基于地理空间的公共安全风险编码研究

朱俊丰

重庆链图信息技术有限公司 重庆 400021

引言

按照我国突发事件的分类标准，公共安全风险分为自然灾害、事故灾难、公共卫生和社会安全四大类，这些公共安全风险的管理，一般是按照行政区划和行业划分进行属地管理的。由于不同行业、不同地区有自己的数据标准或者管理规范，当要进行跨区域、跨部门、跨行业的公共安全风险统一管理时，往往需要将各类型、各区域的公共安全风险进行整合建库。传统的整合方式主要采用编码映射表方式，将来源不同的各类公共安全风险信息进行逻辑上的统一整合，之后在实际使用时，通过建立好的编码映射表去查找各类风险信息[1]。这种方式公共安全风险信息的管理和更新比较复杂，且没有形成统一的管理标准，在实际应用中增加了管理复杂性和管理成本。

针对上述问题，一种常用的解决方法是在各类公共安全风险数据采集或者整合建库的时候，统一通过计算机采用一定的计算规则编制一套唯一编码，比如采用自然数顺序编号或者采用时间序列和多位随机数组合编号等方式，达到对所有公共安全风险进行唯一编码标识的目的[2]。但是这种方式仅仅实现了计算机管理上的数字化编码，除了对公共安全风险进行唯一标识外，不具有其他任何的实际应用意义，同时也没有充分利用计算机资源进行信息化管理。

1 GeoHash全球剖分网格算法

GeoHash全球剖分网格算法是由Gustavo Niemeyer发明的一种地理空间编码方法，通过GeoHash算法，可以将一个经纬度的二维坐标转化为一个可排序、可比较的字符串编码。在GeoHash编码中每个字符代表一个区域，并且前面的字符是后面字符的父区域，以某纬度坐标39.92324为例，采用GeoHash算法进行逼近编码，将维度区间[-90,90]进行二分为[-90,0]和[0,90]，称为左右区间，可以确定39.92324属于右区间[0,90]，则标记为1，接着将区间[0,90]进行二分为[0,45]和[45,90]，可以确定39.92324属于左区间[0,45]，则标记为0，递归上述过程39.92324总是属于某个区间[A,B]，随着每次迭代区间[A,B]不断缩小，可以产生一个序列为1011 1000 1100 0111 1001的二进制编码，序列的长度与给定的区间划分次数有关。

通过对地理空间坐标的GeoHash编码，可以实现将空间坐标转换为二进制方式的字符串编码。可以将空间运算转换为字符串比对运算，解决海量地理空间数据运算的性能瓶颈问题，有效提升地理信息系统使用效率[3]。目前，以Solr、Lucene等为代表的搜索引擎均采用上述方法和技术路线，实现对地理空间运算和分析的支持。

2 地理空间识别编码方法研究

社会经济活动中80%的内容均会与地理空间相关，近年来无论是数字城市还是智慧城市建设中，地理信息技术逐渐成为与大数据、云计算、物联网技术同等重要的现代信息支撑技术。因为大量的社会经济活动均可与地理空间挂钩，因此地理信息系统或者地理空间相关应用也成为目前智慧城市建设的基础工程或重要应用。

任何地理空间对象在几何空间形态上可分为点、线、面三种形态，根据实际应用需求，可以用一种或多种表达方式。比如建筑物对象，在某些应用中可以用点形态表达，但在某些领域（比如城市规划、城市建设等应用）还需用面形态表达，再如河流要素，在小比例尺地形图中一般以线状形态表达，但在大比例尺地形图中一般以面形态表达[4]。在公共安全风险管理中，即存在上述情况，以地质灾害风险为例，有的风险涉及范围小，一般以点形态表达其地理空间特征，而有的风险涉及范围大，则需要以面形态表达其地理空间特征。

如图1流程图所示，在公共安全风险编码中编入的地理空间识别码，由空间形态识别码、行政区划识别码、GeoHash网格识别码三部分组成。

图1 地理空间识别码编制流程图

首先根据公共安全风险的地理空间表达形态，编制第一位空间形态识别码。其中用阿拉伯数字1代表点形态，2代表线形态，3代表面形态。

其次，根据公共安全风险所属的行政区划，编制9位行政区划识别码。根据行政区划级别不同，主要包括社区（村）、街道（乡镇）、区（县）、地市州（省）、直辖市、自治区等5个级别，根据全国统一的行政区划对照表，判断公共安全风险属于哪一级和哪一个行政区划，将该行政区划代码作为公共安全风险的行政区划识别码。

再者，根据公共安全风险的地理空间位置，计算和编制GeoHash网格识别码。首先，根据公共安全风险实际应用需求，判断和确定公共安全风险的空间定位精度，如表1所示，不同空间定位精度对应着不同的GeoHash全球剖分算法层级，根据表中对应的级别，将全球剖分为几个级别（n为大于1的整数），其中第n级会将全球剖分为4n个标准GeoHash网格。然后结合公共安全风险的地理空间形态，判断和确定风险的地理空间标识特征坐标，其中点形态，公共安全风险直接取该点经、维度坐标作为其特征坐标；线形态公共安全风险则取该线形态要素的几何中点经、维度坐标作为其特征坐标；面形态公共安全风险则取该面形态要素的几何质点经、维度坐标作为其特征坐标。然后，以前文所述GeoHash全球剖分网格算法，将判定的公共安全风险地理空间标识特征坐标按照Morton编码方式，转换为二进制的Morton标准编码，再将二进制GeoHash标准编码转换为32位进制的GeoHash网格识别码。

表1 GeoHash全球剖分级别与地理空间精度对应表

最终将上述空间形态识别码、行政区划识别码和GeoHash网格识别码三部分组合即形成公共安全风险的地理空间识别码。通过该编码，即可获得不同公共安全风险的形态、行政区划、空间位置等地理空间特征，并支撑公共安全风险的空间运算和分析。

续表

3 公共安全风险组合编码研究和应用

在地理空间识别码基础上，结合公共安全风险的分类属性和时间属性，可以组合形成公共安全风险唯一编码，作为公共安全风险的“身份证号码”。其中分类属性编制为公共安全风险的类别识别码，根据判定的公共安全风险所属突发事件分类编为5位长度类别识别码。其中第一位用阿拉伯数字1、2、3、4分别代表自然灾害、事故灾难、公共卫生、社会安全四种大类，第二、三位用阿拉伯数字代表公共安全风险所属突发事件分类标准中的小类，第四、五位用两位阿拉伯数字代表公共安全风险所属突发事件分类标准中的子类[5]。其次公共安全风险在数据库中创建存储的计算机记录时间作为其时间属性，编制为“YYYYMMDDHHmmSSXXX”形式的时序标识码，YYYY代表公历年份，MM代表公历月份，DD代表公历日，HH代表24小时制的时刻值，mm代表分钟，SS代表秒，XXX则是由计算机自动生成的3位随机数。如图2所示，最终将地理空间标识码、类别标识码、时序识别码组合形成公共安全唯一编码。

图2 公共安全风险唯一编码结构示意图

按照上述方式组合形成的公共安全风险唯一编码，一是作为公共安全风险信息化管理中的唯一身份编号，可在计算机系统中唯一标识公共安全风险；二是通过对多源、复杂的公共安全风险进行规范、标准的统一编码，可以为跨区域、跨部门、跨行业的公共安全风险数据整合提供有效的支撑；三是基于该编码方法所包含的丰富编码信息，可以按照风险类别、时序和空间距离快速查询和分析公共安全风险数据，提高公共安全风险的信息化管理。

4 结束语

本文通过对自然灾害、事故灾难、公共卫生和社会安全四大类公共安全风险特征的分析和归纳，提出了一种基于时间特征、类别特征以及地理空间特征编制形成公共安全风险唯一编码的方法。通过该方法，可以有效改变以往风险管理工作中分散、单一、间断和封闭的状态，在全新的风险唯一编码支撑下，将不同分类、不同区域、不同时序的风险信息进行有效串联管理，为公共安全风险的信息化、精细化、透明化管理奠定了基础。