机、高空气球)或航天器(如人造卫星)上利用一定的技术装备，对地表物体进行远距离的感知。
2．遥感的装置
⑴传感器——遥感的关键装置
作用：传感器在航空或航天器上接受地面物体反射或辐射的电磁波信息，并以图像胶片或数据磁带记录下来，传送到地面接收站(图1．4)
⑵组成（了解）
遥感平台、传感器、地面接收站、信息处理系统等
3．遥感技术的主要环节和功能
遥感技术主要环节 目标物 传感器 遥感地面系统 成果
遥感功能 接受物体和环境的电磁波辐射 收集、传输信息 接收信息，处理、分析信息 专业图件或统计数字
案例介绍：
1998年洞庭湖及荆江地区飞机、卫星遥感影像对洪水监测
1998年夏秋，长江流域发生了罕见的大洪水，中科院遥感所等科研部门，利用飞机遥感监测和卫星遥感监测技术，对洞庭湖及荆江地区洪灾情况进行监测，在很短的时间内获得了较全面的资料，给抗洪决策提供了科学依据，为夺取抗洪斗争立了大功。
课本图1.5（左图）是飞机遥感影像，在阴雨天气的情况下，通过微波遥感，透过层层云雨阴隔而得到的图像，地物仍具很高的分辨率，经过计算机处理后，课本图1.6（左图）更是清楚地显示了洪水的淹没情况。课本图1.5（右图）是卫星遥感影像，同样经过计算机处理后，课本图1.6（右图）能清楚地显示当时该地区淹没地区的分布。通过不同时间，不同遥感平台得到的影像，再经过计算机处理技术，我们就能快捷、准确地统计出洪水的淹没情况。
可见，遥感技术具有很多的优点。
4．遥感的优越性（此部分可以请学生思考讨论总结完成。）
①提高研究工作的精度和质量，节省人力、财力，提高效率。 ②遥感信息作为重要的信息源，为区域地理环境研究从定性到定量、从静态到动态、从过程到模式的转化和发展，提供了条件。
区域地理环境研究的前提是获取地理信息。例如，将多次或逐月、逐年的遥感影像图叠加，就可反映城市的扩张、海岸的侵蚀、湖泊的消长，等等。在区域地理环境研究中,遥感广泛应用于资源凋查、环境监测、自然灾害防御监测等领域。
遥感技术的应用范围很广。除了以上介绍的森林火灾、洪水监测外，还广泛应用于农业、地质、海洋研究、环境监测等许多方面。而且我国的遥感技术也已经在世界上具领先地位。
5．遥感技术的应用
阅读
通过这个材料，使学生了解如下问题：
遥感在农业方面的应用
1．遥感在农业方面的应用主要包括上地资源调查、土地利用现状调查、病虫害和农业生态环境调查及监测，以及农作物长势监测和估产等方面。
2．遥感在土地资源与土壤调查中应用广泛。
3．作物估产是体现遥感在农业方面综合应用的最好例证。
思考
1．从监测的范围、速度，人力和财力的投入等方面看，遥感具有哪些特点?
点拨： 范围更广、速度更快、需要人力更少、财力投入少。
2．有人说：遥感是人的视力的延伸。你同意这种看法吗?
点拨：同意。可以从遥感的定义分析。从某种意义上说，人们“看”的过程就是在遥感，眼睛相当于传感器。
（以下内容根据教学需要可以选择进行）
指导学生阅读网上资料
了解遥感技术的其他应用：
①“嘉陵江上游水土侵蚀遥感调查”;
②“气象卫星的旱情监测”;
③“河南省有效灌溉面积遥感调查”；
④“山东省可发展灌溉面积遥感调查”；
⑤“黄河小浪底水库下闸蓄水后下游河道的遥感图像”。
进入“中国科学院遥感应用研究所”网站，查看有关信息及知识。
进入“国家遥感中心——遥感信息、遥感快讯”，查看有关内容，一是复习巩固本节知识；二是为下一节学习地理信息系统、全球定位技术知识作准备。
课堂小结：
遥感技术是国土整治和区域发展研究中应用较广的技术手段之一，我国在这个领域已经走在了世界的前列。我国的大部分土地已经获得了大比例尺的航空影像资料，成功发射了回收式国土资源卫星，自行研制发射了“风云”卫星。遥感技术为我国自然资源开发与利用提供了大量的有用的资料，在我国农业估产、灾害监测、矿产勘察、土地利用、环境管理与城乡规划中起到了非常重要的作用。
板书设计
第二节 地理信息技术在区域地理环境研究中的应用
一、地理信息技术
1．概念：
2．应用——广泛
二、遥感(RS)技术极其应用
1．概念：
2．遥感的装置
⑴传感器——遥感的关键装置
⑵组成（了解）
遥感平台、传感器、地面接收站、信息处理系统等
3．遥感技术的主要环节和功能
4．遥感的优越性
提高研究工作的精度和质量，节省人力、财力，提高效率。
5．遥感技术的应用
课后作业：
点击以下网址：
进入“国家遥感中心——遥感信息、遥感快讯”，查看有关内容。
第二课时
三、全球定位系统(GPS)
1．概念：
利用卫星，在全球范围内适时进行导航、定位的系统，称为全球定位系统，简称GPS。
2．组成：
空间部分——GPS卫星星座(图)．7)；
地面控制部分—一地面监控系统；
用户设备部分——GPS信号接收机。
3．特点
全能性(陆地、海洋、航空和航天)、全球性、全天候、连续性和实时性
4．应用
⑴为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间。
⑵在区域地理环境研究中的应用。
如：野外调查是区域地理环境研究常用的方法之一，全球定位系统可以帮助野外考察人员确定考察点的地理位置(经度和纬度)、高程(海拔)，从而可在野外调查中获得更为精准的数据。
⑶ 在日常生活中应用——GPS导航
无论是在何时何地，只要拥有GPS信号接收机，就能知道自己前进的方向和所处的地理坐标。利用GPS为导航服务也成为—种新兴的行业(图1．8)。
GPS汽车导航（图1．8）汽车导航装置可显示城市道路图和该车的位置。驾驶员辅入出发点和目的地的地名然后从系统显示的可行路线中选择其中的一条。系统除动态显示该车的位置》L还通过语音提示 引导驾驶员把车开到目的地。
5．GPS卫星星座
GPS卫星星座由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成。它们均匀分布在六个轨道平面内。全球任何地点在任何时刻地平面上空至少有四颗GPS卫星。
思考
在GPS汽车导航中，信息在汽车、卫星和服务中心之间是怎样传递的?
点拨：汽车中的GPS用户设备接收了GPS卫星信息，解算出本车的位置、速度等信息，并通过无线电信号传送至服务中心。服务中心再根据汽车所在的位置、及时通过语言提示为汽车导航。
阅读
通过该材料大致了解我国的卫星导航定位系统
四、地理信息系统(GIS)
1．概念
专门处理地理空间数据的汁算机系统，称为“地理信息系统”，简称“GIS”。
阅读
通过这个材料，使学生了解如下问题：
2．地理信息系统的简要程序
教师指图讲解，使学生对地理信息系统的过程有一般性了解。
3．应用
应用的领域相当广泛，凡是用到地图或需要处理地理空间数据的领域都可用到。
⑴在区域地理环境研究中，地理信息系统可提供反映区域状况的各种空间信息。通过对有关信息进行分析、加工，建立能反映区域内各种因素相互关系，揭示区域结构、特征和发展规律的模型。
⑵利用地理信息系统所提供的查询检索、空间分析等功能，还可对区域内自然资源和条件、区位和交通条件、人口和劳动力条件，以及经济和社会条件进行更精确的分析、评价。
⑶在利用遥感、全球定位系统等提供的地理信息的基础上，运用地理信息系统，可以对环境和自然灾害进行动态监测及评估预测。
⑷地理信息系统在城市管理中的应用已得到推广。
案例介绍点击以下网址：
香港网上地图网页
中国网上地图
指导学生了解地理信息系统的功能：
(1)界面组成：功能区，索引，图层内容等
(2)信息系统的功能：地图信息，全部或局部地区信息，专业分类信息，有关内容的文字、图像信息，缩放、补充、测算等，信息输出等。
有关GIS在国土整治中的其他一些功能作用，教师可以参照后面备课资料，适当补充讲解。
思考
1．与地图相比，地理信息系统具有哪些优点?
点拨：优点很多，如地理信息系统的信息具有多维的特征；地理信息的时序性十分明显；时效性好；更新快等等。
2．有人说：地理信息系统是地图的延伸。你怎样理解?
点拨：从地理信息系统是一个多维的地图等方面思考。
五、地理信息技术与数字地球
1．“3S”的关系
⑴联系：
既互为独立发展又相互促进。
⑵区别
①遥感主要用于地理信息数据的获取；
②全球定位系统主要用于地理信息的空间定位；
③地理信息系统主要用来又对地理信息数据进行管理、查询、更新、空间分析和应用评价。
2．数字地球
（1）概念
指数字化的地球，即把整个地球信息进行数字化后，由计算机网络来管理的技术系统。
（2）原理和应用
数字地球是将不同空间、时间的自然、人文的大量信息，按地理坐标，从区域到全球进行整合，并进行立体的，动态的显示，能为复杂的生产、研究活动提供实验条件和试验基地。
活动
1．图1．5和田1．6显示的对洪水灾害的监测和统计除运用了遥感技术外，还运用了哪种地理信息技术?这两种地理信息技术在这次洪灾监测和统计中具有怎样的相互关系?
点拨：在图1.5和图1.6所示的洪水监测和统计中,除运用了遥感技术外,还运用了地理信息系统,遥感提供了信息源(信息搜集),地理信息系统对信息进行加工(分析、统计)。
2．城市110指挥中心在接到报警电话后，能在最短的时间内指挥警车到达出事地点。为提高出警效率，许多城市配备了巡誓车。应用地理信息技术可大大提高出誓效率(图1．11)。
(1)110指挥中心要随时掌握每辆巡警车在城市中的位置，可以利用哪一种地理信息技术?
点拨：可以利用全球定位系统
(2)110指挥中心要确定哪一辆巡警车离出事地点最近，可以利用哪一种地理信息技术?
点拨：可以利用地理信息系统
(3)110指挥中心要判定最近的警车至出事地点的道路是否畅通，还需要利用哪些技术?如果存在严重交通堵塞，110指挥中心又该怎么办?
点拨：还要用到摄像和视频传输技术。如果存在严重交通堵塞，需要另外找较近的且有条件较快赶到出事地点的巡警车（需要综合运用上述技术）。
(4)假如你是110指挥中心的调度员，描述在接到报警电话到指挥警车前往出事地点的工作程序。
点拨：接警→确认出事地点的位置→（在显示各巡警车的地理信息系统中）了解其周围巡警车的位置→分析确定最近（或能最快到达）的巡警车→通知该巡警车。
(5)由此例推想，地理信息技术还可以应用于城市管理的哪些部门中?
点拨：城市交通组织和管理、商业组织和管理、城市规划、卫生救护、物流等部门，都可利用地理信息技术。
【课堂小结】
现代地理学中，3S技术学科的发展与应用，日益成为地理学前沿科学研究的重要领域，并成为地理学服务于社会生产的主要途径，现在3S技术已经广泛应用于社会的各个领域。它们三者既有分工又有联系。遥感技术主要用于地理信息数据的获取，全球定位系统主要用于地理信息的空间定位，地理信息系统主要用来对地理信息数据的管理、更新、分析等。其中，遥感技术为地理信息系统提供信息数据，加快了地理信息数据库系统的更新，保证了地理信息系统的时效性，全球定位系统为遥感信息数据地面定位目标选择、野外验证、图像分类等提供了必要的数据信息，为更好地利用遥感技术解决实际问题提供支持。三者的关系可用以下简图表示：
板书设计
第二节 地理信息技术在区域地理环境研究中的应用
三、全球定位系统(GPS)
1．概念：
2．组成：
3．特点
全能性(陆地、海洋、航空和航天)、全球性、全天候、连续性和实时性
4．应用
⑴为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间。
⑵在日常生活中应用——GPS导航
5．GPS卫星星座
四、地理信息系统(GIS)
1．概念
2．地理信息系统的简要程序
3．应用
五、地理信息技术与数字地球