基于智能手機的震害調查系統的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種基于智能手機的震害調查系統，屬于震災調查技術領域。該系統包括三個模塊：手機端模塊、網頁端模塊和數據庫模塊，手機端模塊主要用于采集數據，網頁端模塊主要用于數據傳輸與展示、查看與管理、系統功能集成，數據庫模塊主要用于數據庫搭載。手機端模塊與網頁端模塊直接可以進行數據的上傳與下載，網頁端模塊與數據庫模塊可進行數據庫的寫入與讀取。該系統覆蓋了數據采集、整理、可視化、信息共享等多個環節，大大減少了人工參與，實現了高效、便捷的建筑震害調查，為建筑震害調查提供了便捷、高效、智能的一體化工具。
【專利說明】
基于智能手機的震害調查系統
技術領域
[0001] 本發明涉及震災調查技術領域，特別是指一種基于智能手機的震害調查系統。
【背景技術】
[0002] 在土木工程中，震害調查是指對房屋建筑、道路橋梁等基礎設施在地震中受到的 損傷進行實地調查，并對所獲得的資料進行統計與分析的過程;從而對震害情況進行即時、 準確的判斷，為政府組織抗震救災提供參考依據，為工程師進行結構抗震分析提供第一手 資料。
[0003] 在每次較大地震發生之后，政府往往會組織相關部門和學者前往現場調查震害， 獲得以房屋受損情況為主的震害數據，如最近發生的魯甸地震、玉樹地震、尼泊爾地震等。 一些新的調查方式逐漸被運用到實際工作中，比如衛星測控、光學遙感、無人機拍攝;但難 以獲得每一幢房屋的具體震害指標，并且房屋震害等級的判斷強烈依賴于調查人員的經驗 判斷；因此，調查人員的實地走訪，仍然是獲得震害數據的最可靠，也是最常用的方式。
[0004] 然而，調查人員由于缺乏有力的工具支撐，大多還是沿襲傳統的數據搜集和整理 方式:如紙筆記錄下某一幢房屋的震害信息，用手機拍下現場照片，再用電子表格整理每天 搜集的震害數據。這種方式主要存在以下三個大的問題:數據結構關聯性低、數據分析人工 量大、數據分享缺乏平臺。
【發明內容】
[0005] 本發明要解決的技術問題是提供一種基于智能手機的震害調查系統，為震害調查 提供更為科學、便利的方法。
[0006] 該系統包括手機端模塊、網頁端模塊和數據庫模塊，手機端模塊與網頁端模塊通 過數據信號連接，網頁端模塊和數據庫模塊通過數據信號連接;其中，手機端模塊包括數據 采集模塊、GIS模塊、數據分析模塊一和服務器模塊，數據采集模塊和GIS模塊將數據信息傳 遞給數據分析模塊一，數據分析模塊一將分析結果傳遞給服務器模塊；網頁端模塊包括數 據錄入模塊、GIS平臺模塊、數據分析模塊二、管理員模塊和輔助功能模塊，數據錄入模塊和 GIS平臺模塊將數據信息傳遞給數據分析模塊二，管理員模塊控制整個網頁端模塊。
[0007] 該系統的手機端模塊搭載在智能手機上。
[0008] 數據采集模塊用于采集房屋數據;GIS模塊用于用戶定位、軌跡記錄、房屋標注、設 置目標點、震害云圖、添加標記等;數據分析模塊一根據數據采集模塊和GIS模塊的信息進 行分析，繪制震害等級分布餅圖；服務器模塊實現手機端模塊和網頁端模塊的通訊。
[0009] 數據錄入模塊用于將手機端模塊傳遞的數據進行錄入、創建房屋對象等，并將信 息上傳到數據庫模塊;GIS平臺模塊用于定位照片、房屋、手機端模塊;數據分析模塊二用于 在數據庫模塊中搜索房屋信息以及生成和導出圖表;管理員模塊用于對數據庫模塊中的數 據信息編輯和刪除;輔助功能模塊包括留言板、客服機器人、網頁主題等，提供網頁端模塊 的輔助服務。
[0010] 該系統的具體功能如下：
[0011] (1)數據采集
[0012] 1)多樣化的數據形式:采集的信息包括文字、圖片、音頻、視頻、地理位置、調查者 草繪等震害調查常見的多種數據形式；
[0013] 2)結構化的數據管理:能自動地將所采集的數據進行結構化地整理，而不必依賴 人工進行歸類操作；
[0014] (2)數據管理
[0015] 1)大量數據的自動錄入和整理:所采集到的數據不必再依靠人工逐條記錄，而能 夠直接自動寫入數據庫;要滿足海量數據的批量操作;在數據實體的保存上，也要能按照一 定形式自動歸檔；
[0016] 2)智能化的數據搜索：用戶能夠通過良好的交互界面，迅速定位所需要的數據，而 不必手動翻閱查找；
[0017] 3)分層次的管理權限：用戶分為普通用戶和管理員兩類一一普通用戶可以查看數 據，但不能刪除數據;管理員既能查看，也能刪除所有數據；以便于管理員刪除無效信息，同 時也防止惡意用戶或用戶過失操作對數據的影響；
[0018] (3)數據呈現與分享
[0019] 1)用戶友好型的數據呈現方式:不要將大量的原始數據呈現在用戶面前，而是直 接呈現給用戶所需要的數據信息；
[0020] 2)便捷的數據分享:無論是在北京的指揮中心，還是在一線現場的調查人員，都應 該可以便捷地獲取震害調查成果；
[0021] (4)GIS 平臺
[0022] 1)用戶定位：調查人員不僅要能迅速知道當前所處的地理位置，還需要了解具體 的地址信息；換言之，不僅要從地圖上讀到當前位置，還需要知道自己在哪個縣城、哪個村 莊；
[0023] 2)軌跡記錄:用戶能在地圖上清楚地看到過去的調查軌跡；
[0024] 3)調查隊員的實時位置獲取:指揮人員應該能讀取到當前在一線作業的所有隊員 的實時位置，以便人員的組織管理。
[0025] 本發明的上述技術方案的有益效果如下：
[0026] 該系統利用智能手機移動應用采集震害數據，基于服務器數據庫儲存和管理數 據，通過網頁呈現與分享數據，三位一體；以房屋對象為中心，將圖片、音頻、視頻、GIS數據 有機整合，形成結構化的數據管理系統，很好地解決了現有震害調查方式存在的數據結構 關聯性低、數據分析人工量大、數據分享缺乏平臺等三大問題。該系統覆蓋了數據采集、整 理、可視化、信息共享等多個環節，大大減少了人工參與，實現了高效、便捷的建筑震害調 查，為建筑震害調查提供了便捷、高效、智能的一體化工具。
【附圖說明】
[0027] 圖1為本發明的基于智能手機的震害調查系統的系統結構示意圖；
[0028]圖2為本發明系統的流程圖；
[0029]圖3為該系統的用戶操作流程圖；
[0030] 圖4為房屋對象添加界面截圖；
[0031] 圖5為震害云圖效果；
[0032] 圖6為App-Server數據上傳算法；
[0033]圖7為前后臺通訊方法；
[0034]圖8為面向房屋的關系型數據庫設計；
[0035]圖9為房屋標注。
[0036] 其中：卜手機端模塊;2-網頁端模塊;3-數據庫模塊;11-數據采集模塊；12-GIS模 塊;13-數據分析模塊一；14-服務器模塊;21-數據錄入模塊;22-GIS平臺模塊;23-數據分析 模塊二;24-管理員模塊;25-輔助功能模塊。
【具體實施方式】
[0037] 為使本發明要解決的技術問題、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖及具 體實施例進行詳細描述。
[0038] 本發明針對現有的震害調查方式存在的數據結構關聯性低、數據分析人工量大、 數據分享缺乏平臺等問題，提供一種基于智能手機的震害調查系統。
[0039] 如圖i所示，該系統包括手機端模塊i、網頁端模塊2和數據庫模塊3，手機端模塊1 與網頁端模塊2通過數據信號連接，網頁端模塊2和數據庫模塊3通過數據信號連接;其中， 手機端模塊1包括數據采集模塊11、GIS模塊12、數據分析模塊一 13和服務器模塊14,數據采 集模塊11和GIS模塊12將數據信息傳遞給數據分析模塊一 13,數據分析模塊一 13將分析結 果傳遞給服務器模塊14;網頁端模塊2包括數據錄入模塊21、GIS平臺模塊22、數據分析模塊 二23、管理員模塊24和輔助功能模塊25,數據錄入模塊21和GIS平臺模塊22將數據信息傳遞 給數據分析模塊二23,管理員模塊24控制整個網頁端模塊2。
[0040] 如圖2所示，是系統流程圖，結合圖3所示流程，以某大學校園建筑調查算例講解基 于智能手機的震害調查系統的【具體實施方式】。
[0041] 步驟1，用戶在web端注冊，然后安裝手機APP并登陸賬號。
[0042]步驟2,房屋對象管理。可進行：（1)房屋對象添加，如圖4所示，應用手機端模塊1點 擊"添加房屋"按鈕，進入房屋既有屬性信息編輯界面，可通過下拉菜單或者編輯框輸入相 關房屋屬性，包括:震害等級、結構類型、房屋類型、樓層數目、建造年代、經濟狀況、建筑面 積、地址及備注，其中樓層數和建筑面積只支持數字形式的輸入。創建房屋對象之后，系統 自動將該房屋設為當前房屋；（2)房屋對象更新，點擊"更新房屋信息"按鈕，進入更新房屋 信息界面，點擊"更新"按鈕即可實現房屋信息的更新；（3)房屋對象刪除，進入"分析"模塊， 在每一項數據條上向左滑動，點擊紅色的垃圾箱圖標，彈出確認對話框，點擊"ACCEPT"之后 完成刪除。
[0043] 步驟3,通過GPS獲取房屋經煒度、地址信息。通過手機GPS自動記錄用戶位置、軌跡 信息，完成步驟2所創建房屋對象的位置信息記錄。App同時加載了百度地圖與騰訊地圖的 API接口，利用前者強大的地圖功能進行顯示，利用后者優良的定位功能進行地址獲取。
[0044] 為了減少地圖使用的流量消耗，App會自動進行離線地圖加載。用戶可以前往百度 地圖官網http: //wuxian .baidu ? com/map/map .html?from=3052，根據手機型號選擇某個 城市的離線地圖包，解壓后，將后綴為.svc的文件放入手機SD卡-BaiduMapSDK-vmp-h文件 夾下即可。
[0045] (l)GPS定位功能的具體實現方式為：倉ll建一個Service，并實現百度地圖 BDLocationListener、騰訊地圖TencentLocationListener的接口，以分別獲得經煒度和地 址信息；在App啟動時，即開啟服務；只要App的進程沒有被用戶關掉，那么這個位置監聽的 服務便會一直開啟。經煒度的接收由百度地圖接口方法〇nReceiveLocation(BDLocation location)獲得。百度地圖API將自動從GPS、基站、Wifi選擇定位方式：戶外為GPS，精度最 高，通常在5m以內；室內通常靠Wifi獲得。在啟動百度地圖定位服務時，可以設置坐標類型； 由于App的地圖平臺是基于百度地圖的，因此為了便于App直接在地圖上定位，只是坐標類 型為百度地圖坐標;但在將數據上傳至服數據庫模塊3時，需要將其轉換為Web高德地圖的 國測局坐標。轉換的方式有兩種，一是通過百度地圖的官方轉換接口，需要在聯網的情況下 實現;二是通過非官方的轉換函數，可以直接在本地實現。經過測試，第二種方式的誤差基 本在5m以內，轉換效果已足以滿足實際需求，因此本項目采用第二種。進入地圖后，只需點 擊白色的小人，便縮放至用戶當前位置。
[0046] (2)將房屋對象在地圖上標注:將房屋根據其經煒度在地圖上標注出來，并根據震 害等級選擇不同顏色的Marker-一與網頁端模塊2的顏色標注一致;并在點擊Marker后，用 戶可以取消標注，可以查看房屋信息，也可以將其設為目標點。
[0047] (3)軌跡記錄及繪制：每隔一段時間，當與上一點的距離超過某一閾值時，便將該 點記錄下來，寫入本地數據庫。點擊菜單欄中的"繪制軌跡"，便可將軌跡繪制出來。
[0048]軌跡的繪制調用了百度地圖API的OpenGL繪圖功能，依次將軌跡點相連繪制直線。 同時，在記錄軌跡點的同時，App也將當時的時刻記錄下來，用戶可以選擇是否在軌跡線上 標明時間。
[0049] (4) "震害云圖"功能，就像結構研究中常用的應力分布云圖一樣，按照震害等級的 高低，在地圖上用不同深淺的顏色標注出來，使得震害的區域分布情況一目了然;并且在地 圖的縮放過程中，云圖也會相互融合，效果如圖5所示。這里本研究主要使用了百度地圖API 的熱力圖功能：根據震害等級為每個房屋的坐標點設置權重;震害等級越高，受損房屋越 多，該部位的權重就越高，顏色就越深。這樣就不再孤立地看待單個房屋的震害等級，而是 從區域的角度看來房屋震害的分布;具有較高的使用價值和一定的創新意義。
[0050] 步驟4,數據采集。如圖4所示，在手機APP的采集模塊，可點擊相應圖標，進行拍照、 錄音和攝像。點擊界面右上角的畫筆圖標，進入涂鴉板，可選擇下方菜單中的顏色、粗細、橡 皮擦、形狀進行繪圖；點擊右上角的保存圖標，即將草繪以圖片的形式保存在當前房屋中， 并彈出提示對話框。系統會將以上采集到的信息自動與當前房屋關聯。
[0051] 步驟5,將數據上傳服務器。與服務器的通訊是App重要的一個模塊，否則將只是單 兵作戰，達不到用戶在Web上的實時定位和數據共享的預期效果。本研究采用了開源框架 AsyncHttpClient，通過Get和Post的方式，向Web發送Http請求，并在Web端編寫伺服器 Servlet，響應響應的請求，從而實現App與Web間的通訊。
[0052]在傳輸數據時，傳輸文本與文件往往分開進行--因為文件上傳時很難直接得到 大量的文本信息；因此整個本地數據庫的上傳過程采取兩步走的策略:先將房屋信息批量 上傳，寫入服務器數據庫;再將房屋對象所鏈接的圖片、音頻、視頻上傳。數據上傳的算法如 圖6所示.
[0053]步驟6,服務器接收數據，將建筑既有屬性信息（房屋結構類型、建筑面積、樓層數 目等)與房屋相關聯。
[0054]步驟7,系統將自動解析所接收圖片的拍攝時間、經煒度、上傳用戶及上傳時間。對 于圖片的地址獲取，需要將圖片的經煒度從后臺傳給前端的Javascript，用于向百度地圖 服務器查詢地址信息;這里存在兩個問題:一是地址的獲取隨網絡環境的變化影響較大，只 能在網絡正常的情況下才能穩定使用;而是返回的時機是不可控的一一后臺并不知道前端 能否返回，或何時返回。因此對于圖片信息的數據庫寫入，本研究采集兩步走的策略:先通 過本地程序解析得到圖片的基本信息，包括經煒度、拍攝時間等，寫入數據庫，并得到其ID; 再將這個ID連同經煒度一起傳給Javascript，成功得到地址信息后，再通過返回的ID更新 照片對象，寫入地址信息。
[0055] 步驟8,將地理坐標轉化為人文坐標。解析得到照片的經煒度后，要從地圖的接口 通過逆地理編碼獲得地址信息。由于Web端地圖接口均通過Javascript實現，屬于網頁前 端，而代碼邏輯層的運作屬于后臺，所以需要實現前后臺的通訊，前后臺的通訊方法如圖7 所示；由于據格式不一致，后臺邏輯采用的數據（主要是Java的String類）不能直接被 Javascript所讀取，需要將Java的數據格式轉換為JS0N，如下： /7 將 java String 轉化為 JSON String public static String java2js(fmal Object javaString) { Gson gson = new Gson();
[0056] String json ^ gson.toJson^javaString); return j son; }
[0057]步驟9,通過MySQL建立面向房屋的數據庫模塊3。震害調查的首要關注對象是房 屋，而文字、圖片、音頻、視頻、GIS信息等是豐富房屋震害信息的重要來源；因此只需借助于 關系型數據庫，將它們關聯到所描述的房屋對象，便自然形成了數據之間的邏輯關系。這種 關系不僅符合現實中的實際對象與對象之間的關系，而且為后續的以房屋為中心的數據分 析、數據檢索提供了方便。因此，本系統的數據庫模塊3應該是一種面向房屋的數據庫：以房 屋對中心，在其他數據對象中設置外鍵，關聯于某一確定的、并且唯一的房屋對象，從而形 成結構化的震害數據庫。
[0058] 在MySQL中建立數據庫模塊3，主要包括Bui lding(房屋）、Photo (照片）、User (用 戶）、Location(地點）、Comment(錄音）、Video(錄像)這幾張表;它們之間的主要關系如圖8 所示。
[0059]其中最主要的有以下兩對關系：
[0060]每個房屋對象擁有多個照片、錄音、錄像，而每個照片、錄音、錄像只能描述一個房 屋，因此1311；[1(1；[1^與？1101：0、￥1(160、&31111116111：之間均為1:1^的關系；
[0061 ]每個房屋只有唯一的一個地點，一個地點（經煒度坐標確定的點）只能有一個房 屋；因此Building與Location是1:1的關系。
[0062]其余對像之間同樣存在關聯，如User與Photo之間是1:N的關系，同樣可以設置外 鍵彼此關聯，以檢索以用戶為搜索條件的所有照片。
[0063]步驟10,將信息和文件分別存儲。
[0064]步驟11，對數據進行檢索、刪除和修改。在網頁端模塊2,點擊"數據分析"中的"房 屋信息"按鈕，進入房屋對象檢索頁面。用戶可根據多個條件進行檢索，并可將檢索結果導 出為Excel表格。并且可以對已錄入的數據進行刪除和修改操作。
[0065]步驟12,將數據進行可視化展示。
[0066] (1)房屋標注，進入"GIS平臺"中的"房屋定位"，單選或多選右側的房屋對象，點擊 上方的"標注"按鈕，即可在左側的地圖中標注出選中的房屋點擊每一個標注，可顯示房屋 照片，如圖9所示。
[0067] (2)用戶定位，進入"GIS平臺"中的"用戶定位"，點擊右側的用戶頭像，即可在地圖 上定位用戶，點擊標注可顯示用戶頭像。
[0068] 步驟13,生成初步分析圖表。進入"數據分析"中的"圖表繪制"模塊，用戶可輸入搜 索地區，選擇結構類型，得到該地區的各種結構形式的震害分布。
[0069]綜上所述，通過以上算例，在Web和App這兩個平臺（即手機端模塊1和網頁端模塊 2)的使用情景中，傳統震害調查的數據缺乏結構化、一體化、共享性的問題得到了有效解 決;震害調查不再需要大量的人工勞動，工作效率大大提高，并且借助于智能搜索、圖表分 析、震害云圖等新工具，震害調查有了全新的手段與思路。
[0070]以上所述是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員 來說，在不脫離本發明所述原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也 應視為本發明的保護范圍。
【主權項】
1. 一種基于智能手機的震害調查系統，其特征在于:包括手機端模塊（I)、網頁端模塊 (2)和數據庫模塊(3)，手機端模塊(1)與網頁端模塊(2)通過數據信號連接，網頁端模塊(2) 和數據庫模塊(3)通過數據信號連接;其中，手機端模塊（1)包括數據采集模塊（11)、GIS模 塊(12 )、數據分析模塊一（13)和服務器模塊(14 )，數據采集模塊(11)和GIS模塊(12)將數據 信息傳遞給數據分析模塊一（13)，數據分析模塊一（13)將分析結果傳遞給服務器模塊 (14);網頁端模塊(2)包括數據錄入模塊(21)、GIS平臺模塊(22)、數據分析模塊二(23)、管 理員模塊(24)和輔助功能模塊(25)，數據錄入模塊(21)和GIS平臺模塊(22)將數據信息傳 遞給數據分析模塊二(23)，管理員模塊(24)控制整個網頁端模塊(2)。2. 根據權利要求1所述的基于智能手機的震害調查系統，其特征在于:該系統的手機端 模塊(1)搭載在智能手機上。3. 根據權利要求1所述的基于智能手機的震害調查系統，其特征在于:所述數據采集模 塊(11)用于采集房屋數據;所述GIS模塊(12)用于用戶定位、軌跡記錄、房屋標注、設置目標 點、震害云圖、添加標記;所述數據分析模塊一（13)根據數據采集模塊（11)和GIS模塊（12) 的信息進行分析，繪制震害等級分布餅圖；所述服務器模塊(14)實現手機端模塊(1)和網頁 端模塊(2)的通訊。4. 根據權利要求1所述的基于智能手機的震害調查系統，其特征在于:所述數據錄入模 塊(21)用于將手機端模塊(1)傳遞的數據進行錄入、創建房屋對象，并將信息上傳到數據庫 模塊(3);所述GIS平臺模塊(22)用于定位照片、房屋、手機端模塊(1);所述數據分析模塊二 (23)用于在數據庫模塊(3)中搜索房屋信息以及生成和導出圖表;所述管理員模塊(24)用 于對數據庫模塊(3)中的數據信息編輯和刪除;所述輔助功能模塊(25)包括留言板、客服機 器人、網頁主題，提供網頁端模塊(2)的輔助服務。
【文檔編號】G06Q50/26GK105893579SQ201610204134
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月1日
【發明人】許鎮, 張宗才, 鄧黎, 袁靜雨, 孫韜文
【申請人】北京科技大學