公共安全论文范文：公共安全应急指挥可视化关键技术研究与实现

第一章 绪 论

1.1 背景和研究意义

国际环境的变化，自然灾害的频繁发生以及恐怖活动猖撅，使得公共安全受到世界各国的极大重视。对突发事件的分析、预防、应急响应和策略实施己经不仅仅局限于某个孤立的部门，而需要许多部门有效地协作，才能真正达到公共安全和减灾救助的最终目标。但是公共安全大量现存的是“烟囱林立式”的信息系统和指挥系统，无法满足应急联动的信息实时共享、行动实时互通的需求。因此，研究应急联动系统对于维护公共安全是至关重要的，也是十分迫切的。
近年来，随着计算机图形学、多媒体技术以及可视化技术的快速发展，改变了人们传统的处理数据的方式，极大地开阔了人们的眼界。通过将采集到的实时数据和仿真得到的数据以通用态势图的方式实时地显示出来，人们可以对公共安全的发展、变化的过程和结果做到一目了然，从而更加形象直观地了解变化的全过程，获得直观明确的感性认识。为处置各类突发情况，及时、精确的了解并掌握公共安全，制定决策提供了重要的支持和保证。因此，利用可视化的思想和技术在应急联动系统中建立真实的信息平台，是公共安全应急联动系统建设的新思路。

1.2 国内外的研究现状

目前国内外对公共安全应急指挥仿真开展的还不是很广泛，参与研究的人员很少，研究范围也比较狭小，研究主要集中在以下几个方面：
1) 对于三维虚拟现实系统的研究，不仅仅局限于早期的从二维到三维的简单过渡，使得各种仿真系统更接近现实：如军方在战争中使用的战场仿真系统。同时加入更多的特效系统增加系统的信息量：如民航、通信、气象等部门目前广泛使用的仿真系统2) 通过专用的共享数据网络的支持，对特定的应用进行仿真实现。特别是基于传感器的网络，用于实现各种大规模的公共安全数据仿真和联合指挥。目前，在水文、天气、地质等方面，已经实现了多种数据采集和处理的仿真系统。

1.3 论文内容及章节安排

1.3.1 论文的主要工作
本文对公共安全应急指挥仿真系统的结构及可视化关键技术进行了系统、深入的研究。论文的主要工作包括一下几个方面：
(1) 公共安全的生成技术
在构建公共安全应急指挥仿真系统过程中，一个关键技术就是实现各种公共安全信息的表达模型化、符号化，主要工作为对公共安全信息的抽取和量化。
(2) 公共安全的标绘技术
公共安全应急指挥仿真系统的标绘技术包括：
1. 通过对数据地图的加载实现环境的三维空间形象展示；
2. 对各种公共安全信息进行抽样，实现图符化和三维化，实现融合多种信息，直观反映自然环境、布防状况以及现场环境；
3. 对公共安全信息采用三维空间体系结构造型的简化模型和特征纹理样块。........................
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第二章 公共安全应急指挥仿真系统简介

2.1 公共安全信息的表现方法

近年来，虚拟现实技术的不断的发展并且广泛应用于各个部门,使得公共安全决策在概念上和方法上有了一个新的飞跃,即通过建立虚拟环境来进行公共安全研究。虚拟环境的建立以多种方式直观地为用户提供丰富的信息,基于不同的虚拟环境的展现方式，公共安全信息显示有二维态势和三维态势两种方式：
1、二维态势显示为用户监视整个推演过程提供第三方视点,通过配置各种携带不同信息的电子/数字地图,提供整个的平面图。
2、三维态势显示对应于传统的沙盘作业模式,它基于虚拟现实技术实现,为用户提供关于某一特定区域的真实而全面的虚拟自然环境(地物、地貌、地物和自然条件),并在此基础上提供敌我双方兵力与态势变化情况的真实表现和描述,从而给人以身临其境的视觉体验以及其他感官体验。目前，虚拟的仿真实现方式以三维为主。二维态势与三维态势是从不同层面、不同角度上描述同一空间(二维态势重点表现整个形势的全局变化情况,而三维态势则重点表现局部细节变化),其目的是为指挥员提供动态的、实时的、完整的、全局一致的公共视图。

2.2 公共安全信息

一般说来，公共安全信息的具体分类内容包括以下：
1) 部署信息：主要单位的具体分布情况，以及其相关的信息（如：数量、运动情况、装备情况等状态信息）。
2) 地形地貌：所处位置的详细地理信息，通常是各种民用电子或数字地图。
3) 交通情况：公路、铁路、航空等交通运输路线，以及其他各种可供各个单位通行使用的路线。
4) 通信网路：各种无线电、电台、网络等分布情况。
5) 指挥系统：指挥系统构成情况，以及各级指挥所所在地理位置、指挥员分布、保卫部门等信息。
6) 气象情况：各个区域的详细天气状况，以及各种天气对事件发展和进程的影响情况。

2.3 公共安全应急指挥仿真系统介绍

公共安全应急指挥仿真是根据来自现实中的各种信息，经过分析和处理，综合显示的地形地貌、天气状况、各种部署情况等信息，形成公共安全形势的综合展示，为态势分析、决策等任务提供信息支撑，加对公共安全形势的认知能力，提高信息处理能力和决策能力。..................
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第三章 图形引擎 Gingko 系统简介........................................10
3.1 系统体系结构 ..................................................................11
3.1.1 功能模块划分 ................................................................11
3.1.2 资源管理实现 ................................................................ 13
3.2 引擎主框架模块 ............................................................... 17
3.3 渲染管理模块 ................................................................... 20
3.4 场景管理模块 .................................................................. 26
3.5 消息处理模块 .................................................................. 28
第四章 公共安全应急指挥仿真系统设计...........................32
4.1 标绘系统设计 ...................................................................32
4.1.1 系统总体设计 ............................................................... 32
4.1.2 标绘方法设计 ............................................................... 35
4.2 基础数据共享平台设计 .................................................38
4.2.1 图符数据库设计 ........................................................... 39
4.2.2 三维模型库设计 ........................................................... 46
4.2.3 态势信息库设计 ........................................................... 48
4.3 视景仿真支撑环境系统设计 ......................................... 49
4.3.1 功能模块设计 ............................................................... 49
4.3.2 功能描述 ........................................................................50
4.3.3 多通道大视景展示平台 ...............................................53
4.4 突发事件演示系统设计 ..................................................55
4.4.1 功能模块设计 ................................................................55
4.4.2 用户接口层 ....................................................................56
4.4.3 逻辑控制层 ................................................................... 59
4.4.4 网络引擎 ........................................................................61
第五章 公共安全应急指挥仿真系统设计与实现...............65
5.1 系统设计 ........................................................................... 65
5.1.1 总体设计 .........................................................................65
5.1.2 设计理念 ........................................................................ 66
5.1.3 设计思路 ........................................................................ 67
5.2 实现结果 ...........................................................................70
第六章 总结与展望..................................................................72
参考文献...............................................................................74

总结与展望

在进行公共安全应急指挥仿真过程中，关键技术就是实现公共安全应急指挥系统的表达模型化、符号化，因此公共安全信息可视化系统的设计和实现方法成为系统最重要的功能之一。
其中的关键技术包括：
1. 有效地对公共安全信息的概括、总结和抽象，以适当的实体模型或符号反映信息的内部关系。
2. 准确使用图符表示公共安全的通用态势图。
3. 公共安全应急指挥系统刷新的实时性。
4. 实现信息的分层、分类，控制同时展现在用户面前的信息总量，实现对信息的“有效过滤”作用。
公共安全应急指挥系统的三维标绘技术目前还处在应用研究阶段，其前景非常诱人。在以后的研究中我们要关注的关键技术包括：
1. 以环境的三维空间形象为基础，实现类似虚拟现实的仿真方式。
2. 融合多种信息，直观反映自然环境、态势状况以及各种要素在环境中的运作状态，以提供整体协调、统一的公共安全应急指挥系统。
3. 采用三维空间体系结构造型的简化模型和特征纹理样块，以表意的方式实现对环境的快速变换响应能力，并通过标绘技术准确而真实地反应客观实际情况。
本人由于水平有限，在公共安全应急指挥仿真这个重要的研究领域涉足尚浅。文中错误再所难免。恳请各位专家批评指正，多提宝贵意见！谢谢！

参考文献

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