宋轉玲王 雯宋慶磊丁 明李新放孫 宇王 潔

(自然資源部第一海洋研究所,山東 青島 266061)

隨著陸地資源的逐漸減少,人類對作為自然資源重要組成部分的海洋資源的依賴日益增強[1-2]。海洋是人類未來發(fā)展的重要領域,海洋中蘊藏著豐富資源,可為人類解決資源短缺提供巨大的物質支撐力,如生物資源、礦產(chǎn)資源等[3-4]。因此,世界多個國家在認識海洋、經(jīng)略海洋、保護海洋、建設海洋強國方面已經(jīng)達成共識,而海洋科學考察便是人類認識海洋的一個基本途徑。多個國家在海洋科學考察方面已投入了巨大的人力、物力,并取得了諸多成果[5-15]。海洋科學考察重要的渠道之一是科研工作者搭載科學考察船出海調(diào)查,利用各種海洋調(diào)查和分析儀器、海洋觀測浮標/潛標、采水/采樣器、海洋拖體、水下滑翔機、遙感和探空觀測儀器設備等獲取海洋水文、地質、生物、化學等學科方面的科學數(shù)據(jù)或樣品。海洋科學考察是一項長期而艱巨的工作,海洋科學數(shù)據(jù)來之不易,因此,推動數(shù)據(jù)重用(再利用),促使數(shù)據(jù)價值最大化[16]意義重大。數(shù)據(jù)重用的重要前提是保證數(shù)據(jù)質量,如實、規(guī)范地記錄數(shù)據(jù)生產(chǎn)過程,以備后期數(shù)據(jù)溯源。

航次報告(voyage report)是反映海洋科學考察數(shù)據(jù)生產(chǎn)過程最重要的原始文字記錄和數(shù)據(jù)記錄,是全國科學技術名詞審定委員會在1996年審定并公布的航?？茖W技術名詞[17],具有紀實性、概括性和指導性意義。全面如實地記錄每個航次的工作過程與數(shù)據(jù)獲取情況能夠為航次工作的督促、檢查及數(shù)據(jù)的查詢、統(tǒng)計、分析和追蹤提供不可缺少的重要依據(jù),并為管理層做決策時提供有力的參考數(shù)據(jù)[18-19]。所以,越來越多的科研院所和高校重視航次報告的撰寫與評審,并對報告的章節(jié)、表格及數(shù)據(jù)準確性和規(guī)范性把關[20-22]①何高文,楊勝雄,朱克超,等.國際海底區(qū)域研究開發(fā)“十五”計劃DY105-13航次成果報告.2005.②李家彪.“南海大陸邊緣動力學及油氣資源潛力”南海OBS航次報告.2013.③曾志剛.“典型弧后盆地熱液活動及其成礦機理”沖繩海槽北部航次(HOBAB1)調(diào)查研究報告.2013.④王東曉.2004—2011年南海北部開放航次科學調(diào)查報告.2020.,為航次報告的真實性、規(guī)范性和科學性提供了保證。

在航次數(shù)據(jù)管理部門需要對多參航單位、多參航人員、多參航項目(課題)的多個航次報告統(tǒng)一管理時,航次報告的提交和評審是必備的工作內(nèi)容之一。目前,航次報告的提交、評審和統(tǒng)計等工作依然依賴于人工和較為初級的office辦公軟件和Email等方式,工作效率低且容易出錯。近年來,信息管理系統(tǒng)技術迅猛發(fā)展,多個領域包括海洋領域都爭相利用新技術、新手段減輕工作量、降低出錯率、減少成本,以提高信息管理水平[23-28]。其中國家自然科學基金網(wǎng)絡信息系統(tǒng)以Module Tabs(選項卡,簡稱Tab)標簽作為主UI(User Interface)元素設計開發(fā)了國家自然科學基金項目管理功能模塊[29],為規(guī)范化和高效性管理國家自然科學基金項目提供了保證。把已經(jīng)成熟的信息開發(fā)技術應用到航次報告管理工作中是必然趨勢。

本文根據(jù)既定的航次報告提綱,從用戶界面友好性和信息技術優(yōu)勢組合角度出發(fā),選擇Tab標簽作為主要的UI元素,設計開發(fā)基于用戶級別權限的B/S(Browser/Server)模式航次報告管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)的報告新增、修改、刪除、查詢、送審及評審等模塊已上線運行,報告撰寫人、報告評審專家、管理部門工作人員(以下簡稱“工作人員”)、系統(tǒng)管理員等級別的用戶可以登錄該系統(tǒng)在線完成航次報告的提交與評審等工作。使用該系統(tǒng)大大提高了工作效率、降低了由人工造成的出錯率。

1 航次報告管理系統(tǒng)的用戶需求

1.1 航次報告特點

航次報告記錄航次任務來源及任務輸出的工作過程和總結。航次報告主要包括航前計劃、航中執(zhí)行、航后總結等多個章節(jié),其中航前計劃通常包括科學目標和航次計劃,航中執(zhí)行通常包括調(diào)查站位、調(diào)查內(nèi)容、參航單位和人員、調(diào)查設備、標準物質等,航后總結包括調(diào)查成果、調(diào)查作業(yè)完成情況及問題建議、致謝及工作日志和工作照片等。

1.2 航次報告管理的業(yè)務流程

航次報告相關人員利用航次報告管理系統(tǒng)完成航次報告的在線提交和評審等業(yè)務工作流程(圖1)。航次報告提交后,先由工作人員進行形式審查,審查通過后,將報告分配給評審專家評審以完成送審流程。評審專家收到評審任務通知后登錄系統(tǒng),對待評審的報告進行評審,并在系統(tǒng)中填寫和提交評審意見。報告撰寫人登錄系統(tǒng)查看評審專家意見并修改航次報告,直至評審通過。在關鍵處理節(jié)點,如航次報告分配至評審專家后,要求系統(tǒng)能自動給節(jié)點處理負責人(此處是評審專家)發(fā)送固定模板的郵件通知,以便提高報告操作流轉過程中的效率。

圖1 航次報告管理業(yè)務流程Fig.1 Work flow of the voyage report management

2 航次報告管理系統(tǒng)設計

2.1 航次報告管理系統(tǒng)總體框架設計

根據(jù)航次報告系統(tǒng)用戶需求,設計航次報告管理系統(tǒng)框架。系統(tǒng)采取B/S模式,以便用戶可以隨時隨地查詢、瀏覽、新增、刪除、修改報告。系統(tǒng)總體框架設計如圖2所示。

圖2 航次報告管理系統(tǒng)總體框架設計Fig.2 Design of overall framework of the voyage report management system

系統(tǒng)總體框架包含前端UI、協(xié)議接口、業(yè)務層、數(shù)據(jù)層、數(shù)據(jù)庫和運行環(huán)境六部分。系統(tǒng)用戶在PC 端UI上通過協(xié)議接口傳遞業(yè)務操作的發(fā)出與反饋。協(xié)議接口采用超文本傳輸協(xié)議HTTP(Hyper Text Transfer Protocol)從瀏覽器發(fā)出請求,Web服務響應請求并返回。HTTP是一種無狀態(tài)的、應用層的、以請求/應答方式運行的協(xié)議,它使用可擴展的語義和自描述消息格式,與基于網(wǎng)絡的超文本信息系統(tǒng)進行靈活的互動[30-32]。在業(yè)務層,根據(jù)航次報告管理工作需求設計不同的功能模塊,如用戶管理、報告管理、評審管理、數(shù)據(jù)字典管理和系統(tǒng)設置等。接收到從業(yè)務層傳遞來的業(yè)務邏輯操作,數(shù)據(jù)層創(chuàng)建持久化類,持久化類是共有類而且屬性私有,每個類的屬性與數(shù)據(jù)庫中表的屬性一一對應,并實現(xiàn)關系型數(shù)據(jù)庫的表之間關聯(lián)的對應。實際操作過程中,相關業(yè)務人員不需要再關注數(shù)據(jù)庫,只需要持久化類就可以完成對數(shù)據(jù)庫的增加、刪除、修改和查詢。依據(jù)航次報告中涉及的數(shù)據(jù)特點及數(shù)據(jù)應用需求,本文采用跨平臺的開源MySQL關系型數(shù)據(jù)庫,實現(xiàn)空間及屬性數(shù)據(jù)的高效存儲和管理[33],MySQL體積小、服務穩(wěn)定、提供多種API接口、支持多種開發(fā)語言、易安裝、易維護、使用成本低。服務器可以用獨立的物理機,也可以用虛擬機,安裝JDK、Tomcat、MySQL等軟件,為航次報告管理系統(tǒng)提供跨平臺、穩(wěn)定的運行環(huán)境。

基于系統(tǒng)總框架設計,本系統(tǒng)具體開發(fā)實現(xiàn)主要使用JSP、Ajax、jQuery、FreeMarker等與Spring MVC+Spring+MyBatis(SSM)框架整合技術。SSM 框架是SpringMVC、Spring和MyBatis框架的整合,是標準的MVC模式,將整個系統(tǒng)劃分為View表現(xiàn)層、Controller控制層、Service業(yè)務層和DAO數(shù)據(jù)持久層四層[34]。其中,Spring MVC負責請求的轉發(fā)和視圖管理,Spring實現(xiàn)業(yè)務對象管理,MyBatis作為數(shù)據(jù)對象的持久化引擎[35]。

2.2 航次報告管理系統(tǒng)功能模塊設計

本系統(tǒng)中涉及的航次報告分為2種版本,一種是信息較為全面的管理部門內(nèi)部保存的版本,另外一種是刪除不宜公開發(fā)布的信息后的出版版本。為了實現(xiàn)基于用戶權限的2種版本航次報告的新增、修改、刪除、查詢和評審等較為基礎的管理功能,滿足系統(tǒng)信息的動態(tài)管理需求,提高航次報告管理的效率,本文將系統(tǒng)功能模塊設計為前臺和后臺,分別如圖3和圖4所示。

圖3 系統(tǒng)前臺功能模塊Fig.3 The front desk function module of the system

圖4 系統(tǒng)后臺功能模塊Fig.4 The rear desk function module of the system

系統(tǒng)前臺模塊主要包含報告管理、報告評審、報告集成、文檔下載、個人中心和系統(tǒng)幫助等模塊,是報告撰寫人、航次首席科學家、評審專家和工作人員等用戶的主要界面。用戶在報告管理模塊中可以完成報告(內(nèi)部保存版和出版兩種版本)的新增、修改、刪除、查詢等操作;用戶在報告評審模塊中可以完成報告的送審和評審等;用戶在報告集成模塊可以生成和下載單個航次報告(word版);用戶在文檔下載模塊可以下載航次報告提綱及填寫說明等;用戶在個人中心可以完成注冊、個人信息修改及專家申請等操作;用戶在系統(tǒng)幫助模塊可以下載系統(tǒng)操作相關的說明文檔,以便快速了解系統(tǒng)的操作流程。為了防止用戶誤刪信息,前臺的所有刪除都設置為邏輯刪除。

系統(tǒng)后臺模塊是工作人員和系統(tǒng)管理員用于維護系統(tǒng)基礎信息的模塊,主要包含數(shù)據(jù)字典、系統(tǒng)設置、報告管理、評審管理、會議管理和專家管理。用戶在數(shù)據(jù)字典和系統(tǒng)設置模塊完成系統(tǒng)基礎信息的維護;在報告管理、評審管理、會議管理和專家管理模塊完成系統(tǒng)業(yè)務信息的維護。為了避免冗余及無效信息過多占用數(shù)據(jù)庫空間,后臺數(shù)據(jù)的刪除設置為物理刪除。

2.3 系統(tǒng)用戶級別及權限分配

為了保證系統(tǒng)信息安全,本系統(tǒng)安全策略之一是用戶權限管理,將基于角色的訪問控制與航次報告管理業(yè)務流程相結合。確定系統(tǒng)角色和權限范圍,給每個用戶分配相應的角色,用戶根據(jù)自己的角色可以且只能訪問和操作自己權限之內(nèi)的功能模塊(表1)。

表1 航次報告管理系統(tǒng)的用戶和權限設置Table 1 The user and permission setting of the voyage report management system

續(xù)表

航次報告管理系統(tǒng)的用戶分為系統(tǒng)管理員、工作人員、報告撰寫人、航次首席科學家和評審專家五個角色。其中,系統(tǒng)管理員和工作人員可以操作所有的航次報告,報告撰寫人和航次首席科學家只能操作自己提交或負責的航次的報告,評審專家只能操作分配給自己的報告。

2.4 系統(tǒng)UI設計

目前信息管理系統(tǒng)技術發(fā)展到成熟階段,UI設計已經(jīng)不能僅將界面規(guī)劃及組織結構簡單羅列,需要綜合考慮展示的信息特點和用戶界面友好性,注重設計元素的編排,以保證UI界面風格適合信息內(nèi)容、界面元素簡潔、信息顯示清晰,滿足用戶在系統(tǒng)頁面上的友好性和有效性的需求。

根據(jù)航次報告提交操作涉及的信息保存方式,航次報告管理系統(tǒng)的UI有常見的文本框、下拉框、時間控件和上傳控件等元素,特色之一是使用了Tab標簽[36]。由于Tab標簽可縮短Web界面屏幕長度,降低信息的顯示密度,同時又不犧牲需要可見的信息量,而且它還可以在頁面加載時加載本頁面所有顯示信息,將不同的顯示信息重疊放置在某一布局區(qū)塊內(nèi),重疊的內(nèi)容區(qū)里只有其中一層可見,其他層隱藏。所以,Tab標簽這種交互元素已得到越來越普遍的應用。用戶利用鼠標觸發(fā)內(nèi)容區(qū)所對應的標簽,以請求顯示該層內(nèi)容區(qū)。Tab標簽切換過程中不需再刷新當前頁面,減輕了服務器的加載負荷[37]。Tab分為選中狀態(tài)和非選中狀態(tài),可通過改變字色、放大字號、添加線條和增加背景色等凸顯選中狀態(tài),如圖5所示。背景色為灰色的Tab2為選中狀態(tài),背景色為白色的Tab1、Tab3和Tab4為非選中狀態(tài)。

圖5 Tab標簽顯示機制Fig.5 Display mechanism of the Tab label

為了讓用戶能在界面中快速、有效地找到目標信息,通過Tab標簽對系統(tǒng)展示的信息結果進行分類。根據(jù)在界面中所處的位置,Tab可分為頂部欄Tab、側邊欄Tab和底部欄Tab。由于航次報告章節(jié)較多,而且每個章節(jié)內(nèi)容字數(shù)不確定,在網(wǎng)頁上完整展示某些較長章節(jié)內(nèi)容時需要有縱向滾動條。按照用戶在網(wǎng)頁上交互操作時從上向下看的視覺習慣,位于主界面上方的頂部欄Tab是理想的方式,可使用戶在提交或者修改航次報告時盡量少使用滾動條而在當前頁面中能迅速定位到所要操作的報告章節(jié)。使用頂部欄Tab 的頁面層級明確,操作時間成本低,可提高用戶的工作效率。然而,由于Tab 方式導致當前頁面僅能展示當前報告章節(jié),顯示的內(nèi)容較少,所以用戶若想查看報告的全部內(nèi)容,必須到集成模塊集成報告(word版)。

在UI設計過程中,應考慮數(shù)據(jù)庫結構,注重數(shù)據(jù)計量單位的統(tǒng)一。實現(xiàn)同一個系統(tǒng)中有量綱的要素計量單位一致,對系統(tǒng)用戶而言,形成慣性認知,降低輸入出錯率,為以后的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析提供計量單位一致的數(shù)據(jù)依據(jù)。航次報告管理系統(tǒng)中涉及的要素及計量單位如表2所示。

表2 要素及計量單位一覽表Table 2 List of elements and measurement units

3 系統(tǒng)實現(xiàn)

根據(jù)前文的技術總框架、系統(tǒng)功能和系統(tǒng)UI設計,本文開發(fā)了航次報告管理系統(tǒng)。系統(tǒng)用戶在統(tǒng)一的用戶登錄界面(圖6)輸入用戶名、有效的密碼和驗證碼,選擇登錄身份,并進行多重的身份驗證,以保證系統(tǒng)安全。

圖6 系統(tǒng)用戶登錄界面Fig.6 User login interface of the system

本系統(tǒng)前臺頁面包含6個導航菜單:航次報告管理、航次報告評審、航次報告集成、文檔下載、個人中心和系統(tǒng)幫助。用戶登錄系統(tǒng)后,進入航次報告列表頁面(圖7),可以進行航次報告的新增、修改、刪除等操作。

圖7 航次報告列表界面Fig.7 List interface of voyage report

航次報告新增界面中,點擊頁面主框架頂部Tab標簽(圖8中紅框),用戶能明確切換到要操作的章節(jié),修改頁面和新增頁面的操作與之類似。在報告操作過程中,用戶可以點擊“暫存”按鈕以防已填寫的信息丟失。在提交報告之前,用戶隨時可以修改當前報告內(nèi)容。

圖8 航次報告新增界面Fig.8 Add interface of voyage report

本系統(tǒng)后臺頁面的航次報告相關管理和系統(tǒng)的基礎信息維護主要由工作人員和系統(tǒng)管理員完成,后臺主界面如圖9所示。其中,工作人員在后臺中可對航次報告進行新增、修改、刪除及分配專家完成航次報告的維護和送審過程,界面如圖10所示。

圖9 系統(tǒng)后臺主界面Fig.9 Backstage master interface of the system

圖10 系統(tǒng)后臺報告管理界面Fig.10 Backstage report management interface of the system

4 結 語

航次報告是航次實施過程中最原始、最基礎的第一手工作記錄,是形成科研成果的重要依據(jù)。在多個航次報告統(tǒng)一集中管理工作需求下,用先進的信息開發(fā)技術完成航次報告的在線撰寫、提交、評審、統(tǒng)計分析是形勢所趨。在既定的航次報告管理工作步驟和崗位職責及航次報告提綱基礎上,航次報告管理系統(tǒng)在每個流程設置關鍵節(jié)點,在有效的管控下,督促和幫助系統(tǒng)用戶有條不紊地完成航次報告的管理工作,自動化程度高,節(jié)約人力成本并減少人為錯誤,滿足當前航次報告保管工作的管理需求。

本文選用Tab標簽作為主UI樣式,設計開發(fā)了—套基于B/S架構的航次報告管理系統(tǒng),該系統(tǒng)滿足航次報告管理和評審管理等需求,用戶操作簡便、系統(tǒng)友好性強。本研究成果在國家自然科學基金共享航次計劃實施中進行應用,2019年和2020年執(zhí)行的航次報告撰寫人和相關評審專家已經(jīng)通過本系統(tǒng)完成報告提交和部分評審工作,大大提高了工作效率。計劃后期根據(jù)工作需求不斷完善系統(tǒng)功能模塊,增加數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析及展示等模塊,以便決策層使用系統(tǒng)并做宏觀決策。