基于混合開發的歷史建筑數據平臺的設計與實現

柯曉昱，許為一，胡賽強，胡長生

（1.福州軟件職業技術學院 游戲產業學院，福建 福州 350213；2.福建工程學院 建筑與城鄉規劃學院，福建 福州 350118；3.福州軟件職業技術學院 智能產業學院，福建 福州 350213）

2017年12月12日，我國住房和城鄉建設部發布通知（建規[2017]245號），決定將10個城市列為第一批歷史建筑保護利用試點城市，試點城市應全面完成歷史建筑普查、確定、建檔、掛牌工作并完善技術標準，科學保護利用歷史建筑[1]。其中我省的福州、廈門等在列。

為了落實黨中央對歷史建筑保護工作精神，2018年3月23日，福建省住房和城鄉建設廳發布《關于加強歷史建筑保護與利用工作的通知》（閩建規[2018]5號），提出將歷史建筑數據錄入全省傳統村落與歷史建筑數據庫的任務。

近年來，我國學者關于歷史建筑數據庫的理論研究和應用方面，主要集中在歷史建筑數據庫建立的重要性、歷史建筑數據表屬性、數據庫建立方法、歷史建筑數據應用四方面。

首先，歷史建筑數據庫建立的重要性方面。張華鋒[2]認為，可以利用三維掃描等方式獲取歷史建筑的特征數據建立起歷史建筑數據庫從而形成大數據平臺。這樣有利于更好地統籌、規劃、分析建筑相關的保護及修復等工作。

其次，歷史建筑數據表屬性方面。蔣楠基于產業類歷史建筑改造再利用提出相關18項指標，包括項目名稱、國家、城市、設計主持、設計單位、原先類型、原有年代、項目進程、改造時間、改后類型、總平面圖、立剖面圖、總面積、備注說明、照片、資料來源等[3]。

此外，在數據庫方面，Martin給出的定義比較完整：它是存儲在一起的相關數據的集合，這些數據是結構化的，無有害的或不必要的冗余，并為多種應用服務[4，5]。目前常用的數據庫建立主要是通過軟件來實現，根據軟件類型包括ArcMap、Arcview等GIS專業軟件地理信息數據庫；地理信息數據庫適用于土地利用規劃；此外還有MySql數據庫[6]。

1 歷史建筑數據庫平臺的設計

1.1 平臺功能架構

本平臺從系統架構角度上分析分為四個層次：支撐平臺，包括Web服務、統一身份認證服務、數據庫服務（MySQL）及云主機設備，業務層，客戶端訪問層及前端表示層[7]。其結構如圖1所示。

圖1 系統功能架構圖Fig.1 The function architecture of data base platform

本平臺有客戶端兩種，一是PC端的瀏覽器，二是iOS/Android跨平臺的手持設備。采用HTTP協議及JSON格式在客戶端與云端服務器之間傳輸數據。[8]

同時服務端還需要與身份認證服務器通信，以確保用戶身份數據有效與安全[8]，其中視頻服務器是為將來存儲建筑航拍視頻或其他視頻預留的服務。其結構如圖2所示。

圖2 平臺的網絡結構圖Fig.2 The network structure of data base platform

1.2 關鍵技術簡介

本文的移動學習平臺在開發過程中采用的關鍵技術如下：

（1）目前服務端采用Python語言編寫，Web請求處理則采用流行的Django框架，其自帶大量常用工具和框架和強大的數據庫訪問組件，能適應企業網站快速開發的需求。

（2）服務端暴露Restful風格的API，使用JSON數據格式與客戶端進行HTTP通訊，使得傳輸速度更快、空間占用更少。

（3）移動客戶端采用React Native框架+原生應用的混合編程方式，這種開發方式只需編寫一套核心程序，極大的提高開發效率，但運行效率及用戶體驗卻不輸于純原生應用。

（4）建筑分類檢索：按照歷史建筑的分類方法、特征提煉出不同的分類標簽對不同的建筑進行標注，以提高數據檢索時的效率，同時也能更好的做圖形化的數據展示。

（5）數據錄入：通過移動端的APP，方便工作人員到現場采集定位坐標，錄入建筑名稱、所屬建筑類型、建筑歷史價值等，同時還可以拍攝建筑各角度的照片（如建筑外觀、建筑內景、細部紋樣等）并上傳，同時還可以通過WEB端對錄入的數據進行審核或修改，簡化一線人員的工作流程，降低工作強度。

綜上，通過對以上技術的綜合應用及業務操作流程的提煉，極大的提高了開發效率，在節省人力成本的同時，打造一個穩定、可靠的數據平臺，進而提升用戶體驗。

1.3 用戶設計

本平臺用戶主要分為四大角色，如表1所示。

表1 用戶角色表Tab.1 The user role table of data base platform

1.4 平臺設計

1.4.1 服務端主要功能模塊

服務端主要是基礎數據的管理，其主要功能點如圖3所示：

圖3 服務端的主要功能圖Fig.3 The main modules of data base platform server

其主要模塊有：

（1）基礎配置

主要設置系統運行所需的基本參數以及建筑屬性（如建筑類型等）。

（2）建筑數據

主要包括數據錄入和審核兩個功能點。

數據錄入：為錄入員提供錄入建筑基礎數據、建筑歷史價值、建筑圖片上傳等功能；

數據審核：審核員對錄入的數據進行審核，若不符合數據規范的或是數據有誤的則打回重新修改。

（3）用戶管理

主要管理本平臺的基礎用戶信息及操作權限管理

（4）建筑檢索

主要提供按行政區劃顯示及混合條件組合查詢兩種方式查找建筑數據。

1.4.2 客戶端主要功能模塊

客戶端部分主要包含建筑查詢、建筑上傳、個人中心三個核心功能模塊，如圖4所示：

圖4 客戶端主要功能圖Fig.4 The main modules of data base platform client

（1）建筑查詢

默認情況下按城市顯示相應的建筑列表，并可滑動切換城市，當建筑數據多時按需加載顯示。

（2）建筑上傳

本模塊主要給建筑數據錄入員到建筑現場采集數據使用，其上傳的內容主要有：

基礎信息：如建筑所在行政區劃、門牌地址、經緯度、建筑名稱（曾用名）、保護級別、產權歸屬、建造年代、建筑類型等信息；

建筑指標：如主體結構形式、建筑布局、形態格局、占地面積、主體建筑層數、長寬尺寸、主體屋面形態等信息；

歷史價值信息：如建筑演變歷史、主要歷史事件、宗教民俗活動、價值特色及推薦理由；

建筑圖片：主要包含區位圖、總平面圖、航拍圖、周邊環境、建筑外觀、建筑內景、細部紋樣、其他等建筑圖片。

（3）個人中心

在本模塊中，用戶除了基本的個人資料查詢與修改外，還可查看個人上傳的建筑記錄，同時可進入建筑上傳操作等。

1.4.3 平臺核心數據表

本平臺的核心數據表有建筑編號信息表、城市信息表、歷史建筑信息表、建筑屬性信息表、系統用戶表等，如表2所示：

表2 建筑數據平臺核心數據表Tab.2 The main datatables of data base platform

（1）建筑編號信息表，主要有編碼代碼及編碼值字段，用于管理全局建筑編號，方便對建筑進行標識。

（2）城市信息表，主要信有省級區劃代碼、省級名稱、市級區劃代碼、市級名稱、縣（區）區劃代碼、縣（區）名稱等。

（3）建筑屬性信息表，主要信息有產權歸屬、建造年代、建筑類別、保存狀況等。

（4）歷史建筑信息表，主要存儲歷史建筑信息，包含GPS坐標、保存狀況、建筑布局、建筑地址、名稱圖片等信息，本表數據是整個平臺的核心。

（5）系統用戶表，用于存儲本平臺的用戶信息，如用戶名、性別、最后一次登錄時間等。

2 平臺實現

2.1 平臺部分核心接口

歷史建筑數據平臺部分核心JSON接口如表3所示：

表3 核心接口列表Tab.3 The main api interfaces of data base platform

2.2 平臺主要界面實現

2.2.1 后臺管理主要界面實現

（1）建筑數據列表主界面，列出本平臺中已上傳的建筑數據，同時在此界面可以執行新增、編輯、數據審核、導出Word的操作。如圖5所示：

圖5 建筑數據列表主界面Fig.5 The main page of buildings dataList

（2）Web端錄入/編輯數據界面，主要錄入或編輯基礎信息、建筑指標、建筑風格、歷史價值等，上傳建筑圖片，可以還可以快速導入已有的調查Word文檔數據，如圖6所示：

圖6 錄入/編輯界面Fig.6 The page of add/edit

2.2.2 WEB端歷史建筑平臺主要界面實現

（1）建筑數據庫檢索，如圖7所示：

圖7 建筑數據庫檢索界面Fig.7 The page of data search

可通過市、區、社區、地址、形態格局、建筑類型等不同屬性來查詢建筑數據。

（2）地圖模式顯示界面

在WEB端中使用百度地圖顯示各地區的建筑數據，每幢建筑以紅點標注，點擊該標記時顯示建筑名稱。如圖8所示：

圖8 地圖模式界面Fig.8 The page of Baidu Map

2.2.3 移動版重點界面實現

本平臺的開發重點是移動版的iOS/Android程序，通過前文所述的混合開發模式不僅提高了開發效率同時也達到了界面風格。

（1）建筑列表主界面，上部分是可左右滑動的區劃選項卡，下部分是相應區域的建筑列表項。如圖9所示：

（2）“我的”界面

在圖9的界面上用手指點擊“我的”按鈕進入“我的”界面，通過此界面可進入上傳建筑、查看本人上傳的建筑數據等操作，如圖10所示：

圖10 我的界面Fig.10 The mine page of mobile client

（3）建筑上傳界面

本功能主要為數據錄入員至現場采集數據使用。在此界面上可錄入行政區劃、建筑名稱、建筑類型等數據，同時可自動定位當前位置。如圖11所示：

圖11 上傳新建筑界面Fig.11 The page of upload data

（4）建筑詳細信息界面

當點擊圖9所示的建筑列表項時，進入該建筑的詳細信息頁面。如圖12所示：

圖12 建筑詳情界面Fig.12 The page of detail information

3 結語

黨中央、國務院及各級政府歷來重視傳統歷史建筑的保護工作。習近平總書記指出，要保護弘揚中華優秀傳統文化，延續城市歷史文脈，保留中華文化基因。加強歷史建筑的保護和合理利用，有利于展示城市歷史風貌，留住城市的建筑風格和文化特色，是踐行新發展理念、樹立文化自信的一項重要工作[9-10]。

目前本項目已在閩清市國土資源局的歷史建筑普查項目中開始使用，在經過本期的試用后，將對本平臺所暴露出來的問題進行深入研究并改進，進一步提升平臺的功能及用戶體驗。