基于微信公眾平臺的建筑物信息采集 系統(tǒng)設(shè)計及實現(xiàn)1

郭紅梅 趙 真 張 瑩

（四川省地震局，成都 610041）

關(guān)鍵字：建筑物信息 微信公眾平臺 采集系統(tǒng) 地震

引言

據(jù)國內(nèi)外歷次大地震統(tǒng)計，因建筑物坍塌或嚴重損毀造成人員傷亡的比例占90%—95%（張京，2014）。地震發(fā)生后，快速準確地評估地震造成的建筑物破壞和人員傷亡等災害損失是科學快速制定應急處置方案的前提（王曉青等，2009；韓貞輝等，2013）。地震發(fā)生前，對地震可能造成的建筑物破壞和人員傷亡風險進行評估，掌握建筑物抗震薄弱環(huán)節(jié)并制定科學合理的震害防御策略，可以有效降低地震災害帶來的人員傷亡和經(jīng)濟損失（唐麗華等，2016；孫龍飛，2016）。無論是震前地震災害風險評估工作還是震后災情快速評估，都離不開地震應急基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的支持。其中建筑物數(shù)據(jù)是地震應急基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫中最重要的數(shù)據(jù)之一，建筑物數(shù)據(jù)的完備性和準確性，直接決定了震前災害風險評估和震后災情快速評估結(jié)果的可靠性。

Sahar 等（2010）指出地震災害風險評估的準確性與評估對象數(shù)據(jù)的完備性具有緊密聯(lián)系。在實際建筑物信息數(shù)據(jù)采集過程中，基于單體建筑物的信息采集工作量大且耗時。因此，如何構(gòu)建一個高效的建筑物信息采集方法是目前研究的重點。徐柳華等（2012）提出了基于iPad 終端的移動野外數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。陳小芳等（2014）基于Android 系統(tǒng)開發(fā)了移動終端的建筑物基本信息采集系統(tǒng)，有效提高了建筑物采集效率。龍立等（2016）開發(fā)了基于Android的建筑物信息采集系統(tǒng)，成功采集了西安市灞橋區(qū)某街道的建筑物數(shù)據(jù)。莊曉東等（2016）利用移動GIS 技術(shù)，設(shè)計并開發(fā)了基于iPad 終端外業(yè)調(diào)繪系統(tǒng)，成功運用于青島市嶗山區(qū)和成陽區(qū)。現(xiàn)有的建筑物信息采集系統(tǒng)大多基于Android 或者IOS 系統(tǒng)，存在每種操作系統(tǒng)都需要獨立開發(fā)，兼容性差的問題。

微信是騰訊公司推出的一款為智能手機提供即時通訊服務的免費應用程序，支持跨通訊平臺、跨操作系統(tǒng)平臺通過網(wǎng)絡發(fā)送文字、圖片、音頻和視頻。微信公眾平臺是在微信平臺的基礎(chǔ)上增加的功能模塊，任何組織和個人可以通過開放的API 接口開發(fā)自己的第三方服務平臺，無需針對不同的操作系統(tǒng)進行獨立開發(fā)。目前，地震系統(tǒng)應用微信公眾開發(fā)平臺的研究主要集中在地震信息實時發(fā)布、地震科普知識、地震災情信息發(fā)布等方面，對微信應用于建筑物信息采集方面的研究較為缺乏。綜上所述，本文提出一種基于微信公眾平臺的建筑物信息采集系統(tǒng)，可以克服移動終端應用程序與操作系統(tǒng)兼容性差的問題，從而為地震災害風險評估和地震應急工作提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。

1 基于微信公眾平臺的建筑物信息采集系統(tǒng)設(shè)計

傳統(tǒng)模式下的建筑物外業(yè)采集工作是通過調(diào)查人員手拿紙制地圖去現(xiàn)場實地調(diào)研走訪，將信息記錄到表格中，之后將表格中的建筑物信息錄入到Excel 表中，通過建筑物唯一標識字段將建筑物空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)入庫，該方式操作繁瑣，耗時耗力，時效性低，且人工錄入環(huán)節(jié)易出錯。為提高建筑物數(shù)據(jù)采集工作的效率，減少人為因素造成的錯誤，現(xiàn)已開發(fā)基于傳統(tǒng)軟件+移動端模式的建筑物外業(yè)采集系統(tǒng)，基本思路是利用移動端進行現(xiàn)場采集，將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送至桌面端，最后將其保存到數(shù)據(jù)庫服務器中。雖然該方法明顯提高了建筑物數(shù)據(jù)采集的速度和質(zhì)量，但移動終端的應用程序需與操作系統(tǒng)匹配，不同操作系統(tǒng)需單獨開發(fā)。同時，該系統(tǒng)互動性差開發(fā)成本較高，開發(fā)的應用程序主要面向?qū)I(yè)技術(shù)人員設(shè)計，推廣性不強。為滿足不同操作系統(tǒng)手機用戶使用需求，且保證數(shù)據(jù)采集的效率和質(zhì)量，開發(fā)了基于微信公眾號的建筑物信息采集系統(tǒng)，克服了移動終端應用程序與操作系統(tǒng)兼容性差的問題，且微信具有應用范圍廣、互動性強、成本低等顯著特點，有利于系統(tǒng)的應用推廣，基于微信公眾號的建筑采集系統(tǒng)具體的數(shù)據(jù)采集流程如圖1 所示。

圖1 基于微信公眾號的數(shù)據(jù)采集流程 Fig.1 Data acquisition process based on WeChat public number

1.1 邏輯架構(gòu)設(shè)計

基于微信公眾平臺的建筑物信息采集系統(tǒng)總體邏輯結(jié)構(gòu)可以劃分成三層，即支撐層、邏輯處理層以及應用層，如圖2 所示。支撐層包括數(shù)據(jù)支撐與服務支撐層，數(shù)據(jù)支撐層包括天地圖數(shù)據(jù)庫和房屋數(shù)據(jù)庫，為地理公共服務平臺（天地圖）中的地圖展示提供數(shù)據(jù)支持，服務支撐層涵蓋天地圖服務器、微信服務器及公網(wǎng)服務器，為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)平臺和地理公共服務平臺提供服務支持。邏輯處理層包括兩個平臺，其中地理公共服務平臺（天地圖）提供地圖疊加顯示、查詢等功能接口，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)平臺通過接口對接，實現(xiàn)查詢、定位等功能，同時根據(jù)微信服務器提供的服務和天地圖提供的地圖疊加展示，提供方便、快捷的房屋信息現(xiàn)場采集工具，并將采集的數(shù)據(jù)保存到房屋數(shù)據(jù)庫中。應用層包括手機端和電腦端，能滿足在不同條件下數(shù)據(jù)的高效采集。

圖2 基于微信公眾平臺的建筑物信息采集系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu) Fig.2 Logical structure of Building information collection system based on WeChat public platform

1.2 功能設(shè)計

基于微信公眾號的建筑物信息采集系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集、在線審核以及查看采集狀態(tài)三大功能，如圖3 所示。微信平臺提供了基礎(chǔ)功能，如菜單、菜單的點擊事件、消息回復等，業(yè)務功能由后臺自主研發(fā)，如地圖頁面、數(shù)據(jù)表單等?？蛻舳讼到y(tǒng)的用戶權(quán)限統(tǒng)一由后臺系統(tǒng)管理設(shè)置，不同的用戶對應不同的功能，用戶角色分為微信普通用戶角色、微信專業(yè)用戶角色以及微信公眾號管理員角色，初始關(guān)注公眾號并注冊的用戶自動歸為普通用戶角色，僅擁有查看數(shù)據(jù)的權(quán)限，無法進行任何操作，專業(yè)用戶角色具有數(shù)據(jù)采集并提交的權(quán)限，管理員角色具有數(shù)據(jù)采集、在線審核以及查看采集狀態(tài)所有功能的權(quán)限。

（1）數(shù)據(jù)采集模塊

圖3 系統(tǒng)功能 Fig.3 System functions

用戶進入數(shù)據(jù)采集功能時，通過系統(tǒng)內(nèi)置的“天地圖”底圖與建筑物面數(shù)據(jù)可直觀查看建筑物的采集狀態(tài)，建筑物數(shù)據(jù)的狀態(tài)可分為紫色未采集、藍色已錄入、橘色已提交、綠色審核通過、紅色審核不通過，利用定位功能定位到當前位置，點擊地圖上未采集的建筑物面數(shù)據(jù)進入采集表單，對相關(guān)信息進行錄入。本文在歸納總結(jié)四川地區(qū)建筑物結(jié)構(gòu)特點的基礎(chǔ)上，對建筑物采集內(nèi)容進行了規(guī)范化設(shè)計，主要包括建筑物位置信息、屬性信息及其他三大類。其中位置信息涵蓋經(jīng)緯度、詳細地址以及所屬行政區(qū)劃；屬性信息包括建筑物名稱、結(jié)構(gòu)類型、用途、層數(shù)、建筑年代、設(shè)防標準、平/立面規(guī)整、房屋現(xiàn)狀、是否廢棄等信息；其他信息主要指建筑物的正面、側(cè)面、立面的照片、備注等，具體采集字段和取值如表1 所示。將信息錄入提交后，系統(tǒng)會將錄入的信息上傳至后臺數(shù)據(jù)庫。

表1 建筑物信息采集內(nèi)容 Table1 Information collected for buildings

（2）在線審核模塊

在線審核提供建筑物數(shù)據(jù)的審核功能，微信公眾號管理員用戶通過核查建筑物錄入的詳細信息和提交的建筑物照片，檢查建筑物信息錄入的完整性及準確性，審核通過后數(shù)據(jù)進入后續(xù)分析應用審核不通過則給出不通過的原因，便于指導數(shù)據(jù)修正。

（3）查看采集狀態(tài)模塊

采集狀態(tài)查看功能模塊提供“未采集”、“已錄入”、“已提交”、“審核通過”或者“審核不通過”等狀態(tài)信息，并提供統(tǒng)計分析。

1.3 業(yè)務流程設(shè)計

數(shù)據(jù)采集是建筑物信息采集系統(tǒng)中的核心功能，采集過程中各服務器端口根據(jù)業(yè)務需求提供相應的服務，根據(jù)系統(tǒng)的邏輯架構(gòu)和功能，設(shè)計其業(yè)務流程如圖4 所示。

微信用戶關(guān)注公眾號后，以HTTP 形式實現(xiàn)與微信服務器的信息交互，微信網(wǎng)頁通過微信服務器授權(quán)的機制獲取用戶的基本信息，并與數(shù)據(jù)采集服務器上的用戶信息進行綁定，從而實現(xiàn)對用戶數(shù)據(jù)采集權(quán)限設(shè)置等管理，微信公眾號監(jiān)聽用戶公眾號的操作行為，并實現(xiàn)網(wǎng)頁功能的跳轉(zhuǎn)。相應地數(shù)據(jù)采集服務器通過調(diào)用微信平臺相關(guān)接口，實現(xiàn)更新公眾號底部菜單以及推送公眾號信息。當專業(yè)用戶或者管理員進入數(shù)據(jù)采集界面時，天地圖服務器為其提供地圖服務，數(shù)據(jù)采集服務器為其提供網(wǎng)頁服務、數(shù)據(jù)采集服務以及建筑物數(shù)據(jù)服務，選中未采集建筑物進入數(shù)據(jù)采集界面，用戶通過微信網(wǎng)頁形式填報建筑物屬性數(shù)據(jù)，結(jié)合微信JS-SDK 開發(fā)包提供的拍照、定位等微信功能完善建筑物屬性數(shù)據(jù)采集的功能需求。用戶填報完后保存或提交數(shù)據(jù)，提交的圖片通過微信多媒體文件上傳接口直接上傳至微信服務 器并返回多媒體文件唯一標識符，提交的表單數(shù)據(jù)和其他結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)通過JSON 數(shù)據(jù)格式POST 提交到數(shù)據(jù)采集服務器，系統(tǒng)接收到新采集的數(shù)據(jù)后，通過分析、檢驗后存入到數(shù)據(jù)采集服務器端的房屋數(shù)據(jù)庫中，并生成更新記錄，同步在地圖中可視化展示。

圖4 數(shù)據(jù)采集業(yè)務流程 Fig.4 Data collection business process

2 基于微信公眾平臺的建筑物信息采集系統(tǒng)的實現(xiàn)

本系統(tǒng)采用B/S 系統(tǒng)架構(gòu)，借助Eclipse 集成開發(fā)環(huán)境，使用JAVA 開發(fā)語言定制開發(fā)，實現(xiàn)基于微信公眾平臺的建筑物信息采集系統(tǒng)。系統(tǒng)采用MySQL57 數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)存儲，利用MySQL 數(shù)據(jù)庫自帶的空間數(shù)據(jù)分析引擎進行空間數(shù)據(jù)的存儲與分析；網(wǎng)頁端則調(diào)用四川天地圖REST 服務接口進行地圖的展示，采用OpenLyaer4.1.1JS庫進行地圖的操作與建筑物要素信息的疊加等；系統(tǒng)集成了微信公眾號二次開發(fā)庫，以HTTP 形式實現(xiàn)與微信服務器的信息交互，如微信用戶信息獲取，公眾號菜單創(chuàng)建等；系統(tǒng)部署于1 臺操作系統(tǒng)為Windows Server 2008 R2 Standard Service Pack1 的公網(wǎng)服務器，使用tomcat 作為WEB 容器進行服務發(fā)布。同時，對于信息數(shù)據(jù)的安全性、保密性問題，基于微信公眾號的建筑信息采集系統(tǒng)目前只能保證數(shù)據(jù)沒有經(jīng)過第三方服務器，即數(shù)據(jù)傳輸與微信平臺無關(guān)，是直接與數(shù)據(jù)庫服務器進行交互的。故采集數(shù)據(jù)信息的安全性、完整性和保密性能得到較好的控制。

通過微信二維碼掃一掃或者手動搜索關(guān)注建筑物信息采集公眾號，圖5 為基于微信公眾平臺的建筑物信息采集系統(tǒng)的菜單界面。綁定用戶信息后即可瀏覽地圖和建筑物數(shù)據(jù)，鑒于不同用戶的權(quán)限不同，為展示所有的功能，將用戶角色設(shè)置成管理員權(quán)限，即可以體驗在線采集、在線審核和采集狀態(tài)查看所有功能。

圖5 公眾號菜單界面 Fig.5 Menu interface of public number

（1）在線采集模塊

通過點擊采集狀態(tài)為未采集的建筑物，進入建筑物信息界面，完成對建筑物信息的采集，模塊界面如圖6 所示。

圖6 數(shù)據(jù)采集模塊界面 Fig. 6 Interface of data acquisition module

（2）在線審核模塊

實現(xiàn)對已提交建筑物信息的審核，質(zhì)檢人員選擇審核通過或者不通過，如果選擇審核不通過，則彈出對話框，將審核不通過的原因進行備注，以便采集人員修改，模塊界面如圖7 所示。

圖7 在線審核模塊界面 Fig.7 Interface of online audit module

（3）采集狀態(tài)模塊

實現(xiàn)對采集、未采集、已提交、審核通過或者審核不通過5 種建筑物采集狀態(tài)的建筑物屬性信息進行查詢?yōu)g覽，模塊界面、查詢內(nèi)容如圖8 所示。

圖8 采集狀態(tài)模塊界面 Fig.8 Interface of acquisition status module

3 系統(tǒng)應用實例

采用本系統(tǒng)對寶興縣建筑物信息進行采集，通過縣防震減災局技術(shù)人員分別對各鄉(xiāng)鎮(zhèn)防震減災助理員、災情上報人員進行現(xiàn)場的專業(yè)培訓。通過培訓讓其關(guān)注并注冊微信公眾號，使其進一步掌握系統(tǒng)的使用、操作方法。通過系統(tǒng)培訓后在全縣開展數(shù)據(jù)采集工作，將各鄉(xiāng)鎮(zhèn)建筑物的建筑年代、建筑結(jié)構(gòu)、用途、抗震設(shè)防等級、建筑物層數(shù)等基礎(chǔ)信息全部采集到數(shù)據(jù)庫中，共采集5576 棟建筑物耗時20d，采集效率較傳統(tǒng)填寫紙質(zhì)表格的方式得到明顯提高。采集結(jié)束后，專家組通過抽樣調(diào)查的方式核查采集成果，檢驗發(fā)現(xiàn)采集結(jié)果基本準確，說明采集成果具有高度的可靠性。最后，以專題圖的形式展示寶興縣局部地區(qū)的建筑結(jié)構(gòu)以及用途，如圖9 所示。

4 結(jié)論

本文在考慮到現(xiàn)有建筑物信息采集系統(tǒng)均為移動端單獨開發(fā)的應用程序，存在操作系統(tǒng)兼容性差等問題，提出利用微信公眾平臺支持跨操作系統(tǒng)的優(yōu)勢，設(shè)計并實現(xiàn)了基于微信公眾平臺的建筑物信息采集系統(tǒng)，并在寶興縣建筑物調(diào)查進行了應用。實踐表明，該系統(tǒng)操作界面友好，操作方便簡單易上手，采集效率較傳統(tǒng)模式具有較大的提升，且能有效的保證數(shù)據(jù)精度，具有較強的實用性，可以為地震災害風險評估和地震應急工作提供可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持。

圖9 寶興縣建筑物專題圖 Fig.9 Thematic map of buildings in Baoxing County

目前，該系統(tǒng)專注于建筑物信息采集，尚未提供相關(guān)服務以及用戶之間的交流互動功能。雖能獲取到精細的建筑物屬性信息，但仍需要組織專門的人員來采集，不能發(fā)動最廣大的群眾自發(fā)地上報房屋信息。在今后的工作中，可以擴展地震災害風險在線評估等功能，在用戶主動上報建筑物信息后可以提供回饋式的服務，從而提高社會公眾主動上報的積極性，以利于大面積鋪開房屋建筑物信息的采集。