基于微信公眾平臺的建筑物信息采集 系統設計及實現1

郭紅梅 趙 真 張 瑩

（四川省地震局，成都 610041）

關鍵字：建筑物信息 微信公眾平臺 采集系統 地震

引言

據國內外歷次大地震統計，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節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數據庫的支持。其中建筑物數據是地震應急基礎數據庫中最重要的數據之一，建筑物數據的完備性和準確性，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據的完備性具有緊密聯系。在實際建筑物信息數據采集過程中，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 終端的移動野外數據采集系統。陳小芳等（2014）基于Android 系統開發了移動終端的建筑物基本信息采集系統，有效提高了建筑物采集效率。龍立等（2016）開發了基于Android的建筑物信息采集系統，成功采集了西安市灞橋區某街道的建筑物數據。莊曉東等（2016）利用移動GIS 技術，設計并開發了基于iPad 終端外業調繪系統，成功運用于青島市嶗山區和成陽區。現有的建筑物信息采集系統大多基于Android 或者IOS 系統，存在每種操作系統都需要獨立開發，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、跨操作系統平臺通過網絡發送文字、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 接口開發自己的第三方服務平臺，無需針對不同的操作系統進行獨立開發。目前，地震系統應用微信公眾開發平臺的研究主要集中在地震信息實時發布、地震科普知識、地震災情信息發布等方面，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，可以克服移動終端應用程序與操作系統兼容性差的問題，從而為地震災害風險評估和地震應急工作提供可靠的數據支撐。

1 基于微信公眾平臺的建筑物信息采集系統設計

傳統模式下的建筑物外業采集工作是通過調查人員手拿紙制地圖去現場實地調研走訪，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據與屬性數據關聯入庫，該方式操作繁瑣，耗時耗力，時效性低，且人工錄入環節易出錯。為提高建筑物數據采集工作的效率，減少人為因素造成的錯誤，現已開發基于傳統軟件+移動端模式的建筑物外業采集系統，基本思路是利用移動端進行現場采集，將采集的數據發送至桌面端，最后將其保存到數據庫服務器中。雖然該方法明顯提高了建筑物數據采集的速度和質量，但移動終端的應用程序需與操作系統匹配，不同操作系統需單獨開發。同時，該系統互動性差開發成本較高，開發的應用程序主要面向專業技術人員設計，推廣性不強。為滿足不同操作系統手機用戶使用需求，且保證數據采集的效率和質量，開發了基于微信公眾號的建筑物信息采集系統，克服了移動終端應用程序與操作系統兼容性差的問題，且微信具有應用范圍廣、互動性強、成本低等顯著特點，有利于系統的應用推廣，基于微信公眾號的建筑采集系統具體的數據采集流程如圖1 所示。

圖1 基于微信公眾號的數據采集流程 Fig.1 Data acquisition process based on WeChat public number

1.1 邏輯架構設計

基于微信公眾平臺的建筑物信息采集系統總體邏輯結構可以劃分成三層，即支撐層、邏輯處理層以及應用層，如圖2 所示。支撐層包括數據支撐與服務支撐層，數據支撐層包括天地圖數據庫和房屋數據庫，為地理公共服務平臺（天地圖）中的地圖展示提供數據支持，服務支撐層涵蓋天地圖服務器、微信服務器及公網服務器，為數據采集系統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，數據采集系統平臺通過接口對接，實現查詢、定位等功能，同時根據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、快捷的房屋信息現場采集工具，并將采集的數據保存到房屋數據庫中。應用層包括手機端和電腦端，能滿足在不同條件下數據的高效采集。

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

1.2 功能設計

基于微信公眾號的建筑物信息采集系統包括數據采集、在線審核以及查看采集狀態三大功能，如圖3 所示。微信平臺提供了基礎功能，如菜單、菜單的點擊事件、消息回復等，業務功能由后臺自主研發，如地圖頁面、數據表單等。客戶端系統的用戶權限統一由后臺系統管理設置，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、微信專業用戶角色以及微信公眾號管理員角色，初始關注公眾號并注冊的用戶自動歸為普通用戶角色，僅擁有查看數據的權限，無法進行任何操作，專業用戶角色具有數據采集并提交的權限，管理員角色具有數據采集、在線審核以及查看采集狀態所有功能的權限。

（1）數據采集模塊

圖3 系統功能 Fig.3 System functions

用戶進入數據采集功能時，通過系統內置的“天地圖”底圖與建筑物面數據可直觀查看建筑物的采集狀態，建筑物數據的狀態可分為紫色未采集、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據進入采集表單，對相關信息進行錄入。本文在歸納總結四川地區建筑物結構特點的基礎上，對建筑物采集內容進行了規范化設計，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緯度、詳細地址以及所屬行政區劃；屬性信息包括建筑物名稱、結構類型、用途、層數、建筑年代、設防標準、平/立面規整、房屋現狀、是否廢棄等信息；其他信息主要指建筑物的正面、側面、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，系統會將錄入的信息上傳至后臺數據庫。

表1 建筑物信息采集內容 Table1 Information collected for buildings

（2）在線審核模塊

在線審核提供建筑物數據的審核功能，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，審核通過后數據進入后續分析應用審核不通過則給出不通過的原因，便于指導數據修正。

（3）查看采集狀態模塊

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

1.3 業務流程設計

數據采集是建筑物信息采集系統中的核心功能，采集過程中各服務器端口根據業務需求提供相應的服務，根據系統的邏輯架構和功能，設計其業務流程如圖4 所示。

微信用戶關注公眾號后，以HTTP 形式實現與微信服務器的信息交互，微信網頁通過微信服務器授權的機制獲取用戶的基本信息，并與數據采集服務器上的用戶信息進行綁定，從而實現對用戶數據采集權限設置等管理，微信公眾號監聽用戶公眾號的操作行為，并實現網頁功能的跳轉。相應地數據采集服務器通過調用微信平臺相關接口，實現更新公眾號底部菜單以及推送公眾號信息。當專業用戶或者管理員進入數據采集界面時，天地圖服務器為其提供地圖服務，數據采集服務器為其提供網頁服務、數據采集服務以及建筑物數據服務，選中未采集建筑物進入數據采集界面，用戶通過微信網頁形式填報建筑物屬性數據，結合微信JS-SDK 開發包提供的拍照、定位等微信功能完善建筑物屬性數據采集的功能需求。用戶填報完后保存或提交數據，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，提交的表單數據和其他結構化數據通過JSON 數據格式POST 提交到數據采集服務器，系統接收到新采集的數據后，通過分析、檢驗后存入到數據采集服務器端的房屋數據庫中，并生成更新記錄，同步在地圖中可視化展示。

圖4 數據采集業務流程 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的實現

本系統采用B/S 系統架構，借助Eclipse 集成開發環境，使用JAVA 開發語言定制開發，實現基于微信公眾平臺的建筑物信息采集系統。系統采用MySQL57 數據庫進行數據存儲，利用MySQL 數據庫自帶的空間數據分析引擎進行空間數據的存儲與分析；網頁端則調用四川天地圖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；系統集成了微信公眾號二次開發庫，以HTTP 形式實現與微信服務器的信息交互，如微信用戶信息獲取，公眾號菜單創建等；系統部署于1 臺操作系統為Windows Server 2008 R2 Standard Service Pack1 的公網服務器，使用tomcat 作為WEB 容器進行服務發布。同時，對于信息數據的安全性、保密性問題，基于微信公眾號的建筑信息采集系統目前只能保證數據沒有經過第三方服務器，即數據傳輸與微信平臺無關，是直接與數據庫服務器進行交互的。故采集數據信息的安全性、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的菜單界面。綁定用戶信息后即可瀏覽地圖和建筑物數據，鑒于不同用戶的權限不同，為展示所有的功能，將用戶角色設置成管理員權限，即可以體驗在線采集、在線審核和采集狀態查看所有功能。

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 數據采集模塊界面 Fig. 6 Interface of data acquisition module

（2）在線審核模塊

實現對已提交建筑物信息的審核，質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）采集狀態模塊

實現對采集、未采集、已提交、審核通過或者審核不通過5 種建筑物采集狀態的建筑物屬性信息進行查詢瀏覽，模塊界面、查詢內容如圖8 所示。

圖8 采集狀態模塊界面 Fig.8 Interface of acquisition status module

3 系統應用實例

采用本系統對寶興縣建筑物信息進行采集，通過縣防震減災局技術人員分別對各鄉鎮防震減災助理員、災情上報人員進行現場的專業培訓。通過培訓讓其關注并注冊微信公眾號，使其進一步掌握系統的使用、操作方法。通過系統培訓后在全縣開展數據采集工作，將各鄉鎮建筑物的建筑年代、建筑結構、用途、抗震設防等級、建筑物層數等基礎信息全部采集到數據庫中，共采集5576 棟建筑物耗時20d，采集效率較傳統填寫紙質表格的方式得到明顯提高。采集結束后，專家組通過抽樣調查的方式核查采集成果，檢驗發現采集結果基本準確，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的建筑結構以及用途，如圖9 所示。

4 結論

本文在考慮到現有建筑物信息采集系統均為移動端單獨開發的應用程序，存在操作系統兼容性差等問題，提出利用微信公眾平臺支持跨操作系統的優勢，設計并實現了基于微信公眾平臺的建筑物信息采集系統，并在寶興縣建筑物調查進行了應用。實踐表明，該系統操作界面友好，操作方便簡單易上手，采集效率較傳統模式具有較大的提升，且能有效的保證數據精度，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數據支持。

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

目前，該系統專注于建筑物信息采集，尚未提供相關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，不能發動最廣大的群眾自發地上報房屋信息。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。