智慧景区游客位置安全隐患信息实时采集分析方法和系统与流程

本发明涉及景区gis信息实时智能处理领域，特别涉及一种智慧景区游客位置安全隐患信息实时采集分析方法和系统。

背景技术

游客的安全对景区至关重要，景区以“奇”、“险”等词注重的自然风景往往隐藏许多威胁游客的天然和人工隐患。随着智慧旅游产业的蓬勃发展，景区人数的日益增加，景区安全问题与日俱增。很多景区、景点拥有着复杂地形地貌，存在众多的点线面形状的隐患威胁区域，在景区内随机分布，给景区游客位置安全带来极大威胁。景区安全隐患的影像范围即隐患的边界因隐患类型而不同，且随着月份或降水等发生一定变化，例如景区内天然湖泊的边界随着降水情况发生改变，野生猴群的活动范围也随着季节月份及游客活动区域发生有规律的或者周期性的变化，类似隐患区影响范围需要一种更科学、更有效的空间信息采集与处理分析方法获取。

目前，景区的位置安全隐患信息采集与处理分析方法还停留在手工记录，离线手工采集的电子表格存储系统，然而现有方案无法快速准确地进行实时的隐患辨识，快速的空间分析，因而对位置安全隐患实时采集的效率产生重要的影响，很多景区游客发生了位置安全事故时才对景区隐患进行安全排查，无法起到亡羊补牢、事后弥补的效果。并且缺乏便捷的景区位置安全隐患实时采集入库更新技术来满足景区隐患时空数据的实时采集动态分析需求。

技术实现要素：

发明的目的是提供一种智慧景区游客位置安全隐患信息实时采集分析方法和系统。考虑景区的坡度变化，对采集的点隐患、线隐患、面隐患数据进行顾及地形坡度的隐患缓冲区分析，利用gis的实时空间分析技术将景区内存在或者潜在的隐患威胁范围标绘出来，能够将现有景区隐患数据采集并且对其进行实时空间分析，满足智慧景区实时更新入库的要求，解决景区用于隐患预警的安全隐患信息更新不及时，景区游客位置安全隐患信息不准确的关键问题。

为达到上述目的，本发明实施例采用了技术方案如下:

一种智慧景区游客位置安全隐患信息实时采集分析方法和系统，包括以下步骤:

(1)景区数据校正与配准：获取景区近几年的高分卫星影像数据和高分辨率dem，选取近几年来地貌没有发生改变的若干分布均匀的点坐标作为高分影像地理校正与配准控制点。

(2)隐患危害时空因素分析：调查景区自然隐患与游客游览路线因素，分析总结不同月份的景区游客受隐患威胁情况与景区天气或者游客轨迹等之间的联系。结合景区历史影像，通过地貌分析选择出隐患点及隐患区域。

(3)采集路线设计：综合考虑景区地形地貌、降水、水深、游客区位分布与游览路线游客流量数据统计，获得随月份动态变化的隐患区范围和优化过的、与实际更接近的隐患区地理区位，确定采集路线。

(4)手持终端采集：按照制定好的采集路线采集隐患点信息，记录采集的坐标信息包括坐标(x,y)、采集时间及隐患类型。

(5)隐患数据编码：将景区安全隐患信息划分为点隐患、线隐患、面隐患三种类型。编码内容包括隐患信息类型，01代表点隐患、02代表线隐患、03代表面隐患信息，编码中包含数据采集时间与隐患缓冲区最小半径。

(6)gis实时分析：gis空间分析服务器实现实时空间缓冲区分析与半自动编辑，实现实时信息采集与分析入库处理功能。

(7)web服务器响应：将手持终端采集的隐患数据以及空间分析请求，实时通过与web服务器关联的gis空间数据库的gis空间分析服务器连接，实现存储与分析处理。

(8)结果检查与分析：在景区gis空间分析服务器生成点、线、面三层缓冲区数据进行叠加，形成综合隐患分析数据和景区安全隐患地图。

(9)游客位置安全知识库创建：用于存储与实时提供隐患分析参数初值，实现采集分析后的缓冲区参数和位置安全知识库的历史信息做对比，确定最优隐患参数数值。

(10)移动端实时更新：通过gis网络服务软件，将新的隐患缓冲区要素图层实时发送至手持终端。

本发明实施例还提供了一种智慧景区游客位置安全隐患信息实时采集分析方法和系统，该系统包括：

手持终端、景区通信基站、景区移动网关服务器、景区中心服务网、水深传感器、雨量传感器、视频监控器。

所述手持终端，用于采集/更新景区内已存在或者潜在的安全隐患数据。

所述景区通信基站，用于手持终端与景区移动网关服务器之间通信功能的实现。

所述景区移动网关服务器，用于连接景区通信基站和景区中心服务网，实现流量管控、安全防护和业务隔离，为智慧景区游客位置安全隐患信息的实时采集分析系统提供一个安全、高效的访问环境。

所述景区中心服务网,用于采集人员通过手持终端向web服务器发送http请求，请求存储与空间分析操作；还用于实时存储空间隐患信息分析结果，将手持终端、水深传感器、雨量传感器与视频监控器发来的信息经由景区位置安全知识库比对、处理，反馈给手持终端，正确指导安全隐患信息采集。

所述位置安全知识库，用于实时提供景区安全隐患知识，包括索引指针部分，基础信息部分、知识输出模块和知识比对模块。

所述水深传感器及雨量传感器，用于获取景区实时水深和雨量数据。

所述视频监控器，用于获得游客活动区域密度及游览路线游客流量数据。

本发明实施例的有益效果是：

本发明实施例充分结合影像数据确定已经发现或者潜在的安全点隐患、线隐患、面隐患，综合考虑景区地形、降水、游客区位分布与位置流量数据统计，得出随月份动态变化的隐患区范围和优化过的、与实际更接近的隐患区地理区位。本方法具有知识引导下的实时性，与百度地图、高德地图等地图服务相比提供更详尽的景区位置地标与安全隐患信息，提高景区安全隐患信息采集分析的精度，满足隐患危害预报预警的实时性需求。

并且,智慧景区位置安全知识库创建实现了实时的空间分析，便于景区隐患类型的扩充。结合位置知识库，提高隐患影响范围分析的效率，以避免重复采集景区中未变化的隐患对象，减少不必要的人力和财力浪费。本发明实施例基于空间数据库以及空间分析服务器提供了一套实时的数据采集与分析系统，显著降低了后期数据采集及整理的工作量,提高了景区安全隐患信息更新的速度。

应当指出的是，本领域内的其他技术人员在不脱离于本发明和实例的基础上演变而来的其他实例，都属于本发明的保护范围。

附图说明

图1为本发明一个实施例提供的游客位置安全隐患信息的实时采集分析方法流程图；

图2为本发明一个实施例提供的游客位置安全隐患信息分类方案；

图3为本发明一个实施例提供的不同坡度下邻域缓冲区二维平面投影半径计算方法示意图；

图4为本发明一个实施例提供的点隐患缓冲区分析平面示意图；

图5为本发明一个实施例提供的线隐患缓冲区分析平面示意图；

图6为本发明一个实施例提供的面隐患缓冲区分析平面示意图；

图7为本发明一个实施例提供的游客位置安全隐患信息的实时采集分析系统结构与系统各模块部分交互示意图。

图8为本发明一个实施例提供的位置安全知识库模块结构示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明做详细说明，以下实施例有助于本领域的技术人员更好的理解本发明。

图1所示一种智慧景区游客位置安全隐患信息的实时采集和分析方法流程图，其详细步骤如下：

(1)景区数据校正与配准：获取景区近几年的高分卫星影像数据(空间分辨率高于1米)，利用locaspaceviewer软件，“选择操作”菜单，单击高分影像下载，画好所要下载区域范围。选取近几年来地貌没有发生改变的若干分布均匀的点坐标作为高分影像地理校正与配准控制点。为了保障影像数据与现场采集数据的空间位置一致性，将所有影像数据和现场安全隐患位置数据投影到统一的投影坐标系统。

locaspaceviewer软件下载的数据默认的坐标系为wgs1984坐标系球面投影，而在谷歌地球中坐标的投影方式为通用横轴墨卡托平面投影，所以要把数据转换为utm投影。以桂林市某景区为例，桂林市的的中央经线为111°e，选取投影带号公示：带号＝int(111°/6)+31＝49n，int为取整计算，n为北纬。手持终端设置采集数据的投影坐标系横轴墨卡托投影坐标系。转换为utm投影的好处在于，谷歌地球和手持终端显示的坐标都是以米为单位的坐标，更容易对比分析，确定手持终端下采集的坐标是否符合景区实际区位，获得空间定位精度。

利用无人机立体成像设备获取景区高分辨率数字高程模型(dem比例尺大于1：1000)。

(2)隐患危害时空因素分析：调查景区自然隐患与游客游览路线因素，包括月份及降水、水深导致的旅游不安全因素，分析总结出每年各月份的不同规律，以及研究分析不同月份的景区游客受隐患威胁情况与景区降水或者游览路线游客流量间的联系。

对景区历年以及每个月份进入景区的游客流量，视频监控游客活动区域密度及游览路线游客流量数据进行统计分析，分析每个月份游客流量的规律以及与当月天气因素的联系，以及综合分析天气情况造成灾害的影响范围，对景区游步道、道路、桥梁等特定位置公共设施的威胁，如洪水，崩塌，滑坡，泥石流，野生猴群活动等因素造成的安全隐患的缓冲区半径更新与游客安全受隐患影响频繁的热点区域。

结合景区历史影像，采用无人机影像对景区进行地形测量与地貌分析，通过地貌分析选择出隐患点及隐患区域，通过高分卫星影像提取出可见隐患水域。

(3)采集路线设计：结合影像数据确定已经发现或者潜在的安全点隐患、线隐患、面隐患，综合考虑景区地形、降水、游客区位分布与位置流量数据统计，得出随月份动态变化的隐患区范围和优化过的、与实际更接近的隐患区地理区位，根据安全隐患分布，在景区中选取点位作为模拟采集定标场，确定游客位置安全隐患信息采集路线，在地图图层中标记。

(4)手持终端采集：按照制定好的信息采集路线，利用手持终端采集已在系统中标识或者潜在的隐患点。记录采集的坐标信息包括坐标(x,y),同时记录好每个采集的点数据所对应的采集时间及隐患类型。通过若干个节点来确定一条线隐患，在转角点处采集适量的坐标以确定线隐患位置的准确性；在多边形的转角点处，采集多个坐标点以保证多边形的转角精度。

(5)隐患数据编码：参见图2，将景区安全隐患信息划分为点隐患、线隐患、面隐患三种类型，点隐患多指石山易落石的位置点、坡陡易摔的位置点、未开放的溶洞洞口位置点等；线隐患多指没有防护栏、防护栏间隙太宽或河流、潮涌边界及桥梁、容易落石，形成泥石流、滑坡的路段；面隐患多指防护栏太低、间隙太宽、无防护栏的多边形水域、野猴活动区等。隐患点线面还包括景区内未开放的，但游客可以冒险涉足的点隐患、线隐患及面隐患。编码内容包括隐患信息类型，01代表点隐患、02代表线隐患、03代表面隐患数据，且编码中必需有数据采集时间t1～tn，隐患缓冲区最小半径rmin，能够让管理人员很清楚的读懂和理解编码所代表的信息含义。分别对采集获得的点隐患、线隐患和面隐患进行隐患数据编码，按编码存储。

(6)gis实时分析：gis空间分析服务器实现实时空间缓冲区分析与半自动编辑，实现实时信息采集与分析入库处理功能。对采集的点隐患、线隐患、面隐患数据进行缓冲区分析，景区隐患缓冲区分析目的在于在景区中的某些点区域、线区域或者面区域特定距离内，游客接近隐患的过程中通过景区智慧信息平台或电子屏幕、景区广播等物联网信息设备收到或显示预警信息，以避免游客位置不安全事件发生。对于一个给定的几何对象a，a的缓冲区定义为：p＝{x|d(x,a)≤r}(x为缓冲区边界，d为欧式距离计算公式，从景区位置安全知识库中导出不同种类安全隐患的邻域威胁半径r)。

(7)将采集好的隐患数据进行缓冲区分析：参见图3，在二维地图中计算获得的缓冲半径：r＝d×cos(θ)，其中：r为二维平面投影半径，d为实地三维距离，θ为坡度角。

(8)点隐患缓冲区的基本计算分析方法如下：缓冲区设定为以p点为圆心，半径为r的平面几何区域。以崩塌落石缓冲区为例，参见图3，缓冲区半径在不同的坡度位置计算结果不同。

(9)点隐患p的影响范围计算：利用gis地形分析自动化工作流从dem导出坡度图，将坡度θ由弧度单位转为角度单位；落石点p位于景区道路和游步道的旁边，影响范围与地形坡度密切相关，参见图4，缓冲区边界距离隐患点p的距离随着地形坡度变化而改变。相同实地三维距离，坡度越大(θ1≥θ2)，二维投影缓冲区半径越小(r1≤r2)。当θ1＝θ2，缓冲区半径r1＝r2。r取值，rmin≤r≤rmax。

(10)线隐患缓冲区采取的是以轴线的一侧做一定范围的缓冲区，含安全隐患的可见水域，利用一条多点折线，在折线的外侧按一定的距离做缓冲区。基本计算分析方法如下：在二维地图中据具体实施例(7)公式计算获得的缓冲半径r，则缓冲区设定为以l线(河流中心线)为中心，半径为r的平面几何区域。以景区河流两侧缓冲区为例，参见图4，缓冲区半径在不同坡度位置计算结果不同。

(11)线隐患l的影响范围计算：利用gis地形分析自动化工作流从dem导出坡度图；河流两侧影响范围与地形坡度密切相关，参见图5，缓冲区边界距离隐患线l(河流中心线)的距离(左侧与右侧)随着地形坡度变化而改变。相同三维距离，坡度越大(θ1≥θ2)，二维投影缓冲区半径越小(r1≤r2)。当θ1＝θ2，缓冲区半径r1＝r2。r取值，rmin≤r≤rmax。

(12)面隐患缓冲区的基本计算分析方法如下：在二维地图中据具体实施例(7)公式计算获得的缓冲半径r，则缓冲区设定为以面f的周界边缘点为外扩基础，半径为r的平面几何区域。以景区天然湖泊缓冲区为例，参见图6，缓冲区半径在不同的湖泊周界计算结果不同。

(13)面隐患f的影响范围计算：利用gis地形分析自动化工作流从dem导出坡度图；面影响范围与地形坡度密切相关，参见图6，缓冲区边界距离隐患面f的距离随着地形坡度变化而改变。相同三维距离，坡度越大(θ1≥θ2)，二维投影缓冲区半径越小(r1≤r2)。当θ1＝θ2，缓冲区半径r1＝r2。r取值，rmin≤r≤rmax。

(14)基于景区实时雨量与水深传感器，获取景区水体湖泊、水塘、河流的实时水深信息，或无防护栏的湖泊、防护栏间隙太宽的潮涌观潮带水体蔓延后的周界的显著点。通过水深、月份参数，动态改变湖泊多边形及野生猴群隐患区的边界，增加邻域缓冲区半径r值：r＝rmin+δr，其中，rmin为缓冲区最小半径，半径增量记录为δr，并记录在景区位置安全知识库中，其中野生猴群威胁类隐患按照月份建立缓冲区，无护栏河流和潮涌按照小时建立缓冲区，获得随时间动态变化缓冲区邻域半径。

月份参数决定野生猴群的活动影响缓冲半径r,不同月份采集的缓冲半径分别记录下来。无护栏河流和潮涌按照小时建立缓冲区邻域半径增量计算：δr＝a×δh+b，其中δh为小时水深增量；a、b为方程待定系数，利用历史水深记录与潮涌或水体漫过的游步道、道路、桥梁的历史最远点计算。

数据库中记录下来的日降雨量dr，决定当日崩塌落石点、易摔点隐患等级d。日降雨量越大，隐患预警等级越高。按照分段函数确定d的等级，分段阈值由位置安全知识库中的隐患危险发生雨量临界阈值确定。

(15)gis实时分析：将手持终端采集的隐患数据以及空间分析请求，通过web服务器与gis服务器作出存储、加工处理及编码响应。

(16)web服务器响应：将手持终端采集的隐患数据以及空间分析请求，实时通过与web服务器关联的gis空间数据库的gis空间分析服务器连接，实现存储与分析处理。处理分析后的隐患信息存储于sqlserver等关系型数据库中，并对手持终端发出的操作请求，通过gis空间位置服务器实现实时空间缓冲区分析、叠加分析与半自动编辑，实现实时信息采集与分析处理功能。

(17)结果检查与分析：在景区gis空间分析服务器，点隐患、线隐患、面隐患缓冲区分析之后生成了点、线、面三层缓冲区数据叠加，形成综合隐患分析数据和景区安全隐患地图。将空间分析后的隐患信息纳入到游客位置安全知识库中，与位置安全知识库中的历史隐患信息对比，发掘新添加隐患特征的时间与空间变化规律。

(18)位置安全知识库，用于存储与实时提供隐患分析参数初值，对缓冲区图形和缓冲区最小半径、最大半径、邻域半径增量、雨量、水深增量、游客区位分布与位置流量数据，隐患等级，缓冲区邻域半径增量计算公式待定系数进行存储。

(19)位置安全知识库，还用于实时采集分析后的缓冲区参数和位置安全知识库的历史信息做对比，用于隐患缓冲区半径比对，预警级别特征比对分析；匹配采用文法匹配技术，对匹配成功的信息记录，提供最优隐患参数数值，用于实时的隐患信息采集和空间分析。位置安全知识库便于景区隐患类型的扩充，以避免重复采集景区中未变化的隐患对象，减少不必要的人力和财力浪费。

(20)通过地理信息系统网络服务软件，例如arcgisserver将新的地图要素图层发送至手持终端，用于指导景区安全隐患信息采集。

(21)本发明还提供了一种智慧景区游客位置安全隐患信息的实时采集分析系统，参见图7，所述系统包括：

手持终端s1、景区通信基站s2、景区移动网关服务器s3、景区中心服务网s4、水深传感器s5、雨量传感器s6、视频监控器s7。

所述手持终端s1，包括：掌上便携设备pad和智能手机。手持终端通过景区通信基站s2、景区移动网关服务器s3与景区中心服务网s4双向通信。应用程序主要用于采集/更新本系统中已标识或者未标识的安全隐患数据。手持终端除了具备定位功能外，同时具备室外查询、制图、地理编码功能。

所述景区通信基站s2，是指在景区无线网络覆盖区中，与手持终端s1与景区移动网关服务器s3之间进行信息双向传递的无线电收发信电台，用于通信功能的实现。手持终端设备通过wifi等途径连接上景区距离最近的通信基站，通过基站与景区移动网关服务器进行联系，进而将手持终端s2采集的隐患数据以及空间分析请求，传给s4，同时也将系统更新后的数据传递回s1。

所述景区移动网关服务器s3，为网间连接器和协议转换器，用于连接景区通信基站s2和景区中心服务网s4，实现流量管控、安全防护和业务隔离，为智慧景区游客位置安全隐患信息的实时采集分析系统提供一个安全、高效的访问环境。

所述景区中心服务网s4，包括如下系统部分：web服务器s41、gis空间数据库s42、空间分析服务器s43、位置安全知识库s44和景区中心局域网s45。

web服务器s41，用于采集人员通过手持终端向web服务器发送http请求，请求存储与空间分析操作；还用于当手持终端应用程序向web服务器发送http请求时，通过空间分析服务器s43和位置安全知识库s44，对手持终端发来的信息经由位置安全知识库进行对比和空间分析，通过web服务器http响应反馈给手持终端显示，正确指导安全隐患信息采集。

gis空间数据库s42，用于实时存储雨量、水深增量、游客区位分布与位置流量数据，采集到的游客安全隐患数据和隐患信息缓冲区分析、叠加分析结果。采用空间数据库引擎(sde)管理下的空间数据库，按照拓扑关系实时检查拓扑知识的变更，使空间数据更新满足景区隐患要素层拓扑关系的一致性与完整性。

空间分析服务器s43，采用gis实时空间分析组件，由服务池实例提供实时在线空间分析服务。具体用于从gis空间数据库s42中读取位置隐患数据，结合知识输出模块s443输出隐患参数知识，完成点、线、面隐患数据的缓冲区分析和叠加分析。

位置安全知识库s44，采用空间数据库引擎sde与关系型数据库存储查询，包括：索引指针部分s441，基础信息部分s442、知识输出模块s443和知识比对模块s444，参见图8。

索引指针部分s441，包括属性索引和空间索引部分及数据库指针。通过索引和指针部分只需要在索引部分输入需要查找的信息关键词即可获取相关的隐患历史信息。

基础信息部分s442，分析后形成的隐患参数存入知识库中的基础信息部分。安全知识库里的隐患分析知识按不同隐患类型进行编码，存储于sqlserver数据库中，在该数据库管理系统中进行修改和删除。

知识输出模块s443，用于从知识库的空间字段、属性字段和时间字段中通过编写数据库脚本程序结合结构化查询语言(sql)自动提取出包含不同隐患影响空间范围的邻域缓冲区半径的产生式规则。将规则知识、分析结果图通过web服务器http响应返回到手持终端中显示，指导安全隐患信息采集分析。

知识对比模块s444，对手持终端发来的信息经由位置安全知识库对比、处理，反馈给手持终端。经由景区位置安全知识库比对发现的缓冲区半径不准确问题，可以由景区管理人员审核，在系统内更新知识库及重新发布。

景区中心局域网s45，用于连接web服务器s41、gis空间数据库s42、空间分析服务器s43、位置安全知识库。

所述水深传感器s5及雨量传感器s6，具体用于获取景区实时水深和雨量数据，包括小时水深与日降雨量数据。

所述视频监控器s7，用于获得游客活动区域密度及游览路线游客流量数据。

由上，本发明实施例提出了一套有效、客观的智慧景区游客位置安全隐患信息的实时采集分析的方案和系统,避免了景区隐患信息更新不及时带给游客不安全的影响，提高了景区安全生产的效率。

基于客观的景区游客位置安全隐患数据和已创建的智慧景区游客位置安全知识库进行不断补充，挖掘获取新的景区游客位置安全管理知识，形成景区不断更新的位置安全知识库及游客在隐患区智能预警的基础条件与知识保障。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均包含在本发明的保护范围内。