一种应急防控三维GIS时空分析系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种应急防控三维GIS时空分析系统及方法，包括坐标生成模块、定位模块、网格划分模块、分析模块；坐标生成模块将手机通信基站的经纬度转化为社区级别的地面是水平面的而非球面的三维坐标；定位模块用于计算出手机用户的三维精准位置；网格划分模块用于基于基站的天线朝向，将三维空间划分为不同网格，以第i个基站为中心建立水平面上的外接圆半径为r

【技术实现步骤摘要】
一种应急防控三维GIS时空分析系统及方法


[0001]本专利技术涉及一种分析系统，特别是一种应急防控三维GIS时空分析系统及方法。

技术介绍

[0002]应急防控工作中，需筛选出与某人员（以下称：基准人员）可能有过近距离接触的人员，即查找时空关联者。目前查找时空关联者常见的方式主要有两种：第一种，依据基站分布将地面划分为多个网格，当与的电话号码与基准人员的号码在同一网格内共同停留超过一定时间，即被系统认定为时空关联者；第二种，与基准人员的行动轨迹有交集，无论是身体上擦肩而过，还是通讯信号上的漂移，也会被系统认定为时空关联者。
[0003]以上方式查找时空关联者存在着缺陷，因为城市中居民有大量的生活工作活动是在楼房或地下等空间内完成，不同高度空间内活动的人员并未有过交集，但在竖直方向的地面投影轨迹，很多时候会在同一网络内或轨迹有交集。这种缺陷导致筛选精度不够准确。

技术实现思路

[0004]因此，本专利技术为了实现三维空间内的时空关联者的精准筛选，设计了一种应急防控三维GIS时空分析系统及方法。
[0005]本专利技术所采用的技术方案是：一种应急防控三维GIS时空分析系统，其特征在于：包括坐标生成模块、定位模块、网格划分模块、分析模块。
[0006]所述坐标生成模块将手机通信基站的经纬度转化为社区级别（≤100万平方米）的地面是水平面的而非球面的三维坐标，其方式为：（1）将经纬度的角度表示转化为弧度表示，弧度为角度
×
(π/180)；（2）设转换后的基站的经纬度标记为(lon，lat)，地球半径为R，那么1纬度对应的长度为R*lat，在lat这一纬度下，1经度对应的长度是R*lon*cos(lat)，那么(lon，lat)平面化后的水平坐标为：(R*lon*cos(lat)，R*lat)；（3）设编号i的基站上的天线的高度为Z
i
，其坐标为（X
i
，Y
i
，Z
i
），那么X
i
= R*lon*cos(lat)，Y
i
= R*lat。
[0007]所述定位模块用于计算出手机用户的三维精准位置，其方式为：（1）设通信电波在空气中的传播速度为C，C是固定已知的，通信电波发出时间和手机接收时间差为
△
T，那么手机和基站天线间的直线距离为
△
T*C，依据此方法依次计算出手机与信号最强的前三个基站的天线的直线距离，分别标记为L1、L2、L3；（2）设手机用户的坐标为（X
m
，Y
m
，Z
m
），手机获取的信号最强的前三个基站的天线的坐标为分别为（X1，Y1，Z1）、（X2，Y2，Z2）、（X3，Y3，Z3），基站的天线的坐标是固定已知的，那么：(X
m
‑ꢀ
X1)2+(Y
m
‑ꢀ
Y1)2+(Z
m
‑ꢀ
Z1)2= L
12
；(X
m
‑ꢀ
X2)2+(Y
m
‑ꢀ
Y2)2+(Z
m
‑ꢀ
Z2)2= L
22
；(X
m
‑ꢀ
X3)2+(Y
m
‑ꢀ
Y3)2+(Z
m
‑ꢀ
Z3)2= L
32
；
（3）综合以上三个式子计算出X
m
，Y
m
，Z
m
的值，当无解时，按照每次增幅为1米，同时增加L1、L2、L3的值，直到计算出X
m
，Y
m
，Z
m
的值为止。
[0008]所述网格划分模块用于基于基站的天线朝向，将三维空间划分为不同网格，其方式为：以第i个基站为中心建立水平面上的外接圆半径为r
i
的一个多棱柱体空间，按照水平均匀环绕基站一圈的每个天线的水平面上的通信覆盖范围角度，将一个多棱柱体空间划分为与天线数量相同的多个三棱柱体形的网格，并给予网格不同编号；r
i
的大小为第i个基站与相邻基站间距的最大间距值的一半。
[0009]分析模块用于筛选基准人员的时空关联者，其方式为：（1）查询并记录各网格内的最大建筑层高H
i
，i为网格编号；（2）根据天线与基准人员的手机信号连接记录，查询基准人员在各个网格的时间范围，标记这些网格为风险网格；（3）根据天线与手机用户的连接记录，查询经过风险网格的所有手机用户及其位于此风险网格的时间范围，当其位于某个风险网格的时间范围与基准人员在此风险网格的时间范围有部分或全部重叠时，标记此用户为待筛选用户；（4）设基准人员的坐标为（X
n
，Y
n
，Z
n
），待筛选手机用户的坐标为（X
m
，Y
m
，Z
m
），当| Z
n
‑ꢀ
Z
m
|≤H
j
时，判定此待筛选手机用户为时空关联者，H
j
为此风险网格内的最大建筑层高，j为此网格的编号。
[0010]一种应急防控三维GIS时空分析方法，其特征在于：步骤1，将手机通信基站的经纬度转化为社区级别（≤100万平方米）的地面是水平面的而非球面的三维坐标，其方式为：（1）将经纬度的角度表示转化为弧度表示，弧度为角度
×
(π/180)；（2）设转换后的基站的经纬度标记为(lon，lat)，地球半径为R，那么1纬度对应的长度为R*lat，在lat这一纬度下，1经度对应的长度是R*lon*cos(lat)，那么(lon，lat)平面化后的水平坐标为：(R*lon*cos(lat)，R*lat)；（3）设编号i的基站上的天线的高度为Z
i
，其坐标为（X
i
，Y
i
，Z
i
），那么X
i
= R*lon*cos(lat)，Y
i
= R*lat。
[0011]步骤2，计算出手机用户的三维精准位置，其方式为：（1）设通信电波在空气中的传播速度为C，C是固定已知的，通信电波发出时间和手机接收时间差为
△
T，那么手机和基站天线间的直线距离为
△
T*C，依据此方法依次计算出手机与信号最强的前三个基站的天线的直线距离，分别标记为L1、L2、L3；（2）设手机用户的坐标为（X
m
，Y
m
，Z
m
），手机获取的信号最强的前三个基站的天线的坐标为分别为（X1，Y1，Z1）、（X2，Y2，Z2）、（X3，Y3，Z3），基站的天线的坐标是固定已知的，那么：(X
m
‑ꢀ
X1)2+(Y
m...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应急防控三维GIS时空分析系统，其特征在于：包括坐标生成模块、定位模块、网格划分模块、分析模块；所述坐标生成模块将手机通信基站的经纬度转化为社区级别（≤100万平方米）的地面是水平面的而非球面的三维坐标，其方式为：（1）将经纬度的角度表示转化为弧度表示，弧度为角度
×
(π/180)；（2）设转换后的基站的经纬度标记为(lon，lat)，地球半径为R，那么1纬度对应的长度为R*lat，在lat这一纬度下，1经度对应的长度是R*lon*cos(lat)，那么(lon，lat)平面化后的水平坐标为：(R*lon*cos(lat)，R*lat)；（3）设编号i的基站上的天线的高度为Z
i
，其坐标为（X
i
，Y
i
，Z
i
），那么X
i
= R*lon*cos(lat)，Y
i
= R*lat；所述定位模块用于计算出手机用户的三维精准位置，其方式为：（1）设通信电波在空气中的传播速度为C，C是固定已知的，通信电波发出时间和手机接收时间差为
△
T，那么手机和基站天线间的直线距离为
△
T*C，依据此方法依次计算出手机与信号最强的前三个基站的天线的直线距离，分别标记为L1、L2、L3；（2）设手机用户的坐标为（X
m
，Y
m
，Z
m
），手机获取的信号最强的前三个基站的天线的坐标为分别为（X1，Y1，Z1）、（X2，Y2，Z2）、（X3，Y3，Z3），基站的天线的坐标是固定已知的，那么：(X
m
‑ꢀ
X1)2+(Y
m
‑ꢀ
Y1)2+(Z
m
‑ꢀ
Z1)2= L
12
；(X
m
‑ꢀ
X2)2+(Y
m
‑ꢀ
Y2)2+(Z
m
‑ꢀ
Z2)2= L
22
；(X
m
‑ꢀ
X3)2+(Y
m
‑ꢀ
Y3)2+(Z
m
‑ꢀ
Z3)2= L
32
；（3）综合以上三个式子计算出X
m
，Y
m
，Z
m
的值，当无解时，按照每次增幅为1米，同时增加L1、L2、L3的值，直到计算出X
m
，Y
m
，Z
m
的值为止；所述网格划分模块用于基于基站的天线朝向，将三维空间划分为不同网格，其方式为：以第i个基站为中心建立水平面上的外接圆半径为r
i
的一个多棱柱体空间，按照水平均匀环绕基站一圈的每个天线的水平面上的通信覆盖范围角度，将一个多棱柱体空间划分为与天线数量相同的多个三棱柱体形的网格，并给予网格不同编号；r
i
的大小为第i个基站与相邻基站间距的最大间距值的一半；分析模块用于筛选基准人员的时空关联者，其方式为：（1）查询并记录各网格内的最大建筑层高H
i
，i为网格编号；（2）根据天线与基准人员的手机连接记录，查询基准在各个网格的时间范围，标记这些网格为风险网格；（3）根据天线与手机用户的连接记录，查询经过风险网格的所有手机用户及其位于此风险网格的时间范围，当其位于某个风险网格的时间范围与基准人员在此风险网格的时间范围有部分或全部重叠时，标记此用户为待筛选用户；（4）设已确认感染的手机用户坐标为（X
n
，Y
n
，Z
n
），待筛选手机用户的坐标为（X
m
，Y
m
，Z
m
），当| Z
n
‑ꢀ
Z
m
|≤H
j
时，判定此待筛选手机用户为时空关联者，H
j
为此风险网格内的最大建筑...

【专利技术属性】
技术研发人员：王向春，田瑜基，满旺，赵斌，侯凤梅，乔志勇，
申请(专利权)人：呼伦贝尔精图科技有限公司，
类型：发明
国别省市：