崔芳姿，曹 楊，李秋辰，單家楊，鄭寶鋒,2*

（1.中國地質(zhì)調(diào)查局 水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查中心，河北 保定 071051；2.中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）國家地理 信息系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心，湖北 武漢 430074）

地質(zhì)調(diào)查工作點多、面廣、線長，作業(yè)地點大多在人煙稀少、交通不便、氣象條件復(fù)雜、生態(tài)環(huán)境惡劣的高原、深山、沙漠、海洋等艱險邊遠地區(qū)[1-3]。高寒缺氧、高溫缺水、道路交通和通信條件差等不利因素時刻威脅著地質(zhì)調(diào)查工作者的生命財產(chǎn)安全，從而影響了野外地質(zhì)調(diào)查工作的順利開展[4-7]。特別是我國西部的青藏高原地區(qū)，平均海拔在4 000 m以上，屬于生命禁區(qū)，該地區(qū)無論是自然條件、生存條件還是工作條件，均給野外地質(zhì)調(diào)查工作的開展帶來了難以想象的困難，給野外地質(zhì)調(diào)查工作者的生命財產(chǎn)安全帶來巨大的威脅[8-10]。

針對野外地質(zhì)調(diào)查艱苦艱險的生存、工作條件，利用計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)與衛(wèi)星通信技術(shù)、北斗衛(wèi)星與GPS定位技術(shù)、GIS電子地圖技術(shù)等現(xiàn)代技術(shù)建立了地質(zhì)調(diào)查安全生產(chǎn)管理保障（CGSsafety）系統(tǒng)[11-13]。為保障CGSsafety系統(tǒng)在實際工作中的應(yīng)用效果，本文研發(fā)了與之配套的智能終端軟件，通過該軟件可隨時隨地開展與CGSsafety系統(tǒng)相關(guān)的工作。CGSsafety系統(tǒng)智能終端軟件是中國地質(zhì)調(diào)查局安全生產(chǎn)管理保障系統(tǒng)的組成部分之一，是地質(zhì)調(diào)查安全生產(chǎn)管理保障服務(wù)的延伸。

智能終端軟件基于百度地圖API、基于位置服務(wù)（LBS）、混合開發(fā)模式（Hybrid App）等關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，主要包括簽到、工作組管理、通知新聞、環(huán)境分析、報警處置、在線培訓(xùn)、地圖模塊等功能，可有效提高地質(zhì)調(diào)查安全生產(chǎn)管理和保障工作的效率，實現(xiàn)了對野外地質(zhì)調(diào)查作業(yè)人員、車輛、船舶、飛機的實時監(jiān)控以及與作業(yè)人員的實時互動，極大地提高了野外地質(zhì)調(diào)查安全保障水平和突發(fā)事件的應(yīng)急處置能力，是保障野外地質(zhì)調(diào)查工作者生命財產(chǎn)安全和地質(zhì)調(diào)查工作順利進行的需要。

1 關(guān)鍵技術(shù)

1.1 百度地圖API

百度地圖API是由百度公司發(fā)行的基于百度地圖數(shù)據(jù)服務(wù)的免費應(yīng)用接口，兼容Web開發(fā)、移動端開發(fā)等多種開發(fā)系統(tǒng)和平臺。可供Android系統(tǒng)采用的SDK工具主要包括地圖、定位、鷹眼軌跡、導(dǎo)航、全景、AR識別等。通過調(diào)用SDK接口，可訪問百度地圖服務(wù)和數(shù)據(jù)，在移動終端實現(xiàn)地圖展示和基本操作、定位、POI檢索、地理編碼、離線地圖、鷹眼軌跡等多種地圖服務(wù)，構(gòu)建功能豐富、交互性強的地圖應(yīng)用類程序[14-15]。

百度地圖Android定位SDK提供了GPS、基站、WiFi、地磁、藍牙、傳感器等多種定位方式，適用于室內(nèi)、室外多種定位場景，具有定位精度高、覆蓋率廣、網(wǎng)絡(luò)定位請求流量小、定位速度快等特點。百度地圖Android定位各種SDK定位方式的優(yōu)缺點如表1所示，可以看出，在有網(wǎng)絡(luò)的條件下，智能終端軟件優(yōu)先利用WiFi和基站定位方式，獲得當前地點的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)，并實時通過無線網(wǎng)絡(luò)上傳到中心服務(wù)器；在無網(wǎng)絡(luò)的條件下，智能終端軟件利用GPS定位方式獲得當前地點的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)，并保存在本地，待有網(wǎng)絡(luò)時自動上傳到中心服務(wù)器。在智能終端能正常鏈接網(wǎng)絡(luò)的情況下，利用Android定位SDK不僅可快速精準地獲得經(jīng)緯度信息，而且可獲得當前地點的地址信息、位置描述信息、周邊POI信息等。

表1 百度地圖Android定位SDK定位方式

1.2 LBS

LBS通過一定的技術(shù)獲取物體的地理位置，并據(jù)此顯示相應(yīng)的信息內(nèi)容。在移動環(huán)境下，LBS利用定位設(shè)備獲取移動終端用戶的位置信息經(jīng)緯度坐標，并在電子地圖平臺的支持下，為移動對象提供定位信息、地理環(huán)境信息等空間地理位置的信息服務(wù)[16]。

LBS根據(jù)智能終端的地理位置、服務(wù)要求進行空間采集分析，對用戶當前位置或選定位置的自然地理、地質(zhì)、人文、交通等信息加以分析，結(jié)果以文本或地圖的形式推送到智能終端，以滿足用戶需求，幫助用戶更好的解決問題。智能終端軟件LBS的環(huán)境分析模塊包括位置點的當前地址、地貌類型、地表土壤、人口密度、土地利用、最近道路距離、附近居民地數(shù)等信息，便于野外工作人員隨時隨地定位查看工作區(qū)域周圍的地理要素、人文環(huán)境等條件，進而根據(jù)相關(guān)信息做出野外工作安排、交通工具選擇等決策。LBS為地質(zhì)調(diào)查工作提供了智能化信息化助力、決策支持和安全保障。

1.3 Hybrid App

目前，主流的智能終端開發(fā)技術(shù)包括原生模式（Native App）、網(wǎng)頁應(yīng)用模式（Web App）和Native+ Web的Hybrid App。Native App針對iOS或Android等特定操作系統(tǒng)開發(fā)移動設(shè)備上運行的應(yīng)用程序；Web App利用HTML、CSS和Javascript等Web技術(shù)開發(fā)在移動終端瀏覽器中運行的應(yīng)用程序；Hybrid App利用原生程序語言和Web程序語言共同開發(fā)，與Native App相比，其有利于降低開發(fā)成本和難度，其中的Web頁面不受平臺限制可隨時動態(tài)修改更新，與Web App相比，其在用戶交互體驗方面具有明顯優(yōu)勢。

智能終端軟件采用Hybrid多界面混合開發(fā)形 式[17]，主體為Native App；工作組管理、通知新聞、在線培訓(xùn)等部分功能模塊采用Web技術(shù)開發(fā)，HTML5+ CSS3搭建前端界面，Javascript完成邏輯部分。Web頁面存儲于服務(wù)器端，由Android平臺內(nèi)嵌的Web訪問組件WebView作為容器直接承載，獨立完成界面展示和功能實現(xiàn)，實現(xiàn)Native頁面與Web頁面的交互，并提供JS、Java相互通信調(diào)用的接口。

2 智能終端軟件建設(shè)

CGSsafety系統(tǒng)智能終端軟件適用于版本不低于Android 4.4的Android操作系統(tǒng)?？蛻舳瞬捎肕VC分層架構(gòu)，包括模型（Model）、視圖（View）和控制器（Controller）3層，實現(xiàn)了業(yè)務(wù)邏輯與視圖界面的分離，降低了各模塊之間的耦合度[18-19]。集成開發(fā)環(huán)境由Android集成開發(fā)工具Android Studio3.2.1、Android程序開發(fā)工具包Android SDK、Java語言開發(fā)工具包Java SE Development Kit組成，主要開發(fā)語言為Java，部分界面由Web編程語言實現(xiàn)，數(shù)據(jù)庫采用SQLSever，利用快速開發(fā)框架xUtils輔助開發(fā)。通過JSON格式的數(shù)據(jù)接口實現(xiàn)智能終端軟件與CGSsafety系統(tǒng)的交互。

2.1 智能終端軟件系統(tǒng)架構(gòu)和功能模塊

智能終端軟件架構(gòu)如圖1所示，軟件架構(gòu)分為Model、View和Controller三個層面，其中Model層為與數(shù)據(jù)庫交互的數(shù)據(jù)資源和數(shù)據(jù)模型，負責(zé)數(shù)據(jù)處理的相關(guān)操作；View層為界面與用戶交互的數(shù)據(jù)區(qū)，負責(zé)收集展示數(shù)據(jù)；Controller層在收到請求后，先調(diào)用Model層與數(shù)據(jù)庫交互獲取數(shù)據(jù)，再將數(shù)據(jù)返回給View層（用戶），負責(zé)接收數(shù)據(jù)和邏輯處理。

用戶通過瀏覽器發(fā)送請求到View層，Controller層收到請求后，分發(fā)調(diào)用Model層進行數(shù)據(jù)庫查詢（若查詢失敗則新建），然后Model層將數(shù)據(jù)庫查詢到的數(shù)據(jù)返回給Controller層，Controller層再將其返回給View層，最后View層把數(shù)據(jù)信息顯示給用戶。

智能終端軟件主要界面設(shè)計如圖2所示，智能終端軟件的功能模塊如表2所示。

圖2 智能終端軟件主要界面設(shè)計

2.2 智能終端軟件功能模塊的實現(xiàn)

智能終端軟件首頁界面如圖3所示。

圖3 智能終端軟件首頁界面

1）簽到、報平安模塊。該模塊是野外報平安的一種輔助支撐手段，其查詢統(tǒng)計功能可讓每位野外工作人員及時了解自己野外安全執(zhí)行情況。同時，簽到傳回來的經(jīng)緯度位置信息為中心管理人員提供了野外工作區(qū)域分布數(shù)據(jù)，中心管理人員還可根據(jù)簽到人數(shù)統(tǒng)計每日進行野外地質(zhì)調(diào)查工作的人員數(shù)量。

2）工作組管理模塊。該模塊支持野外工作人員進行在線辦公，包括出隊填報、出隊審批、信息調(diào)整、延期收隊和收隊注銷等功能。該功能是安全保障系統(tǒng)的延伸，實現(xiàn)了與安全保障系統(tǒng)一致的填報和審批功能，有效解決了野外工作中由工作組人員、車輛、飛機和輪船流動所引發(fā)的工作組信息變動問題，為提升安全生產(chǎn)精準化管理提供了技術(shù)支撐。

3）通知新聞模塊。該模塊包括新聞通知、學(xué)習(xí)課件、法律法規(guī)、預(yù)警信息等功能，負責(zé)將最新的動態(tài)傳達給用戶。

4）環(huán)境分析模塊。智能終端軟件繼承了CGSsafety系統(tǒng)的主要功能，但不僅限于安全保障功能。為了更好地發(fā)揮智能終端軟件的作用，將其與野外地質(zhì)調(diào)查工作相結(jié)合，輔助野外地質(zhì)調(diào)查工作，開發(fā)了測點工具、環(huán)境分析、野外運動軌跡等重要實用的輔助工具。測點工具功能支持野外工作人員通過實時定位記錄野外特殊地形地貌的經(jīng)緯度位置，并以文字、圖像、音頻、視頻等多種形式保存到智能終端，記錄的信息資料可隨時瀏覽、修改，提高了野外勘查過程中信息采集工作的準確性和便利程度；環(huán)境分析功能用于查看、分析、收藏地圖上任意選定的位置點或?qū)崟r定位地點的地理環(huán)境、安全保障條件的相關(guān)情況，包括當前地址、地貌類型、地表土壤、人口密度、土地利用、最近道路距離、附近居民地數(shù)等信息要素；野外運動軌跡功能用于記錄人員、車輛、飛機和輪船一段時間內(nèi)的運動軌跡。

5）接警處置模塊。報警人和單位安全員擁有解除報警記錄的權(quán)限，可第一時間更新預(yù)警的狀態(tài)。

6）在線培訓(xùn)模塊。目前該模塊包含200余個與安全生產(chǎn)相關(guān)的視頻，涉及野外安全、交通安全、消防安全、安全紀錄片、安全保障系統(tǒng)使用教程等多個類別，支持用戶在線觀看、自主學(xué)習(xí)安全培訓(xùn)視頻課件，系統(tǒng)可自動記錄學(xué)習(xí)次數(shù)和學(xué)習(xí)時長，為野外出隊前例行的安全培訓(xùn)教育提供便利高效的新方式。

7）地圖模塊。該模塊可實現(xiàn)地圖展示、地圖縮放、底圖切換等基本操作，以及實時定位、軌跡記錄查詢等一系列重要功能。地圖上能顯示24 h內(nèi)野外工作人員使用北斗或手機的報位簽到信息，可查詢綁定北斗號的人員、車輛、飛機和輪船一段時間內(nèi)的野外運動軌跡，便于安全管理員對野外工作組的狀態(tài)、位置、軌跡、所屬工作組、北斗短信等信息進行實時監(jiān)控。利用智能終端軟件可獲得北斗、手機和天通一號衛(wèi)星移動終端的位置，一個平臺解決了所有設(shè)備的數(shù)據(jù)融合。目前，地質(zhì)調(diào)查局局屬單位利用CGSsafety系統(tǒng)監(jiān)控人、車，利用廣海局船舶監(jiān)控安全保障系統(tǒng)監(jiān)控船，利用航遙中心北斗衛(wèi)星監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控飛機，通過智能終端軟件實現(xiàn)了人、車、飛機、船的集成監(jiān)控，實現(xiàn)了海陸空安全保障一體化。

8）安全員管理模塊。該模塊僅對具有安全員權(quán)限的用戶開放，單位安全員可查詢北斗終端最新的10條報警、報平安和短信記錄，可進行出隊匯總查詢、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、野外監(jiān)察，可修改人員車輛綁定的北斗卡號。

9）我的模塊。該模塊負責(zé)管理個人基本信息、基本設(shè)置、系統(tǒng)設(shè)置等。

3 結(jié) 語

基于Android的CGSsafety系統(tǒng)智能終端軟件采用Hybrid App模式，基于百度地圖API、LBS等關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)。該智能終端軟件的研發(fā)與應(yīng)用為地質(zhì)調(diào)查安全生產(chǎn)管理提供了信息化、網(wǎng)絡(luò)化、標準化、科學(xué)化的管理手段。系統(tǒng)智能終端軟件測試運行穩(wěn)定，可實現(xiàn)對野外地質(zhì)調(diào)查作業(yè)人員、車輛、船舶、飛機的實時監(jiān)控以及與作業(yè)人員的實時互動。CGSsafety系統(tǒng)智能終端軟件的推廣應(yīng)用，將提高地質(zhì)調(diào)查作業(yè)管理和安全保障水平以及突發(fā)事件的應(yīng)急救援能力，對保障地質(zhì)調(diào)查工作者生命財產(chǎn)安全和地質(zhì)調(diào)查工作順利進行具有重大意義。