空间移动问卷调查方法研究

王 曼 曼,吴 秀 芹,2*,吴 斌,2,张 宇 清,2

(1.北京林业大学水土保持学院/宁夏盐池毛乌素沙地生态系统国家定位观测研究站,北京 100083；2.北京林业大学/水土保持与荒漠化防治教育部重点实验室,北京 100083)



空间移动问卷调查方法研究

王 曼 曼1,吴 秀 芹1,2*,吴 斌1,2,张 宇 清1,2

(1.北京林业大学水土保持学院/宁夏盐池毛乌素沙地生态系统国家定位观测研究站,北京 100083；2.北京林业大学/水土保持与荒漠化防治教育部重点实验室,北京 100083)

目前的问卷调查方法不关注空间地理信息,向决策者提供的信息多数为简单的统计分析结果,不能充分挖掘问卷中隐含的信息。该文提出了空间移动问卷调查方法，将每个“问卷”样本看做融“空间、时间、属性”于一体的“空间对象”,通过引入GIS地图,将所有问卷样本进行空间可视化表达,并通过空间数据探索分析进一步揭示问卷属性信息背后潜藏的与社会、经济、人文等诸多因素相关的空间地理特征信息,也可针对问卷中的属性信息进行深入空间化研究。以空间问卷调查系统为例,以Android操作系统为平台,在客户端、用户操作流程、功能模块方面进行了构架。初步应用表明,该系统不仅丰富了问卷调查的内容,也为问卷调查工作的数字化、智能化、空间可视化提供了重要参考,但在系统的灵活性和实用性方面仍需强化。

问卷调查；空间；Android平台；空间可视化

0 引言

问卷调查是一种发现并挖掘事物现状、获取预设目标信息的重要研究手段,已被广泛应用于市场研究、民意调查、政治选举及学术科研等领域。传统的问卷调查通常是采用实地访谈并辅以书面作答的方式搜集相关信息,该数据采集方法成本高、周期长、任务繁杂、操作不灵活[1],且对调查结果提取效率低,缺乏时效性，已经不能满足社会发展的需求。随着计算机、网络和通信技术的发展,近些年出现了新的问卷调查方式,主要概括为：基于网络在线的问卷调查和基于移动智能终端的问卷调查。其中,对于网络在线问卷调查方法的研究主要集中在网络问卷的设计环节[2-7],重点是为了提高网络问卷的回复率及内容的准确性,以及对网络在线问卷系统的总体架构设计与开发[8-10],该方法具有成本低、时效性强、打破空间范围约束等优势[11,12]；同时,伴随具备定位、拍照等功能的移动智能终端(如个人数字助理(PDA)、智能手机等)的广泛应用,基于移动智能终端的问卷调查为用户提供了新的问卷数据搜集平台,是对网络在线问卷调查方法的扩展和补充[13,14],重点是针对问卷信息搜集流程(问卷编辑、发布、作答、统计等)进行的设计与研究。

综合而言,目前的各种问卷调查方法最终向决策者提供的信息都是经过统计软件进行统计分析的结果,很少从空间维度的视角研究调查问卷本身。问卷信息采集过程中空间地理信息数据的缺乏是对于探索与地理空间问题有关的研究工作的一种缺失。为了在问卷调查过程中,不仅采集预设的主题指标等信息,同时也获取“问卷”的空间地理信息,为问卷中潜藏的社会经济、人文等数据的空间化研究奠定基础,本文探索性提出一套空间移动问卷调查系统,该系统将每个“调查问卷”样本看做融“空间、时间、属性”于一体的“空间对象”,并充分应用移动智能终端、3G、移动GIS等现代信息技术优势,以Android操作系统为平台,采用C/S结构,服务器端包含问卷设计及发布模块、数据库；客户端是Android平台上的问卷调查系统,包括问卷信息采集模块、轨迹记录模块、地图展示模块、问卷分析模块及数据管理模块。该系统还引入了一个重要的数据获取通道及可视化表达工具——GIS地图(用图像表达人们对事件、观念、状态及过程的空间理解[15]),通过对问卷样本进行空间可视化,既可对样本布局的科学合理性提出背景参考,又能通过空间数据探索分析进一步揭示属性信息背后隐含的与经济、社会、人文等诸多因素相关的空间地理特征信息,挖掘其空间相关特征[16],或针对问卷中的社会经济数据或其他属性数据进行深入空间化研究[17],为问卷调查工作的数字化、智能化、空间可视化提供参考。

1 系统结构设计

1.1 系统架构

空间移动问卷调查系统总体上设计为客户端/服务器的架构，客户端负责前台界面显示和问卷调查,服务器负责数据接收与存储。鉴于移动问卷调查过程中的网络信号不稳定和数据资源应用量大的特点,该系统采用APP应用的运行机制[18],不仅能够充分利用移动终端的硬件资源,而且能够实现更加全面、丰富的GIS功能。从功能体系上看,该系统主要由移动终端和服务器端两部分组成。移动终端是系统设计和研发的核心,主要实现问卷信息采集、地图展示及数据统计等；服务器端主要完成问卷制作与管理、数据的同步等。鉴于篇幅有限,本文重点介绍系统客户端功能结构。

1.2 系统总体流程

空间移动问卷调查系统流程主要包括：1)问卷制作与管理：包括问卷的制作、发布和管理等功能。系统服务器端根据用户需求设计问卷,并将设计完成的问卷进行发布；具有权限的用户可对发布的问卷进行浏览、编辑、增加、删除等操作,同时更新数据库,并将问卷内容更新消息推送至客户端；2)问卷下载：在进行问卷调查前,用户可通过网络方式或者移动介质连接将最新问卷下载至客户端,其中,若在联网状态下,移动终端问卷集列表会显示更新的问卷推送消息并提示用户更新；3)问卷信息采集：用户通过定位、地图切换浏览、专题图层管理及多媒体信息自动挂接(如GPS、摄像机、录音机)等辅助支持工具,实现问卷信息的采集(包括问卷作答结果、多媒体信息、空间地理信息等数据)；4)地图展示：用户可将问卷样本采集点、采集轨迹线路、问卷结果统计信息进行地图空间可视化；5)数据同步：用户可通过移动介质连接或网络方式将客户端采集的问卷结果数据上传至数据库,并通过网络从服务器端直接下载更新的问卷信息,同时支持对已上传数据的变更；6)数据挖掘：为了便于用户对问卷信息进行深层次分析,系统可导出由用户定制的数据格式文件,包括统计数据格式和GIS空间分析数据格式。

1.3 数据库设计

空间移动问卷调查系统数据库主要包含问卷信息库、基础地理信息库、问卷信息采集库及支持信息库。问卷信息库主要存储问卷集离线包；基础地理信息库主要是影像数据、行政边界数据、地名数据、道路数据及与问卷调研主题密切相关的数据；问卷信息采集库包括受访者信息、问卷作答信息及采集过程中搜集到的空间地理位置、图片、录音和视频等信息；支持信息数据库包含系统字典、系统配置、系统日志信息。其中,根据用户需求将数据库表设计为：问卷信息表(承载问卷名、问卷主题描述语等)、受访者信息表(承载被访问者基本信息,性别、年龄等)、问卷问题表(承载问卷题名、类型等)、问卷作答表(承载问卷选项答案)等。同时,依据用户需求的变更可增添新的数据库表或进行表字段的修订。

2 系统客户端功能设计

2.1 客户端功能框架

整个客户端系统采用模块化的设计方式,各模块之间既相互联系又相互独立,便于用户使用、维护和修改。客户端功能(图1)主要包括问卷信息采集、轨迹记录、地图展示、问卷分析和数据管理5个模块。

图1 客户端功能框架

Fig.1 Functional framework of the clients

2.2 用户操作流程

空间移动问卷调查系统经编码、编译完成后会形成系统安装文件,用户将该文件在移动终端中安装后,在主界面上建立新的应用程序图标,用户点击该图标即可启动空间移动问卷调查系统,并根据业务需求选择不同功能模块进而辅助完成整个主题问卷调查工作。移动终端用户操作流程如图2。

2.3 主要功能模块

2.3.1 问卷信息采集 问卷信息采集模块主要是采集与调查问卷有关的信息,包含受访者信息、空间地理位置信息、多媒体信息及问卷作答信息。当开启一个调查问卷时,首先从问卷集列表中选择目标主题问卷,通过浏览地图移动至采集位置点进行问卷调查；其次记录受访者基本信息,通过调用移动终端中内置的GPS模块,自动获取当前采集点的经纬度信息,在与受访者交互的过程中,根据问卷主题需求采集图片、录音、视频等多媒体信息；最后进行问卷问题的作答，一份问卷作答完毕后,会相应更新显示在对应主题问卷的列表中,附带问卷编号、采集时间、空间地理坐标，这不仅辅助问卷采集人员了解区域内的样本采集情况,也为后期的地图可视化展现提供必要的基础信息。

图2 问卷调查系统用户操作流程

Fig.2 User operational process of questionnaire survey system

从地理信息系统对问卷信息采集的管理角度而言,一份调查问卷可被映射为一个地理实体,并分解为描述问卷信息产生的空间矢量数据、问卷信息产生的时间数据和对问卷信息进行准确描述的属性数据,即融“空间、时间、属性”于一体,决策者需要从调查问卷样本实体中“洞察”所需要的信息。

2.3.2 轨迹记录 由于在问卷信息采集期间,不同问卷样本点之间的空间位置变化形成了采集员的空间行为轨迹,而这些轨迹数据中蕴含着许多有价值的信息[19]。轨迹记录是调查问卷样本点→样本点间采集线路的一种可视化体现,它能比较直观地反映采集点的轨迹。通过轨迹的变化能明显体现出问卷样本GPS定位信息的变化。移动终端利用内嵌的GPS模块以每秒间隔读取GPS数据,并按照GPS数据格式进行解析,获取日期、时间、经度、纬度、速度等信息[20]。问卷采集员可建立自己的问卷调查轨迹库,系统将根据时间、速度、历程等参数进行记录,也可设置GPS采集的频率,同时,采集员可以添加有关轨迹的描述信息,如路线名、人文信息、所见所闻等。该功能有助于问卷采集员实时掌握自己的“踪迹”,积累与访问主题有关的经验信息。采集员也可从单条的轨迹中挖掘出意义重大的位置点信息。

2.3.3 地图展示 地图展示模块主要包含地图浏览、图层管理、轨迹记录显示、问卷采集点空间布局和问卷作答结果专题信息展示等功能。一方面,采集员可以根据不同的问卷主题,选择需要加载和显示的相关专题图层,并进行地图放大、缩小、漫游等浏览操作,同时,也可以将记录的问卷样本点采集轨迹进行可视化,使采集员能够站在全局的视角查看自己的所有“踪迹”；另一方面,通过将地图缩小至一定比例尺,采集员可以查看所有问卷样本采集点的整个空间布局,便于全面掌握问卷调查工作。

该模块的另一个非常重要的功能就是进行问卷作答结果专题信息展示。通过选择目标主题问卷的某种类型问题(如单选题、多选题等),系统能够自动将受访者的作答信息进行统计并以专题图的形式展现在地图上,决策者可以快速、直观地获取处于不同地理位置的受访者对相同问题的不同理解,感知受访者的社会属性(性别、年龄、职业、家庭情况、观念、偏好等)[21],从而获悉问卷作答结果背后隐含的与经济、社会、人文等诸多因素相关的空间地理特征信息。地图展示功能不仅仅传递事实性信息,还传递问卷调查受访者的思维、态度、经验、价值观等“隐性信息”,通过地图空间可视化帮助决策者从地理认知角度正确解析这些信息[22]。

2.3.4 问卷分析 对调查问卷作答结果进行分析是挖掘问卷数据直观和潜在信息的重要研究手段,分析结果可为调查者及相关人员提供决策依据。该模块主要是针对问卷作答结果进行的统计分析和空间分析。系统可根据用户指定的问卷问题,以图表(如柱状图、饼状图)的形式展示受访者的作答结果,也可以针对受访者对特定问题的不同作答结果进行深入空间分析,可进行不同选项结果的查询、专题图展示及其他操作分析,从而辅助决策者从空间的视角看待和解析问题[23]。

2.3.5 数据管理 数据管理模块包含信息查询、数据导出和数据存储模式三部分。1)信息查询模块主要是查询与调查问卷相关的信息,包含受访者信息、空间地理位置信息、问卷作答结果信息及轨迹记录信息。由于被采集的“移动问卷对象”是嵌入在一个连续的空间中,其样本在时空上存在某种程度的自相关性[24],所以对问卷时空数据的挖掘可提取出隐含的、潜在的有用信息。2)为了便于用户对问卷作答结果进行深入分析,系统可导出由用户定制且与常规统计软件格式兼容的文件或GIS软件通用的数据格式文件(表1)。3)数据存储分为在线存储、离线存储和混合存储。离线存储模式是将采集的问卷信息存储于移动终端SQLite数据库中(无网络信号或者网络通道中断,无法实现移动终端与服务器之间的通信),该模式数据访问速度快,不受限于网络条件,但数据更新依存于一个良好的服务器同步机制；在线存储模式可以实现实时更新数据(网络状态良好),对移动终端本地存储要求低,但在无信号或者网络中断时无法使用；混合模式是将离线模式与实时在线模式相结合,问卷采集员在开展问卷调查时可先利用离线数据包进行问卷调查,将采集到的问卷相关信息存储到移动终端,当网络信号通畅时再利用在线存储模式与服务器实现数据的更新同步,从而大大减少对网络条件的依赖性。

表1 数据导出格式样例

Table 1 Example of acquisition data output format

问卷编号采集点经度纬度采集时间受访者性别受访者年龄…答案1答案2…答案n11127．4150．23AM10∶43女28…AD…D12127．4150．22PM15∶10男25…CB…A

3 系统实现与应用

本研究为“空间移动问卷调查系统”构建了基于Windows操作系统的通用开发环境,由“Android SDK(Software Development Kit)+Eclipse+JDK(Java Development Kit)+ADT(Android Development Tools)”构建。由于移动终端较PC机存在处理能力弱、内存小和电量供应时间短等设备资源限制性问题,本研究案例采用Android系统内置的SQLite数据库,使用Java语言进行开发,以My SQL数据库为服务器端的数据库环境,在Eclipse集成开发环境中实现设计开发。该系统可部署在配置Android操作系统的大多数智能设备上,移动终端界面显示及功能实现如图3所示(见封2)。

初步应用表明,该系统具有便携、操作简便、空间可视化、信息丰富等特点,为空间移动问卷调查提供了有效的手段,具有较强的实用性和可扩展性。

4 结论与展望

本文对空间移动问卷调查方法进行了初步研究,尝试性设计并开发了基于Android操作平台的移动问卷调查系统,该系统具备问卷信息采集、轨迹记录、地图展示、问卷分析和数据管理等功能,具有安装简单、携带方便、采集信息多样化、空间信息可视化等特点。整个调查问卷采集过程不受时空限制,且能够同时采集问卷样本点空间信息(如经度、纬度、海拔)和多媒体信息(如图片、视频、录音)等。因此,利用移动终端开展问卷调查工作优势明显,且Android操作平台在系统兼容性、用户界面交互能力等方面均有很好的表现。

空间移动问卷调查方法丰富了调查问卷的内容,为问卷调查工作的数字化、智能化、空间可视化提供了新的思路。方法特色：1)采集问卷数据的内容丰富多样，包括空间地理位置信息(经纬度坐标)、多媒体信息(图片、视频、录音等)及不同主题问卷信息。2)空间信息可视化。系统除可以进行基本的地图浏览操作外,还可以展示整个问卷采集点空间布局、轨迹记录和问卷作答结果的专题显示,使决策者对问卷数据的剖析更清楚,从而辅助决策者从空间视角深入理解问题并进行信息挖掘。3)基于Android操作系统开发平台具有开源、便于二次开发、支持Java编程等优势[25]。

实践表明，本文提出的空间移动问卷调查方法在应用过程中存在如下问题：携带大数据量的专题图层的加载显示、查询浏览等功能受到当前移动终端硬件配置不高的影响；系统后台主要采用切片方式对空间数据进行转换处理,转换效率不高,也对系统应用的灵活性有一定限制。在今后研究中,将根据业务需求变更对问卷调查系统进行深度优化,简化后台处理工具,强化系统的灵活性和实用性。

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Research on Spatial Mobile Questionnaire Survey Method

WANG Man-man1,WU Xiu-qin1,2,WU Bin1,2,ZHANG Yu-qing1,2

(1.YanchiResearchStation,SchoolofSoilandWaterConservation,BeijingForestryUniversity,Beijing100083; 2.KeyLaboratoryofSoilandWaterConservationandDesertificationCombating,BeijingForestryUniversity,MinistryofEducation,Beijing100083,China)

The methods of the current questionnaire survey lack consideration on spatial geographic information.Thus the information refined from the statistical analyzed results provided to decision makers is simple.Spatial mobile questionnaire survey method is proposed to better meet the demands of scientific research.Each questionnaire sample(regarded as a ″space object″,which integrates space,time and attributes entirely),will be introduced in the GIS map,and make the sample visualized.Implicit spatial geographical feature information(economic,social,cultural etc.)could be revealed by analyzing the spatial data of questionnaire samples.In this paper,the spatial mobile questionnaire survey system was proposed to realize the aforementioned method(spatial mobile questionnaire survey method).The system,based on the platform of Android operating system,was constructed on the aspects of client,user operational flows and function modules.Its design and development were realized by adopting SQLite database built-in the Android system and using Java language under Eclipse integrated development environment.The result got from the preliminary application of the system showed that the advantages of the system are significant including enriching the content of the survey,spatially visualizing the related information of questionnaire sample and easily researched and developed.This paper can provide an important reference on digitization,intelligent and spatial visualization for the future questionnaire survey work,but it still needs to be intensified in terms of flexibility and practicability.

questionnaire survey;spatial location;Android platform;spatial visualization

2014-06-16；

2014-08-25

国家“十二五”科技支撑计划课题(2012BAD16B02)

王曼曼(1987-),女,博士研究生,主要研究方向为土地生态安全格局。*通讯作者E-mail：wuxq@bjfu.edu.cn

10.3969/j.issn.1672-0504.2015.02.010

P208

A

1672-0504(2015)02-0044-05