空間移動問卷調查方法研究

王 曼 曼,吳 秀 芹,2*,吳 斌,2,張 宇 清,2

(1.北京林業大學水土保持學院/寧夏鹽池毛烏素沙地生態系統國家定位觀測研究站,北京 100083；2.北京林業大學/水土保持與荒漠化防治教育部重點實驗室,北京 100083)

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空間移動問卷調查方法研究

王 曼 曼1,吳 秀 芹1,2*,吳 斌1,2,張 宇 清1,2

(1.北京林業大學水土保持學院/寧夏鹽池毛烏素沙地生態系統國家定位觀測研究站,北京 100083；2.北京林業大學/水土保持與荒漠化防治教育部重點實驗室,北京 100083)

目前的問卷調查方法不關注空間地理信息,向決策者提供的信息多數為簡單的統計分析結果,不能充分挖掘問卷中隱含的信息。該文提出了空間移動問卷調查方法，將每個“問卷”樣本看做融“空間、時間、屬性”于一體的“空間對象”,通過引入GIS地圖,將所有問卷樣本進行空間可視化表達,并通過空間數據探索分析進一步揭示問卷屬性信息背后潛藏的與社會、經濟、人文等諸多因素相關的空間地理特征信息,也可針對問卷中的屬性信息進行深入空間化研究。以空間問卷調查系統為例,以Android操作系統為平臺,在客戶端、用戶操作流程、功能模塊方面進行了構架。初步應用表明,該系統不僅豐富了問卷調查的內容,也為問卷調查工作的數字化、智能化、空間可視化提供了重要參考,但在系統的靈活性和實用性方面仍需強化。

問卷調查；空間；Android平臺；空間可視化

0 引言

問卷調查是一種發現并挖掘事物現狀、獲取預設目標信息的重要研究手段,已被廣泛應用于市場研究、民意調查、政治選舉及學術科研等領域。傳統的問卷調查通常是采用實地訪談并輔以書面作答的方式搜集相關信息,該數據采集方法成本高、周期長、任務繁雜、操作不靈活[1],且對調查結果提取效率低,缺乏時效性，已經不能滿足社會發展的需求。隨著計算機、網絡和通信技術的發展,近些年出現了新的問卷調查方式,主要概括為：基于網絡在線的問卷調查和基于移動智能終端的問卷調查。其中,對于網絡在線問卷調查方法的研究主要集中在網絡問卷的設計環節[2-7],重點是為了提高網絡問卷的回復率及內容的準確性,以及對網絡在線問卷系統的總體架構設計與開發[8-10],該方法具有成本低、時效性強、打破空間范圍約束等優勢[11,12]；同時,伴隨具備定位、拍照等功能的移動智能終端(如個人數字助理(PDA)、智能手機等)的廣泛應用,基于移動智能終端的問卷調查為用戶提供了新的問卷數據搜集平臺,是對網絡在線問卷調查方法的擴展和補充[13,14],重點是針對問卷信息搜集流程(問卷編輯、發布、作答、統計等)進行的設計與研究。

綜合而言,目前的各種問卷調查方法最終向決策者提供的信息都是經過統計軟件進行統計分析的結果,很少從空間維度的視角研究調查問卷本身。問卷信息采集過程中空間地理信息數據的缺乏是對于探索與地理空間問題有關的研究工作的一種缺失。為了在問卷調查過程中,不僅采集預設的主題指標等信息,同時也獲取“問卷”的空間地理信息,為問卷中潛藏的社會經濟、人文等數據的空間化研究奠定基礎,本文探索性提出一套空間移動問卷調查系統,該系統將每個“調查問卷”樣本看做融“空間、時間、屬性”于一體的“空間對象”,并充分應用移動智能終端、3G、移動GIS等現代信息技術優勢,以Android操作系統為平臺,采用C/S結構,服務器端包含問卷設計及發布模塊、數據庫；客戶端是Android平臺上的問卷調查系統,包括問卷信息采集模塊、軌跡記錄模塊、地圖展示模塊、問卷分析模塊及數據管理模塊。該系統還引入了一個重要的數據獲取通道及可視化表達工具——GIS地圖(用圖像表達人們對事件、觀念、狀態及過程的空間理解[15]),通過對問卷樣本進行空間可視化,既可對樣本布局的科學合理性提出背景參考,又能通過空間數據探索分析進一步揭示屬性信息背后隱含的與經濟、社會、人文等諸多因素相關的空間地理特征信息,挖掘其空間相關特征[16],或針對問卷中的社會經濟數據或其他屬性數據進行深入空間化研究[17],為問卷調查工作的數字化、智能化、空間可視化提供參考。

1 系統結構設計

1.1 系統架構

空間移動問卷調查系統總體上設計為客戶端/服務器的架構，客戶端負責前臺界面顯示和問卷調查,服務器負責數據接收與存儲。鑒于移動問卷調查過程中的網絡信號不穩定和數據資源應用量大的特點,該系統采用APP應用的運行機制[18],不僅能夠充分利用移動終端的硬件資源,而且能夠實現更加全面、豐富的GIS功能。從功能體系上看,該系統主要由移動終端和服務器端兩部分組成。移動終端是系統設計和研發的核心,主要實現問卷信息采集、地圖展示及數據統計等；服務器端主要完成問卷制作與管理、數據的同步等。鑒于篇幅有限,本文重點介紹系統客戶端功能結構。

1.2 系統總體流程

空間移動問卷調查系統流程主要包括：1)問卷制作與管理：包括問卷的制作、發布和管理等功能。系統服務器端根據用戶需求設計問卷,并將設計完成的問卷進行發布；具有權限的用戶可對發布的問卷進行瀏覽、編輯、增加、刪除等操作,同時更新數據庫,并將問卷內容更新消息推送至客戶端；2)問卷下載：在進行問卷調查前,用戶可通過網絡方式或者移動介質連接將最新問卷下載至客戶端,其中,若在聯網狀態下,移動終端問卷集列表會顯示更新的問卷推送消息并提示用戶更新；3)問卷信息采集：用戶通過定位、地圖切換瀏覽、專題圖層管理及多媒體信息自動掛接(如GPS、攝像機、錄音機)等輔助支持工具,實現問卷信息的采集(包括問卷作答結果、多媒體信息、空間地理信息等數據)；4)地圖展示：用戶可將問卷樣本采集點、采集軌跡線路、問卷結果統計信息進行地圖空間可視化；5)數據同步：用戶可通過移動介質連接或網絡方式將客戶端采集的問卷結果數據上傳至數據庫,并通過網絡從服務器端直接下載更新的問卷信息,同時支持對已上傳數據的變更；6)數據挖掘：為了便于用戶對問卷信息進行深層次分析,系統可導出由用戶定制的數據格式文件,包括統計數據格式和GIS空間分析數據格式。

1.3 數據庫設計

空間移動問卷調查系統數據庫主要包含問卷信息庫、基礎地理信息庫、問卷信息采集庫及支持信息庫。問卷信息庫主要存儲問卷集離線包；基礎地理信息庫主要是影像數據、行政邊界數據、地名數據、道路數據及與問卷調研主題密切相關的數據；問卷信息采集庫包括受訪者信息、問卷作答信息及采集過程中搜集到的空間地理位置、圖片、錄音和視頻等信息；支持信息數據庫包含系統字典、系統配置、系統日志信息。其中,根據用戶需求將數據庫表設計為：問卷信息表(承載問卷名、問卷主題描述語等)、受訪者信息表(承載被訪問者基本信息,性別、年齡等)、問卷問題表(承載問卷題名、類型等)、問卷作答表(承載問卷選項答案)等。同時,依據用戶需求的變更可增添新的數據庫表或進行表字段的修訂。

2 系統客戶端功能設計

2.1 客戶端功能框架

整個客戶端系統采用模塊化的設計方式,各模塊之間既相互聯系又相互獨立,便于用戶使用、維護和修改。客戶端功能(圖1)主要包括問卷信息采集、軌跡記錄、地圖展示、問卷分析和數據管理5個模塊。

圖1 客戶端功能框架

Fig.1 Functional framework of the clients

2.2 用戶操作流程

空間移動問卷調查系統經編碼、編譯完成后會形成系統安裝文件,用戶將該文件在移動終端中安裝后,在主界面上建立新的應用程序圖標,用戶點擊該圖標即可啟動空間移動問卷調查系統,并根據業務需求選擇不同功能模塊進而輔助完成整個主題問卷調查工作。移動終端用戶操作流程如圖2。

2.3 主要功能模塊

2.3.1 問卷信息采集 問卷信息采集模塊主要是采集與調查問卷有關的信息,包含受訪者信息、空間地理位置信息、多媒體信息及問卷作答信息。當開啟一個調查問卷時,首先從問卷集列表中選擇目標主題問卷,通過瀏覽地圖移動至采集位置點進行問卷調查；其次記錄受訪者基本信息,通過調用移動終端中內置的GPS模塊,自動獲取當前采集點的經緯度信息,在與受訪者交互的過程中,根據問卷主題需求采集圖片、錄音、視頻等多媒體信息；最后進行問卷問題的作答，一份問卷作答完畢后,會相應更新顯示在對應主題問卷的列表中,附帶問卷編號、采集時間、空間地理坐標，這不僅輔助問卷采集人員了解區域內的樣本采集情況,也為后期的地圖可視化展現提供必要的基礎信息。

圖2 問卷調查系統用戶操作流程

Fig.2 User operational process of questionnaire survey system

從地理信息系統對問卷信息采集的管理角度而言,一份調查問卷可被映射為一個地理實體,并分解為描述問卷信息產生的空間矢量數據、問卷信息產生的時間數據和對問卷信息進行準確描述的屬性數據,即融“空間、時間、屬性”于一體,決策者需要從調查問卷樣本實體中“洞察”所需要的信息。

2.3.2 軌跡記錄 由于在問卷信息采集期間,不同問卷樣本點之間的空間位置變化形成了采集員的空間行為軌跡,而這些軌跡數據中蘊含著許多有價值的信息[19]。軌跡記錄是調查問卷樣本點→樣本點間采集線路的一種可視化體現,它能比較直觀地反映采集點的軌跡。通過軌跡的變化能明顯體現出問卷樣本GPS定位信息的變化。移動終端利用內嵌的GPS模塊以每秒間隔讀取GPS數據,并按照GPS數據格式進行解析,獲取日期、時間、經度、緯度、速度等信息[20]。問卷采集員可建立自己的問卷調查軌跡庫,系統將根據時間、速度、歷程等參數進行記錄,也可設置GPS采集的頻率,同時,采集員可以添加有關軌跡的描述信息,如路線名、人文信息、所見所聞等。該功能有助于問卷采集員實時掌握自己的“蹤跡”,積累與訪問主題有關的經驗信息。采集員也可從單條的軌跡中挖掘出意義重大的位置點信息。

2.3.3 地圖展示 地圖展示模塊主要包含地圖瀏覽、圖層管理、軌跡記錄顯示、問卷采集點空間布局和問卷作答結果專題信息展示等功能。一方面,采集員可以根據不同的問卷主題,選擇需要加載和顯示的相關專題圖層,并進行地圖放大、縮小、漫游等瀏覽操作,同時,也可以將記錄的問卷樣本點采集軌跡進行可視化,使采集員能夠站在全局的視角查看自己的所有“蹤跡”；另一方面,通過將地圖縮小至一定比例尺,采集員可以查看所有問卷樣本采集點的整個空間布局,便于全面掌握問卷調查工作。

該模塊的另一個非常重要的功能就是進行問卷作答結果專題信息展示。通過選擇目標主題問卷的某種類型問題(如單選題、多選題等),系統能夠自動將受訪者的作答信息進行統計并以專題圖的形式展現在地圖上,決策者可以快速、直觀地獲取處于不同地理位置的受訪者對相同問題的不同理解,感知受訪者的社會屬性(性別、年齡、職業、家庭情況、觀念、偏好等)[21],從而獲悉問卷作答結果背后隱含的與經濟、社會、人文等諸多因素相關的空間地理特征信息。地圖展示功能不僅僅傳遞事實性信息,還傳遞問卷調查受訪者的思維、態度、經驗、價值觀等“隱性信息”,通過地圖空間可視化幫助決策者從地理認知角度正確解析這些信息[22]。

2.3.4 問卷分析 對調查問卷作答結果進行分析是挖掘問卷數據直觀和潛在信息的重要研究手段,分析結果可為調查者及相關人員提供決策依據。該模塊主要是針對問卷作答結果進行的統計分析和空間分析。系統可根據用戶指定的問卷問題,以圖表(如柱狀圖、餅狀圖)的形式展示受訪者的作答結果,也可以針對受訪者對特定問題的不同作答結果進行深入空間分析,可進行不同選項結果的查詢、專題圖展示及其他操作分析,從而輔助決策者從空間的視角看待和解析問題[23]。

2.3.5 數據管理 數據管理模塊包含信息查詢、數據導出和數據存儲模式三部分。1)信息查詢模塊主要是查詢與調查問卷相關的信息,包含受訪者信息、空間地理位置信息、問卷作答結果信息及軌跡記錄信息。由于被采集的“移動問卷對象”是嵌入在一個連續的空間中,其樣本在時空上存在某種程度的自相關性[24],所以對問卷時空數據的挖掘可提取出隱含的、潛在的有用信息。2)為了便于用戶對問卷作答結果進行深入分析,系統可導出由用戶定制且與常規統計軟件格式兼容的文件或GIS軟件通用的數據格式文件(表1)。3)數據存儲分為在線存儲、離線存儲和混合存儲。離線存儲模式是將采集的問卷信息存儲于移動終端SQLite數據庫中(無網絡信號或者網絡通道中斷,無法實現移動終端與服務器之間的通信),該模式數據訪問速度快,不受限于網絡條件,但數據更新依存于一個良好的服務器同步機制；在線存儲模式可以實現實時更新數據(網絡狀態良好),對移動終端本地存儲要求低,但在無信號或者網絡中斷時無法使用；混合模式是將離線模式與實時在線模式相結合,問卷采集員在開展問卷調查時可先利用離線數據包進行問卷調查,將采集到的問卷相關信息存儲到移動終端,當網絡信號通暢時再利用在線存儲模式與服務器實現數據的更新同步,從而大大減少對網絡條件的依賴性。

表1 數據導出格式樣例

Table 1 Example of acquisition data output format

問卷編號采集點經度緯度采集時間受訪者性別受訪者年齡…答案1答案2…答案n11127．4150．23AM10∶43女28…AD…D12127．4150．22PM15∶10男25…CB…A

3 系統實現與應用

本研究為“空間移動問卷調查系統”構建了基于Windows操作系統的通用開發環境,由“Android SDK(Software Development Kit)+Eclipse+JDK(Java Development Kit)+ADT(Android Development Tools)”構建。由于移動終端較PC機存在處理能力弱、內存小和電量供應時間短等設備資源限制性問題,本研究案例采用Android系統內置的SQLite數據庫,使用Java語言進行開發,以My SQL數據庫為服務器端的數據庫環境,在Eclipse集成開發環境中實現設計開發。該系統可部署在配置Android操作系統的大多數智能設備上,移動終端界面顯示及功能實現如圖3所示(見封2)。

初步應用表明,該系統具有便攜、操作簡便、空間可視化、信息豐富等特點,為空間移動問卷調查提供了有效的手段,具有較強的實用性和可擴展性。

4 結論與展望

本文對空間移動問卷調查方法進行了初步研究,嘗試性設計并開發了基于Android操作平臺的移動問卷調查系統,該系統具備問卷信息采集、軌跡記錄、地圖展示、問卷分析和數據管理等功能,具有安裝簡單、攜帶方便、采集信息多樣化、空間信息可視化等特點。整個調查問卷采集過程不受時空限制,且能夠同時采集問卷樣本點空間信息(如經度、緯度、海拔)和多媒體信息(如圖片、視頻、錄音)等。因此,利用移動終端開展問卷調查工作優勢明顯,且Android操作平臺在系統兼容性、用戶界面交互能力等方面均有很好的表現。

空間移動問卷調查方法豐富了調查問卷的內容,為問卷調查工作的數字化、智能化、空間可視化提供了新的思路。方法特色：1)采集問卷數據的內容豐富多樣，包括空間地理位置信息(經緯度坐標)、多媒體信息(圖片、視頻、錄音等)及不同主題問卷信息。2)空間信息可視化。系統除可以進行基本的地圖瀏覽操作外,還可以展示整個問卷采集點空間布局、軌跡記錄和問卷作答結果的專題顯示,使決策者對問卷數據的剖析更清楚,從而輔助決策者從空間視角深入理解問題并進行信息挖掘。3)基于Android操作系統開發平臺具有開源、便于二次開發、支持Java編程等優勢[25]。

實踐表明，本文提出的空間移動問卷調查方法在應用過程中存在如下問題：攜帶大數據量的專題圖層的加載顯示、查詢瀏覽等功能受到當前移動終端硬件配置不高的影響；系統后臺主要采用切片方式對空間數據進行轉換處理,轉換效率不高,也對系統應用的靈活性有一定限制。在今后研究中,將根據業務需求變更對問卷調查系統進行深度優化,簡化后臺處理工具,強化系統的靈活性和實用性。

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Research on Spatial Mobile Questionnaire Survey Method

WANG Man-man1,WU Xiu-qin1,2,WU Bin1,2,ZHANG Yu-qing1,2

(1.YanchiResearchStation,SchoolofSoilandWaterConservation,BeijingForestryUniversity,Beijing100083; 2.KeyLaboratoryofSoilandWaterConservationandDesertificationCombating,BeijingForestryUniversity,MinistryofEducation,Beijing100083,China)

The methods of the current questionnaire survey lack consideration on spatial geographic information.Thus the information refined from the statistical analyzed results provided to decision makers is simple.Spatial mobile questionnaire survey method is proposed to better meet the demands of scientific research.Each questionnaire sample(regarded as a ″space object″,which integrates space,time and attributes entirely),will be introduced in the GIS map,and make the sample visualized.Implicit spatial geographical feature information(economic,social,cultural etc.)could be revealed by analyzing the spatial data of questionnaire samples.In this paper,the spatial mobile questionnaire survey system was proposed to realize the aforementioned method(spatial mobile questionnaire survey method).The system,based on the platform of Android operating system,was constructed on the aspects of client,user operational flows and function modules.Its design and development were realized by adopting SQLite database built-in the Android system and using Java language under Eclipse integrated development environment.The result got from the preliminary application of the system showed that the advantages of the system are significant including enriching the content of the survey,spatially visualizing the related information of questionnaire sample and easily researched and developed.This paper can provide an important reference on digitization,intelligent and spatial visualization for the future questionnaire survey work,but it still needs to be intensified in terms of flexibility and practicability.

questionnaire survey;spatial location;Android platform;spatial visualization

2014-06-16；

2014-08-25

國家“十二五”科技支撐計劃課題(2012BAD16B02)

王曼曼(1987-),女,博士研究生,主要研究方向為土地生態安全格局。*通訊作者E-mail：wuxq@bjfu.edu.cn

10.3969/j.issn.1672-0504.2015.02.010

P208

A

1672-0504(2015)02-0044-05