视频孪生赋能智慧警务数字化视算一体应用

“科技兴警”三年行动计划对公安数字孪生时空地图、实时位置获取、空间信息共享等共性应用技术研究提出了明确要求。数字孪生成为警务数字化转型升级过程中不可或缺的组成部分。

视频孪生赋能警务旨在研究利用视频孪生技术，把监控视频、人工智能及物联网等警务数据与三维场景融合，构建以虚拟场景和真实业务数据相结合的视算一体应用，以更好地助力警务数字化转型，为实战业务协同提供重要推动力。

一、视频孪生推动警务数字化发展建设

一、

构建警务数据时空一张图

面向警务全要素数据，传统的视频、AI、IoT及多种基础设施数据都是分散割裂的，只是以二维表格样式呈现，不利于使用者形成直观判断结果。

同时，在警务协同中，只是基于过去的个别经验和有限的信息，人为主观因素影响作用较大，其结果具有较大的滞后性、不稳定性、单一性，必然存在风险评估不足、监测研判不及时、备案配置不足等问题。

因此，通过视频孪生技术，改变和颠覆传统的使用方式，实现警务数据虚拟化、可视化、时空化的呈现。

二、

实现时空视算一体警务应用

警务数据时空可视，解决了数据可视的最基本诉求。视算一体作为警务数字化的高级阶段。实现视频监控与计算机视觉、人工智能、物联网等技术的深度融合，并基于统一时空基准的从“看”到“管”到“用”，才能真正实现警务全要素数据视算一体的应用价值。

图2 一张图方式同时实现数据的看、管、用

在视频孪生时空场景中，通过3D GIS+Model+（Video+ AI+IOT）+LI，打通全要素数据在三维空间场景中的时空位置关系，是视算一体的应用基础。

如AI系统输出目标物像素坐标，经过3D逆向空间还原计算出目标物的实际位置坐标，基于统一的时空地理基准打通场景中人、车、物全要素，结合应用需求输出基于时间+空间位置的统一分析。最终达到看见视频、知道位置、掌控数据、时空分析的视算一体价值。

图3 通过统一时空实现数据的位置智能应用

时空视算一体应用，可结合视频内容的智能分析自动识别异常行为、提取关键线索，并关联时空场景中的全数据要素，实现基于大数据和机器学习算法进行预测性警务，进而通过全场景数据的实时位置获取，既解决了视觉的认知统一，又实现了基于实时获取位置后的时空计算，进而通过时空视算一体的模式提高警务处理的效率和准确性，有效解决多源异构计算问题。

时空视算一体应用，突破多源、多维、多尺度同域异构信息快速汇聚技术，通过LI（Location Intelligence）时空位置智能分享，打通视频分析、感知设备与数字孪生场景的空间位置关系，彻底从底层解决多源异构的统一数据计算问题，实现超视域的、跨越场景的、实时的、具有真实感和用户沉浸感的统一快速计算，形成视算一体的态势感知、态势标绘、专题空间分析及时空推演，减少用户检索时间，提升多系统关联响应能力，实现事件的精准感知，辅助快速处置。

时空视算一体应用，实现通过身临其境的地图沙盘及情景案例等方式，构建以目标事件为主的时间+空间全警务系统协同，全要素时空一体可视，从而为日常管理、应急指挥、公共安全管理等工作提供科学支撑，提升信息共享、协同实战指挥和科学管理水平。

三、

构建警用时空数据库和警务时空地图统一底座

为了有效实现空间信息共享，构建警用时空数据库和警务时空地图统一底座是必备前提。

1. 构建警用时空数据库

面向复杂多样的城市数据，80%的数据均直接或间接地具备时空属性。因此，警用时空数据库首先把警务全要素数据赋予时间+空间属性，并通过时空基准统一管理；其次实现标准化服务输出，成为支撑警务应用的数据基础。

警用时空数据库需要汇聚和整合各类时空数据，包括警用基础地理信息数据、三维模型数据、场所信息、视频、音频、移动终端、报警、环境采集等海量多源、异构的数据等。基于汇聚的数据进行网格位置匹配、集中管理、数据标准化、数据清洗、数据挖掘、可视化分析等，形成数据仓库，最终通过多种服务引擎实现地图服务、物联感知服务、警用时空信息服务等数据订阅、数据共享及转发，支撑警务时空大数据态势一张图及时空位置智能应用，做到数据实时接入、实时位置感知和实时控制。

最终实现在保证数据安全性和可靠性的前提下，高效的数据资源统一管理和共享，帮助警务人员更好地理解和分析时空数据，提高警务工作的效率和智能化水平。

2. 搭建警务时空地图统一底座

面向城市治理具备统一的、共享的城市底座，目前已成为最基本需求。通过警用时空地图底座建设，构建数据中枢体系和打造公安共性技术赋能平台，可实现对警务数据资源统一、安全、高效管理。

基于警用时空数据、警用专题数据、视频、物联网感知数据等一体化的时空地图资源，实现警用数据全要素共享，达到全面、准确地掌握事件发展特征和态势的目标。

同时，基于底座的应用接口开放能力，可为不同警种提供个性化、差异化的服务，实现既能全局统一，又有局部特色的警用业务支撑。

图4 空间信息共享平台

空间信息共享平台用于构建物理世界和数字世界的通道，为孪生警务应用提供数据支撑。依据空间共享信息，结合各警种业务，构建时空一体的虚拟场景全要素实时动态的时空地图，能够在统一视图中展示多维度的警务信息。

通过“警用时空地图+”的模式，聚合公安、自然资源、交通、人口、社会等相关的政务等警用时空变化数据，使之成为新的“智脑”，通过持续的聚合效应生成多种知识产品，为警务执法、综合决策等提供智能化服务，打造全方位监控网络，能够实时掌握城市安全态势，精准部署警力资源，并对突发事件做出快速响应。

同时，时空地图还能帮助挖掘犯罪活动的时空规律，为犯罪预防和打击提供有力依据。

二、视频孪生赋能警务数字化典型应用

（一）全要素实时实景一张图呈现

面向当前监控视频存量，从执法监控到事件安防、生产监测，再到家庭看护，视频应用已全场景覆盖。

针对画面分散不直观、画面位置难掌控等问题，通过视频孪生技术，以城市地理信息底座为承载，结合城市三维模型，重构城市三维场景立体一张图，实现在真实城市空间场景位置融合监控视频、智能分析及物联感知等数据，形成动态的虚实融合的三维实时实景城市，做到在实时动态的城市三维场景中，以事件目标为驱动，一线人员身临其境沉浸式操控，不必死记硬背数据点位，轻松上手。

360度全方位立体有效直观管理海量离散视频、分析及告警数据，减少人力物力投入，让使用者所见即所得，做到高效态势感知和过程管控。融合的视频可实现单路视频、多路拼接视频、高低点视频、室内室外视频，实现用空间场景统一对所有视频进行管理和调度，提高指挥调度能力、现场处置能力和综合管控能力，打造一种新型的城市时空大数据实战业务应用平台，构建立体化城市感知防控体系，提升传统多系统业务平台应用价值。