基于Axure RP的區(qū)域性地災(zāi)氣象預(yù)警系統(tǒng)原型設(shè)計

王 帥 胡立嵩 王 美 冷朝陽 吳悠悠

（武漢工程大學(xué)，湖北 武漢 430073）

0 引言

原型設(shè)計是指通過制作系統(tǒng)產(chǎn)品的簡圖或樣本，用來模擬系統(tǒng)真實的工作方式，是系統(tǒng)研發(fā)的一個重要組成部分，也是最前期的部分。通過原型設(shè)計可完善并確定系統(tǒng)建設(shè)的需求和功能，進而設(shè)計出高保真、可交互的原型產(chǎn)品，為系統(tǒng)的研發(fā)和迭代奠定基礎(chǔ)［1-3］。

地質(zhì)災(zāi)害是指在自然因素或人為活動的作用下，與地質(zhì)作用有關(guān)的災(zāi)難危害，而氣象條件是引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的主要因素［4］。區(qū)域性地災(zāi)氣象預(yù)警系統(tǒng)是基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，并結(jié)合地質(zhì)和氣象條件構(gòu)建出災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，一般可作為區(qū)域性地災(zāi)綜合防治系統(tǒng)下的二級子系統(tǒng)，也可作為獨立系統(tǒng)進行使用。地質(zhì)災(zāi)害防治已成為支持我國經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展、實現(xiàn)國家未來戰(zhàn)略目標(biāo)的重要保障因素。因此，構(gòu)建高效的區(qū)域性地災(zāi)氣象預(yù)警系統(tǒng)對減少災(zāi)害的影響具有重要意義。

本研究先對Axure RP軟件進行詳細介紹，并以Axure RP軟件為基礎(chǔ)，對區(qū)域性地災(zāi)氣象預(yù)警系統(tǒng)進行原型設(shè)計，并提出系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計的數(shù)據(jù)庫和系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計構(gòu)想，為系統(tǒng)進一步研發(fā)和地質(zhì)災(zāi)害防治工作提供借鑒。

1 Axure RP介紹

Axure RP是由美國Axure Software Solution公司研發(fā)的快速原型設(shè)計軟件，常用于軟件和網(wǎng)站的前端開發(fā)，能快速設(shè)計出APP和Web網(wǎng)站的軟件原型和生成規(guī)格說明書，便于產(chǎn)品功能的交互展示［5-7］，其能設(shè)計出高仿真的項目原型。在軟件開發(fā)前，開發(fā)團隊就能真實地體驗和直觀地感受即將開發(fā)的軟件效果與核心邏輯功能，從而實現(xiàn)精確的需求分析［8-9］。原型HTML文件經(jīng)優(yōu)化后可直接用于后期邏輯代碼的開發(fā)，避免系統(tǒng)開發(fā)初期的編程復(fù)雜，是目前業(yè)內(nèi)應(yīng)用最廣泛的交互原型設(shè)計工具，Axure RP軟件有6個主要功能模塊，其功能體系如圖1所示［10］。

圖1 Axure RP功能體系圖

Axure RP軟件的操作界面簡潔清晰，大部分界面的布局設(shè)計都可通過線框圖中的元件來完成。與傳統(tǒng)的原型設(shè)計工具（如PPT、Photoshop、Illustrator、Dreamweave、Visio）相比，交互設(shè)計和共享協(xié)作是Axure RP軟件的最顯著優(yōu)勢，其適用對象更加廣泛。與目前主流的交互設(shè)計軟件（如Justinmind、mockplus等）相比，Axure RP軟件操作簡單，更為典型［11］。Axure交互是指在其常規(guī)的工作中，不需要寫任何代碼，而是通過創(chuàng)建頁面、線框圖、動態(tài)面板以及相關(guān)交互條件，就能把靜態(tài)線框圖變成可操作的交互式動態(tài)界面原型［12-14］。Axure RP軟件的共享協(xié)作支持創(chuàng)作者把制作好的原型產(chǎn)品發(fā)布到網(wǎng)上，或在云端進行共享。在未安裝原型軟件的前提下，相關(guān)人員便能預(yù)覽界面，同產(chǎn)品進行基礎(chǔ)互動，方便對多系統(tǒng)原型指標(biāo)進行測試和評估，便于原型迭代，增強系統(tǒng)的研發(fā)效率。

2 系統(tǒng)原型設(shè)計

筆者根據(jù)自身參與地質(zhì)災(zāi)害系統(tǒng)構(gòu)建的相關(guān)經(jīng)驗，參考目前行業(yè)內(nèi)相關(guān)系統(tǒng)構(gòu)建的實際情況，結(jié)合實際需求，對區(qū)域性地災(zāi)氣象預(yù)警系統(tǒng)進行需求分析和功能構(gòu)建設(shè)計，利用Axure RP10設(shè)計軟件對系統(tǒng)進行原型設(shè)計，為區(qū)域性地災(zāi)氣象預(yù)警系統(tǒng)的進一步搭建和開發(fā)提供方案。

2.1 需求分析

本研究構(gòu)建的區(qū)域性地災(zāi)氣象預(yù)警系統(tǒng)在數(shù)據(jù)、用戶和功能性、非功能性等方面具有以下要求。

2.1.1 數(shù)據(jù)需求。系統(tǒng)需要的數(shù)據(jù)（區(qū)域地質(zhì)數(shù)據(jù)、災(zāi)害數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)等）由地質(zhì)局、氣象局等部門提供。其中，區(qū)域地質(zhì)數(shù)據(jù)包括行政區(qū)劃、道路、水系、地層巖性等；災(zāi)害數(shù)據(jù)包括隱患點、斷層等數(shù)據(jù)；氣象數(shù)據(jù)主要指降雨量數(shù)據(jù)，包括實況雨量數(shù)據(jù)和預(yù)報雨量數(shù)據(jù)（一般為24 h預(yù)報雨量）。

2.1.2 用戶需求。該系統(tǒng)將用戶分為4類，即行政領(lǐng)導(dǎo)、專業(yè)技術(shù)人員、行政預(yù)警人員和系統(tǒng)管理員，并對不同用戶設(shè)置不同的權(quán)限。①行政領(lǐng)導(dǎo)。該系統(tǒng)為行政領(lǐng)導(dǎo)提供區(qū)域整體地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)警數(shù)據(jù)，以及業(yè)務(wù)程序?qū)徍说葯?quán)限。②專業(yè)技術(shù)人員。專業(yè)技術(shù)人員具有專業(yè)監(jiān)測管理和隱患點信息、雨量數(shù)據(jù)、模型數(shù)據(jù)管理等權(quán)限，系統(tǒng)還為專業(yè)技術(shù)人員提供氣象預(yù)警產(chǎn)品制作的權(quán)限。③行政預(yù)警人員。系統(tǒng)為行政預(yù)警人員提供區(qū)域內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)警數(shù)據(jù)的整體情況、預(yù)警配置、監(jiān)測信息和災(zāi)害信息查詢、空間數(shù)據(jù)管理、成果管理和發(fā)布等權(quán)限。④系統(tǒng)管理員。除超級管理員外，系統(tǒng)管理員可單獨配置或直接將權(quán)限分給行政領(lǐng)導(dǎo)，系統(tǒng)為管理員提供相關(guān)的系統(tǒng)管理權(quán)限，包括單位管理、角色管理、用戶管理、日志查詢等。

2.1.3 功能性需求。該系統(tǒng)在滿足基本預(yù)警業(yè)務(wù)需求的同時，還能對雨量數(shù)據(jù)、預(yù)警產(chǎn)品制作與發(fā)布、預(yù)警信息等進行管理，并對系統(tǒng)用戶和角色進行權(quán)限控制，從而保障系統(tǒng)訪問和操作的安全。根據(jù)上述功能性需求分析，該系統(tǒng)包括雨量管理、預(yù)警模型、預(yù)警分析、預(yù)警成果管理、預(yù)警信息發(fā)布、系統(tǒng)和數(shù)據(jù)管理等模塊。

2.1.4 非功能性需求。非功能性需求是指界面需求和性能需求，要保證用戶界面是以用戶為中心，且界面美觀簡潔、布局合理、易操作、符合行業(yè)規(guī)范，同時在選擇數(shù)據(jù)傳輸方式和數(shù)據(jù)庫時，要保證安全可靠、擁有良好的運行和響應(yīng)速度，可滿足系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行和易于升級的需求。

2.2 功能框架

在系統(tǒng)需求分析的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)功能模塊包括地圖基本功能、預(yù)警分析、雨量綜合、專業(yè)監(jiān)測、地質(zhì)災(zāi)害、數(shù)據(jù)管理、系統(tǒng)管理等，詳細設(shè)計如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)功能框架圖

2.3 布局設(shè)計

在進行系統(tǒng)設(shè)計時，根據(jù)區(qū)域性地災(zāi)氣象預(yù)警系統(tǒng)的需求和功能框架，采用圖形用戶界面（GUI）的設(shè)計原則，使界面簡潔、美觀，讓用戶對界面上的功能一目了然，使用戶能快速熟練掌握該系統(tǒng)［15］。首先對系統(tǒng)原型的主界面進行布局，然后再根據(jù)具體功能需求進行詳細的布局設(shè)計，系統(tǒng)布局設(shè)計圖［16］如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)布局設(shè)計圖

圖3中，一級功能菜單欄包括預(yù)警分析、雨量綜合等6項，可在該區(qū)域全部顯示；個人管理菜單欄可對用戶信息進行查看和退出管理；二級功能菜單欄是一級功能下的各二級功能，對應(yīng)區(qū)域可顯示一級功能菜單選中時的對應(yīng)二級功能；地圖基本操作工具條包括對地圖的放大、縮小、全屏、復(fù)位、平移、定位等；地圖和預(yù)警信息顯示區(qū)域在地圖和信息操作時可進行可視化展示；底圖管理中有圖層控制樹可展示相關(guān)的空間數(shù)據(jù)，選中某個圖層時，系統(tǒng)彈出圖層的圖例，方便多個圖層疊加顯示。勾選隱患點圖層時，在地圖上疊加顯示隱患點，選中某個隱患點，以彈窗的形式顯示該隱患點的編號、災(zāi)害類型等信息。

2.4 原型設(shè)計

根據(jù)構(gòu)建的系統(tǒng)功能框架和布局設(shè)計，首先在Axure RP軟件中制作出系統(tǒng)的登錄界面（見圖4）、主界面（見圖5）和各功能模塊內(nèi)容，將各功能模塊添加到界面中的合適位置。其次是根據(jù)系統(tǒng)的功能需求，設(shè)置相應(yīng)功能模塊的動態(tài)面板、各項操作進行交互設(shè)計，模型參數(shù)設(shè)置如圖6所示。再按照操作邏輯和功能邏輯對界面和模塊進行交互設(shè)計。最后發(fā)布制作好的區(qū)域性地災(zāi)氣象預(yù)警系統(tǒng)，可發(fā)布到Axure Cloud中，或生成原型文件、Word規(guī)格說明書等材料，便于用戶進行初步體驗評估。

圖4 登錄界面設(shè)計圖

圖5 主界面設(shè)計圖

圖6 模型參數(shù)設(shè)置設(shè)計圖

3 系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計

區(qū)域性地災(zāi)氣象預(yù)警系統(tǒng)擬采用B/S體系架構(gòu)，在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系和安全防護體系的指導(dǎo)和約束下，在IT基礎(chǔ)環(huán)境中構(gòu)建地質(zhì)災(zāi)害氣象數(shù)據(jù)資源體系，實現(xiàn)對地質(zhì)災(zāi)害、氣象多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的采集、匯交、轉(zhuǎn)換等，從而形成區(qū)域性地災(zāi)氣象預(yù)警綜合數(shù)據(jù)庫，并在此基礎(chǔ)上搭建網(wǎng)頁版區(qū)域性地災(zāi)氣象預(yù)警在線系統(tǒng)，為用戶提供專業(yè)的業(yè)務(wù)功能及信息服務(wù)。

3.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

建立標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的區(qū)域性地災(zāi)氣象預(yù)警系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)對基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、地質(zhì)災(zāi)害隱患點數(shù)據(jù)、氣象雨量數(shù)據(jù)、預(yù)警成果數(shù)據(jù)、用戶數(shù)據(jù)等的科學(xué)采集和統(tǒng)一管理，為地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)警系統(tǒng)的應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支撐。區(qū)域性地災(zāi)氣象預(yù)警系統(tǒng)擬采用SQL Server數(shù)據(jù)庫。

區(qū)域性地災(zāi)氣象預(yù)警系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫包括空間數(shù)據(jù)庫、地質(zhì)環(huán)境數(shù)據(jù)庫、氣象預(yù)警數(shù)據(jù)庫、系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)庫等，詳細內(nèi)容見表1。

表1 數(shù)據(jù)庫建設(shè)信息表

3.2 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

在后續(xù)研究中，筆者將在GIS平臺、數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，擬采用HTML5+Javascript+C#的方式進行開發(fā)，采用面向服務(wù)的思想進行設(shè)計，建立區(qū)域性地災(zāi)氣象預(yù)警系統(tǒng)，從而實現(xiàn)對區(qū)域內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)警任務(wù)的發(fā)布。

3.2.1 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境。區(qū)域性地災(zāi)氣象預(yù)警系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境見表2。

表2 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境

3.2.2 關(guān)鍵技術(shù)。在系統(tǒng)開發(fā)過程中用到Web API技術(shù)、WCF技術(shù)、WebSocket技術(shù)、Owin-SelfHost自宿主、集群和容器技術(shù)、多進程技術(shù)、Ajax技術(shù)、多用戶并發(fā)訪問與長事務(wù)處理技術(shù)、JQuery技術(shù)、GIS技術(shù)等。

4 結(jié)語

本研究以區(qū)域性地災(zāi)氣象預(yù)警系統(tǒng)的原型設(shè)計為研究對象，將原型設(shè)計軟件Axure RP引入?yún)^(qū)域性地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)警系統(tǒng)的創(chuàng)建中，通過該軟件來理清系統(tǒng)的設(shè)計思路，對區(qū)域性地災(zāi)氣象預(yù)警系統(tǒng)進行需求分析，完成系統(tǒng)功能框架建立和布局設(shè)計，初步構(gòu)建基于區(qū)域性地質(zhì)災(zāi)害和氣象的預(yù)警系統(tǒng)原型，同時提出系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫和架構(gòu)設(shè)計，為后續(xù)開發(fā)過程奠定基礎(chǔ)，也為地質(zhì)災(zāi)害防治工作者提供借鑒。

在后續(xù)的工作中，還可深入考慮以下3個方面。①增強區(qū)域性地災(zāi)氣象預(yù)警系統(tǒng)的功能細節(jié)。②在使用SQL Server數(shù)據(jù)庫時，結(jié)合MySQL Binlog對系統(tǒng)用戶的操作進行審計，能更好地實現(xiàn)SQL監(jiān)控。③將區(qū)域性地災(zāi)氣象預(yù)警系統(tǒng)與區(qū)域性地質(zhì)災(zāi)害綜合防治系統(tǒng)進行結(jié)合交互。