二維碼技術在智慧城市業務場景中的應用

文/吳炳坤

1 引言

我國城鎮化的快速和持續發展，是保障我國經濟、社會發展的關鍵抓手。但是，在發展過程中，配套的城鎮化體系的不完善，產生了交通、污染、教育等一系列問題。因此，各種智慧城市的建設方案和規劃紛紛出臺。尤為突出的是，隨著物聯網、大數據和人工智能的先進技術的發展，國務院頒布了《“互聯網+政務服務”技術體系建設指南》、《加快推進“互聯網+政務服務”工作的指導意見》，希望能夠融合信息化的各種先進手段，來促進城鎮化的和諧持續發展，完成智慧城市的建設。

智慧城市是以創新、協調、綠色、開發、共享為發展理念，最終目的是將現代信息技術發發展下的網絡化和數字化上升到整合、集群、協同管理的高度。智慧城市是對城市的各種綜合服務（政務、交通、教育、公共、商業等服務）的一個完整融合，希望運用物聯網、大數據、人工智能等先進技術，完成對城市各項關鍵信息的全面感知，智能響應。作為未來城市發展的新理念和新實踐，智慧城市成為學術界和實業界關注的焦點。從城市演進路徑看，智慧城市是繼數字城市和智能城市后的城市信息化高級形態，是信息化、工業化和城鎮化的深度融合。從城市發展內涵上看，智慧城市是城市經濟轉型發展的轉換器，是一種具有新特征、新要素和新內容的城市結構和發展模式。從本質上看，智慧城市理念反映的是城市發展既要在技術上實現透徹感知、互聯互通和深入智能，更要實現城市經濟、生活和管理上的全面“智慧”。發展智慧城市對于解決我國經濟轉型過程中的現實問題，促進城市長期健康發展具有重大戰略意義。

圖1：幾種常見的行排式二維碼

市民卡工程堅持“讓市民使用一個APP暢享城市所有服務”的原則，是智慧城市建設最貼近市民日常生活的重要成果之一。其以提升政府管理服務效率和便利用戶生活為宗旨，把握“互聯網+”發展趨勢，希望通過融合城市各種服務（政務、交通、教育、公共、商業等服務），打造一個完整的全生態市民卡應用服務體系。在具體建設過程中，基于“提高效率”“便民利民”的基本訴求，選取二維碼技術作為核心載體，在其已有的技術優勢上，結合實際應用場景，整合、設計、開發了一系列二維碼產品，成為市民卡APP交互流程和用戶體驗不可或缺的基礎功能構成。

2 二維碼

2.1 二維碼的起源

一維碼早于二維碼出現，所能表示的信息量有限，只能承載數字和英文字母信息，尤其當一維碼受損，很難正確識別。因此，二維碼在一維條形碼的基礎上應運而生并迅速發展起來，它能夠承載更多信息和內容，并滿足更多的需求場景。

2.2 二維碼簡介

二維碼（2-dimensional bar code）可以將數據符號信息記錄在平面（二維方向）上。它可以設定為黑白相間的特定幾何圖形。在代碼編制上，利用構成計算機內部邏輯基礎的“0”、“1”比特流的概念，使用若干個與二進制相對應的幾何形體來表示文字數值信息，通過圖象輸入設備或光電掃描設備自動識讀以實現信息自動處理。

二維碼克服了一維碼的缺點，可以將信息鋪開在二維平面上，它具有以下優點：首先，二維碼承載的二維信息，包含的信息量更大。其次，二維碼能夠承載更多的信息格式，包括中文字符，圖片信息等，使得二維碼能夠響應更多的應用。再次，二維條碼具有糾錯功能，提高了條碼的抗干擾能力。

2.3 二維碼技術特點

（1）可以高密度編碼，信息容量大。

（2）編碼范圍廣。

（3）容錯能力強，具有糾錯功能。

（4）譯碼可靠性高。

（5）可引入加密措施。

（6）方便制作，成本也較低。

（7）二維條碼圖形尺寸可以自定義設計。

（8）二維條碼可以使用激光或CCD閱讀器識讀。

2.4 二維碼的分類

二維碼根據編碼原理及機構差異，可分為行排式二維碼和矩陣式二維碼。

行排式二維碼是在一維碼的基礎上，把信息分布到多行平面中，這樣它繼承了一維碼的編碼、校驗和識讀方式等特點。圖1為幾種常見的行排式二維碼。

矩陣式二維碼是將圖像處理技術融入編碼原理而形成的帶有編碼信息的圖形碼。在編碼方式上，用圖形的出現或者不出現標識“1”或者“0”，圖形的排列組合構成了編碼含義。圖2為幾種常見的矩陣式二維碼。

3 二維碼在市民卡APP中的應用

廈門市民卡平臺的核心功能之一，即構建起“全市統一實名電子身份系統”、以全市統一的二維碼技術規范進行建設，通過“一碼多用”、“多卡合一”、“信用支付”的管理應用模式打通市民卡用戶與各政務服務部門用戶體系的互認互通，在社會保障、公共交通、衛生醫療、體育文教、政務便民、商業零售等領域進行廣泛應用。市民卡APP在產品設計初期，從各種二維碼的特性、優缺點及與業務場景的匹配性出發，確定選取QR碼作為載體。QR碼也是目前運用最為廣泛和成熟的一種矩陣式二維碼。QR碼是由日本Denso-Wave公司于1994年發明研制，它具有使用空間小、承載容量大，處理速度快等特點。識別設備可以利用QR碼的大小、位置，尤其是角度，達到全方位高速識別。在編碼方面，QR碼采用經過數據壓縮的13bit來表示漢字，相比其他二維條碼用16bit來表示漢字其效率提高了20%。具有4個等級的糾錯功能，分別可糾錯7%、15%、25%、30%的碼字。

圖3：市民卡身份碼

在市民卡APP中，目前提供了三種QR二維碼，分別為身份碼、行業碼和付款碼。其中，身份碼和行業碼運用了二維碼提供的身份認證功能，付款碼則對應金融支付功能。

3.1 身份碼

廈門市民卡憑借“一個手機APP，一個全市統一的市民電子身份證”的核心理念，在2017中國智慧城市評選、2018數字中國建設峰會示范案例等評選中脫穎而出。這里所說的“電子身份證”，在具體表現形式上，就是身份二維碼。用戶首次下載APP、注冊登錄，通過銀行卡實名認證、人臉識別、公安認證等多維認證渠道實現用戶身份交叉認證并生成市民卡用戶身份ID，打造全市公共服務場景通行通用的廈門市民電子身份證。該身份ID以二維碼作為識別介質，在全市各類行業應用場景中可以等同于公民身份證使用。

身份碼是市民卡APP使用頻率最高、使用場景最多的基礎功能，在前端界面設計上居于首頁底部功能欄正中，視覺效果突出，易于隨時調取（如圖3所示）。

同時，為避免公共服務領域出現“多碼并存”造成的信息系統重復建設與市民使用的不便，廈門市建立了《廈門市市民卡二維碼應用與安全規范》。隨著遵循規范的掃碼應用不斷延伸拓展，市民卡二維碼將在各行業應用中廣泛落地，將有效避免市民從“多張卡”的不便變為“多個APP、多個二維碼”的不便，市民應用體驗將得到很大的改善提升。

3.2 行業碼

業二維碼可以看做是身份碼在業務形式上的一種延伸。身份碼用于用戶在市民卡APP端自行調取展示，在需要被掃的業務場景中使用（B掃C）；而行業碼則是在某些支持用戶主掃（C掃B）的業務場景中，用于行業合作方在其硬件設備（如自助終端）或網頁、移動端設備展示。在具體建設過程中，合作方通過市民卡提供的特定接口調取符合市民卡統一規范的行業二維碼并予以呈現，用戶使用市民卡APP內提供的掃描功能掃描識別，進行身份認證或登錄等相關操作（如圖4所示）。

3.3 付款碼

支付業務是市民卡APP的另一個重要功能，涉及到信用生活付款碼和銀聯云閃付二維碼。

3.3.1 信用生活付款碼

廈門市民卡APP是全國首個推出的以信用服務模式的手機應用客戶端。平臺關注普惠金融生態環境建設，以推進社會誠信體系創新升級為目標，聚焦公共服務場景創新，首創性研發了信用乘車、信用就餐、信用停車等普惠金融信用支付產品系列，在公交、食堂等小額、高頻的公共服務領域先行試水，豐富的信用支付場景為用戶提供服務先享、費用后付的便捷體驗。

信用支付產品面向在廈正常繳交社保的市民開放服務，開通應用前，用戶需綁定一張銀行卡用于信用支付消費費用代扣，并確保卡內余額充足。系統將于每日分兩批次對信用支付消費費用發起批量代扣。

信用生活業務中所涉及的二維碼由市民卡發碼平臺發行，包括用戶標識、手機號、失效時間、公鑰索引、記帳額度、是否脫機、簽名類型及簽名值8個字段，不包含與用戶個人及金融屬性相關的敏感信息，屬于代表用戶身份ID的信息碼。如圖5所示。

3.3.2 銀聯二維碼

銀聯云閃付二維碼產品具備四個主要特色：一是安全性更高，采用支付標記化（Token）技術，安全級別較高，保障消費者資金安全；二是服務更完備，配備完善的風險補償機制保障使用無憂；三是境內境外通用；四是銀聯標準不僅是中國標準，更是國際標準。

公司在承建市民卡項目的過程中充分策應了銀聯云閃付移動支付發展戰略，市民卡APP及系統參照《中國銀聯二維碼支付產品方案》及相關規范性文件，完成了市民卡系統與銀聯二維碼支付交易系統的對接，以市民卡移動支付為統一入口，全面升級“云閃付”支付受理，支持用戶通過市民卡APP在所有收單機構發展的銀聯二維碼商戶處進行掃碼支付及APP內訂單支付，以最快捷的方式將云閃付業務推送給C端用戶，為市民提供便民、快捷、安全的綜合支付服務。

4 市民卡APP中的二維碼應用場景

4.1 公共交通

圖4：市民卡行業碼

圖5：付款碼-信用生活付款碼

為市民提供“先乘車，后付費”的便捷出行服務，以利加快推進廈門市市民社會信用體系建設。目前，全市六個行政區域共8條公交線路計120輛公交車輛、BRT所有站點終端已完成終端程序改造并上線市民卡信用乘車業務。市民出行時只需出示市民卡APP的乘車二維碼，靠近閘機、車載掃描設備掃描，即可便利乘車。

4.2 文化教育

在圖書館自助借還一體機上，市民可通過出示身份二維碼，或主掃設備展示的行業二維碼，方便快捷地完成掃碼借還書操作；在“校園健身”應用中，憑市民卡身份二維碼即可進入校園進行體育鍛煉。

4.3 醫療衛生

廈門市民卡虛擬卡率先推出了電子診療一鍵支付的智慧醫療應用，實現了全市統一的預約掛號、掃碼就醫、門診賬單實時推送、掃二維碼取藥等一站式就醫服務功能，大大改善了患者就醫體驗。

4.4 生活消費

可以在廈門10萬余家商戶及自助售貨機上使用廈門市民卡虛擬卡進行二維碼掃碼支付。通過二維碼掃碼還可以快開國稅地稅發票。

5 市民卡二維碼應用的信息安全

信息儲存是二維碼的基本功能，使其在傳播活動中得以充分發揮儲存介質作用。QR碼屬于開源、通用類型的二維碼，生成和讀取權限相對不可控，在某種程度上相當于明文電報。如何保護二維碼中所包含的信息不被篡改、竊取、盜用，是設計產品和應用過程中必須考慮的問題。

市民卡平臺中，在涉及使用身份認證的行業領域，身份碼和行業碼中只包含用戶具體信息的Token（令牌），即服務端生成的一串字符串，作為客戶端進行請求的標識。當用戶第一次登錄后，服務器生成一個token并將其返回給客戶端，以后客戶端只需以token前來請求數據，調取后臺數據庫中的詳細信息。因此，用戶真實身份信息通過接口加密傳輸，不會暴露在明文環境下，保障信息安全。

支付業務方面，廈門市民卡采用多卡合一管理模式，通過虛擬信息賬戶關聯多種實體卡信息，并在具體行業應用場景中等同于實體卡使用。基于該種模式，在市民卡所涉及的支付業務中，采用多種方式實現信息安全存儲，不斷增強數據隱私保護能力，確保不發生信息泄漏風險事件，具體措施如下：

（1）按照銀聯卡賬戶信息安全管理制度規范的相關規定，杜絕存儲銀行卡A類信息。

（2）廈門市民卡后臺部署于政務云，存儲的信息包括銀行卡號、身份證號、姓名、手機號、各類行業卡證件號（如醫保卡號、借閱證號等）、APP支付密碼，所有信息均通過數據加密、日志脫敏方式進行安全存儲。

（3）銀行卡卡號的管理采用采用支付標記化（Token）技術，市民卡后臺通過從廈門銀聯二維碼平臺獲取的token信息完成銀行卡綁定。

（4）引入哈希存儲機制對APP支付密碼進行更為嚴密的安全存儲管理。

6 結語

在智能手機迅速普及的移動互聯網時代，二維碼不失為一種高效、便捷、擴展性強的技術介質。二維碼在市民卡中的應用尚處于探索、嘗試的初級階段。隨著市民卡項目不斷豐富的應用場景，我司產品及開發團隊將在現有產品應用成果的基礎上，汲取市場反饋，聽取各方意見，不斷思考、優化、完善二維碼產品流程。同時，牢牢把握支付、發票、營銷、信息、商戶等掃碼入口實現二維碼產品立體化，依據政府個性化需求及主流行業特色需求進行定制化迭代、集成、開發，并在此基礎上研究綜合支付以及細分行業的場景衍生，推動綜合支付與信息服務的內涵不斷豐富，外延持續發展。