基于移動終端的12322地震災情上報處理系統設計與實現1

劉 欽 董 翔 楊 斌

?

基于移動終端的12322地震災情上報處理系統設計與實現1

劉 欽1）董 翔2）楊 斌3）

1）中國地震臺網中心，北京 100045?2）山東省地震局，濟南 250014?3）山西省地震局，太原 030021

本文建立了面向公眾及應急工作者的移動終端系統，通過約定災情編碼格式，制定解析規則，基于百度地圖獲取帶有地理位置信息的災情，最終生成了“12322”災情上報短信及災情反饋微博。系統分別以Android App和網頁兩種方式實現，滿足了Android系統用戶和非Android系統用戶的應用需求。系統實現了地震災情的上報、分析、處理及展示功能，可為地震應急指揮決策提供有力的技術保障，提高應急救援工作的社會參與度和為公眾服務的能力。

移動終端 12322 地震災情上報

引言

地震發生后，政府的救災行動主要依賴于對災情的掌握程度，災情的準確判斷與了解是取得良好救災效果的關鍵。因此，如何解決地震災情的快速收集與處理是做好地震應急與救災決策工作的重要基礎。自“12322”防震減災公益服務平臺開通以來，全國災情速報員和志愿者隊伍對地震災情的快速反饋，在地震災情收集與地震影響規模判斷上發揮了重要作用。

美國USGS網站已建立了一套災情獲取網站——互聯網社區烈度調查系統（did you feel it），網站通過預先設計反應地震影響的各個因素，例如建筑物破壞、自由懸掛物體、家具等的狀態，要求網絡用戶填寫信息。經系統分析后可給出烈度和破壞推斷結果。

2007年10月，工信部批準中國地震局使用“12322”特服號碼作為防震減災公益號碼，同時我國已經建立了相對固定的地震災情速報人員網絡，規模達到十余萬人。帥向華等（2011）基于“12322”特服號碼建立了防震減災公益服務短信技術平臺，該平臺基于移動無線網絡技術獲取災情速報人員上報的災情短信，同時還可通過該平臺向普通民眾普及地震知識，在地震謠傳和應急期間還可以面向不同層次的用戶發布震情、災情、災害防御知識、辟謠信息等相關信息，實現了信息的移動發布和地震應急的移動辦公。目前“12322”災情短信息上報格式為：“災情代碼+分隔符+所在村莊街道全稱”，其中災情代碼反映了地震的震感、傷亡和破壞的基本情況。隨著對地震應急能力要求的提高，需要對災情代碼進行擴展以包含更多的災情信息，為此，鄭向向（2012）又研究出了一套涵蓋建筑、橋梁等更詳細的破壞情況信息的災情代碼體系。

為了在地震發生時能夠掌握更多的災情，目前迫切需要有一套簡單、實用、易推廣的災情上報軟件，以方便災情信息的記憶、輸入以及后臺數據分析處理。而“12322”地震災情上報處理系統正是基于上述災情編碼體系，建立的一套面向應急工作者及公眾的移動終端系統。系統通過約定災情編碼格式和制定編碼解析規則，可獲取帶有地理位置信息的災情，最終可生成“12322”災情上報短信及災情反饋微博。目前在智能終端領域，Android系統的市場占有率在近幾年大幅度提高，該系統可在手機、平板電腦及智能電視等多種平臺上運行，因此，“12322”地震災情上報處理系統選取Android系統作為主要開發平臺。同時，為了滿足非Android系統用戶的應用需求，系統還設計了網頁形式的災情上報頁面，實現了地震災情的上報、分析、處理及展示功能。

1 系統設計

通過編輯信息全面反映災區災情，首先要編寫一個非常復雜的災情編碼，同時還需要一個詳細的編碼規范和格式規則。這種方式會給災情上報人員帶來記憶上的壓力，另外由于地震的突發性，人們無法保證將規范隨身攜帶，快速輸入復雜編碼的準確性也無法保證，因此會影響上報災情的時效性與準確性。

而隨著智能終端的使用，給災情速報員和社會志愿者上報災情提供了有利的條件，通過開發一個可以在移動終端上運行的災情上報軟件，就可實現通過簡單圖形界面的操作完成復雜的災情編碼、地理定位等輸入工作，以解決原有信息上報時復雜災情編碼的問題。

在Android系統上，筆者編寫了一個“12322”災情信息編碼上報軟件。軟件可結合GPS或基站定位技術，使災情速報員、社會公眾能夠及時向后臺發送帶地理位置信息的地震災情短信，可提高地震應急指揮的災情獲取能力。同時，軟件還建立了符合WebKit標準的互聯網地圖，使公眾也能夠通過網頁的形式及時上報災情。

1.1 系統架構設計

系統的總體結構分為智能前端應用和后端集成處理與展示兩個部分，結構如圖1所示。

系統中的Android系統軟件、網絡災情收集系統和“12322”災情展示系統都可單獨部署，實現獨立運行。同時，“12322”后臺災情分析處理系統與“12322”短信平臺的數據庫層可互通，實現了基于新規范的災情短信的解析和處理。系統的邏輯關系如圖2所示。

總體上系統可分為：業務操作層、災情獲取層、災情處理層和災情展示層4個層次。

業務操作層：“12322”災情上報系統運行所需的硬件設備，包括智能手機、平板電腦和普通電腦終端等。

災情獲取層：該層的主要功能為收集各類災情數據，包括運行在Android移動終端上的災情上報軟件和運行在其他智能終端或電腦終端瀏覽器上的網絡災情調查系統。

災情處理層：該層負責對獲取到的災情進行解析處理，同時使用多種空間分析模型對解譯后的災情進行分析處理，產出災情的宏觀影響分析結果。

災情展示層：該層對災情處理層產出的結果進行空間綜合展示與渲染，通過各類災情專題圖和災情發展態勢圖的表現，使災情分析結果能夠直觀、準確地反應系統接收的災情信息，并直接服務于應急指揮決策。

系統的物理架構如圖3所示。其中，系統部署需要的主要硬件包括：

（1）Web服務器：部署網絡災情調查系統，對外發布災情調查服務，需要與互聯網連接。

（2）GIS服務器：運行于行業內網，部署災情分析處理與展示系統，用于對災情信息進行空間分析、處理與展示。

（3）數據庫服務器：部署Oracle數據庫系統，并采用異構服務架構獲取“12322”短信平臺中接收的災情短信。

系統運行需要的主要硬件包括：

（1）Android移動終端：可以安裝Android災情上報系統，利用移動終端的定位功能，采用圖形界面快速生成標準災情編碼格式短信并上報到“12322”短信平臺。

（2）其他智能手機、平板電腦及普通電腦：通過瀏覽器方式訪問網絡災情調查系統，利用WebKit引擎提供的定位功能，實現災情信息基于網絡的上報。

1.2 災情短信格式設計

鄭向向（2012）利用層次碼編碼方式設計的地震災情短信代碼由簡碼和詳碼共同組成。簡碼表示地震總體上所造成的災情影響；而詳碼則是對元素類別的標識和元素受災情況的描述。詳碼又分為識別碼和描述碼，其中，識別碼有大類碼和小類碼之分，用于唯一的標識受地震影響的元素類別；描述碼則反映了受影響元素的破壞程度。簡碼與現行中國地震局“12322”地震災情短信速報系統代碼保持一致，而詳碼分別用數字按順序編碼。災情短信代碼結構如圖4所示。其中，代碼的第一位是簡碼，該碼用于標識地震總體破壞情況；第二位是大類碼，表示地震造成破壞的大類，如生命線工程破壞、人員傷亡、房屋破壞、次生災害等；第三位和第四位是小類碼，代表了遭受破壞的某一大類下面的小類，如人員傷亡大類下的輕傷、重傷等；第五位代碼是描述碼，描述了受到地震破壞元素的破壞程度。在一條災情短信中可跟隨多個詳碼。

在本系統的設計中，編碼方式引用鄭向向（2012）設計的地震災情編碼，在識別碼的使用中做了一些簡單的調整，將原有的數字編碼改為兩位字母表示，第一位為大類碼，第二位為小類碼，如僅有一類，則小類碼用A補齊。采用該編碼方式，按最大信息容量，一條短信能夠最多承載54條災情信息（1簡碼+53詳碼）。

首先，依據災情編碼規則，約定災情上報短信的具體格式，一條災情短信可由多個災情類別條目組成，每個災情條目的格式為：

災情代碼 ［分隔符災情描述 ［分隔符地理位置］］

災情代碼：災情編碼中的簡碼或詳碼如包含簡碼必須放于短信開頭。

分隔符：可以為逗號（，），句號（。），頓號（、），分號（；）。

災情描述：災情描述中不能包括任何分隔符。對于簡碼，為所在村莊街道全稱或行政區劃代碼；對于詳碼，為災情的相關描述信息。

地理位置：用逗號分隔的經緯度和可選的精度信息，格式為：緯度，經度，［精度］。

經緯度采用小數形式表示描述災情的地理位置或區域范圍中心位置；

精度為整數數字，單位為m；對于點災情，精度為定位誤差，可從GPS模塊中獲取；對于宏觀災情，精度為災情覆蓋范圍。

其中方括號之內的部分可以省略，短信中所有空白字符將被忽略。

2 關鍵技術

2.1 災情短信解析

針對接收到的災情短信，采用正則表達式的方式進行解析，提取其中的災情信息。正則表達式為使用單個字符串來描述、匹配一系列符合某個句法規則的字符串，通過該解析方式可以將符合標準規范的災情短信內容全部提取并在后續分析處理中加以應用。具體解析流程如下：

首先進行預處理，去掉短信中的所有空格。并在處理過程中忽略大小寫。

具體正則表達式如下所示：

(?^[1-4一二三四]|[A-F][A-G][1-5]) #災情代碼

(?:[,.;，。；、](?.*?(?=[,.;，。；、]|[A-F][A-G][1-5]|$)))? #災情描述

(?:[,.;，。；、] #地理位置

(?-?d{1,2}.?d*)[,，](?-?d{1,3}.?d*) #經緯度

(?:[,，](?d+))? #定位精度

)?

使用該正則表達式處理短信“三，文化東路街道DA3，經十路港溝段破壞壓車嚴重EA1，鳳凰山山體輕微滑坡，36.6762，117.1971,20”，可以得到以下結果（見圖5）：

利用該正則表達式可對收集上來的地震災情短信進行解析，提取出其中的災情類別、災情描述和地理位置等因素，將其存入災情數據庫中即可進入下一步處理過程。

2.2 災情定位技術

為了使報告的災情帶上地理位置信息，需要對災情的具體位置進行方便的定位。本研究采用百度地圖的相關接口，利用設備的GPS信息，基站信息和Wi-Fi信息完成定位。定位SDK會根據設備當前的實際情況（如是否開啟GPS，是否連接網絡，是否掃描到Wi-Fi信息等）生成定位依據，并根據實際定位策略進行定位，適用于室內（外）多種定位場景，具有出色的定位性能，具體如圖6所示。

圖5 災情短信處理結果

圖6 災情定位界面

通過定位可初步確定用戶的位置，并將用戶位置投影到地圖中，在報告災情時，可以通過在地圖上點擊確定實際災情的位置，實現更精確的災情定義和上報。百度地圖的位置信息采用BD-09坐標系，該坐標系是在國家測繪局GCJ02坐標系的基礎上進行二次加密的結果，因此為方便用戶將災情信息應用到其他地圖資源，如谷歌、搜搜、天地圖等，本系統利用百度的內部接口將BD-09坐標系的災情信息轉換回GCJ02坐標系，以確保災情信息的無偏移。坐標轉換采用REST形式的接口調用，通過批量傳入災情坐標點，經服務器內部轉換后，返回JSON形式的反饋結果：

[{"error":0,"x":"NDAuMDA2NjY4MzUzNTg3","y":"MTE2LjAwNTkyMzYyNTU1"},{"error":0,"x":"NTAuMDA2Njc1NDk5OTY3","y":"MTE3LjAwNTkyNDk5OTg1"}]

其中x、y是經過base64加密的字符串，自反解后可得到解譯后的坐標，從而實現在谷歌、搜搜等網絡地圖上的無偏移疊加顯示。

3 系統實現

3.1 基于Android系統的災情收集

基于Android系統的災情收集處理收集軟件，在移動終端利用圖形化界面，使用戶可以通過簡單的點擊和輸入，即可快速生成符合災情編碼規范的災情速報短信，并能夠發送到“12322”短信平臺。系統架構如圖7所示。

系統根據災情編碼庫，通過編碼數據接口生成具體災情編碼供用戶選擇，綜合終端定位和地圖模塊，生成災情編碼短信，并通過短信發送模塊，將生成的災情短信發送到“12322”防震減災公益平臺中，以完成后續災情的處理和調用。

為保證系統的可維護性，災情選項圖形界面采用動態生成的方式，根據災情編碼庫，自動組織各級災情分類界面內容，通過簡單的點擊選擇即可生成相應的災情編碼（見圖8）。

3.2 基于Web的災情收集

系統采用基于WebKit標準的災情上報Web頁面，WebKit的優勢在于高效穩定，兼容性好，且源碼結構清晰，易于維護。WebKit內核在移動終端上的應用十分廣泛，如Apple的iOS系統，Google的Android系統，Nokia的S60系統，微軟的Windows Phone系統，Palm的Web OS系統以及BlackBerry的最新瀏覽器等，所使用的瀏覽器內核引擎都是基于WebKit。因此，利用該技術建立的頁面，可在目前的主流智能移動終端上解析顯示，使用戶可以在各類智能移動終端上自動適配頁面并上報災情。系統架構如圖9所示。

用戶打開頁面后，首先定位到用戶所在位置，通過拖動圖標，選擇災情地點，隨后點擊選擇各類災情，即可實現各類災情的上報和處理。根據災情編碼庫，生成頁面的災情調查內容后，存儲到后臺的災情信息庫中，供后臺災情處理模塊解析和使用（見圖10）。

3.3 地震災情反饋微博發布

在移動終端系統中，利用騰訊微博開放平臺相關接口，在獲得用戶授權后，可直接發布帶地理位置信息的災情微博，并通過點擊微博消息來源即可跳轉到網絡災情收集界面，同時利用微博的擴散能力達到廣泛收集各類災情的目的（見圖11）。

4 結語

本文研討了基于智能終端的災情上報系統，該系統采用簡潔實用的操作界面、通俗易懂的災情描述，使得應急工作人員、災情速報員和公眾在不需牢記復雜災情編碼的情況下，利用多種終端可輕松上報各類地震災情，實現了災情的即時上報和災情定位。系統具有靈活的部署方案，可以安裝在專門的智能終端上，也可通過APP客戶端方式下載到自有智能終端，在震后短時間的災情信息獲取工作中發揮重要作用。通過本系統的應用，可增加地震災情的獲取量，并擴大災情獲取的區域，使得前后方指揮部能夠在最短的時間內更加細致地掌握各類災情，更快地劃分地震破壞狀況分布，從而為震后的快速評估和確定地震影響范圍提供依據。

帥向華，鄭向向，2011．防震減災公益服務短信技術平臺設計與實現. 自然災害學報，（6）：40—44．

帥向華，鄭向向，劉欽，2011．基于SMS/GPS/GIS地震災情獲取處理技術研究與實現．震災防御技術，6（2）：164—l71.

鄭向向，2012．基于SMS和GIS的地震災情信息獲取與處理研究［碩士論文］．北京：中國地震局預測研究所．

Mobile Terminal Based 12322 Disaster Report Processing System

Liu Qin1), Dong Xiang2)and Yang Bin3)

1) China Earthquake Networks Center, Beijing 10045, China?2) Earthquake Administration of Shandong Province, Jinan 250014, China?3) Earthquake Administration of Shanxi Province, Taiyuan 030021, China

In this paper we establish the mobile terminal system for emergency management professionals and the public. By agreement through disaster coding format, making analysis rules, Baidu map obtained with geographic position information based on the disaster, we generate the final 12322 micro-blog for reporting the disaster and disaster message feedback. This system uses Android App and Webpage two ways respectively, meets the application requirement of both Android system users and non users of a Android system. Being capable of implementation of the earthquake disaster reporting, analysis, processing and display functions, this system provides strong technical support for the earthquake emergency command decision, improve the emergency rescue work of social participation and public service.

Mobile terminal；12322；Earthquake disaster report

中國地震局地震行業科研專項（20110800204）；2013年地震應急青年重點任務（CEA-EDEM201310）

2015-03-05

劉欽，女，生于1985年。助理工程師。主要從事地震應急工作。E-mail：liuqin@seis.ac.cn