航次報(bào)告管理系統(tǒng)建設(shè)

宋轉(zhuǎn)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(duì)作為自然資源重要組成部分的海洋資源的依賴日益增強(qiáng)[1-2]。海洋是人類未來發(fā)展的重要領(lǐng)域,海洋中蘊(yùn)藏著豐富資源,可為人類解決資源短缺提供巨大的物質(zhì)支撐力,如生物資源、礦產(chǎn)資源等[3-4]。因此,世界多個(gè)國(guó)家在認(rèn)識(shí)海洋、經(jīng)略海洋、保護(hù)海洋、建設(shè)海洋強(qiáng)國(guó)方面已經(jīng)達(dá)成共識(shí),而海洋科學(xué)考察便是人類認(rèn)識(shí)海洋的一個(gè)基本途徑。多個(gè)國(guó)家在海洋科學(xué)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(xué)考察重要的渠道之一是科研工作者搭載科學(xué)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(cè)浮標(biāo)/潛標(biāo)、采水/采樣器、海洋拖體、水下滑翔機(jī)、遙感和探空觀測(cè)儀器設(shè)備等獲取海洋水文、地質(zhì)、生物、化學(xué)等學(xué)科方面的科學(xué)數(shù)據(jù)或樣品。海洋科學(xué)考察是一項(xiàng)長(zhǎng)期而艱巨的工作,海洋科學(xué)數(shù)據(jù)來之不易,因此,推動(dòng)數(shù)據(jù)重用(再利用),促使數(shù)據(jù)價(jià)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(zhì)量,如實(shí)、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(bào)告(voyage report)是反映海洋科學(xué)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(guó)科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會(huì)在1996年審定并公布的航?？茖W(xué)技術(shù)名詞[17],具有紀(jì)實(shí)性、概括性和指導(dǎo)性意義。全面如實(shí)地記錄每個(gè)航次的工作過程與數(shù)據(jù)獲取情況能夠?yàn)楹酱喂ぷ鞯亩酱?、檢查及數(shù)據(jù)的查詢、統(tǒng)計(jì)、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(shí)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(bào)告的撰寫與評(píng)審,并對(duì)報(bào)告的章節(jié)、表格及數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和規(guī)范性把關(guān)[20-22]①何高文,楊勝雄,朱克超,等.國(guó)際海底區(qū)域研究開發(fā)“十五”計(jì)劃DY105-13航次成果報(bào)告.2005.②李家彪.“南海大陸邊緣動(dòng)力學(xué)及油氣資源潛力”南海OBS航次報(bào)告.2013.③曾志剛.“典型弧后盆地?zé)嵋夯顒?dòng)及其成礦機(jī)理”沖繩海槽北部航次(HOBAB1)調(diào)查研究報(bào)告.2013.④王東曉.2004—2011年南海北部開放航次科學(xué)調(diào)查報(bào)告.2020.,為航次報(bào)告的真實(shí)性、規(guī)范性和科學(xué)性提供了保證。

在航次數(shù)據(jù)管理部門需要對(duì)多參航單位、多參航人員、多參航項(xiàng)目(課題)的多個(gè)航次報(bào)告統(tǒng)一管理時(shí),航次報(bào)告的提交和評(píng)審是必備的工作內(nèi)容之一。目前,航次報(bào)告的提交、評(píng)審和統(tǒng)計(jì)等工作依然依賴于人工和較為初級(jí)的office辦公軟件和Email等方式,工作效率低且容易出錯(cuò)。近年來,信息管理系統(tǒng)技術(shù)迅猛發(fā)展,多個(gè)領(lǐng)域包括海洋領(lǐng)域都爭(zhēng)相利用新技術(shù)、新手段減輕工作量、降低出錯(cuò)率、減少成本,以提高信息管理水平[23-28]。其中國(guó)家自然科學(xué)基金網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)以Module Tabs(選項(xiàng)卡,簡(jiǎn)稱Tab)標(biāo)簽作為主UI(User Interface)元素設(shè)計(jì)開發(fā)了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目管理功能模塊[29],為規(guī)范化和高效性管理國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目提供了保證。把已經(jīng)成熟的信息開發(fā)技術(shù)應(yīng)用到航次報(bào)告管理工作中是必然趨勢(shì)。

本文根據(jù)既定的航次報(bào)告提綱,從用戶界面友好性和信息技術(shù)優(yōu)勢(shì)組合角度出發(fā),選擇Tab標(biāo)簽作為主要的UI元素,設(shè)計(jì)開發(fā)基于用戶級(jí)別權(quán)限的B/S(Browser/Server)模式航次報(bào)告管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)的報(bào)告新增、修改、刪除、查詢、送審及評(píng)審等模塊已上線運(yùn)行,報(bào)告撰寫人、報(bào)告評(píng)審專家、管理部門工作人員(以下簡(jiǎn)稱“工作人員”)、系統(tǒng)管理員等級(jí)別的用戶可以登錄該系統(tǒng)在線完成航次報(bào)告的提交與評(píng)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(cuò)率。

1 航次報(bào)告管理系統(tǒng)的用戶需求

1.1 航次報(bào)告特點(diǎn)

航次報(bào)告記錄航次任務(wù)來源及任務(wù)輸出的工作過程和總結(jié)。航次報(bào)告主要包括航前計(jì)劃、航中執(zhí)行、航后總結(jié)等多個(gè)章節(jié),其中航前計(jì)劃通常包括科學(xué)目標(biāo)和航次計(jì)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(shè)備、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)等,航后總結(jié)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(bào)告管理的業(yè)務(wù)流程

航次報(bào)告相關(guān)人員利用航次報(bào)告管理系統(tǒng)完成航次報(bào)告的在線提交和評(píng)審等業(yè)務(wù)工作流程(圖1)。航次報(bào)告提交后,先由工作人員進(jìn)行形式審查,審查通過后,將報(bào)告分配給評(píng)審專家評(píng)審以完成送審流程。評(píng)審專家收到評(píng)審任務(wù)通知后登錄系統(tǒng),對(duì)待評(píng)審的報(bào)告進(jìn)行評(píng)審,并在系統(tǒng)中填寫和提交評(píng)審意見。報(bào)告撰寫人登錄系統(tǒng)查看評(píng)審專家意見并修改航次報(bào)告,直至評(píng)審?fù)ㄟ^。在關(guān)鍵處理節(jié)點(diǎn),如航次報(bào)告分配至評(píng)審專家后,要求系統(tǒng)能自動(dòng)給節(jié)點(diǎn)處理負(fù)責(zé)人(此處是評(píng)審專家)發(fā)送固定模板的郵件通知,以便提高報(bào)告操作流轉(zhuǎn)過程中的效率。

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

2 航次報(bào)告管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 航次報(bào)告管理系統(tǒng)總體框架設(shè)計(jì)

根據(jù)航次報(bào)告系統(tǒng)用戶需求,設(shè)計(jì)航次報(bào)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(shí)隨地查詢、瀏覽、新增、刪除、修改報(bào)告。系統(tǒng)總體框架設(shè)計(jì)如圖2所示。

圖2 航次報(bào)告管理系統(tǒng)總體框架設(shè)計(jì)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(wù)層、數(shù)據(jù)層、數(shù)據(jù)庫和運(yùn)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(wù)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(qǐng)求,Web服務(wù)響應(yīng)請(qǐng)求并返回。HTTP是一種無狀態(tài)的、應(yīng)用層的、以請(qǐng)求/應(yīng)答方式運(yùn)行的協(xié)議,它使用可擴(kuò)展的語義和自描述消息格式,與基于網(wǎng)絡(luò)的超文本信息系統(tǒng)進(jìn)行靈活的互動(dòng)[30-32]。在業(yè)務(wù)層,根據(jù)航次報(bào)告管理工作需求設(shè)計(jì)不同的功能模塊,如用戶管理、報(bào)告管理、評(píng)審管理、數(shù)據(jù)字典管理和系統(tǒng)設(shè)置等。接收到從業(yè)務(wù)層傳遞來的業(yè)務(wù)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(gè)類的屬性與數(shù)據(jù)庫中表的屬性一一對(duì)應(yīng),并實(shí)現(xiàn)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的表之間關(guān)聯(lián)的對(duì)應(yīng)。實(shí)際操作過程中,相關(guān)業(yè)務(wù)人員不需要再關(guān)注數(shù)據(jù)庫,只需要持久化類就可以完成對(duì)數(shù)據(jù)庫的增加、刪除、修改和查詢。依據(jù)航次報(bào)告中涉及的數(shù)據(jù)特點(diǎn)及數(shù)據(jù)應(yīng)用需求,本文采用跨平臺(tái)的開源MySQL關(guān)系型數(shù)據(jù)庫,實(shí)現(xiàn)空間及屬性數(shù)據(jù)的高效存儲(chǔ)和管理[33],MySQL體積小、服務(wù)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(hù)、使用成本低。服務(wù)器可以用獨(dú)立的物理機(jī),也可以用虛擬機(jī),安裝JDK、Tomcat、MySQL等軟件,為航次報(bào)告管理系統(tǒng)提供跨平臺(tái)、穩(wěn)定的運(yùn)行環(huán)境。

基于系統(tǒng)總框架設(shè)計(jì),本系統(tǒng)具體開發(fā)實(shí)現(xiàn)主要使用JSP、Ajax、jQuery、FreeMarker等與Spring MVC+Spring+MyBatis(SSM)框架整合技術(shù)。SSM 框架是SpringMVC、Spring和MyBatis框架的整合,是標(biāo)準(zhǔn)的MVC模式,將整個(gè)系統(tǒng)劃分為View表現(xiàn)層、Controller控制層、Service業(yè)務(wù)層和DAO數(shù)據(jù)持久層四層[34]。其中,Spring MVC負(fù)責(zé)請(qǐng)求的轉(zhuǎn)發(fā)和視圖管理,Spring實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)對(duì)象管理,MyBatis作為數(shù)據(jù)對(duì)象的持久化引擎[35]。

2.2 航次報(bào)告管理系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)中涉及的航次報(bào)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(shí)現(xiàn)基于用戶權(quán)限的2種版本航次報(bào)告的新增、修改、刪除、查詢和評(píng)審等較為基礎(chǔ)的管理功能,滿足系統(tǒng)信息的動(dòng)態(tài)管理需求,提高航次報(bào)告管理的效率,本文將系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)為前臺(tái)和后臺(tái),分別如圖3和圖4所示。

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

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

系統(tǒng)前臺(tái)模塊主要包含報(bào)告管理、報(bào)告評(píng)審、報(bào)告集成、文檔下載、個(gè)人中心和系統(tǒng)幫助等模塊,是報(bào)告撰寫人、航次首席科學(xué)家、評(píng)審專家和工作人員等用戶的主要界面。用戶在報(bào)告管理模塊中可以完成報(bào)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(bào)告評(píng)審模塊中可以完成報(bào)告的送審和評(píng)審等;用戶在報(bào)告集成模塊可以生成和下載單個(gè)航次報(bào)告(word版);用戶在文檔下載模塊可以下載航次報(bào)告提綱及填寫說明等;用戶在個(gè)人中心可以完成注冊(cè)、個(gè)人信息修改及專家申請(qǐng)等操作;用戶在系統(tǒng)幫助模塊可以下載系統(tǒng)操作相關(guān)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(tái)的所有刪除都設(shè)置為邏輯刪除。

系統(tǒng)后臺(tái)模塊是工作人員和系統(tǒng)管理員用于維護(hù)系統(tǒng)基礎(chǔ)信息的模塊,主要包含數(shù)據(jù)字典、系統(tǒng)設(shè)置、報(bào)告管理、評(píng)審管理、會(huì)議管理和專家管理。用戶在數(shù)據(jù)字典和系統(tǒng)設(shè)置模塊完成系統(tǒng)基礎(chǔ)信息的維護(hù);在報(bào)告管理、評(píng)審管理、會(huì)議管理和專家管理模塊完成系統(tǒng)業(yè)務(wù)信息的維護(hù)。為了避免冗余及無效信息過多占用數(shù)據(jù)庫空間,后臺(tái)數(shù)據(jù)的刪除設(shè)置為物理刪除。

2.3 系統(tǒng)用戶級(jí)別及權(quán)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(quán)限管理,將基于角色的訪問控制與航次報(bào)告管理業(yè)務(wù)流程相結(jié)合。確定系統(tǒng)角色和權(quán)限范圍,給每個(gè)用戶分配相應(yīng)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(quán)限之內(nèi)的功能模塊(表1)。

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

續(xù)表

航次報(bào)告管理系統(tǒng)的用戶分為系統(tǒng)管理員、工作人員、報(bào)告撰寫人、航次首席科學(xué)家和評(píng)審專家五個(gè)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(bào)告,報(bào)告撰寫人和航次首席科學(xué)家只能操作自己提交或負(fù)責(zé)的航次的報(bào)告,評(píng)審專家只能操作分配給自己的報(bào)告。

2.4 系統(tǒng)UI設(shè)計(jì)

目前信息管理系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展到成熟階段,UI設(shè)計(jì)已經(jīng)不能僅將界面規(guī)劃及組織結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單羅列,需要綜合考慮展示的信息特點(diǎn)和用戶界面友好性,注重設(shè)計(jì)元素的編排,以保證UI界面風(fēng)格適合信息內(nèi)容、界面元素簡(jiǎn)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(bào)告提交操作涉及的信息保存方式,航次報(bào)告管理系統(tǒng)的UI有常見的文本框、下拉框、時(shí)間控件和上傳控件等元素,特色之一是使用了Tab標(biāo)簽[36]。由于Tab標(biāo)簽可縮短Web界面屏幕長(zhǎng)度,降低信息的顯示密度,同時(shí)又不犧牲需要可見的信息量,而且它還可以在頁面加載時(shí)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(biāo)簽這種交互元素已得到越來越普遍的應(yīng)用。用戶利用鼠標(biāo)觸發(fā)內(nèi)容區(qū)所對(duì)應(yīng)的標(biāo)簽,以請(qǐng)求顯示該層內(nèi)容區(qū)。Tab標(biāo)簽切換過程中不需再刷新當(dāng)前頁面,減輕了服務(wù)器的加載負(fù)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(hào)、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(biāo)簽顯示機(jī)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(biāo)信息,通過Tab標(biāo)簽對(duì)系統(tǒng)展示的信息結(jié)果進(jìn)行分類。根據(jù)在界面中所處的位置,Tab可分為頂部欄Tab、側(cè)邊欄Tab和底部欄Tab。由于航次報(bào)告章節(jié)較多,而且每個(gè)章節(jié)內(nèi)容字?jǐn)?shù)不確定,在網(wǎng)頁上完整展示某些較長(zhǎng)章節(jié)內(nèi)容時(shí)需要有縱向滾動(dòng)條。按照用戶在網(wǎng)頁上交互操作時(shí)從上向下看的視覺習(xí)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(bào)告時(shí)盡量少使用滾動(dòng)條而在當(dāng)前頁面中能迅速定位到所要操作的報(bào)告章節(jié)。使用頂部欄Tab 的頁面層級(jí)明確,操作時(shí)間成本低,可提高用戶的工作效率。然而,由于Tab 方式導(dǎo)致當(dāng)前頁面僅能展示當(dāng)前報(bào)告章節(jié),顯示的內(nèi)容較少,所以用戶若想查看報(bào)告的全部?jī)?nèi)容,必須到集成模塊集成報(bào)告(word版)。

在UI設(shè)計(jì)過程中,應(yīng)考慮數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu),注重?cái)?shù)據(jù)計(jì)量單位的統(tǒng)一。實(shí)現(xiàn)同一個(gè)系統(tǒng)中有量綱的要素計(jì)量單位一致,對(duì)系統(tǒng)用戶而言,形成慣性認(rèn)知,降低輸入出錯(cuò)率,為以后的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析提供計(jì)量單位一致的數(shù)據(jù)依據(jù)。航次報(bào)告管理系統(tǒng)中涉及的要素及計(jì)量單位如表2所示。

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

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

根據(jù)前文的技術(shù)總框架、系統(tǒng)功能和系統(tǒng)UI設(shè)計(jì),本文開發(fā)了航次報(bào)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(yàn)證碼,選擇登錄身份,并進(jìn)行多重的身份驗(yàn)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(tái)頁面包含6個(gè)導(dǎo)航菜單:航次報(bào)告管理、航次報(bào)告評(píng)審、航次報(bào)告集成、文檔下載、個(gè)人中心和系統(tǒng)幫助。用戶登錄系統(tǒng)后,進(jìn)入航次報(bào)告列表頁面(圖7),可以進(jìn)行航次報(bào)告的新增、修改、刪除等操作。

圖7 航次報(bào)告列表界面Fig.7 List interface of voyage report

航次報(bào)告新增界面中,點(diǎn)擊頁面主框架頂部Tab標(biāo)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(bào)告操作過程中,用戶可以點(diǎn)擊“暫存”按鈕以防已填寫的信息丟失。在提交報(bào)告之前,用戶隨時(shí)可以修改當(dāng)前報(bào)告內(nèi)容。

圖8 航次報(bào)告新增界面Fig.8 Add interface of voyage report

本系統(tǒng)后臺(tái)頁面的航次報(bào)告相關(guān)管理和系統(tǒng)的基礎(chǔ)信息維護(hù)主要由工作人員和系統(tǒng)管理員完成,后臺(tái)主界面如圖9所示。其中,工作人員在后臺(tái)中可對(duì)航次報(bào)告進(jìn)行新增、修改、刪除及分配專家完成航次報(bào)告的維護(hù)和送審過程,界面如圖10所示。

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

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

4 結(jié) 語

航次報(bào)告是航次實(shí)施過程中最原始、最基礎(chǔ)的第一手工作記錄,是形成科研成果的重要依據(jù)。在多個(gè)航次報(bào)告統(tǒng)一集中管理工作需求下,用先進(jìn)的信息開發(fā)技術(shù)完成航次報(bào)告的在線撰寫、提交、評(píng)審、統(tǒng)計(jì)分析是形勢(shì)所趨。在既定的航次報(bào)告管理工作步驟和崗位職責(zé)及航次報(bào)告提綱基礎(chǔ)上,航次報(bào)告管理系統(tǒng)在每個(gè)流程設(shè)置關(guān)鍵節(jié)點(diǎn),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(bào)告的管理工作,自動(dòng)化程度高,節(jié)約人力成本并減少人為錯(cuò)誤,滿足當(dāng)前航次報(bào)告保管工作的管理需求。

本文選用Tab標(biāo)簽作為主UI樣式,設(shè)計(jì)開發(fā)了—套基于B/S架構(gòu)的航次報(bào)告管理系統(tǒng),該系統(tǒng)滿足航次報(bào)告管理和評(píng)審管理等需求,用戶操作簡(jiǎn)便、系統(tǒng)友好性強(qiáng)。本研究成果在國(guó)家自然科學(xué)基金共享航次計(jì)劃實(shí)施中進(jìn)行應(yīng)用,2019年和2020年執(zhí)行的航次報(bào)告撰寫人和相關(guān)評(píng)審專家已經(jīng)通過本系統(tǒng)完成報(bào)告提交和部分評(píng)審工作,大大提高了工作效率。計(jì)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(jì)分析及展示等模塊,以便決策層使用系統(tǒng)并做宏觀決策。