王 帅 胡立嵩 王 美 冷朝阳 吴悠悠

（武汉工程大学，湖北 武汉 430073）

0 引言

原型设计是指通过制作系统产品的简图或样本，用来模拟系统真实的工作方式，是系统研发的一个重要组成部分，也是最前期的部分。通过原型设计可完善并确定系统建设的需求和功能，进而设计出高保真、可交互的原型产品，为系统的研发和迭代奠定基础［1-3］。

地质灾害是指在自然因素或人为活动的作用下，与地质作用有关的灾难危害，而气象条件是引发地质灾害的主要因素［4］。区域性地灾气象预警系统是基于互联网技术，并结合地质和气象条件构建出灾害监测预警系统，一般可作为区域性地灾综合防治系统下的二级子系统，也可作为独立系统进行使用。地质灾害防治已成为支持我国经济社会可持续发展、实现国家未来战略目标的重要保障因素。因此，构建高效的区域性地灾气象预警系统对减少灾害的影响具有重要意义。

本研究先对Axure RP软件进行详细介绍，并以Axure RP软件为基础，对区域性地灾气象预警系统进行原型设计，并提出系统开发设计的数据库和系统架构设计构想，为系统进一步研发和地质灾害防治工作提供借鉴。

1 Axure RP介绍

Axure RP是由美国Axure Software Solution公司研发的快速原型设计软件，常用于软件和网站的前端开发，能快速设计出APP和Web网站的软件原型和生成规格说明书，便于产品功能的交互展示［5-7］，其能设计出高仿真的项目原型。在软件开发前，开发团队就能真实地体验和直观地感受即将开发的软件效果与核心逻辑功能，从而实现精确的需求分析［8-9］。原型HTML文件经优化后可直接用于后期逻辑代码的开发，避免系统开发初期的编程复杂，是目前业内应用最广泛的交互原型设计工具，Axure RP软件有6个主要功能模块，其功能体系如图1所示［10］。

图1 Axure RP功能体系图

Axure RP软件的操作界面简洁清晰，大部分界面的布局设计都可通过线框图中的元件来完成。与传统的原型设计工具（如PPT、Photoshop、Illustrator、Dreamweave、Visio）相比，交互设计和共享协作是Axure RP软件的最显著优势，其适用对象更加广泛。与目前主流的交互设计软件（如Justinmind、mockplus等）相比，Axure RP软件操作简单，更为典型［11］。Axure交互是指在其常规的工作中，不需要写任何代码，而是通过创建页面、线框图、动态面板以及相关交互条件，就能把静态线框图变成可操作的交互式动态界面原型［12-14］。Axure RP软件的共享协作支持创作者把制作好的原型产品发布到网上，或在云端进行共享。在未安装原型软件的前提下，相关人员便能预览界面，同产品进行基础互动，方便对多系统原型指标进行测试和评估，便于原型迭代，增强系统的研发效率。

2 系统原型设计

笔者根据自身参与地质灾害系统构建的相关经验，参考目前行业内相关系统构建的实际情况，结合实际需求，对区域性地灾气象预警系统进行需求分析和功能构建设计，利用Axure RP10设计软件对系统进行原型设计，为区域性地灾气象预警系统的进一步搭建和开发提供方案。

2.1 需求分析

本研究构建的区域性地灾气象预警系统在数据、用户和功能性、非功能性等方面具有以下要求。

2.1.1 数据需求。系统需要的数据（区域地质数据、灾害数据、气象数据等）由地质局、气象局等部门提供。其中，区域地质数据包括行政区划、道路、水系、地层岩性等；灾害数据包括隐患点、断层等数据；气象数据主要指降雨量数据，包括实况雨量数据和预报雨量数据（一般为24 h预报雨量）。

2.1.2 用户需求。该系统将用户分为4类，即行政领导、专业技术人员、行政预警人员和系统管理员，并对不同用户设置不同的权限。①行政领导。该系统为行政领导提供区域整体地质灾害气象预警数据，以及业务程序审核等权限。②专业技术人员。专业技术人员具有专业监测管理和隐患点信息、雨量数据、模型数据管理等权限，系统还为专业技术人员提供气象预警产品制作的权限。③行政预警人员。系统为行政预警人员提供区域内地质灾害气象预警数据的整体情况、预警配置、监测信息和灾害信息查询、空间数据管理、成果管理和发布等权限。④系统管理员。除超级管理员外，系统管理员可单独配置或直接将权限分给行政领导，系统为管理员提供相关的系统管理权限，包括单位管理、角色管理、用户管理、日志查询等。

2.1.3 功能性需求。该系统在满足基本预警业务需求的同时，还能对雨量数据、预警产品制作与发布、预警信息等进行管理，并对系统用户和角色进行权限控制，从而保障系统访问和操作的安全。根据上述功能性需求分析，该系统包括雨量管理、预警模型、预警分析、预警成果管理、预警信息发布、系统和数据管理等模块。

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，要保证用户界面是以用户为中心，且界面美观简洁、布局合理、易操作、符合行业规范，同时在选择数据传输方式和数据库时，要保证安全可靠、拥有良好的运行和响应速度，可满足系统长期稳定运行和易于升级的需求。

2.2 功能框架

在系统需求分析的基础上，系统功能模块包括地图基本功能、预警分析、雨量综合、专业监测、地质灾害、数据管理、系统管理等，详细设计如图2所示。

图2 系统功能框架图

2.3 布局设计

在进行系统设计时，根据区域性地灾气象预警系统的需求和功能框架，采用图形用户界面（GUI）的设计原则，使界面简洁、美观，让用户对界面上的功能一目了然，使用户能快速熟练掌握该系统［15］。首先对系统原型的主界面进行布局，然后再根据具体功能需求进行详细的布局设计，系统布局设计图［16］如图3所示。

图3 系统布局设计图

图3中，一级功能菜单栏包括预警分析、雨量综合等6项，可在该区域全部显示；个人管理菜单栏可对用户信息进行查看和退出管理；二级功能菜单栏是一级功能下的各二级功能，对应区域可显示一级功能菜单选中时的对应二级功能；地图基本操作工具条包括对地图的放大、缩小、全屏、复位、平移、定位等；地图和预警信息显示区域在地图和信息操作时可进行可视化展示；底图管理中有图层控制树可展示相关的空间数据，选中某个图层时，系统弹出图层的图例，方便多个图层叠加显示。勾选隐患点图层时，在地图上叠加显示隐患点，选中某个隐患点，以弹窗的形式显示该隐患点的编号、灾害类型等信息。

2.4 原型设计

根据构建的系统功能框架和布局设计，首先在Axure RP软件中制作出系统的登录界面（见图4）、主界面（见图5）和各功能模块内容，将各功能模块添加到界面中的合适位置。其次是根据系统的功能需求，设置相应功能模块的动态面板、各项操作进行交互设计，模型参数设置如图6所示。再按照操作逻辑和功能逻辑对界面和模块进行交互设计。最后发布制作好的区域性地灾气象预警系统，可发布到Axure Cloud中，或生成原型文件、Word规格说明书等材料，便于用户进行初步体验评估。

图4 登录界面设计图

图5 主界面设计图

图6 模型参数设置设计图

3 系统开发设计

区域性地灾气象预警系统拟采用B/S体系架构，在标准规范体系和安全防护体系的指导和约束下，在IT基础环境中构建地质灾害气象数据资源体系，实现对地质灾害、气象多源异构数据的采集、汇交、转换等，从而形成区域性地灾气象预警综合数据库，并在此基础上搭建网页版区域性地灾气象预警在线系统，为用户提供专业的业务功能及信息服务。

3.1 数据库设计

建立标准统一的区域性地灾气象预警系统数据库，实现对基础地理数据、地质灾害隐患点数据、气象雨量数据、预警成果数据、用户数据等的科学采集和统一管理，为地质灾害气象预警系统的应用提供数据支撑。区域性地灾气象预警系统拟采用SQL Server数据库。

区域性地灾气象预警系统数据库包括空间数据库、地质环境数据库、气象预警数据库、系统管理数据库等，详细内容见表1。

表1 数据库建设信息表

3.2 系统架构设计

在后续研究中，笔者将在GIS平台、数据库的基础上，拟采用HTML5+Javascript+C#的方式进行开发，采用面向服务的思想进行设计，建立区域性地灾气象预警系统，从而实现对区域内地质灾害气象预警任务的发布。

3.2.1 系统开发环境。区域性地灾气象预警系统开发环境见表2。

表2 系统开发环境

3.2.2 关键技术。在系统开发过程中用到Web API技术、WCF技术、WebSocket技术、Owin-SelfHost自宿主、集群和容器技术、多进程技术、Ajax技术、多用户并发访问与长事务处理技术、JQuery技术、GIS技术等。

4 结语

本研究以区域性地灾气象预警系统的原型设计为研究对象，将原型设计软件Axure RP引入区域性地质灾害气象预警系统的创建中，通过该软件来理清系统的设计思路，对区域性地灾气象预警系统进行需求分析，完成系统功能框架建立和布局设计，初步构建基于区域性地质灾害和气象的预警系统原型，同时提出系统数据库和架构设计，为后续开发过程奠定基础，也为地质灾害防治工作者提供借鉴。

在后续的工作中，还可深入考虑以下3个方面。①增强区域性地灾气象预警系统的功能细节。②在使用SQL Server数据库时，结合MySQL Binlog对系统用户的操作进行审计，能更好地实现SQL监控。③将区域性地灾气象预警系统与区域性地质灾害综合防治系统进行结合交互。