数据可视化视角下城市窨井盖GIS 管理系统界面设计

汪海波 吴亚晖 汤起顺

（安徽工业大学艺术与设计学院，马鞍山 243002）

随着城市化水平的提高[1]，城市中的窨井盖种类与数量日益增加，各类窨井盖事故也在不断增加，影响行人的人身安全和财产安全，因此，城市窨井盖管理在实况监测、紧急情况处理，事故响应效率等方面亟需提高[2-3]，但因窨井盖权属机构不同，且没有一个全面的窨井盖管理系统，城市管理者的管理工作效率难以提升。近年来，GIS（Geographic Information System，地理信息系统，以下简称为GIS）理论研究不断发展，并且应用于城市管理中。基于此，文章从数据可视化视角出发，对于城市窨井盖GIS 管理系统的界面进行设计研究，以提高城市管理工作者的使用体验。

1 相关概念解析

1.1 数据可视化

数据可视化[4]是指通过对于数据进行综合处理，将“抽象”的数据以“具象”的形式表现，利用图形、图像、图表等多种便于用户理解的数据传达方式，辅助以可操作的交互方式，清晰直观地向用户传递信息，帮助用户理解、接受数据。

1.2 城市窨井盖GIS 管理系统的界面设计

城市窨井盖GIS 管理系统依托于计算机技术，采集与管理空间地理相关的数据信息，使城市窨井盖GIS 管理系统具有良好的数据处理、展示等功能[5]。城市窨井盖GIS 管理系统的界面在普通城市管理系统界面的基础之上加入GIS[6]，将感性界面与理性内容相结合，为城市窨井盖管理提供助力。界面设计内容包括管理系统的整体风格，以及菜单界面、登录界面、数据分析界面、图表图像显示界面、空间地图界面、任务界面等多方面内容的整版设计。

2 城市窨井盖GIS 管理系统界面用户认知特征与需求分析

通过用户访谈得知城市窨井盖管理的相关人员按照工作职能可以分为以下三类：城市窨井盖监管人员、后勤维修人员与系统后台维护者。城市窨井盖监管人员主要负责对于日常数据的监控管理，以及在特殊状况发生时调度相关后勤人员前往现场处理；后勤维修人员主要负责前往实际现场解决各种设备问题；系统后台维护者主要是对于系统后台进行维护，保证平台的正常运转。城市窨井盖GIS 管理系统界面用户主要是城市窨井盖监管人员、后勤维修人员两者，通过问卷调研与访谈的方式对于这两类城市管理者在工作中使用系统时的认知、内容模块需求两个方面进行分析，以总结出最终的系统界面用户需求。

1）认知特征分析。在信息处理中，认知特征[7]主要分为四个环节：感知觉、注意力、记忆力和思维能力，通过对于访谈的结果进行具体分析，得到城市管理工作人员的认知特征，如表1。

表1 城市管理工作者认知特征分析

2）内容模块需求分析。通过问卷调研，得知因为工作范围不同，城市管理工作人员、后勤维修人员对于系统界面内容模块的需求，也有差别。因此对于这两类使用者的用户需求分别进行分析总结，具体结果如表2 所示。

表2 管理系统交互界面内容模块需求分析

从两表可以得知，窨井盖监管人员和后勤维修人员因为职能不同，对于系统界面的认知特征，内容模块需求是有所不同的，相应的设计要素也有所不同，窨井盖监管人员因为需要长时间检测系统，监管窨井盖的实时数据，对于界面的要求主要集中在清晰舒适的界面和场景布局，精确的内容数据信息，异常信息的醒目显示等方面，主要诉求是降低工作中的认知负荷；而后勤维修人员通过系统来与监管人员对接工作，不需要了解所有信息，只需要知道和维修工作相关的信息即可，因此要求集中在以下几方面：简洁明了的界面、重点明确易读取的信息、问题窨井盖处理的任务接受、处理与回复、系统的使用提示与反馈。

3 城市窨井盖GIS 管理系统界面数字可视化设计优势

GIS 在地理信息、地理空间数据处理方面具有专业性[8-9]，但在可识读性与易读性方面略显不足，容易影响用户对于界面中数据的认知，而这方面是数据可视化的优势所在。在城市窨井盖GIS 管理系统界面设计中，可以赋予数据以多种可视化形式，丰富界面中的信息内容，有效提升用户对界面中信息的认知效率，提升城市窨井盖GIS 管理系统界面的价值。因此，城市窨井盖GIS 管理系统界面数字可视化设计主要具有以下三个方面的优势：丰富数据传达方式、增加用户认知效率、优化用户操作体验。

3.1 丰富数据传达方式

城市窨井盖GIS 管理系统中的有些数据专业性较强，且比较抽象，用户直接接受原始的数据会比较难以理解。在界面设计的过程中，通过数据可视化的手段，可使用各种图形图表、图片视频等多种形式向用户传达数据，而非原本简单的数字与文字的数据传达方式；另一方面，传统的空间数据多以数字二维地理数据为主，通过数据可视化，可在界面中以三维图形、图片、动画展示空间数据，提升信息的承载量和维度效果，丰富数据的表达形式。

3.2 增加用户认知效率

城市窨井盖GIS 管理系统中部分数据具有时效性，如天气、警报信息等需要及时注意到的实时信息，这些数据是需要用户观察与跟踪的。通过数据可视化，以用户与界面交互的方式来管理数据，例如将这些数据独立出来，设计成实时变化的图表图形，方便用户监测。此外，数据可视化视角下所设计完成的城市窨井盖GIS 管理系统界面，也会更有利用户发现海量数据背后的规律，如通过线形图展示数据，可以看出周期变化趋势；通过散点图展示数据，可以看出数据间的聚散关系，有利于用户在与界面的交互过程中快速理解数据所代表的意义，提高用户的认知效率。

3.3 优化用户操作体验

数据可视化视角下设计的城市窨井盖GIS 管理系统界面中，将图形图标与数据结合显示，用户通过图形标志即可快速定位目标数据，完成数据操作，数据的变化也会伴随图形的变化，方便用户认识到数据的变化；另一方面，通过传感监测设备收集到的环境空间信息结合地理空间数据，可在系统界面中根据这些数据信息还原监测对象真实空间环境画面[10]，监测者就可以远程作出反应操作。

4 数据可视化视角下城市窨井盖GIS 管理系统界面设计策略

4.1 界面数据设计

数据可视化的目的是向用户传递正确的数据，在设计的过程中，需要保证不同认知能力的用户最终获取的数据是准确、清晰、完整的。因此应选择更容易识读的数据显示方式、色彩、数据结构，如图1。同时还要注意根据数据的种类设计合适的图表，以及组合应用图表以此向用户高效传达数据，并便于用户理解，因为每一种图表都有各自的优势和特点，如线形图更擅长反映变化趋势，饼形图更擅长反映数据间关系，如图2。使用静态效果来展示固定且变化少的数据，动态方式来表现实时变化多的数据。如窨井内的水流量数据会实时刷新，静态的数据展示不直观，可以添加动态效果，数据变化的同时，色彩也应同步发生变化，正常阈值内的数值为标准颜色，危险阈值内的数值则为特殊颜色，动态的线性图表反映监测对象的数据波动，通过动态的热力图，以及图中热力区域的颜色变化反映周期内目标的聚集情况等，如表3。

图1 数据可视化中的信息准确性

图2 图表化图像数据显示

表3 警报数据不同等级显示方式

4.2 界面视觉设计

4.2.1 采用栅格式布局

在设计中，可采用栅格式的模块化界面布局方式，根据数据间关系进行分类，将相关数据整合，有差异的数据分组，集中显示数据。以此保证界面工整简洁、美观、易读，避免复杂的网格结构，减少视觉混乱，提高界面的可用性，如图3。

图3 登录界面模块化显示

4.2.2 构建界面层级关系

在系统界面中，运用以下方式在数据模块之间建立视觉差异，构建层级关系：模块间设置不同的大小、形状、颜色，重要模块使用更庞大、更明显的色块，突出核心数据模块；使用不同的分辨率或透明度展示对象，可通过虚化、透明化背景，对比突出重要数据；模块标题与模块内容之间使用不同的字体、字号、色彩来进行区分，如图4。

图4 菜单窗口界面层级划分显示

4.3 界面用户体验设计

4.3.1 保持界面风格统一

界面不同模块之间的字体、图标、色彩等[11]在风格上应保持统一，信息数据内容采用统一易读的字体字号，标题部分选择与主体数据不同的字体字号。色彩主要以低饱和度色彩为主，高饱和度为辅的色彩配置。界面中的符号、图形、图案设计应以具体事物为基础，增加辨识度，提升用户的视觉体验，如图5。

图5 系统界面符号图形图案设计

4.3.2 采用浮动式数据模块

在界面中采用浮动式的数据模块[12]，用户根据需求选择需要显示的数据模块，数据模块内容的窗口大小与位置可自行调整，提高界面操作的自由度。同时针对不同的使用场景下应用不同的布局方式。如在需要数据深入研究时，可以使用单模块界面，满足深度需求；在需要多方面分析数据时，又可添加多个模块分析界面，满足广度需求，提升用户操作体验，如图6。

图6 多模块数据分析界面

4.3.3 显示空间数据

将监测数据与GIS 地理数据结合，在城市三维地图空间界面中显示数据，保证数据与数据主体关系明显，为城市管理者减轻认知负担；并将后勤维修人员与设备问题点的地理位置共同显示在城市三维地图界面中，在发生问题的时候，城市管理人员可以直观确定问题设备的位置，以及相距最近的工作人员，迅速发布任务，派遣工作人员前往现场解决问题，提高事故处理效率与整体管理水平，提升用户认知体验，如图7。

图7 特殊信息空间地图&任务界面

5 结语

文章根据目前城市窨井盖管理系统的用户认知需求与内容模块需求，提出城市窨井盖GIS 管理系统界面的设计策略。通过文章的研究可以看出，以数据可视化为视角进行设计的城市窨井盖GIS 管理系统界面具有较好的数据传达效果，是更加高效、科学、实用的界面，能够提高系统用户的产品体验与使用效率，为城市管理人员智能化工作提供助力。