基于智能手机的震害调查系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种基于智能手机的震害调查系统，属于震灾调查技术领域。该系统包括三个模块：手机端模块、网页端模块和数据库模块，手机端模块主要用于采集数据，网页端模块主要用于数据传输与展示、查看与管理、系统功能集成，数据库模块主要用于数据库搭载。手机端模块与网页端模块直接可以进行数据的上传与下载，网页端模块与数据库模块可进行数据库的写入与读取。该系统覆盖了数据采集、整理、可视化、信息共享等多个环节，大大减少了人工参与，实现了高效、便捷的建筑震害调查，为建筑震害调查提供了便捷、高效、智能的一体化工具。
【专利说明】
基于智能手机的震害调查系统
技术领域
[0001] 本发明涉及震灾调查技术领域，特别是指一种基于智能手机的震害调查系统。
【背景技术】
[0002] 在土木工程中，震害调查是指对房屋建筑、道路桥梁等基础设施在地震中受到的 损伤进行实地调查，并对所获得的资料进行统计与分析的过程;从而对震害情况进行即时、 准确的判断，为政府组织抗震救灾提供参考依据，为工程师进行结构抗震分析提供第一手 资料。
[0003] 在每次较大地震发生之后，政府往往会组织相关部门和学者前往现场调查震害， 获得以房屋受损情况为主的震害数据，如最近发生的鲁甸地震、玉树地震、尼泊尔地震等。 一些新的调查方式逐渐被运用到实际工作中，比如卫星测控、光学遥感、无人机拍摄;但难 以获得每一幢房屋的具体震害指标，并且房屋震害等级的判断强烈依赖于调查人员的经验 判断；因此，调查人员的实地走访，仍然是获得震害数据的最可靠，也是最常用的方式。
[0004] 然而，调查人员由于缺乏有力的工具支撑，大多还是沿袭传统的数据搜集和整理 方式:如纸笔记录下某一幢房屋的震害信息，用手机拍下现场照片，再用电子表格整理每天 搜集的震害数据。这种方式主要存在以下三个大的问题:数据结构关联性低、数据分析人工 量大、数据分享缺乏平台。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题是提供一种基于智能手机的震害调查系统，为震害调查 提供更为科学、便利的方法。
[0006] 该系统包括手机端模块、网页端模块和数据库模块，手机端模块与网页端模块通 过数据信号连接，网页端模块和数据库模块通过数据信号连接;其中，手机端模块包括数据 采集模块、GIS模块、数据分析模块一和服务器模块，数据采集模块和GIS模块将数据信息传 递给数据分析模块一，数据分析模块一将分析结果传递给服务器模块；网页端模块包括数 据录入模块、GIS平台模块、数据分析模块二、管理员模块和辅助功能模块，数据录入模块和 GIS平台模块将数据信息传递给数据分析模块二，管理员模块控制整个网页端模块。
[0007] 该系统的手机端模块搭载在智能手机上。
[0008] 数据采集模块用于采集房屋数据;GIS模块用于用户定位、轨迹记录、房屋标注、设 置目标点、震害云图、添加标记等;数据分析模块一根据数据采集模块和GIS模块的信息进 行分析，绘制震害等级分布饼图；服务器模块实现手机端模块和网页端模块的通讯。
[0009] 数据录入模块用于将手机端模块传递的数据进行录入、创建房屋对象等，并将信 息上传到数据库模块;GIS平台模块用于定位照片、房屋、手机端模块;数据分析模块二用于 在数据库模块中搜索房屋信息以及生成和导出图表;管理员模块用于对数据库模块中的数 据信息编辑和删除;辅助功能模块包括留言板、客服机器人、网页主题等，提供网页端模块 的辅助服务。
[0010] 该系统的具体功能如下：
[0011] (1)数据采集
[0012] 1)多样化的数据形式:采集的信息包括文字、图片、音频、视频、地理位置、调查者 草绘等震害调查常见的多种数据形式；
[0013] 2)结构化的数据管理:能自动地将所采集的数据进行结构化地整理，而不必依赖 人工进行归类操作；
[0014] (2)数据管理
[0015] 1)大量数据的自动录入和整理:所采集到的数据不必再依靠人工逐条记录，而能 够直接自动写入数据库;要满足海量数据的批量操作;在数据实体的保存上，也要能按照一 定形式自动归档；
[0016] 2)智能化的数据搜索：用户能够通过良好的交互界面，迅速定位所需要的数据，而 不必手动翻阅查找；
[0017] 3)分层次的管理权限：用户分为普通用户和管理员两类一一普通用户可以查看数 据，但不能删除数据;管理员既能查看，也能删除所有数据；以便于管理员删除无效信息，同 时也防止恶意用户或用户过失操作对数据的影响；
[0018] (3)数据呈现与分享
[0019] 1)用户友好型的数据呈现方式:不要将大量的原始数据呈现在用户面前，而是直 接呈现给用户所需要的数据信息；
[0020] 2)便捷的数据分享:无论是在北京的指挥中心，还是在一线现场的调查人员，都应 该可以便捷地获取震害调查成果；
[0021] (4)GIS 平台
[0022] 1)用户定位：调查人员不仅要能迅速知道当前所处的地理位置，还需要了解具体 的地址信息；换言之，不仅要从地图上读到当前位置，还需要知道自己在哪个县城、哪个村 庄；
[0023] 2)轨迹记录:用户能在地图上清楚地看到过去的调查轨迹；
[0024] 3)调查队员的实时位置获取:指挥人员应该能读取到当前在一线作业的所有队员 的实时位置，以便人员的组织管理。
[0025] 本发明的上述技术方案的有益效果如下：
[0026] 该系统利用智能手机移动应用采集震害数据，基于服务器数据库储存和管理数 据，通过网页呈现与分享数据，三位一体；以房屋对象为中心，将图片、音频、视频、GIS数据 有机整合，形成结构化的数据管理系统，很好地解决了现有震害调查方式存在的数据结构 关联性低、数据分析人工量大、数据分享缺乏平台等三大问题。该系统覆盖了数据采集、整 理、可视化、信息共享等多个环节，大大减少了人工参与，实现了高效、便捷的建筑震害调 查，为建筑震害调查提供了便捷、高效、智能的一体化工具。
【附图说明】
[0027] 图1为本发明的基于智能手机的震害调查系统的系统结构示意图；
[0028]图2为本发明系统的流程图；
[0029]图3为该系统的用户操作流程图；
[0030] 图4为房屋对象添加界面截图；
[0031] 图5为震害云图效果；
[0032] 图6为App-Server数据上传算法；
[0033]图7为前后台通讯方法；
[0034]图8为面向房屋的关系型数据库设计；
[0035]图9为房屋标注。
[0036] 其中：卜手机端模块;2-网页端模块;3-数据库模块;11-数据采集模块；12-GIS模 块;13-数据分析模块一；14-服务器模块;21-数据录入模块;22-GIS平台模块;23-数据分析 模块二;24-管理员模块;25-辅助功能模块。
【具体实施方式】
[0037] 为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具 体实施例进行详细描述。
[0038] 本发明针对现有的震害调查方式存在的数据结构关联性低、数据分析人工量大、 数据分享缺乏平台等问题，提供一种基于智能手机的震害调查系统。
[0039] 如图i所示，该系统包括手机端模块i、网页端模块2和数据库模块3，手机端模块1 与网页端模块2通过数据信号连接，网页端模块2和数据库模块3通过数据信号连接;其中， 手机端模块1包括数据采集模块11、GIS模块12、数据分析模块一 13和服务器模块14,数据采 集模块11和GIS模块12将数据信息传递给数据分析模块一 13,数据分析模块一 13将分析结 果传递给服务器模块14;网页端模块2包括数据录入模块21、GIS平台模块22、数据分析模块 二23、管理员模块24和辅助功能模块25,数据录入模块21和GIS平台模块22将数据信息传递 给数据分析模块二23,管理员模块24控制整个网页端模块2。
[0040] 如图2所示，是系统流程图，结合图3所示流程，以某大学校园建筑调查算例讲解基 于智能手机的震害调查系统的【具体实施方式】。
[0041] 步骤1，用户在web端注册，然后安装手机APP并登陆账号。
[0042]步骤2,房屋对象管理。可进行：（1)房屋对象添加，如图4所示，应用手机端模块1点 击"添加房屋"按钮，进入房屋既有属性信息编辑界面，可通过下拉菜单或者编辑框输入相 关房屋属性，包括:震害等级、结构类型、房屋类型、楼层数目、建造年代、经济状况、建筑面 积、地址及备注，其中楼层数和建筑面积只支持数字形式的输入。创建房屋对象之后，系统 自动将该房屋设为当前房屋；（2)房屋对象更新，点击"更新房屋信息"按钮，进入更新房屋 信息界面，点击"更新"按钮即可实现房屋信息的更新；（3)房屋对象删除，进入"分析"模块， 在每一项数据条上向左滑动，点击红色的垃圾箱图标，弹出确认对话框，点击"ACCEPT"之后 完成删除。
[0043] 步骤3,通过GPS获取房屋经炜度、地址信息。通过手机GPS自动记录用户位置、轨迹 信息，完成步骤2所创建房屋对象的位置信息记录。App同时加载了百度地图与腾讯地图的 API接口，利用前者强大的地图功能进行显示，利用后者优良的定位功能进行地址获取。
[0044] 为了减少地图使用的流量消耗，App会自动进行离线地图加载。用户可以前往百度 地图官网http: //wuxian .baidu ? com/map/map .html?from=3052，根据手机型号选择某个 城市的离线地图包，解压后，将后缀为.svc的文件放入手机SD卡-BaiduMapSDK-vmp-h文件 夹下即可。
[0045] (l)GPS定位功能的具体实现方式为：仓ll建一个Service，并实现百度地图 BDLocationListener、腾讯地图TencentLocationListener的接口，以分别获得经炜度和地 址信息；在App启动时，即开启服务；只要App的进程没有被用户关掉，那么这个位置监听的 服务便会一直开启。经炜度的接收由百度地图接口方法〇nReceiveLocation(BDLocation location)获得。百度地图API将自动从GPS、基站、Wifi选择定位方式：户外为GPS，精度最 高，通常在5m以内；室内通常靠Wifi获得。在启动百度地图定位服务时，可以设置坐标类型； 由于App的地图平台是基于百度地图的，因此为了便于App直接在地图上定位，只是坐标类 型为百度地图坐标;但在将数据上传至服数据库模块3时，需要将其转换为Web高德地图的 国测局坐标。转换的方式有两种，一是通过百度地图的官方转换接口，需要在联网的情况下 实现;二是通过非官方的转换函数，可以直接在本地实现。经过测试，第二种方式的误差基 本在5m以内，转换效果已足以满足实际需求，因此本项目采用第二种。进入地图后，只需点 击白色的小人，便缩放至用户当前位置。
[0046] (2)将房屋对象在地图上标注:将房屋根据其经炜度在地图上标注出来，并根据震 害等级选择不同颜色的Marker-一与网页端模块2的颜色标注一致;并在点击Marker后，用 户可以取消标注，可以查看房屋信息，也可以将其设为目标点。
[0047] (3)轨迹记录及绘制：每隔一段时间，当与上一点的距离超过某一阈值时，便将该 点记录下来，写入本地数据库。点击菜单栏中的"绘制轨迹"，便可将轨迹绘制出来。
[0048]轨迹的绘制调用了百度地图API的OpenGL绘图功能，依次将轨迹点相连绘制直线。 同时，在记录轨迹点的同时，App也将当时的时刻记录下来，用户可以选择是否在轨迹线上 标明时间。
[0049] (4) "震害云图"功能，就像结构研究中常用的应力分布云图一样，按照震害等级的 高低，在地图上用不同深浅的颜色标注出来，使得震害的区域分布情况一目了然;并且在地 图的缩放过程中，云图也会相互融合，效果如图5所示。这里本研究主要使用了百度地图API 的热力图功能：根据震害等级为每个房屋的坐标点设置权重;震害等级越高，受损房屋越 多，该部位的权重就越高，颜色就越深。这样就不再孤立地看待单个房屋的震害等级，而是 从区域的角度看来房屋震害的分布;具有较高的使用价值和一定的创新意义。
[0050] 步骤4,数据采集。如图4所示，在手机APP的采集模块，可点击相应图标，进行拍照、 录音和摄像。点击界面右上角的画笔图标，进入涂鸦板，可选择下方菜单中的颜色、粗细、橡 皮擦、形状进行绘图；点击右上角的保存图标，即将草绘以图片的形式保存在当前房屋中， 并弹出提示对话框。系统会将以上采集到的信息自动与当前房屋关联。
[0051] 步骤5,将数据上传服务器。与服务器的通讯是App重要的一个模块，否则将只是单 兵作战，达不到用户在Web上的实时定位和数据共享的预期效果。本研究采用了开源框架 AsyncHttpClient，通过Get和Post的方式，向Web发送Http请求，并在Web端编写伺服器 Servlet，响应响应的请求，从而实现App与Web间的通讯。
[0052]在传输数据时，传输文本与文件往往分开进行--因为文件上传时很难直接得到 大量的文本信息；因此整个本地数据库的上传过程采取两步走的策略:先将房屋信息批量 上传，写入服务器数据库;再将房屋对象所链接的图片、音频、视频上传。数据上传的算法如 图6所示.
[0053]步骤6,服务器接收数据，将建筑既有属性信息（房屋结构类型、建筑面积、楼层数 目等)与房屋相关联。
[0054]步骤7,系统将自动解析所接收图片的拍摄时间、经炜度、上传用户及上传时间。对 于图片的地址获取，需要将图片的经炜度从后台传给前端的Javascript，用于向百度地图 服务器查询地址信息;这里存在两个问题:一是地址的获取随网络环境的变化影响较大，只 能在网络正常的情况下才能稳定使用;而是返回的时机是不可控的一一后台并不知道前端 能否返回，或何时返回。因此对于图片信息的数据库写入，本研究采集两步走的策略:先通 过本地程序解析得到图片的基本信息，包括经炜度、拍摄时间等，写入数据库，并得到其ID; 再将这个ID连同经炜度一起传给Javascript，成功得到地址信息后，再通过返回的ID更新 照片对象，写入地址信息。
[0055] 步骤8,将地理坐标转化为人文坐标。解析得到照片的经炜度后，要从地图的接口 通过逆地理编码获得地址信息。由于Web端地图接口均通过Javascript实现，属于网页前 端，而代码逻辑层的运作属于后台，所以需要实现前后台的通讯，前后台的通讯方法如图7 所示；由于据格式不一致，后台逻辑采用的数据（主要是Java的String类）不能直接被 Javascript所读取，需要将Java的数据格式转换为JS0N，如下： /7 将 java String 转化为 JSON String public static String java2js(fmal Object javaString) { Gson gson = new Gson();
[0056] String json ^ gson.toJson^javaString); return j son; }
[0057]步骤9,通过MySQL建立面向房屋的数据库模块3。震害调查的首要关注对象是房 屋，而文字、图片、音频、视频、GIS信息等是丰富房屋震害信息的重要来源；因此只需借助于 关系型数据库，将它们关联到所描述的房屋对象，便自然形成了数据之间的逻辑关系。这种 关系不仅符合现实中的实际对象与对象之间的关系，而且为后续的以房屋为中心的数据分 析、数据检索提供了方便。因此，本系统的数据库模块3应该是一种面向房屋的数据库：以房 屋对中心，在其他数据对象中设置外键，关联于某一确定的、并且唯一的房屋对象，从而形 成结构化的震害数据库。
[0058] 在MySQL中建立数据库模块3，主要包括Bui lding(房屋）、Photo (照片）、User (用 户）、Location(地点）、Comment(录音）、Video(录像)这几张表;它们之间的主要关系如图8 所示。
[0059]其中最主要的有以下两对关系：
[0060]每个房屋对象拥有多个照片、录音、录像，而每个照片、录音、录像只能描述一个房 屋，因此1311；[1(1；[1^与？1101：0、￥1(160、&31111116111：之间均为1:1^的关系；
[0061 ]每个房屋只有唯一的一个地点，一个地点（经炜度坐标确定的点）只能有一个房 屋；因此Building与Location是1:1的关系。
[0062]其余对像之间同样存在关联，如User与Photo之间是1:N的关系，同样可以设置外 键彼此关联，以检索以用户为搜索条件的所有照片。
[0063]步骤10,将信息和文件分别存储。
[0064]步骤11，对数据进行检索、删除和修改。在网页端模块2,点击"数据分析"中的"房 屋信息"按钮，进入房屋对象检索页面。用户可根据多个条件进行检索，并可将检索结果导 出为Excel表格。并且可以对已录入的数据进行删除和修改操作。
[0065]步骤12,将数据进行可视化展示。
[0066] (1)房屋标注，进入"GIS平台"中的"房屋定位"，单选或多选右侧的房屋对象，点击 上方的"标注"按钮，即可在左侧的地图中标注出选中的房屋点击每一个标注，可显示房屋 照片，如图9所示。
[0067] (2)用户定位，进入"GIS平台"中的"用户定位"，点击右侧的用户头像，即可在地图 上定位用户，点击标注可显示用户头像。
[0068] 步骤13,生成初步分析图表。进入"数据分析"中的"图表绘制"模块，用户可输入搜 索地区，选择结构类型，得到该地区的各种结构形式的震害分布。
[0069]综上所述，通过以上算例，在Web和App这两个平台（即手机端模块1和网页端模块 2)的使用情景中，传统震害调查的数据缺乏结构化、一体化、共享性的问题得到了有效解 决;震害调查不再需要大量的人工劳动，工作效率大大提高，并且借助于智能搜索、图表分 析、震害云图等新工具，震害调查有了全新的手段与思路。
[0070]以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员 来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也 应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种基于智能手机的震害调查系统，其特征在于:包括手机端模块（I)、网页端模块 (2)和数据库模块(3)，手机端模块(1)与网页端模块(2)通过数据信号连接，网页端模块(2) 和数据库模块(3)通过数据信号连接;其中，手机端模块（1)包括数据采集模块（11)、GIS模 块(12 )、数据分析模块一（13)和服务器模块(14 )，数据采集模块(11)和GIS模块(12)将数据 信息传递给数据分析模块一（13)，数据分析模块一（13)将分析结果传递给服务器模块 (14);网页端模块(2)包括数据录入模块(21)、GIS平台模块(22)、数据分析模块二(23)、管 理员模块(24)和辅助功能模块(25)，数据录入模块(21)和GIS平台模块(22)将数据信息传 递给数据分析模块二(23)，管理员模块(24)控制整个网页端模块(2)。2. 根据权利要求1所述的基于智能手机的震害调查系统，其特征在于:该系统的手机端 模块(1)搭载在智能手机上。3. 根据权利要求1所述的基于智能手机的震害调查系统，其特征在于:所述数据采集模 块(11)用于采集房屋数据;所述GIS模块(12)用于用户定位、轨迹记录、房屋标注、设置目标 点、震害云图、添加标记;所述数据分析模块一（13)根据数据采集模块（11)和GIS模块（12) 的信息进行分析，绘制震害等级分布饼图；所述服务器模块(14)实现手机端模块(1)和网页 端模块(2)的通讯。4. 根据权利要求1所述的基于智能手机的震害调查系统，其特征在于:所述数据录入模 块(21)用于将手机端模块(1)传递的数据进行录入、创建房屋对象，并将信息上传到数据库 模块(3);所述GIS平台模块(22)用于定位照片、房屋、手机端模块(1);所述数据分析模块二 (23)用于在数据库模块(3)中搜索房屋信息以及生成和导出图表;所述管理员模块(24)用 于对数据库模块(3)中的数据信息编辑和删除;所述辅助功能模块(25)包括留言板、客服机 器人、网页主题，提供网页端模块(2)的辅助服务。
【文档编号】G06Q50/26GK105893579SQ201610204134
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月1日
【发明人】许镇, 张宗才, 邓黎, 袁静雨, 孙韬文
【申请人】北京科技大学