數據可視化在軌道交通公安業務中的應用

■ 文/深圳市公安局公交分局 賴智平

公安部第一研究所 王秋實

關鍵字：數據可視化 軌道交通 公安業務

1 引言

隨著信息化及物聯網等技術的應用，越來越多的數據被采集、匯聚，數據可視化作為最直觀呈現和分析數據的方法受到各個行業的重視。對于大規模的數據，傳統技術無法對其進行直觀的展示，而數據可視化技術借助計算機將其轉換為更易于使用者理解和接受的形式，能夠輔助使用者更加快速地獲得具有價值的知識。

在軌道交通公安業務中，由于城市規模的不斷擴大和流動人口的持續增加，目前全國大部分地區的業務系統已無法完全滿足治安及反恐等需求。如何結合數據可視化技術呈現軌道交通公安業務中的數據，通過數據可視化技術指導公安業務，從而提高執法效率、降低執法成本、增加民眾滿意度成為首要問題。

為解決此問題，深圳市公安局公交分局經過充分調研及籌備，于2018 年建成了“深運平臺”。該平臺充分運用了數據可視化技術，將軌道交通公安業務中的復雜數據通過不同維度進行展示，其感知多樣化、呈現直觀化、預警智能化的特點，可以在不影響出行人員通行、不增加警力的前提下極大地提高執法效率、降低執法成本，為民眾的出行安全提供更好的保障。

2 數據可視化技術原理

數據可視化是利用計算機圖形學和圖像處理，將數據轉換為圖形或圖像并在屏幕上顯示、交互的理論方法和技術。它是一種數據的直觀表達方式，可以展示數據所具有的規律，是對數據的透徹理解、深入分析和綜合應用，具有易懂性、必然性、多維性、片面性、專業性等特性。優秀的可視化項目應該有效地提取和歸納信息，并把信息有機組織起來，讓用戶的注意力集中于關鍵點。

數據可視化問題的處理步驟為：

1）明確問題，確定可視化的目標；

2）運用各類技術手段收集、獲取所需數據；

3）對收集到的原始數據進行分類篩選等預處理；

4）選取可視化模式，決定數據可視化方案；

5）根據用戶需求展開應用，呈現結果，輔助用戶發現新知識，得到新結論。

數據可視化所涉及到的技術眾多，目前的主要技術如圖1 所示。

圖1 數據可視化主要技術

從空間的維度上，可以將數據可視化技術分為：一維數據可視化、二維空間數據可視化以及三維空間數據可視化，下面分別進行介紹。

2.1 一維數據可視化

一維數據可視化是指以某項參數作為數據排列依據并對其進行直觀展示的技術，這類技術主要用于分類、聚類、查詢、模式發現和預測。下文將介紹具有代表性的圖表。

2.1.1 常見統計圖表

統計圖表是最簡單而常見的一維數據的表示方法，最常見的有折線圖、條形圖、餅狀圖、雷達圖等，如圖2 所示。

圖2 傳統統計圖表

2.1.2 樹圖

樹圖是一種展示邏輯層次的可視化方法，從一個總集合出發，引出多個分支，再由每個分支繼續展開，適合展示一件事的內在邏輯及分層，如圖3 所示。

圖3 樹圖

2.1.3 甘特圖

甘特圖是通過條狀圖來顯示項目各步驟進度的表示方法，將項目各階段按照先后次序進行排列，并將其所需的時間周期依次進行羅列，可以直觀的體現各步驟的進度，如圖4 所示。

圖4 甘特圖

2.1.4 旭日圖

旭日圖是多個餅狀圖的組合，其每個圓環代表一個層級的數據，各圓環上的分類代表數據在該層級中所占比例，適合展示多類數據的占比，見圖5。

圖5 旭日圖

目前，一維數據可視化在軌道交通公安業務中起著至關重要的作用，例如站內人數統計及預警、全線路客流統計分析、民警考勤、犯罪關系挖掘、犯罪人員關系挖掘等。

2.2 二維空間數據可視化

二維空間數據可視化是指基于可視化技術的平面空間分析、數據挖掘和知識發現技術，目前主要運用3S技術、平面建模及信息處理技術作為其重要手段。根據所展示的類型可分為二維空間數據靜態可視化及二維空間數據動態可視化兩類。

2.2.1 二維空間數據靜態可視化

二維空間數據靜態可視化是在平面圖上疊加所需要展示的各類要素，以此來表達某要素在平面圖所示范圍內的變化特征。所展示的要素可以通過符號、圖標、顏色等多種方式來表達，也可以將不同條件下的平面圖進行對比，以此來體現該條件對所展示要素的影響。

2.2.2 二維空間數據動態可視化

二維空間數據動態可視化是指將某段連續時間軸上各時間點所對應的二維空間靜態數據圖進行疊加呈現的可視化方法，可以直觀地表現各類要素在某段時間的變化過程。該方法能集中、形象地表示時間對所要展示要素的影響，并展示該要素的變化過程。

目前，二維空間數據可視化技術在軌道交通公安業務中也起著至關重要的作用，例如深圳市客流熱力分布、各站警力分布、犯罪人員軌跡、公交線路搜索等。

2.3 三維空間數據可視化

三維空間數據可視化技術作為一項正逐步走向成熟的新技術，已在軍事、航空、建筑、規劃、制造業等領域得到廣泛應用。通過3D 建模、傾斜攝影等手段，可以繪制虛擬的現場模型，并在該模型上進行相應的信息標注及應用，以實現更為直觀、清晰地可視化展示。其展示直觀、信息量豐富的特點也開始越來越受到國內外公安部門的重視與青睞，成為一個新的重要應用領域。

目前，三維空間數據可視化技術在軌道交通公安業務中也起著至關重要的作用，例如站內設備分布、警員站內定位、站內人流熱力展示等。

3 “深運平臺”的應用

“深運平臺”具有豐富的可視化展示功能，其業務領域涵蓋客流統計、民警考核、犯罪挖掘、警力分布等。依據可視化維度可將展示類型分為三類：一維數據可視化展示、二維空間數據可視化展示以及三維空間數據可視化展示，下面分別進行介紹。

3.1 一維數據可視化展示

平臺可對任一站內的實時客流人數進行展示，以機器學習技術為支撐，錄入過往經驗作為參考數據，可自動對上下班高峰或特殊事件帶來的大客流進行提前預警，并推送給公安系統，方便公安系統分配及部署警力，如圖6 所示。

圖6 站內客流統計及預警

平臺可對深圳地鐵全線客流總數及各站數據進行實時直觀展示，并根據客流量對各站進行排序，方便管理部門查看，方便公安系統分配及部署警力，如圖7 所示。

圖7 全線路客流統計分析

平臺可根據警員佩戴的設備，自動記錄執勤民警的巡邏軌跡、執勤時間等信息，并且可以與執勤民警進行實時視頻通話，方便管理部門進行考勤及指揮調度，如圖8 所示。

圖8 民警考核

平臺可以根據采集信息，對犯罪人員的隨同人員及接觸人員進行關系挖掘，自動繪制犯罪關系圖，方便公安機關對犯罪人員關系網進行梳理，減輕民警工作壓力，提高抓捕效率，如圖9 所示。

圖9 犯罪關系挖掘

3.2 二維空間數據可視化展示

平臺可展示深圳公交系統熱力圖，直觀繪制深圳市出行規律分布圖，指導公安系統合理配置與調度警力資源、優化警員的巡邏路線。

圖10 城市公交系統熱力圖

平臺可直觀地對民警、輔警、警犬的數量及分布進行展示，方便管理部門進行直觀查看，并可在發生緊急情況時實現就近快速調度。

圖11 站點警力分布圖

平臺可根據采集信息，對犯罪人員的出行軌跡進行繪制，直觀體現犯罪人員的出行規律及活動范圍，方便公安機關進行布控及抓捕。

圖12 犯罪人員軌跡圖

平臺可對地面公交系統進行查詢，根據所輸入的信息進行交叉比對，篩選出符合條件的公交車，并繪制其軌跡，輔助案件偵查。

圖13 公交搜索軌跡圖

3.3 三維空間數據可視化展示

平臺對深圳地鐵各站進行了3D 建模，在其中標注出了攝像頭等警用設備的位置、執勤民警的實時位置以及其他關鍵信息的位置，方便管理人員進行查看。同時，平臺可以根據采集信息實時展示站內出行人員熱力圖，方便公安機關了解出行人員的分布情況，提前進行警力部署。

圖14 3D 站內立體展示圖

4 實戰效果

“深運平臺”自2018 年7 月底在深圳公交系統投入運行以來，協助深圳市公安局公交分局解決了長期以來的安全管控難題，極大地提高了執法效率，民警及工作人員的調度指揮工作效能得到了明顯提升。通過平臺的應用，民警及工作人員能夠提前得到大客流預警并安排客流疏導工作，預防和降低了持續大客流可能造成的交通擁堵和公共安全風險。平臺還集成前端采集設備，通過前端設備的識別與追蹤功能，共追回走失老人與兒童超過200 人，打擊犯罪和特殊對象預警和處置效率提升近10 倍，地鐵站內各類案件的發生率得到明顯的下降。

5 結語

“深運平臺”通過數據可視化技術輔助并指導軌道交通公安業務，充分發揮了該技術的優點，在不影響出行人員通行、不增加警力的前提下提高了執法效率、降低了執法成本，為民眾的出行安全提供了更好的保障。

未來，平臺還會根據軌道交通公安業務的需求特點增加更多的可視化展示模塊，以科技助警力，以“技防”助“人防”，發揮“便民”“護民”的特點，持續為深圳市軌道交通公安業務發光發熱。