基于移動終端的12322地震災(zāi)情上報處理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)1

劉 欽 董 翔 楊 斌

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基于移動終端的12322地震災(zāi)情上報處理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)1

劉 欽1）董 翔2）楊 斌3）

1）中國地震臺網(wǎng)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(yīng)急工作者的移動終端系統(tǒng)，通過約定災(zāi)情編碼格式，制定解析規(guī)則，基于百度地圖獲取帶有地理位置信息的災(zāi)情，最終生成了“12322”災(zāi)情上報短信及災(zāi)情反饋微博。系統(tǒng)分別以Android App和網(wǎng)頁兩種方式實現(xiàn)，滿足了Android系統(tǒng)用戶和非Android系統(tǒng)用戶的應(yīng)用需求。系統(tǒng)實現(xiàn)了地震災(zāi)情的上報、分析、處理及展示功能，可為地震應(yīng)急指揮決策提供有力的技術(shù)保障，提高應(yīng)急救援工作的社會參與度和為公眾服務(wù)的能力。

移動終端 12322 地震災(zāi)情上報

引言

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

美國USGS網(wǎng)站已建立了一套災(zāi)情獲取網(wǎng)站——互聯(lián)網(wǎng)社區(qū)烈度調(diào)查系統(tǒng)（did you feel it），網(wǎng)站通過預(yù)先設(shè)計反應(yīng)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(tài)，要求網(wǎng)絡(luò)用戶填寫信息。經(jīng)系統(tǒng)分析后可給出烈度和破壞推斷結(jié)果。

2007年10月，工信部批準(zhǔn)中國地震局使用“12322”特服號碼作為防震減災(zāi)公益號碼，同時我國已經(jīng)建立了相對固定的地震災(zāi)情速報人員網(wǎng)絡(luò)，規(guī)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(zāi)公益服務(wù)短信技術(shù)平臺，該平臺基于移動無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)獲取災(zāi)情速報人員上報的災(zāi)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(yīng)急期間還可以面向不同層次的用戶發(fā)布震情、災(zāi)情、災(zāi)害防御知識、辟謠信息等相關(guān)信息，實現(xiàn)了信息的移動發(fā)布和地震應(yīng)急的移動辦公。目前“12322”災(zāi)情短信息上報格式為：“災(zāi)情代碼+分隔符+所在村莊街道全稱”，其中災(zāi)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(yīng)急能力要求的提高，需要對災(zāi)情代碼進行擴展以包含更多的災(zāi)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(zāi)情代碼體系。

為了在地震發(fā)生時能夠掌握更多的災(zāi)情，目前迫切需要有一套簡單、實用、易推廣的災(zāi)情上報軟件，以方便災(zāi)情信息的記憶、輸入以及后臺數(shù)據(jù)分析處理。而“12322”地震災(zāi)情上報處理系統(tǒng)正是基于上述災(zāi)情編碼體系，建立的一套面向應(yīng)急工作者及公眾的移動終端系統(tǒng)。系統(tǒng)通過約定災(zāi)情編碼格式和制定編碼解析規(guī)則，可獲取帶有地理位置信息的災(zāi)情，最終可生成“12322”災(zāi)情上報短信及災(zāi)情反饋微博。目前在智能終端領(lǐng)域，Android系統(tǒng)的市場占有率在近幾年大幅度提高，該系統(tǒng)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(zāi)情上報處理系統(tǒng)選取Android系統(tǒng)作為主要開發(fā)平臺。同時，為了滿足非Android系統(tǒng)用戶的應(yīng)用需求，系統(tǒng)還設(shè)計了網(wǎng)頁形式的災(zāi)情上報頁面，實現(xiàn)了地震災(zāi)情的上報、分析、處理及展示功能。

1 系統(tǒng)設(shè)計

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

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

在Android系統(tǒng)上，筆者編寫了一個“12322”災(zāi)情信息編碼上報軟件。軟件可結(jié)合GPS或基站定位技術(shù)，使災(zāi)情速報員、社會公眾能夠及時向后臺發(fā)送帶地理位置信息的地震災(zāi)情短信，可提高地震應(yīng)急指揮的災(zāi)情獲取能力。同時，軟件還建立了符合WebKit標(biāo)準(zhǔn)的互聯(lián)網(wǎng)地圖，使公眾也能夠通過網(wǎng)頁的形式及時上報災(zāi)情。

1.1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)分為智能前端應(yīng)用和后端集成處理與展示兩個部分，結(jié)構(gòu)如圖1所示。

系統(tǒng)中的Android系統(tǒng)軟件、網(wǎng)絡(luò)災(zāi)情收集系統(tǒng)和“12322”災(zāi)情展示系統(tǒng)都可單獨部署，實現(xiàn)獨立運行。同時，“12322”后臺災(zāi)情分析處理系統(tǒng)與“12322”短信平臺的數(shù)據(jù)庫層可互通，實現(xiàn)了基于新規(guī)范的災(zāi)情短信的解析和處理。系統(tǒng)的邏輯關(guān)系如圖2所示。

總體上系統(tǒng)可分為：業(yè)務(wù)操作層、災(zāi)情獲取層、災(zāi)情處理層和災(zāi)情展示層4個層次。

業(yè)務(wù)操作層：“12322”災(zāi)情上報系統(tǒng)運行所需的硬件設(shè)備，包括智能手機、平板電腦和普通電腦終端等。

災(zāi)情獲取層：該層的主要功能為收集各類災(zāi)情數(shù)據(jù)，包括運行在Android移動終端上的災(zāi)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(wǎng)絡(luò)災(zāi)情調(diào)查系統(tǒng)。

災(zāi)情處理層：該層負(fù)責(zé)對獲取到的災(zāi)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(zāi)情進行分析處理，產(chǎn)出災(zāi)情的宏觀影響分析結(jié)果。

災(zāi)情展示層：該層對災(zāi)情處理層產(chǎn)出的結(jié)果進行空間綜合展示與渲染，通過各類災(zāi)情專題圖和災(zāi)情發(fā)展態(tài)勢圖的表現(xiàn)，使災(zāi)情分析結(jié)果能夠直觀、準(zhǔn)確地反應(yīng)系統(tǒng)接收的災(zāi)情信息，并直接服務(wù)于應(yīng)急指揮決策。

系統(tǒng)的物理架構(gòu)如圖3所示。其中，系統(tǒng)部署需要的主要硬件包括：

（1）Web服務(wù)器：部署網(wǎng)絡(luò)災(zāi)情調(diào)查系統(tǒng)，對外發(fā)布災(zāi)情調(diào)查服務(wù)，需要與互聯(lián)網(wǎng)連接。

（2）GIS服務(wù)器：運行于行業(yè)內(nèi)網(wǎng)，部署災(zāi)情分析處理與展示系統(tǒng)，用于對災(zāi)情信息進行空間分析、處理與展示。

（3）數(shù)據(jù)庫服務(wù)器：部署Oracle數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，并采用異構(gòu)服務(wù)架構(gòu)獲取“12322”短信平臺中接收的災(zāi)情短信。

系統(tǒng)運行需要的主要硬件包括：

（1）Android移動終端：可以安裝Android災(zāi)情上報系統(tǒng)，利用移動終端的定位功能，采用圖形界面快速生成標(biāo)準(zhǔn)災(zāi)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(wǎng)絡(luò)災(zāi)情調(diào)查系統(tǒng)，利用WebKit引擎提供的定位功能，實現(xiàn)災(zāi)情信息基于網(wǎng)絡(luò)的上報。

1.2 災(zāi)情短信格式設(shè)計

鄭向向（2012）利用層次碼編碼方式設(shè)計的地震災(zāi)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(zāi)情影響；而詳碼則是對元素類別的標(biāo)識和元素受災(zāi)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(biāo)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(xiàn)行中國地震局“12322”地震災(zāi)情短信速報系統(tǒng)代碼保持一致，而詳碼分別用數(shù)字按順序編碼。災(zāi)情短信代碼結(jié)構(gòu)如圖4所示。其中，代碼的第一位是簡碼，該碼用于標(biāo)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(zāi)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(zāi)情短信中可跟隨多個詳碼。

在本系統(tǒng)的設(shè)計中，編碼方式引用鄭向向（2012）設(shè)計的地震災(zāi)情編碼，在識別碼的使用中做了一些簡單的調(diào)整，將原有的數(shù)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(zāi)情信息（1簡碼+53詳碼）。

首先，依據(jù)災(zāi)情編碼規(guī)則，約定災(zāi)情上報短信的具體格式，一條災(zāi)情短信可由多個災(zāi)情類別條目組成，每個災(zāi)情條目的格式為：

災(zāi)情代碼 ［分隔符災(zāi)情描述 ［分隔符地理位置］］

災(zāi)情代碼：災(zāi)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(zāi)情描述：災(zāi)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(qū)劃代碼；對于詳碼，為災(zāi)情的相關(guān)描述信息。

地理位置：用逗號分隔的經(jīng)緯度和可選的精度信息，格式為：緯度，經(jīng)度，［精度］。

經(jīng)緯度采用小數(shù)形式表示描述災(zāi)情的地理位置或區(qū)域范圍中心位置；

精度為整數(shù)數(shù)字，單位為m；對于點災(zāi)情，精度為定位誤差，可從GPS模塊中獲??；對于宏觀災(zāi)情，精度為災(zāi)情覆蓋范圍。

其中方括號之內(nèi)的部分可以省略，短信中所有空白字符將被忽略。

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 災(zāi)情短信解析

針對接收到的災(zāi)情短信，采用正則表達式的方式進行解析，提取其中的災(zāi)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(guī)則的字符串，通過該解析方式可以將符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的災(zāi)情短信內(nèi)容全部提取并在后續(xù)分析處理中加以應(yīng)用。具體解析流程如下：

首先進行預(yù)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(zāi)情代碼

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

(?:[,.;，。；、] #地理位置

(?-?d{1,2}.?d*)[,，](?-?d{1,3}.?d*) #經(jīng)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(jīng)十路港溝段破壞壓車嚴(yán)重EA1，鳳凰山山體輕微滑坡，36.6762，117.1971,20”，可以得到以下結(jié)果（見圖5）：

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

2.2 災(zāi)情定位技術(shù)

為了使報告的災(zāi)情帶上地理位置信息，需要對災(zāi)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(guān)接口，利用設(shè)備的GPS信息，基站信息和Wi-Fi信息完成定位。定位SDK會根據(jù)設(shè)備當(dāng)前的實際情況（如是否開啟GPS，是否連接網(wǎng)絡(luò)，是否掃描到Wi-Fi信息等）生成定位依據(jù)，并根據(jù)實際定位策略進行定位，適用于室內(nèi)（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(zāi)情短信處理結(jié)果

圖6 災(zāi)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(zāi)情時，可以通過在地圖上點擊確定實際災(zāi)情的位置，實現(xiàn)更精確的災(zāi)情定義和上報。百度地圖的位置信息采用BD-09坐標(biāo)系，該坐標(biāo)系是在國家測繪局GCJ02坐標(biāo)系的基礎(chǔ)上進行二次加密的結(jié)果，因此為方便用戶將災(zāi)情信息應(yīng)用到其他地圖資源，如谷歌、搜搜、天地圖等，本系統(tǒng)利用百度的內(nèi)部接口將BD-09坐標(biāo)系的災(zāi)情信息轉(zhuǎn)換回GCJ02坐標(biāo)系，以確保災(zāi)情信息的無偏移。坐標(biāo)轉(zhuǎn)換采用REST形式的接口調(diào)用，通過批量傳入災(zāi)情坐標(biāo)點，經(jīng)服務(wù)器內(nèi)部轉(zhuǎn)換后，返回JSON形式的反饋結(jié)果：

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

其中x、y是經(jīng)過base64加密的字符串，自反解后可得到解譯后的坐標(biāo)，從而實現(xiàn)在谷歌、搜搜等網(wǎng)絡(luò)地圖上的無偏移疊加顯示。

3 系統(tǒng)實現(xiàn)

3.1 基于Android系統(tǒng)的災(zāi)情收集

基于Android系統(tǒng)的災(zāi)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(zāi)情編碼規(guī)范的災(zāi)情速報短信，并能夠發(fā)送到“12322”短信平臺。系統(tǒng)架構(gòu)如圖7所示。

系統(tǒng)根據(jù)災(zāi)情編碼庫，通過編碼數(shù)據(jù)接口生成具體災(zāi)情編碼供用戶選擇，綜合終端定位和地圖模塊，生成災(zāi)情編碼短信，并通過短信發(fā)送模塊，將生成的災(zāi)情短信發(fā)送到“12322”防震減災(zāi)公益平臺中，以完成后續(xù)災(zāi)情的處理和調(diào)用。

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

3.2 基于Web的災(zāi)情收集

系統(tǒng)采用基于WebKit標(biāo)準(zhǔn)的災(zāi)情上報Web頁面，WebKit的優(yōu)勢在于高效穩(wěn)定，兼容性好，且源碼結(jié)構(gòu)清晰，易于維護。WebKit內(nèi)核在移動終端上的應(yīng)用十分廣泛，如Apple的iOS系統(tǒng)，Google的Android系統(tǒng)，Nokia的S60系統(tǒng)，微軟的Windows Phone系統(tǒng)，Palm的Web OS系統(tǒng)以及BlackBerry的最新瀏覽器等，所使用的瀏覽器內(nèi)核引擎都是基于WebKit。因此，利用該技術(shù)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(zāi)情。系統(tǒng)架構(gòu)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(biāo)，選擇災(zāi)情地點，隨后點擊選擇各類災(zāi)情，即可實現(xiàn)各類災(zāi)情的上報和處理。根據(jù)災(zāi)情編碼庫，生成頁面的災(zāi)情調(diào)查內(nèi)容后，存儲到后臺的災(zāi)情信息庫中，供后臺災(zāi)情處理模塊解析和使用（見圖10）。

3.3 地震災(zāi)情反饋微博發(fā)布

在移動終端系統(tǒng)中，利用騰訊微博開放平臺相關(guān)接口，在獲得用戶授權(quán)后，可直接發(fā)布帶地理位置信息的災(zāi)情微博，并通過點擊微博消息來源即可跳轉(zhuǎn)到網(wǎng)絡(luò)災(zāi)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(zāi)情的目的（見圖11）。

4 結(jié)語

本文研討了基于智能終端的災(zāi)情上報系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用簡潔實用的操作界面、通俗易懂的災(zāi)情描述，使得應(yīng)急工作人員、災(zāi)情速報員和公眾在不需牢記復(fù)雜災(zāi)情編碼的情況下，利用多種終端可輕松上報各類地震災(zāi)情，實現(xiàn)了災(zāi)情的即時上報和災(zāi)情定位。系統(tǒng)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(zāi)情信息獲取工作中發(fā)揮重要作用。通過本系統(tǒng)的應(yīng)用，可增加地震災(zāi)情的獲取量，并擴大災(zāi)情獲取的區(qū)域，使得前后方指揮部能夠在最短的時間內(nèi)更加細致地掌握各類災(zāi)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(jù)。

帥向華，鄭向向，2011．防震減災(zāi)公益服務(wù)短信技術(shù)平臺設(shè)計與實現(xiàn). 自然災(zāi)害學(xué)報，（6）：40—44．

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

鄭向向，2012．基于SMS和GIS的地震災(zāi)情信息獲取與處理研究［碩士論文］．北京：中國地震局預(yù)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(yè)科研專項（20110800204）；2013年地震應(yīng)急青年重點任務(wù)（CEA-EDEM201310）

2015-03-05

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