基于混合開發(fā)的歷史建筑數(shù)據(jù)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

柯曉昱，許為一，胡賽強(qiáng)，胡長(zhǎng)生

（1.福州軟件職業(yè)技術(shù)學(xué)院 游戲產(chǎn)業(yè)學(xué)院，福建 福州 350213；2.福建工程學(xué)院 建筑與城鄉(xiāng)規(guī)劃學(xué)院，福建 福州 350118；3.福州軟件職業(yè)技術(shù)學(xué)院 智能產(chǎn)業(yè)學(xué)院，福建 福州 350213）

2017年12月12日，我國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布通知（建規(guī)[2017]245號(hào)），決定將10個(gè)城市列為第一批歷史建筑保護(hù)利用試點(diǎn)城市，試點(diǎn)城市應(yīng)全面完成歷史建筑普查、確定、建檔、掛牌工作并完善技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，科學(xué)保護(hù)利用歷史建筑[1]。其中我省的福州、廈門等在列。

為了落實(shí)黨中央對(duì)歷史建筑保護(hù)工作精神，2018年3月23日，福建省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳發(fā)布《關(guān)于加強(qiáng)歷史建筑保護(hù)與利用工作的通知》（閩建規(guī)[2018]5號(hào)），提出將歷史建筑數(shù)據(jù)錄入全省傳統(tǒng)村落與歷史建筑數(shù)據(jù)庫(kù)的任務(wù)。

近年來(lái)，我國(guó)學(xué)者關(guān)于歷史建筑數(shù)據(jù)庫(kù)的理論研究和應(yīng)用方面，主要集中在歷史建筑數(shù)據(jù)庫(kù)建立的重要性、歷史建筑數(shù)據(jù)表屬性、數(shù)據(jù)庫(kù)建立方法、歷史建筑數(shù)據(jù)應(yīng)用四方面。

首先，歷史建筑數(shù)據(jù)庫(kù)建立的重要性方面。張華鋒[2]認(rèn)為，可以利用三維掃描等方式獲取歷史建筑的特征數(shù)據(jù)建立起歷史建筑數(shù)據(jù)庫(kù)從而形成大數(shù)據(jù)平臺(tái)。這樣有利于更好地統(tǒng)籌、規(guī)劃、分析建筑相關(guān)的保護(hù)及修復(fù)等工作。

其次，歷史建筑數(shù)據(jù)表屬性方面。蔣楠基于產(chǎn)業(yè)類歷史建筑改造再利用提出相關(guān)18項(xiàng)指標(biāo)，包括項(xiàng)目名稱、國(guó)家、城市、設(shè)計(jì)主持、設(shè)計(jì)單位、原先類型、原有年代、項(xiàng)目進(jìn)程、改造時(shí)間、改后類型、總平面圖、立剖面圖、總面積、備注說(shuō)明、照片、資料來(lái)源等[3]。

此外，在數(shù)據(jù)庫(kù)方面，Martin給出的定義比較完整：它是存儲(chǔ)在一起的相關(guān)數(shù)據(jù)的集合，這些數(shù)據(jù)是結(jié)構(gòu)化的，無(wú)有害的或不必要的冗余，并為多種應(yīng)用服務(wù)[4，5]。目前常用的數(shù)據(jù)庫(kù)建立主要是通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，根據(jù)軟件類型包括ArcMap、Arcview等GIS專業(yè)軟件地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)；地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)適用于土地利用規(guī)劃；此外還有MySql數(shù)據(jù)庫(kù)[6]。

1 歷史建筑數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)的設(shè)計(jì)

1.1 平臺(tái)功能架構(gòu)

本平臺(tái)從系統(tǒng)架構(gòu)角度上分析分為四個(gè)層次：支撐平臺(tái)，包括Web服務(wù)、統(tǒng)一身份認(rèn)證服務(wù)、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)（MySQL）及云主機(jī)設(shè)備，業(yè)務(wù)層，客戶端訪問(wèn)層及前端表示層[7]。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)功能架構(gòu)圖Fig.1 The function architecture of data base platform

本平臺(tái)有客戶端兩種，一是PC端的瀏覽器，二是iOS/Android跨平臺(tái)的手持設(shè)備。采用HTTP協(xié)議及JSON格式在客戶端與云端服務(wù)器之間傳輸數(shù)據(jù)。[8]

同時(shí)服務(wù)端還需要與身份認(rèn)證服務(wù)器通信，以確保用戶身份數(shù)據(jù)有效與安全[8]，其中視頻服務(wù)器是為將來(lái)存儲(chǔ)建筑航拍視頻或其他視頻預(yù)留的服務(wù)。其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖Fig.2 The network structure of data base platform

1.2 關(guān)鍵技術(shù)簡(jiǎn)介

本文的移動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)在開發(fā)過(guò)程中采用的關(guān)鍵技術(shù)如下：

（1）目前服務(wù)端采用Python語(yǔ)言編寫，Web請(qǐng)求處理則采用流行的Django框架，其自帶大量常用工具和框架和強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)組件，能適應(yīng)企業(yè)網(wǎng)站快速開發(fā)的需求。

（2）服務(wù)端暴露Restful風(fēng)格的API，使用JSON數(shù)據(jù)格式與客戶端進(jìn)行HTTP通訊，使得傳輸速度更快、空間占用更少。

（3）移動(dòng)客戶端采用React Native框架+原生應(yīng)用的混合編程方式，這種開發(fā)方式只需編寫一套核心程序，極大的提高開發(fā)效率，但運(yùn)行效率及用戶體驗(yàn)卻不輸于純?cè)鷳?yīng)用。

（4）建筑分類檢索：按照歷史建筑的分類方法、特征提煉出不同的分類標(biāo)簽對(duì)不同的建筑進(jìn)行標(biāo)注，以提高數(shù)據(jù)檢索時(shí)的效率，同時(shí)也能更好的做圖形化的數(shù)據(jù)展示。

（5）數(shù)據(jù)錄入：通過(guò)移動(dòng)端的APP，方便工作人員到現(xiàn)場(chǎng)采集定位坐標(biāo)，錄入建筑名稱、所屬建筑類型、建筑歷史價(jià)值等，同時(shí)還可以拍攝建筑各角度的照片（如建筑外觀、建筑內(nèi)景、細(xì)部紋樣等）并上傳，同時(shí)還可以通過(guò)WEB端對(duì)錄入的數(shù)據(jù)進(jìn)行審核或修改，簡(jiǎn)化一線人員的工作流程，降低工作強(qiáng)度。

綜上，通過(guò)對(duì)以上技術(shù)的綜合應(yīng)用及業(yè)務(wù)操作流程的提煉，極大的提高了開發(fā)效率，在節(jié)省人力成本的同時(shí)，打造一個(gè)穩(wěn)定、可靠的數(shù)據(jù)平臺(tái)，進(jìn)而提升用戶體驗(yàn)。

1.3 用戶設(shè)計(jì)

本平臺(tái)用戶主要分為四大角色，如表1所示。

表1 用戶角色表Tab.1 The user role table of data base platform

1.4 平臺(tái)設(shè)計(jì)

1.4.1 服務(wù)端主要功能模塊

服務(wù)端主要是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的管理，其主要功能點(diǎn)如圖3所示：

圖3 服務(wù)端的主要功能圖Fig.3 The main modules of data base platform server

其主要模塊有：

（1）基礎(chǔ)配置

主要設(shè)置系統(tǒng)運(yùn)行所需的基本參數(shù)以及建筑屬性（如建筑類型等）。

（2）建筑數(shù)據(jù)

主要包括數(shù)據(jù)錄入和審核兩個(gè)功能點(diǎn)。

數(shù)據(jù)錄入：為錄入員提供錄入建筑基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、建筑歷史價(jià)值、建筑圖片上傳等功能；

數(shù)據(jù)審核：審核員對(duì)錄入的數(shù)據(jù)進(jìn)行審核，若不符合數(shù)據(jù)規(guī)范的或是數(shù)據(jù)有誤的則打回重新修改。

（3）用戶管理

主要管理本平臺(tái)的基礎(chǔ)用戶信息及操作權(quán)限管理

（4）建筑檢索

主要提供按行政區(qū)劃顯示及混合條件組合查詢兩種方式查找建筑數(shù)據(jù)。

1.4.2 客戶端主要功能模塊

客戶端部分主要包含建筑查詢、建筑上傳、個(gè)人中心三個(gè)核心功能模塊，如圖4所示：

圖4 客戶端主要功能圖Fig.4 The main modules of data base platform client

（1）建筑查詢

默認(rèn)情況下按城市顯示相應(yīng)的建筑列表，并可滑動(dòng)切換城市，當(dāng)建筑數(shù)據(jù)多時(shí)按需加載顯示。

（2）建筑上傳

本模塊主要給建筑數(shù)據(jù)錄入員到建筑現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)使用，其上傳的內(nèi)容主要有：

基礎(chǔ)信息：如建筑所在行政區(qū)劃、門牌地址、經(jīng)緯度、建筑名稱（曾用名）、保護(hù)級(jí)別、產(chǎn)權(quán)歸屬、建造年代、建筑類型等信息；

建筑指標(biāo)：如主體結(jié)構(gòu)形式、建筑布局、形態(tài)格局、占地面積、主體建筑層數(shù)、長(zhǎng)寬尺寸、主體屋面形態(tài)等信息；

歷史價(jià)值信息：如建筑演變歷史、主要?dú)v史事件、宗教民俗活動(dòng)、價(jià)值特色及推薦理由；

建筑圖片：主要包含區(qū)位圖、總平面圖、航拍圖、周邊環(huán)境、建筑外觀、建筑內(nèi)景、細(xì)部紋樣、其他等建筑圖片。

（3）個(gè)人中心

在本模塊中，用戶除了基本的個(gè)人資料查詢與修改外，還可查看個(gè)人上傳的建筑記錄，同時(shí)可進(jìn)入建筑上傳操作等。

1.4.3 平臺(tái)核心數(shù)據(jù)表

本平臺(tái)的核心數(shù)據(jù)表有建筑編號(hào)信息表、城市信息表、歷史建筑信息表、建筑屬性信息表、系統(tǒng)用戶表等，如表2所示：

表2 建筑數(shù)據(jù)平臺(tái)核心數(shù)據(jù)表Tab.2 The main datatables of data base platform

（1）建筑編號(hào)信息表，主要有編碼代碼及編碼值字段，用于管理全局建筑編號(hào)，方便對(duì)建筑進(jìn)行標(biāo)識(shí)。

（2）城市信息表，主要信有省級(jí)區(qū)劃代碼、省級(jí)名稱、市級(jí)區(qū)劃代碼、市級(jí)名稱、縣（區(qū)）區(qū)劃代碼、縣（區(qū)）名稱等。

（3）建筑屬性信息表，主要信息有產(chǎn)權(quán)歸屬、建造年代、建筑類別、保存狀況等。

（4）歷史建筑信息表，主要存儲(chǔ)歷史建筑信息，包含GPS坐標(biāo)、保存狀況、建筑布局、建筑地址、名稱圖片等信息，本表數(shù)據(jù)是整個(gè)平臺(tái)的核心。

（5）系統(tǒng)用戶表，用于存儲(chǔ)本平臺(tái)的用戶信息，如用戶名、性別、最后一次登錄時(shí)間等。

2 平臺(tái)實(shí)現(xiàn)

2.1 平臺(tái)部分核心接口

歷史建筑數(shù)據(jù)平臺(tái)部分核心JSON接口如表3所示：

表3 核心接口列表Tab.3 The main api interfaces of data base platform

2.2 平臺(tái)主要界面實(shí)現(xiàn)

2.2.1 后臺(tái)管理主要界面實(shí)現(xiàn)

（1）建筑數(shù)據(jù)列表主界面，列出本平臺(tái)中已上傳的建筑數(shù)據(jù)，同時(shí)在此界面可以執(zhí)行新增、編輯、數(shù)據(jù)審核、導(dǎo)出Word的操作。如圖5所示：

圖5 建筑數(shù)據(jù)列表主界面Fig.5 The main page of buildings dataList

（2）Web端錄入/編輯數(shù)據(jù)界面，主要錄入或編輯基礎(chǔ)信息、建筑指標(biāo)、建筑風(fēng)格、歷史價(jià)值等，上傳建筑圖片，可以還可以快速導(dǎo)入已有的調(diào)查Word文檔數(shù)據(jù)，如圖6所示：

圖6 錄入/編輯界面Fig.6 The page of add/edit

2.2.2 WEB端歷史建筑平臺(tái)主要界面實(shí)現(xiàn)

（1）建筑數(shù)據(jù)庫(kù)檢索，如圖7所示：

圖7 建筑數(shù)據(jù)庫(kù)檢索界面Fig.7 The page of data search

可通過(guò)市、區(qū)、社區(qū)、地址、形態(tài)格局、建筑類型等不同屬性來(lái)查詢建筑數(shù)據(jù)。

（2）地圖模式顯示界面

在WEB端中使用百度地圖顯示各地區(qū)的建筑數(shù)據(jù)，每幢建筑以紅點(diǎn)標(biāo)注，點(diǎn)擊該標(biāo)記時(shí)顯示建筑名稱。如圖8所示：

圖8 地圖模式界面Fig.8 The page of Baidu Map

2.2.3 移動(dòng)版重點(diǎn)界面實(shí)現(xiàn)

本平臺(tái)的開發(fā)重點(diǎn)是移動(dòng)版的iOS/Android程序，通過(guò)前文所述的混合開發(fā)模式不僅提高了開發(fā)效率同時(shí)也達(dá)到了界面風(fēng)格。

（1）建筑列表主界面，上部分是可左右滑動(dòng)的區(qū)劃選項(xiàng)卡，下部分是相應(yīng)區(qū)域的建筑列表項(xiàng)。如圖9所示：

（2）“我的”界面

在圖9的界面上用手指點(diǎn)擊“我的”按鈕進(jìn)入“我的”界面，通過(guò)此界面可進(jìn)入上傳建筑、查看本人上傳的建筑數(shù)據(jù)等操作，如圖10所示：

圖10 我的界面Fig.10 The mine page of mobile client

（3）建筑上傳界面

本功能主要為數(shù)據(jù)錄入員至現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)使用。在此界面上可錄入行政區(qū)劃、建筑名稱、建筑類型等數(shù)據(jù)，同時(shí)可自動(dòng)定位當(dāng)前位置。如圖11所示：

圖11 上傳新建筑界面Fig.11 The page of upload data

（4）建筑詳細(xì)信息界面

當(dāng)點(diǎn)擊圖9所示的建筑列表項(xiàng)時(shí)，進(jìn)入該建筑的詳細(xì)信息頁(yè)面。如圖12所示：

圖12 建筑詳情界面Fig.12 The page of detail information

3 結(jié)語(yǔ)

黨中央、國(guó)務(wù)院及各級(jí)政府歷來(lái)重視傳統(tǒng)歷史建筑的保護(hù)工作。習(xí)近平總書記指出，要保護(hù)弘揚(yáng)中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化，延續(xù)城市歷史文脈，保留中華文化基因。加強(qiáng)歷史建筑的保護(hù)和合理利用，有利于展示城市歷史風(fēng)貌，留住城市的建筑風(fēng)格和文化特色，是踐行新發(fā)展理念、樹立文化自信的一項(xiàng)重要工作[9-10]。

目前本項(xiàng)目已在閩清市國(guó)土資源局的歷史建筑普查項(xiàng)目中開始使用，在經(jīng)過(guò)本期的試用后，將對(duì)本平臺(tái)所暴露出來(lái)的問(wèn)題進(jìn)行深入研究并改進(jìn)，進(jìn)一步提升平臺(tái)的功能及用戶體驗(yàn)。