基于移动终端的12322地震灾情上报处理系统设计与实现1
2015-10-14刘钦董翔杨斌
刘 钦 董 翔 杨 斌
基于移动终端的12322地震灾情上报处理系统设计与实现1
刘 钦1）董 翔2）杨 斌3）
1）中国地震台网中心，北京 100045 2）山东省地震局，济南 250014 3）山西省地震局，太原 030021
本文建立了面向公众及应急工作者的移动终端系统，通过约定灾情编码格式，制定解析规则，基于百度地图获取带有地理位置信息的灾情，最终生成了“12322”灾情上报短信及灾情反馈微博。系统分别以Android App和网页两种方式实现，满足了Android系统用户和非Android系统用户的应用需求。系统实现了地震灾情的上报、分析、处理及展示功能，可为地震应急指挥决策提供有力的技术保障，提高应急救援工作的社会参与度和为公众服务的能力。
移动终端 12322 地震灾情上报
引言
地震发生后，政府的救灾行动主要依赖于对灾情的掌握程度，灾情的准确判断与了解是取得良好救灾效果的关键。因此，如何解决地震灾情的快速收集与处理是做好地震应急与救灾决策工作的重要基础。自“12322”防震减灾公益服务平台开通以来，全国灾情速报员和志愿者队伍对地震灾情的快速反馈，在地震灾情收集与地震影响规模判断上发挥了重要作用。
美国USGS网站已建立了一套灾情获取网站——互联网社区烈度调查系统（did you feel it），网站通过预先设计反应地震影响的各个因素，例如建筑物破坏、自由悬挂物体、家具等的状态，要求网络用户填写信息。经系统分析后可给出烈度和破坏推断结果。
2007年10月，工信部批准中国地震局使用“12322”特服号码作为防震减灾公益号码，同时我国已经建立了相对固定的地震灾情速报人员网络，规模达到十余万人。帅向华等（2011）基于“12322”特服号码建立了防震减灾公益服务短信技术平台，该平台基于移动无线网络技术获取灾情速报人员上报的灾情短信，同时还可通过该平台向普通民众普及地震知识，在地震谣传和应急期间还可以面向不同层次的用户发布震情、灾情、灾害防御知识、辟谣信息等相关信息，实现了信息的移动发布和地震应急的移动办公。目前“12322”灾情短信息上报格式为：“灾情代码+分隔符+所在村庄街道全称”，其中灾情代码反映了地震的震感、伤亡和破坏的基本情况。随着对地震应急能力要求的提高，需要对灾情代码进行扩展以包含更多的灾情信息，为此，郑向向（2012）又研究出了一套涵盖建筑、桥梁等更详细的破坏情况信息的灾情代码体系。
为了在地震发生时能够掌握更多的灾情，目前迫切需要有一套简单、实用、易推广的灾情上报软件，以方便灾情信息的记忆、输入以及后台数据分析处理。而“12322”地震灾情上报处理系统正是基于上述灾情编码体系，建立的一套面向应急工作者及公众的移动终端系统。系统通过约定灾情编码格式和制定编码解析规则，可获取带有地理位置信息的灾情，最终可生成“12322”灾情上报短信及灾情反馈微博。目前在智能终端领域，Android系统的市场占有率在近几年大幅度提高，该系统可在手机、平板电脑及智能电视等多种平台上运行，因此，“12322”地震灾情上报处理系统选取Android系统作为主要开发平台。同时，为了满足非Android系统用户的应用需求，系统还设计了网页形式的灾情上报页面，实现了地震灾情的上报、分析、处理及展示功能。
1 系统设计
通过编辑信息全面反映灾区灾情，首先要编写一个非常复杂的灾情编码，同时还需要一个详细的编码规范和格式规则。这种方式会给灾情上报人员带来记忆上的压力，另外由于地震的突发性，人们无法保证将规范随身携带，快速输入复杂编码的准确性也无法保证，因此会影响上报灾情的时效性与准确性。
而随着智能终端的使用，给灾情速报员和社会志愿者上报灾情提供了有利的条件，通过开发一个可以在移动终端上运行的灾情上报软件，就可实现通过简单图形界面的操作完成复杂的灾情编码、地理定位等输入工作，以解决原有信息上报时复杂灾情编码的问题。
在Android系统上，笔者编写了一个“12322”灾情信息编码上报软件。软件可结合GPS或基站定位技术，使灾情速报员、社会公众能够及时向后台发送带地理位置信息的地震灾情短信，可提高地震应急指挥的灾情获取能力。同时，软件还建立了符合WebKit标准的互联网地图，使公众也能够通过网页的形式及时上报灾情。
1.1 系统架构设计
系统的总体结构分为智能前端应用和后端集成处理与展示两个部分，结构如图1所示。
系统中的Android系统软件、网络灾情收集系统和“12322”灾情展示系统都可单独部署，实现独立运行。同时，“12322”后台灾情分析处理系统与“12322”短信平台的数据库层可互通，实现了基于新规范的灾情短信的解析和处理。系统的逻辑关系如图2所示。
总体上系统可分为：业务操作层、灾情获取层、灾情处理层和灾情展示层4个层次。
业务操作层：“12322”灾情上报系统运行所需的硬件设备，包括智能手机、平板电脑和普通电脑终端等。
灾情获取层：该层的主要功能为收集各类灾情数据，包括运行在Android移动终端上的灾情上报软件和运行在其他智能终端或电脑终端浏览器上的网络灾情调查系统。
灾情处理层：该层负责对获取到的灾情进行解析处理，同时使用多种空间分析模型对解译后的灾情进行分析处理，产出灾情的宏观影响分析结果。
灾情展示层：该层对灾情处理层产出的结果进行空间综合展示与渲染，通过各类灾情专题图和灾情发展态势图的表现，使灾情分析结果能够直观、准确地反应系统接收的灾情信息，并直接服务于应急指挥决策。
系统的物理架构如图3所示。其中，系统部署需要的主要硬件包括：
（1）Web服务器：部署网络灾情调查系统，对外发布灾情调查服务，需要与互联网连接。
（2）GIS服务器：运行于行业内网，部署灾情分析处理与展示系统，用于对灾情信息进行空间分析、处理与展示。
（3）数据库服务器：部署Oracle数据库系统，并采用异构服务架构获取“12322”短信平台中接收的灾情短信。
系统运行需要的主要硬件包括：
（1）Android移动终端：可以安装Android灾情上报系统，利用移动终端的定位功能，采用图形界面快速生成标准灾情编码格式短信并上报到“12322”短信平台。
（2）其他智能手机、平板电脑及普通电脑：通过浏览器方式访问网络灾情调查系统，利用WebKit引擎提供的定位功能，实现灾情信息基于网络的上报。
1.2 灾情短信格式设计
郑向向（2012）利用层次码编码方式设计的地震灾情短信代码由简码和详码共同组成。简码表示地震总体上所造成的灾情影响；而详码则是对元素类别的标识和元素受灾情况的描述。详码又分为识别码和描述码，其中，识别码有大类码和小类码之分，用于唯一的标识受地震影响的元素类别；描述码则反映了受影响元素的破坏程度。简码与现行中国地震局“12322”地震灾情短信速报系统代码保持一致，而详码分别用数字按顺序编码。灾情短信代码结构如图4所示。其中，代码的第一位是简码，该码用于标识地震总体破坏情况；第二位是大类码，表示地震造成破坏的大类，如生命线工程破坏、人员伤亡、房屋破坏、次生灾害等；第三位和第四位是小类码，代表了遭受破坏的某一大类下面的小类，如人员伤亡大类下的轻伤、重伤等；第五位代码是描述码，描述了受到地震破坏元素的破坏程度。在一条灾情短信中可跟随多个详码。
在本系统的设计中，编码方式引用郑向向（2012）设计的地震灾情编码，在识别码的使用中做了一些简单的调整，将原有的数字编码改为两位字母表示，第一位为大类码，第二位为小类码，如仅有一类，则小类码用A补齐。采用该编码方式，按最大信息容量，一条短信能够最多承载54条灾情信息（1简码+53详码）。
首先，依据灾情编码规则，约定灾情上报短信的具体格式，一条灾情短信可由多个灾情类别条目组成，每个灾情条目的格式为：
灾情代码 ［分隔符灾情描述 ［分隔符地理位置］］
灾情代码：灾情编码中的简码或详码如包含简码必须放于短信开头。
分隔符：可以为逗号（，），句号（。），顿号（、），分号（；）。
灾情描述：灾情描述中不能包括任何分隔符。对于简码，为所在村庄街道全称或行政区划代码；对于详码，为灾情的相关描述信息。
地理位置：用逗号分隔的经纬度和可选的精度信息，格式为：纬度，经度，［精度］。
经纬度采用小数形式表示描述灾情的地理位置或区域范围中心位置；
精度为整数数字，单位为m；对于点灾情，精度为定位误差，可从GPS模块中获取；对于宏观灾情，精度为灾情覆盖范围。
其中方括号之内的部分可以省略，短信中所有空白字符将被忽略。
2 关键技术
2.1 灾情短信解析
针对接收到的灾情短信，采用正则表达式的方式进行解析，提取其中的灾情信息。正则表达式为使用单个字符串来描述、匹配一系列符合某个句法规则的字符串，通过该解析方式可以将符合标准规范的灾情短信内容全部提取并在后续分析处理中加以应用。具体解析流程如下：
首先进行预处理，去掉短信中的所有空格。并在处理过程中忽略大小写。
具体正则表达式如下所示：
(?^[1-4一二三四]|[A-F][A-G][1-5]) #灾情代码
(?:[,.;，。；、](?
(?:[,.;，。；、] #地理位置
(?
(?:[,，](?
)?
使用该正则表达式处理短信“三，文化东路街道DA3，经十路港沟段破坏压车严重EA1，凤凰山山体轻微滑坡，36.6762，117.1971,20”，可以得到以下结果（见图5）：
利用该正则表达式可对收集上来的地震灾情短信进行解析，提取出其中的灾情类别、灾情描述和地理位置等因素，将其存入灾情数据库中即可进入下一步处理过程。
2.2 灾情定位技术
为了使报告的灾情带上地理位置信息，需要对灾情的具体位置进行方便的定位。本研究采用百度地图的相关接口，利用设备的GPS信息，基站信息和Wi-Fi信息完成定位。定位SDK会根据设备当前的实际情况（如是否开启GPS，是否连接网络，是否扫描到Wi-Fi信息等）生成定位依据，并根据实际定位策略进行定位，适用于室内（外）多种定位场景，具有出色的定位性能，具体如图6所示。
图5 灾情短信处理结果
图6 灾情定位界面
通过定位可初步确定用户的位置，并将用户位置投影到地图中，在报告灾情时，可以通过在地图上点击确定实际灾情的位置，实现更精确的灾情定义和上报。百度地图的位置信息采用BD-09坐标系，该坐标系是在国家测绘局GCJ02坐标系的基础上进行二次加密的结果，因此为方便用户将灾情信息应用到其他地图资源，如谷歌、搜搜、天地图等，本系统利用百度的内部接口将BD-09坐标系的灾情信息转换回GCJ02坐标系，以确保灾情信息的无偏移。坐标转换采用REST形式的接口调用，通过批量传入灾情坐标点，经服务器内部转换后，返回JSON形式的反馈结果：
[{"error":0,"x":"NDAuMDA2NjY4MzUzNTg3","y":"MTE2LjAwNTkyMzYyNTU1"},{"error":0,"x":"NTAuMDA2Njc1NDk5OTY3","y":"MTE3LjAwNTkyNDk5OTg1"}]
其中x、y是经过base64加密的字符串，自反解后可得到解译后的坐标，从而实现在谷歌、搜搜等网络地图上的无偏移叠加显示。
3 系统实现
3.1 基于Android系统的灾情收集
基于Android系统的灾情收集处理收集软件，在移动终端利用图形化界面，使用户可以通过简单的点击和输入，即可快速生成符合灾情编码规范的灾情速报短信，并能够发送到“12322”短信平台。系统架构如图7所示。
系统根据灾情编码库，通过编码数据接口生成具体灾情编码供用户选择，综合终端定位和地图模块，生成灾情编码短信，并通过短信发送模块，将生成的灾情短信发送到“12322”防震减灾公益平台中，以完成后续灾情的处理和调用。
为保证系统的可维护性，灾情选项图形界面采用动态生成的方式，根据灾情编码库，自动组织各级灾情分类界面内容，通过简单的点击选择即可生成相应的灾情编码（见图8）。
3.2 基于Web的灾情收集
系统采用基于WebKit标准的灾情上报Web页面，WebKit的优势在于高效稳定，兼容性好，且源码结构清晰，易于维护。WebKit内核在移动终端上的应用十分广泛，如Apple的iOS系统，Google的Android系统，Nokia的S60系统，微软的Windows Phone系统，Palm的Web OS系统以及BlackBerry的最新浏览器等，所使用的浏览器内核引擎都是基于WebKit。因此，利用该技术建立的页面，可在目前的主流智能移动终端上解析显示，使用户可以在各类智能移动终端上自动适配页面并上报灾情。系统架构如图9所示。
用户打开页面后，首先定位到用户所在位置，通过拖动图标，选择灾情地点，随后点击选择各类灾情，即可实现各类灾情的上报和处理。根据灾情编码库，生成页面的灾情调查内容后，存储到后台的灾情信息库中，供后台灾情处理模块解析和使用（见图10）。
3.3 地震灾情反馈微博发布
在移动终端系统中，利用腾讯微博开放平台相关接口，在获得用户授权后，可直接发布带地理位置信息的灾情微博，并通过点击微博消息来源即可跳转到网络灾情收集界面，同时利用微博的扩散能力达到广泛收集各类灾情的目的（见图11）。
4 结语
本文研讨了基于智能终端的灾情上报系统，该系统采用简洁实用的操作界面、通俗易懂的灾情描述，使得应急工作人员、灾情速报员和公众在不需牢记复杂灾情编码的情况下，利用多种终端可轻松上报各类地震灾情，实现了灾情的即时上报和灾情定位。系统具有灵活的部署方案，可以安装在专门的智能终端上，也可通过APP客户端方式下载到自有智能终端，在震后短时间的灾情信息获取工作中发挥重要作用。通过本系统的应用，可增加地震灾情的获取量，并扩大灾情获取的区域，使得前后方指挥部能够在最短的时间内更加细致地掌握各类灾情，更快地划分地震破坏状况分布，从而为震后的快速评估和确定地震影响范围提供依据。
帅向华，郑向向，2011．防震减灾公益服务短信技术平台设计与实现. 自然灾害学报，（6）：40—44．
帅向华，郑向向，刘钦，2011．基于SMS/GPS/GIS地震灾情获取处理技术研究与实现．震灾防御技术，6（2）：164—l71.
郑向向，2012．基于SMS和GIS的地震灾情信息获取与处理研究［硕士论文］．北京：中国地震局预测研究所．
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
中国地震局地震行业科研专项（20110800204）；2013年地震应急青年重点任务（CEA-EDEM201310）
2015-03-05
刘钦，女，生于1985年。助理工程师。主要从事地震应急工作。E-mail：liuqin@seis.ac.cn
