蔣 銳

（曲靖師范學(xué)院 信息工程學(xué)院 云南 曲靖 655011）

1 引言

群測群防是指縣、鄉(xiāng)、村地方政府組織城鎮(zhèn)或農(nóng)村社區(qū)居民為防治地質(zhì)災(zāi)害而自覺建立與實施的具體措施。是在地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)地區(qū)實施的帶有主動應(yīng)對性質(zhì)的一種有組織的減災(zāi)行動,是當(dāng)前形勢下最有效的群眾性防災(zāi)減災(zāi)手段[1]。隨著智能手機(jī)的大量使用。手機(jī)感測逐漸成為一個新興的研究熱點領(lǐng)域。智能手機(jī)嵌入大量傳感器，如加速度計、數(shù)字羅盤、陀螺儀、GPS、麥克風(fēng)和照相機(jī)等。通過這些感測裝置，人們能夠快速方便地收集身邊各種類型的環(huán)境信息。因此手機(jī)感測廣泛地運(yùn)用于如健康監(jiān)測、人類行為、社會互動、交通監(jiān)控、商業(yè)和環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域。但這些系統(tǒng)運(yùn)行成本較高，研究建立一個基于開源軟件和參與式感知技術(shù)的信息收集框架，具有一定的現(xiàn)實意義。在此基礎(chǔ)上構(gòu)建一個面向地質(zhì)災(zāi)害群測群防的具體應(yīng)用，提升監(jiān)測手段、規(guī)范監(jiān)測業(yè)務(wù)，具有一定的應(yīng)用價值。

2 參與式感知技術(shù)

手機(jī)感知模式分為兩種形式，參與式感知和機(jī)會感知。參與式感知是手機(jī)用戶積極參與到感知活動中。而在機(jī)會感知中，感知活動沒有用戶的主動參與，由系統(tǒng)自動進(jìn)行信息的收集。參與感知使公眾和專業(yè)用戶能夠收集、分析和分享收集到的信息。在諸多領(lǐng)域得到廣泛運(yùn)用。

3 數(shù)據(jù)形式

參與式感知系統(tǒng)內(nèi)，需要記錄的信息分為兩個類別：一是感知項目的基本信息，如感測項目的標(biāo)題、日期、探查區(qū)域、名稱、關(guān)鍵詞、備注等。二是由傳感器收集到并包含空間位置的環(huán)境信息，例如如每個監(jiān)測點上的記錄信息的類別、周邊環(huán)境的監(jiān)測數(shù)據(jù)、圖像及視頻信息，具體表現(xiàn)為多種格式的帶有空間信息的多媒體信息。

4 工作流程

信息采集分為三個階段：準(zhǔn)備階段，數(shù)據(jù)采集階段，和信息應(yīng)用階段。

在準(zhǔn)備階段中，組織者根據(jù)項目監(jiān)測實施的目的，對監(jiān)測流程和監(jiān)測條目等內(nèi)容進(jìn)行計劃和準(zhǔn)備。工作內(nèi)容包括規(guī)劃探查區(qū)域劃定、調(diào)查項目、人員和時間安排表等。項目的基本信息應(yīng)規(guī)范并制作成模板統(tǒng)一存儲在數(shù)據(jù)庫中，以便在實施監(jiān)測操縱時有統(tǒng)一的流程和信息采集格式。

然后是數(shù)據(jù)采集階段。采集人員依據(jù)準(zhǔn)備階段中確定好的操作流程，在野外監(jiān)測點上獲得環(huán)境信息。因為野外的網(wǎng)絡(luò)條件一般不太好，具體需采集信息的流程和條目需要緩存到智能終端上。采集到的信息同樣需要暫存，并在網(wǎng)絡(luò)暢通環(huán)境上進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳。在涉及到多個工作組任務(wù)分配有重疊時，如果網(wǎng)絡(luò)情況良好，采集人員可以實時訪問系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫獲取其他工作組的情況，以查看工作區(qū)域是否存在重疊。

最后一個是應(yīng)用階段。在數(shù)據(jù)采集并集中上傳至服務(wù)器后，能夠用于顯示、統(tǒng)計和分析等操作。這個階段的數(shù)據(jù)用戶包括組織者、參與者和其他需要信息的人員。

5 基于開源軟件的系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)由空間數(shù)據(jù)庫、GIS服務(wù)器、參與式感知模塊和客戶端應(yīng)用程序組成。

5.1 空間數(shù)據(jù)庫

系統(tǒng)使用開源軟件PostgreSQL和PostGIS作為空間數(shù)據(jù)庫，完成對探查區(qū)域的基本地理信息、監(jiān)測點的空間、信息采集時間、環(huán)境變量值和業(yè)務(wù)流程信息等進(jìn)行存儲。在一些地理信息精度要求比較高的探查項目中，數(shù)據(jù)庫中要需要由組織者保存并維護(hù)一套大比例尺基本地理信息圖層，為探查區(qū)域提供詳細(xì)的基礎(chǔ)地理信息，如行政區(qū)劃、地形地貌、水文地質(zhì)、公路和居民點等。

業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)也同樣保存在空間數(shù)據(jù)庫中，主要包括項目信息和采集到的監(jiān)測點環(huán)境信息。項目信息存儲在多張物理表中，如項目基本信息表、監(jiān)測點信息表、監(jiān)測條目表、人員分配信息表等。為增加系統(tǒng)通用性，系統(tǒng)還設(shè)計了一個業(yè)務(wù)流程表，用于統(tǒng)一規(guī)范監(jiān)測行為。采集信息存儲在環(huán)境信息采集表中，包括編號、時間、使用儀器、條目、人員和監(jiān)測值等信息，通過外鍵和項目基本信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)。系統(tǒng)能夠同時支持多個監(jiān)測項目，為避免造成單個表數(shù)據(jù)過多的問題，針對每個項目提供一個獨立的采集表。

5.2 GIS服務(wù)器

系統(tǒng)使用GEOSERVER作為地理信息系統(tǒng)服務(wù)器，提供通過Web地圖服務(wù)（WMS），Web特征服務(wù)（WFS）等地理信息引擎和協(xié)議來提供基本的地理信息服務(wù)。WMS用于提供基礎(chǔ)地理信息的顯示，而WFS用于監(jiān)測點（區(qū)）空間信息的建立。

5.3 參與式感知模塊

參與式感知模塊需要自行開發(fā)。功能是和客戶端、數(shù)據(jù)庫進(jìn)行信息交互。它由三個子模塊組成，一個項目模塊、一個監(jiān)測信息錄入模塊和一個應(yīng)用服務(wù)模塊。項目模塊對應(yīng)于探查項目的創(chuàng)建，主要是建立監(jiān)測條目模板；監(jiān)測信息錄入模塊對應(yīng)于數(shù)據(jù)的輸入，即將采集到的數(shù)據(jù)緩存或是上傳到數(shù)據(jù)庫中；應(yīng)用服務(wù)模塊對應(yīng)于信息的應(yīng)用，能從數(shù)據(jù)庫中讀取項目信息、基本地理信息和監(jiān)測信息，并對其中空間信息部分使用GIS服務(wù)器進(jìn)行渲染，交由客戶端進(jìn)行顯示。

5.4 客戶端應(yīng)用程序

客戶端基于Android平臺下的開源軟件mapsforge開發(fā)，除提供地圖、監(jiān)測點顯示和錄入監(jiān)測信息外，還提供了地圖數(shù)據(jù)離線緩存功能，以實現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)條件不佳時客戶端能離線使用。

6 在地質(zhì)災(zāi)害群測群防中的應(yīng)用

群測群防是在監(jiān)測期內(nèi)對區(qū)域地表進(jìn)行周期性簡易監(jiān)測，然后對這些監(jiān)測資料進(jìn)行整理、統(tǒng)計分析，達(dá)到以下監(jiān)測和及時預(yù)警目的。系統(tǒng)為其提供以下功能。

（1）信息采集模板創(chuàng)建。由地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)的縣、鄉(xiāng)、村地方政府進(jìn)行組織策劃，根據(jù)群測群防工作的目的設(shè)置監(jiān)測方法、監(jiān)測內(nèi)容。由探查區(qū)域、隱患點和時間表來設(shè)定監(jiān)測程序模板。模板可由縣級政府統(tǒng)一制定，并存儲在數(shù)據(jù)庫中方便下級單位使用。

（2）數(shù)據(jù)采集。監(jiān)測分為三類，一是簡易監(jiān)測，以鋼卷尺、直尺或游標(biāo)卡尺作為監(jiān)測工具，在裂縫和排水溝兩測埋設(shè)裂縫觀測標(biāo)志，標(biāo)志應(yīng)具有可供量測的明清晰端面或中心，定期量出標(biāo)志間距離求得裂縫變化值；二是巡視觀察，采用常規(guī)地質(zhì)調(diào)查法，定期對滑坡坡體或其上建筑出現(xiàn)的宏觀變形形跡（如裂縫的發(fā)生及發(fā)展、地面沉降、下陷等）和與變形有關(guān)的異?，F(xiàn)象（如地聲、地下水異常、掉石塊等）進(jìn)行巡視觀測和詳細(xì)記錄，對監(jiān)測網(wǎng)點進(jìn)行日常巡查維護(hù)管理；三是各處變形特征的照片。群測群防人員下載模板，依據(jù)模板設(shè)定，采集監(jiān)測信息，并上傳圖像文件。

（3）信息應(yīng)用。在采集過程中通過模板指導(dǎo)工作，信息上傳后由監(jiān)測站將其匯入監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)進(jìn)行分析處理。如果需要預(yù)警，預(yù)警由政府部門發(fā)布，并在終端上顯示，同時能查詢到的還有應(yīng)急預(yù)案信息，方便工作人員組織撤離危險區(qū)域。

7 總結(jié)和結(jié)論

研究采用基于開源軟件來降低系統(tǒng)的開發(fā)及部署成本。并對參與式感知功能需求分析的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了原型系統(tǒng)。通過在地質(zhì)災(zāi)害群測群防中的運(yùn)用，參與感測系統(tǒng)可以輔助監(jiān)測任務(wù)。具有一定的應(yīng)用價值。