數(shù)據(jù)可視化視角下城市窨井蓋GIS 管理系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)

汪海波 吳亞暉 湯起順

（安徽工業(yè)大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院，馬鞍山 243002）

隨著城市化水平的提高[1]，城市中的窨井蓋種類與數(shù)量日益增加，各類窨井蓋事故也在不斷增加，影響行人的人身安全和財(cái)產(chǎn)安全，因此，城市窨井蓋管理在實(shí)況監(jiān)測(cè)、緊急情況處理，事故響應(yīng)效率等方面亟需提高[2-3]，但因窨井蓋權(quán)屬機(jī)構(gòu)不同，且沒有一個(gè)全面的窨井蓋管理系統(tǒng)，城市管理者的管理工作效率難以提升。近年來，GIS（Geographic Information System，地理信息系統(tǒng)，以下簡(jiǎn)稱為GIS）理論研究不斷發(fā)展，并且應(yīng)用于城市管理中。基于此，文章從數(shù)據(jù)可視化視角出發(fā)，對(duì)于城市窨井蓋GIS 管理系統(tǒng)的界面進(jìn)行設(shè)計(jì)研究，以提高城市管理工作者的使用體驗(yàn)。

1 相關(guān)概念解析

1.1 數(shù)據(jù)可視化

數(shù)據(jù)可視化[4]是指通過對(duì)于數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理，將“抽象”的數(shù)據(jù)以“具象”的形式表現(xiàn)，利用圖形、圖像、圖表等多種便于用戶理解的數(shù)據(jù)傳達(dá)方式，輔助以可操作的交互方式，清晰直觀地向用戶傳遞信息，幫助用戶理解、接受數(shù)據(jù)。

1.2 城市窨井蓋GIS 管理系統(tǒng)的界面設(shè)計(jì)

城市窨井蓋GIS 管理系統(tǒng)依托于計(jì)算機(jī)技術(shù)，采集與管理空間地理相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，使城市窨井蓋GIS 管理系統(tǒng)具有良好的數(shù)據(jù)處理、展示等功能[5]。城市窨井蓋GIS 管理系統(tǒng)的界面在普通城市管理系統(tǒng)界面的基礎(chǔ)之上加入GIS[6]，將感性界面與理性內(nèi)容相結(jié)合，為城市窨井蓋管理提供助力。界面設(shè)計(jì)內(nèi)容包括管理系統(tǒng)的整體風(fēng)格，以及菜單界面、登錄界面、數(shù)據(jù)分析界面、圖表圖像顯示界面、空間地圖界面、任務(wù)界面等多方面內(nèi)容的整版設(shè)計(jì)。

2 城市窨井蓋GIS 管理系統(tǒng)界面用戶認(rèn)知特征與需求分析

通過用戶訪談得知城市窨井蓋管理的相關(guān)人員按照工作職能可以分為以下三類：城市窨井蓋監(jiān)管人員、后勤維修人員與系統(tǒng)后臺(tái)維護(hù)者。城市窨井蓋監(jiān)管人員主要負(fù)責(zé)對(duì)于日常數(shù)據(jù)的監(jiān)控管理，以及在特殊狀況發(fā)生時(shí)調(diào)度相關(guān)后勤人員前往現(xiàn)場(chǎng)處理；后勤維修人員主要負(fù)責(zé)前往實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)解決各種設(shè)備問題；系統(tǒng)后臺(tái)維護(hù)者主要是對(duì)于系統(tǒng)后臺(tái)進(jìn)行維護(hù)，保證平臺(tái)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。城市窨井蓋GIS 管理系統(tǒng)界面用戶主要是城市窨井蓋監(jiān)管人員、后勤維修人員兩者，通過問卷調(diào)研與訪談的方式對(duì)于這兩類城市管理者在工作中使用系統(tǒng)時(shí)的認(rèn)知、內(nèi)容模塊需求兩個(gè)方面進(jìn)行分析，以總結(jié)出最終的系統(tǒng)界面用戶需求。

1）認(rèn)知特征分析。在信息處理中，認(rèn)知特征[7]主要分為四個(gè)環(huán)節(jié)：感知覺、注意力、記憶力和思維能力，通過對(duì)于訪談的結(jié)果進(jìn)行具體分析，得到城市管理工作人員的認(rèn)知特征，如表1。

表1 城市管理工作者認(rèn)知特征分析

2）內(nèi)容模塊需求分析。通過問卷調(diào)研，得知因?yàn)楣ぷ鞣秶煌鞘泄芾砉ぷ魅藛T、后勤維修人員對(duì)于系統(tǒng)界面內(nèi)容模塊的需求，也有差別。因此對(duì)于這兩類使用者的用戶需求分別進(jìn)行分析總結(jié)，具體結(jié)果如表2 所示。

表2 管理系統(tǒng)交互界面內(nèi)容模塊需求分析

從兩表可以得知，窨井蓋監(jiān)管人員和后勤維修人員因?yàn)槁毮懿煌?，?duì)于系統(tǒng)界面的認(rèn)知特征，內(nèi)容模塊需求是有所不同的，相應(yīng)的設(shè)計(jì)要素也有所不同，窨井蓋監(jiān)管人員因?yàn)樾枰L(zhǎng)時(shí)間檢測(cè)系統(tǒng)，監(jiān)管窨井蓋的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，對(duì)于界面的要求主要集中在清晰舒適的界面和場(chǎng)景布局，精確的內(nèi)容數(shù)據(jù)信息，異常信息的醒目顯示等方面，主要訴求是降低工作中的認(rèn)知負(fù)荷；而后勤維修人員通過系統(tǒng)來與監(jiān)管人員對(duì)接工作，不需要了解所有信息，只需要知道和維修工作相關(guān)的信息即可，因此要求集中在以下幾方面：簡(jiǎn)潔明了的界面、重點(diǎn)明確易讀取的信息、問題窨井蓋處理的任務(wù)接受、處理與回復(fù)、系統(tǒng)的使用提示與反饋。

3 城市窨井蓋GIS 管理系統(tǒng)界面數(shù)字可視化設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)

GIS 在地理信息、地理空間數(shù)據(jù)處理方面具有專業(yè)性[8-9]，但在可識(shí)讀性與易讀性方面略顯不足，容易影響用戶對(duì)于界面中數(shù)據(jù)的認(rèn)知，而這方面是數(shù)據(jù)可視化的優(yōu)勢(shì)所在。在城市窨井蓋GIS 管理系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)中，可以賦予數(shù)據(jù)以多種可視化形式，豐富界面中的信息內(nèi)容，有效提升用戶對(duì)界面中信息的認(rèn)知效率，提升城市窨井蓋GIS 管理系統(tǒng)界面的價(jià)值。因此，城市窨井蓋GIS 管理系統(tǒng)界面數(shù)字可視化設(shè)計(jì)主要具有以下三個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)：豐富數(shù)據(jù)傳達(dá)方式、增加用戶認(rèn)知效率、優(yōu)化用戶操作體驗(yàn)。

3.1 豐富數(shù)據(jù)傳達(dá)方式

城市窨井蓋GIS 管理系統(tǒng)中的有些數(shù)據(jù)專業(yè)性較強(qiáng)，且比較抽象，用戶直接接受原始的數(shù)據(jù)會(huì)比較難以理解。在界面設(shè)計(jì)的過程中，通過數(shù)據(jù)可視化的手段，可使用各種圖形圖表、圖片視頻等多種形式向用戶傳達(dá)數(shù)據(jù)，而非原本簡(jiǎn)單的數(shù)字與文字的數(shù)據(jù)傳達(dá)方式；另一方面，傳統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)多以數(shù)字二維地理數(shù)據(jù)為主，通過數(shù)據(jù)可視化，可在界面中以三維圖形、圖片、動(dòng)畫展示空間數(shù)據(jù)，提升信息的承載量和維度效果，豐富數(shù)據(jù)的表達(dá)形式。

3.2 增加用戶認(rèn)知效率

城市窨井蓋GIS 管理系統(tǒng)中部分?jǐn)?shù)據(jù)具有時(shí)效性，如天氣、警報(bào)信息等需要及時(shí)注意到的實(shí)時(shí)信息，這些數(shù)據(jù)是需要用戶觀察與跟蹤的。通過數(shù)據(jù)可視化，以用戶與界面交互的方式來管理數(shù)據(jù)，例如將這些數(shù)據(jù)獨(dú)立出來，設(shè)計(jì)成實(shí)時(shí)變化的圖表圖形，方便用戶監(jiān)測(cè)。此外，數(shù)據(jù)可視化視角下所設(shè)計(jì)完成的城市窨井蓋GIS 管理系統(tǒng)界面，也會(huì)更有利用戶發(fā)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)背后的規(guī)律，如通過線形圖展示數(shù)據(jù)，可以看出周期變化趨勢(shì)；通過散點(diǎn)圖展示數(shù)據(jù)，可以看出數(shù)據(jù)間的聚散關(guān)系，有利于用戶在與界面的交互過程中快速理解數(shù)據(jù)所代表的意義，提高用戶的認(rèn)知效率。

3.3 優(yōu)化用戶操作體驗(yàn)

數(shù)據(jù)可視化視角下設(shè)計(jì)的城市窨井蓋GIS 管理系統(tǒng)界面中，將圖形圖標(biāo)與數(shù)據(jù)結(jié)合顯示，用戶通過圖形標(biāo)志即可快速定位目標(biāo)數(shù)據(jù)，完成數(shù)據(jù)操作，數(shù)據(jù)的變化也會(huì)伴隨圖形的變化，方便用戶認(rèn)識(shí)到數(shù)據(jù)的變化；另一方面，通過傳感監(jiān)測(cè)設(shè)備收集到的環(huán)境空間信息結(jié)合地理空間數(shù)據(jù)，可在系統(tǒng)界面中根據(jù)這些數(shù)據(jù)信息還原監(jiān)測(cè)對(duì)象真實(shí)空間環(huán)境畫面[10]，監(jiān)測(cè)者就可以遠(yuǎn)程作出反應(yīng)操作。

4 數(shù)據(jù)可視化視角下城市窨井蓋GIS 管理系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)策略

4.1 界面數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)可視化的目的是向用戶傳遞正確的數(shù)據(jù)，在設(shè)計(jì)的過程中，需要保證不同認(rèn)知能力的用戶最終獲取的數(shù)據(jù)是準(zhǔn)確、清晰、完整的。因此應(yīng)選擇更容易識(shí)讀的數(shù)據(jù)顯示方式、色彩、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如圖1。同時(shí)還要注意根據(jù)數(shù)據(jù)的種類設(shè)計(jì)合適的圖表，以及組合應(yīng)用圖表以此向用戶高效傳達(dá)數(shù)據(jù)，并便于用戶理解，因?yàn)槊恳环N圖表都有各自的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，如線形圖更擅長(zhǎng)反映變化趨勢(shì)，餅形圖更擅長(zhǎng)反映數(shù)據(jù)間關(guān)系，如圖2。使用靜態(tài)效果來展示固定且變化少的數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)方式來表現(xiàn)實(shí)時(shí)變化多的數(shù)據(jù)。如窨井內(nèi)的水流量數(shù)據(jù)會(huì)實(shí)時(shí)刷新，靜態(tài)的數(shù)據(jù)展示不直觀，可以添加動(dòng)態(tài)效果，數(shù)據(jù)變化的同時(shí)，色彩也應(yīng)同步發(fā)生變化，正常閾值內(nèi)的數(shù)值為標(biāo)準(zhǔn)顏色，危險(xiǎn)閾值內(nèi)的數(shù)值則為特殊顏色，動(dòng)態(tài)的線性圖表反映監(jiān)測(cè)對(duì)象的數(shù)據(jù)波動(dòng)，通過動(dòng)態(tài)的熱力圖，以及圖中熱力區(qū)域的顏色變化反映周期內(nèi)目標(biāo)的聚集情況等，如表3。

圖1 數(shù)據(jù)可視化中的信息準(zhǔn)確性

圖2 圖表化圖像數(shù)據(jù)顯示

表3 警報(bào)數(shù)據(jù)不同等級(jí)顯示方式

4.2 界面視覺設(shè)計(jì)

4.2.1 采用柵格式布局

在設(shè)計(jì)中，可采用柵格式的模塊化界面布局方式，根據(jù)數(shù)據(jù)間關(guān)系進(jìn)行分類，將相關(guān)數(shù)據(jù)整合，有差異的數(shù)據(jù)分組，集中顯示數(shù)據(jù)。以此保證界面工整簡(jiǎn)潔、美觀、易讀，避免復(fù)雜的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，減少視覺混亂，提高界面的可用性，如圖3。

圖3 登錄界面模塊化顯示

4.2.2 構(gòu)建界面層級(jí)關(guān)系

在系統(tǒng)界面中，運(yùn)用以下方式在數(shù)據(jù)模塊之間建立視覺差異，構(gòu)建層級(jí)關(guān)系：模塊間設(shè)置不同的大小、形狀、顏色，重要模塊使用更龐大、更明顯的色塊，突出核心數(shù)據(jù)模塊；使用不同的分辨率或透明度展示對(duì)象，可通過虛化、透明化背景，對(duì)比突出重要數(shù)據(jù)；模塊標(biāo)題與模塊內(nèi)容之間使用不同的字體、字號(hào)、色彩來進(jìn)行區(qū)分，如圖4。

圖4 菜單窗口界面層級(jí)劃分顯示

4.3 界面用戶體驗(yàn)設(shè)計(jì)

4.3.1 保持界面風(fēng)格統(tǒng)一

界面不同模塊之間的字體、圖標(biāo)、色彩等[11]在風(fēng)格上應(yīng)保持統(tǒng)一，信息數(shù)據(jù)內(nèi)容采用統(tǒng)一易讀的字體字號(hào)，標(biāo)題部分選擇與主體數(shù)據(jù)不同的字體字號(hào)。色彩主要以低飽和度色彩為主，高飽和度為輔的色彩配置。界面中的符號(hào)、圖形、圖案設(shè)計(jì)應(yīng)以具體事物為基礎(chǔ)，增加辨識(shí)度，提升用戶的視覺體驗(yàn)，如圖5。

圖5 系統(tǒng)界面符號(hào)圖形圖案設(shè)計(jì)

4.3.2 采用浮動(dòng)式數(shù)據(jù)模塊

在界面中采用浮動(dòng)式的數(shù)據(jù)模塊[12]，用戶根據(jù)需求選擇需要顯示的數(shù)據(jù)模塊，數(shù)據(jù)模塊內(nèi)容的窗口大小與位置可自行調(diào)整，提高界面操作的自由度。同時(shí)針對(duì)不同的使用場(chǎng)景下應(yīng)用不同的布局方式。如在需要數(shù)據(jù)深入研究時(shí)，可以使用單模塊界面，滿足深度需求；在需要多方面分析數(shù)據(jù)時(shí)，又可添加多個(gè)模塊分析界面，滿足廣度需求，提升用戶操作體驗(yàn)，如圖6。

圖6 多模塊數(shù)據(jù)分析界面

4.3.3 顯示空間數(shù)據(jù)

將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與GIS 地理數(shù)據(jù)結(jié)合，在城市三維地圖空間界面中顯示數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)主體關(guān)系明顯，為城市管理者減輕認(rèn)知負(fù)擔(dān)；并將后勤維修人員與設(shè)備問題點(diǎn)的地理位置共同顯示在城市三維地圖界面中，在發(fā)生問題的時(shí)候，城市管理人員可以直觀確定問題設(shè)備的位置，以及相距最近的工作人員，迅速發(fā)布任務(wù)，派遣工作人員前往現(xiàn)場(chǎng)解決問題，提高事故處理效率與整體管理水平，提升用戶認(rèn)知體驗(yàn)，如圖7。

圖7 特殊信息空間地圖&任務(wù)界面

5 結(jié)語

文章根據(jù)目前城市窨井蓋管理系統(tǒng)的用戶認(rèn)知需求與內(nèi)容模塊需求，提出城市窨井蓋GIS 管理系統(tǒng)界面的設(shè)計(jì)策略。通過文章的研究可以看出，以數(shù)據(jù)可視化為視角進(jìn)行設(shè)計(jì)的城市窨井蓋GIS 管理系統(tǒng)界面具有較好的數(shù)據(jù)傳達(dá)效果，是更加高效、科學(xué)、實(shí)用的界面，能夠提高系統(tǒng)用戶的產(chǎn)品體驗(yàn)與使用效率，為城市管理人員智能化工作提供助力。