第四节 常用软件工具

近年来，GIS与空间分析工具的应用已极大地改善了犯罪地理研究人员或犯罪情报分析人员对于犯罪空间分布模式与热点探索的能力与效率。本节将介绍欧美各国目前常用于犯罪热点分析及其他犯罪空间分析操作的GIS软件，包括ArcGIS、CrimeStat和GeoDa。

一、ArcGIS

ArcGIS是由美国环境系统研究所(Environmental System Research Institute, ESRI)所研发的空间分析功能相当齐全的地理信息系统商业软件包。ArcGIS由ArcMap、ArcCatalog、ArcToolbox、ModelBuilder等模块组成，提供空间数据管理、浏览、处理、展现等分析功能。

1．ArcMap模块

ArcMap模块主要功能包括空间数据分析、属性数据分析、地图制作、数据编辑等。

2．ArcCatalog模块

ArcCatalog模块主要功能包括数据浏览、搜寻、预览、创建及注释数据建立与编辑等。

3．ArcToolbox模块

ArcToolbox模块主要功能包括数据分析、转换、处理与空间统计等，搭配高级分析模块后则可进行网格数据的密度分析、距离分析、缓冲区分析、近邻分析等主要的热点分析功能，以及立体动画、路网分析、空间推估、时间序列分析等功能，可谓GIS分析的主要模块。

4．ModelBuilder模块

ModelBuilder模块主要功能是将一系列分析步骤串联成可直接提供他人使用、共享。

二、CrimeStat

CrimeStat是由美国刑事司法部赞助、休斯敦大学教授Ned Levine主持研发的一种犯罪空间分析软件，其主要功能是对犯罪点数据进行各种空间统计指标演算和分析，相关演算结果可运用GIS软件予以可视化展示，该软件操作手册与程序均可在网络上免费下载。CrimeStat接口主要包括数据设置(Data Setup)、空间描述(Spatial Description)、空间建模(Spatial Modeling)、犯罪轨迹需求(Crime Travel Demand)与操作选项(Option)等模块(Levine,2004)。

1．数据设置模块

数据设置模块功能包括主要档案、次要档案、参数及数据坐标、时间、距离、方向等数据设置。

2．空间描述模块

空间描述模块功能包括空间描述、距离分析、热点分析等各种点数据空间分布运算与分析。

3．空间建模模块

空间建模模块功能包括密度推估分析、时空分析与犯罪轨迹分析。

4．犯罪轨迹需求模块

犯罪轨迹需求模块功能包括定标、估计、路网、校正以及与犯罪轨迹图绘制所需的5个不同的数学函数。

5．操作选项模块

操作选项模块功能包括数据设定、空间描述、空间模型、犯罪轨迹需求相关数据参数与颜色变更、蒙特卡罗模拟等。

三、GeoDa

GeoDa是由Anselin空间分析实验室(Spatial Analysis Laboratory, SAL)研发的，专为处理点、面类型数据且操作简易的探索性空间数据分析工具，并提供免费软件及操作说明书下载，目前通用版本为GeoDa 0.9.5－i(beta)。该软件具有执行空间图层编辑(Edit)、邻近矩阵设立(Tools)、属性数据计算与删减整并、绘图(Map)、数据探索(Explore)、空间自相关分析(Space)、空间回归分析(Regress)、版面配置与背景颜色设定(Options)、窗口设定选项(Window)与软件介绍(Help)等功能，而常用的主要功能多集中于绘图、数据探索、空间自相关分析、空间回归分析等模块中(Anselin,2005)。

1．绘图模块

绘图模块可依据原始数据或修正后数据绘制四分位图、百分比图、分隔图、标准偏差图、比较统计图等图形。

2．数据探索

数据探索功能可通过直方图、相关图、盒状图、树状图、立体散布图、条件式散布图等相关图形，初步探索变量与变量间可能的关系，进行研究变量初步筛选工作。

3．空间自相关分析

指定邻近关系文件，该软件可运用单变量空间自相关散布图、双变量空间自相关散布图、单变量LISA分布图、双变量Local Moran's I分布图等功能针对数据空间聚集现象进行空间自相关分析。

4．空间回归分析

在指定自变量与因变量并输入相关数据后，该软件可进行传统回归(Classic Regression)、空间滞后回归(Spatial Lag Model, SEM)和空间误差回归(Spatial Error Model, SEM)三种模型分析。

案例一 警用地理信息系统介绍

警用地理信息系统(PGIS)是公安部“金盾工程”三大高端应用平台之一，该系统建设工作于2003年启动，经过“十一五”与“十二五”两期建设，完成了全国PGIS平台基础软件和应用关键技术的研发，建立和完善了警用标准地址库。目前，该系统已在公安部、31个省级、280余个地市公安机关完成了建设与部署，在公安信息专网内建立了在线警务地理信息资源共享和应用服务体系，实现了全国公安“一张图”的地图联网共享。自系统建成并应用以来，PGIS已在全国各级公安机关的扁平化勤务指挥、警情分析决策、大型活动安保、智能交通、刑事侦查、消防管理、情报分析、社区警务等警务实战化中取得了显著成效。由于PGIS系统平台结构复杂、功能繁多，本案例仅就其犯罪空间分析与犯罪制图方面的功能进行简要介绍。

PGIS的犯罪空间分析与犯罪制图功能包括警情数据查询、犯罪热点分析、趋势分析、轨迹分析等。

一、警情数据查询

通过与案件数据库相关联，PGIS能够对不同辖区、不同类型案件根据相应的日期及时间段进行个性化查询，并将结果实时呈现在电子地图上，用于用户对特定地区的案件空间分布态势进行观察并获得初步的态势信息(见图1－2)。除此以外，用户还可以对一些特殊的地形及空间要素进行定制查询，如可以根据业务需要查询某特殊街道沿线的发案情况(见图1－3)，系统将会根据查询命令返回查询结果并将其显示在电子地图中以供用户开展进一步的深度分析。

二、犯罪热点分析

犯罪热点分析是PGIS中的一个重要功能，其能够为用户提供实时的热点制图和分析服务。其基本操作流程是：首先，选定待分析属地或辖区名称；其次，打开案件信息库并选择待分析的类型案件(见图1－4)；最后，确定开始制图并得到结果(见图1－5)。用户可以对制图结果进行修改，如更改标注案件的符号特征，或更改绘制的热点区域密度等高线的颜色来缩放热点范围等。由于在实际工作中，随着警务工作的开展以及目标区域空间要素的变动，案件的空间分布状态也会随着时间发生一定的变化，为此PGIS提供了犯罪热点的多图比对功能(见图1－6)。在该功能中，用户可以将不同时段同一目标区域的犯罪热点进行比较以便获得案件分布的变化趋势。

三、趋势分析

除了犯罪活动的空间标注及热点制图外，PGIS同时也集成了一些简单的时间分析功能，包括时间趋势统计与分析等(见图1－7)。PGIS可以根据用户需求定制阶段性的犯罪趋势统计，并可以将犯罪趋势统计细化至派出所一级，达到案发情况的及时反馈分析。

四、轨迹分析

PGIS不仅能够对战略情报层面的犯罪空间态势进行可视化展示与分析，还可以结合情报部门业务需求，开展一些服务于战术情报的分析工作，如串并案分析、轨迹碰撞识别等。这其中最为典型的是目标人员的轨迹识别与标绘。该功能利用了目标人员的身份轨迹碰撞功能，能够将目标人员在特定区域内遗留的网吧、旅店、车站等住宿和旅行信息进行提取(见图1－8)，并和区域内的各类空间兴趣点要素进行关联，以此来还原目标人员在特定时间、特定区域内的空间轨迹(见图1－9)，并将其和相应时间内发生的案件信息进行比对，以发现潜在的犯罪嫌疑人。

案例二 台湾地区警用地理信息系统的应用

在警用地理信息技术的应用方面，台湾地区也经历了较长的发展过程，并在应用上形成了一定的特色。2005年，台湾警察大学研发的犯罪信息管理地理信息系统投入使用。作为GIS与犯罪分析的综合应用平台，该系统集成了包括计算机软、硬件及网络在内的多项技术，实现了对犯罪地理信息的一体化管理与应用，能够对犯罪地理信息进行输入、存储、查询、检索、处理、分析、显示和更新等多种操作。目前，该系统已成为台湾地区警务部门在犯罪管理、犯罪预防、犯罪研究与社区警务工作方面的重要工具之一。本节以刘择昌(2007)运用犯罪信息管理地理信息系统在抢夺案件中的应用为案例，将该系统在犯罪分析以及犯罪发生后在实时打击抢夺犯罪，规划长期抢夺犯罪防治措施，提升治安服务质量，落实社区警务工作等方面的应用介绍如下。

一、实时打击抢夺犯罪

1．制定防抢措施

根据警务部门随时更新的违法犯罪案件数据及相关犯罪数据，整合GIS与平面电子地图，使犯罪数据通过视觉空间与环境属性进行链接，从而提升对犯罪现象的解释和分析能力。犯罪防治人员可根据业务需求，从该系统中下载最新抢夺犯罪数据产生分析所需的数据表，并运用该系统所绘制出的犯罪活动散点图(见图1－10、图1－11)显示区域内犯罪的空间分布情形，以及缩放后所显示犯罪发生地点周边区域的基本情况等相关资料，提供基层派出所所长有效规划区域防抢勤务的依据；密度图(见图1－12)能够显示出较大区域范围内犯罪热点的分布情形与周边区位基本情况等相关资料，可将其作为有效规划区域防抢勤务或在派出所勤务交接班空档时段支持勤务的依据。另根据犯罪热点缓冲区分析、犯罪高密度区地标分析、犯罪趋势分析等图层，分析并搜寻辖区内的抢夺犯罪热点，将以上述资料作为警务部门勤务安排或巡逻计划、监视器安装地点的科学化依据，有效落实勤务规划、管制与执行，制定相关防抢措施，以有效净化辖区抢夺热点治安。

2．提升实时打击犯罪能力

抢夺案件发生时，辖区警察部门可根据PGIS所绘制的距心图(见图1－13)、行政区、道路、交叉路口、重要地标(见图1－14)等图层，充分掌握犯罪嫌疑人可能逃逸路线与辖区道路信息，实时设置拦截围捕点，顺利逮捕罪犯。结合计算机辅助派遣勤务系统(Computer Aided Dispatch, CAD)、档案管理系统(Records Management System, RMS)与车辆定位与导航系统(Automatic Vehicle Location and Navigation, AVLN)，勤务指挥中心也能同步进行报案电话的受理与勤务派遣、指挥、管制，提高应急反应能力，有效打击抢夺犯罪，对潜在犯罪者产生威吓作用，进而产生犯罪预防效果。

侦查人员在侦办跨区域或未破抢夺案件时，也可通过PGIS系统，结合计算机、通信与电子地图数据，缜密比对、分析、研究辖区内抢夺惯犯的犯罪行为过程，探寻其认知空间(Awareness Space)，掌握其犯罪行为距离、被害人搜寻范围等犯罪行为的规律性，并根据犯罪案发类型和地点特征，运用地理画像(Geographic Profiling)技术，推断犯罪嫌疑人的犯罪特征，以缩小犯罪侦查范围，提高破案率。

二、规划长期抢夺犯罪防治措施

犯罪防治措施规划大多考虑的是犯罪人、被害人及情境三大主要因素，为应对抢夺犯罪问题的复杂性与变异性，并推行专业化、社区化、整合化、专责化的区域抢夺犯罪预防工作，首先必须了解抢夺犯罪者惯用手法、作案特点及其与地理环境的互动关系。为有效处理、搜集、分析抢夺案件数据，以规划地区长期性抢夺犯罪防治措施，犯罪防治单位可结合PGIS与地理学理论，针对辖区抢夺犯罪问题进行包括问题扫描(Scan)、成因分析(Analysis)、响应(Response)、成效评估(Assessment)的问题导向(SARA模式)措施规划，以有效提升犯罪防治措施的效果。

1．问题扫描

首先运用PGIS的犯罪数据查询功能，查询犯罪空间分布数据以及与该区域的重要地标、犯罪重点场所、重点犯罪路段(见表1－5)、行政区犯罪数等图表数据进行比对分析，以对辖区进行犯罪问题扫描，锁定辖区内抢夺犯罪案件发生密集区块以及易被害死角区域的空间环境，并掌控抢夺案件相关因素、发生趋势及犯罪地点周边区位情况等静态基础数据。

2．成因分析

运用景观勘查方式，搜集上述地区周边包括建筑物种类、社区形态、道路及路灯分布、交通路线、娱乐场所等易犯罪(被害)处所的物理景观与地理分布数据，从中分析区域内抢夺犯罪热点位置、周边重要地理分布情况及其与环境空间相互作用关系，进而归纳、分析区域中造成抢夺犯罪发生的主要因子。

3．响应

邀请区域内相关单位部门及专家学者召开跨单位的社区治安会议，搜集户政、社政、工务、建管、教育等相关单位的普查或统计数据。整理抢夺犯罪密集地区的社会人文资料、社会病态及不稳定因素资料，从而研究长期、治本的犯罪预防措施，并由各单位依权责分工共同执行相关任务。

4．成效评估

防抢措施执行告一段落或在固定时间后，即由专门小组进行成效评估，客观衡量防抢措施执行成效，是否有效达到降低抢夺犯罪发生率与民众被害恐惧感的目标，并评估是否持续执行或重新制定相关的犯罪预防措施。

三、提升治安服务质量，落实社区警务工作

警务部门可在内部网站中结合辖区电子地图与犯罪数据库，将民众报案所记录的报案内容直接输入数据库中，建立警务部门专有的社区犯罪PGIS，并提供实时报案查询、社区犯罪点图及为民服务信息等内容。透过GIS与社区建立沟通平台，不仅可整合社区信息，强化警察与社区成员亲密合作与互惠共存的伙伴关系，亦能达到改善民众治安安全感，减少被害恐惧，提高民众提供犯罪情报信息与投入社区的意愿，弥补警力资源的不足。另外，通过PGIS，警务部门亦可针对小区治安死角或犯罪热点，根据环境设计方式以有效预防犯罪发生。以此平台使社区居民与警方共同开展社区警务，发挥警民共治，提升破案能力与降低犯罪发生等实质效益。