三维场景的数据管理系统
摘 要 随着计算机技术应用与发展的日新月异，计算机图形学已成为社会活动中极为重要的一门技术，通过对该技术的运用，人们使用数学算法将二维或三维图形转化为计算机显示器的栅格形式，在工程设计或者工程应用中建立与现实环境对应一致的三维场景，方便人们在电脑面前如同身临其境般的查看和控制整个工程的运行，在对工程的查看和控制中，三维场景的后台数据库成为了整个系统不可缺少的一部分。 本文以运河的船闸控制为背景，在计算机上构造了对应的航道船闸三维场景，同时说明如何完成每个三维对象的数据设计及怎样建立整个三维场景与后台数据库之间的对应关系，论述三维场景的数据查询，并且能够将所查询到的数据加以处理，将其渲染到三维场景中，实现三维场景数据的呈现，而且对该系统基本的人机交互等相关三维场景数据操作加以说明。
目 录
摘要 I
ABSTRACT II
目 录 III
第1章 绪论 1
1.1 问题的提出 1
1.2问题的研究意义 1
1.3系统的研究思路和主要功能 2
第2章 系统的实现技术 3
2.1OSG技术在系统开发中的应用 3
2.2 MFC技术的使用 4
2.2.1MFC项目连接SQL Server 4
2.2.2MFC消息映射 5
2.3数据库设计 5
第3章 三维场景的数据管理系统分析与设计 6
3.1需求分析 6
3.2系统的总体设计 7
3.2.1系统的设计方案 7
3.2.2系统的主要模块设计 8
3.3系统数据库设计 9
3.3.1系统数据流程分析 9
3.3.2系统数据库设计ER图及数据表 10
3.3.3数据表解析 12
第4章 三维场景数据管理系统功能详细设计 13
4.1后台数据管理功能的实现 13
4.1.1船舶信息的管理 13
4.1.2船闸信息的管理 15
4.1.3航道信息的管理 16
4.2三维场景与数据呈现功能
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
的实现 16
4.2.1航道船闸三维场景的载入 17
4.2.2航道船闸三维场景与数据的交互 20
4.3航道船闸三维场景信息反查询 22
4.3.1高亮显示 23
第5章 三维场景数据管理系统的测试 24
5.1三维场景数据管理系统测试目标 24
5.2三维场景数据管理系统测试步骤 24
5.2.1后台数据管理测试 24
5.2.2三维场景呈现测试 25
第6章 系统开发总结与期望 26
致谢 27
参考文献 28
III
第 1章 绪论
1.1 问题的提出
计算机技术的应用与发展如火如荼，人类的各项社会活动在计算机的辅助下变得越来越高效、智能化；计算机图形学的使用也变得极为广泛，此外，当下也是信息化的社会，人们的各项活动离不开信息之间的交互；因此，在将计算机技术应用到各个工程项目中时，信息的处理也成为了必不可缺的一部分。
交通运输业对一个国家、一个地区的发展起着重大作用，其中水运是运输业中的重要组成部分，也是国家重点支持的运输领域，然而，常规的航道船舶信息管理系统是二维的，大多以图片、统计报表等形式的档案管理和信息记录为主，不能全方位的展现出航道或者船舶的现场信息情况；随着计算机技术的发展，以及人们对信息的迫切需求，二维场景下的信息展现已经很难满足人们对信息多样化的要求了，三维信息才更能体现现实生活空间，因此越来越多的三维信息管理系统被开发和应用。
1.2 问题的研究意义
鉴于在二维场景下信息管理存在的种种不足，三维场景的数据管理系统开发需求已是迫在眉睫。三维的信息化管理系统能够把管理人员从繁重而又落后的手工操作中解放出来，提供多角度、全方位的真实场景可视体验，操作简便、界面友好，提高了管理者的工作效率。
本文对航道船闸的三维数据管理系统的研究与实现加以阐述，旨在对运河的航道船闸三维场景数据管理系统研究的同时，加深三维场景与后台数据库之间的数据交流的探索。
1.3 系统的研究思路和主要功能
计算机图形学的使用为人们提供了与现实社会活动类似的虚拟三维场景，用这门技术辅助人们的工作，三维场景中不仅需要能够全方位的展示出各个对象对应的三维模型，同时需要完成各个对象所对应的数据的管理与呈现。
在本系统的研究中，不仅涉及了三维场景的展示，而且涉及了后台数据库之间的操作技术，同时更要求能够达到三维场景与后台数据库之间的交互。三维场景所取的实际背景为运河的航道闸口段，在开发之前首先需要获得航道船闸的模型以便导入三维场景加以操作使用，三维场景的构建采用OpenGL开发的OpenSceneGraph（简称OSG）技术，后台数据库采用SqlServer数据库，系统主要实现以下功能：
将航道船闸的三维模型导入系统，并添加相应船舶便于系统功能测试；
创建后台数据库，并建立三维场景与后台数据库之间的连接；
对后台数据库进行设计，创建与三维场景实体对应的数据库并添加属性；
能够实现后台数据的增、删、改、查等基本操作；
建立并确定数据库实体间的相互联系，使系统数据呈现有条不紊；
能够实现在前端三维场景中基本的人机交互，即用户点击某个三维对象， 系 系统能够自动查询该对象对应的后台数据，并在界面上加以显示；
当用户知道三维场景中对象的信息时，但不确定具体为哪一个对象，可以输 输入信息，系统根据信息查询出具体的对象返回给用户。
第2章 系统的实现技术
在本系统的开发中，图形处理采用了Open Scene Graph三维渲染引擎，简称OSG，在后台数据的操作中，为了能够与前端图形学技术应用相结合，采用了微软基础类库MFC（C++的图形化界面语言）进行开发，后台数据库软件采用了Sqlserver数据库。
2.1 OSG技术在系统开发中的应用
OpenSceneGraph（简称OSG）使用OpenGL技术开发，是一套基于C++平台的应用程序接口（API），通过对OSG的使用，开发人员能够更加迅速、快捷地创建性能较高，而且跨平台的交互式图形程序。在软件开发中，OSG作为中间件（middleware）提供了各种高级渲染特性和空间结构组织函数，以及系统的输入输出；而更低层次的OpenGL硬件抽象层（HAL）实现了底层硬件显示的驱动。OpenGL技术为图形元素（通常为点、线、面及多边形）和状态（光照、材质、阴影）的编程提供了标准化的接口[1]。OSG作为一门独立的技术也有着自身的存在意义，通过对OSG技术的使用，可以把三维场景构建为控件中连续的对象，从而方便对整个三维场景进行管理，此外，在系统开发中，由于构建三维场景时会定义好特定的参数，通过基本的状态转换等操作，这样OSG技术还能够在优化渲染性能方面得到利用。
目 录
摘要 I
ABSTRACT II
目 录 III
第1章 绪论 1
1.1 问题的提出 1
1.2问题的研究意义 1
1.3系统的研究思路和主要功能 2
第2章 系统的实现技术 3
2.1OSG技术在系统开发中的应用 3
2.2 MFC技术的使用 4
2.2.1MFC项目连接SQL Server 4
2.2.2MFC消息映射 5
2.3数据库设计 5
第3章 三维场景的数据管理系统分析与设计 6
3.1需求分析 6
3.2系统的总体设计 7
3.2.1系统的设计方案 7
3.2.2系统的主要模块设计 8
3.3系统数据库设计 9
3.3.1系统数据流程分析 9
3.3.2系统数据库设计ER图及数据表 10
3.3.3数据表解析 12
第4章 三维场景数据管理系统功能详细设计 13
4.1后台数据管理功能的实现 13
4.1.1船舶信息的管理 13
4.1.2船闸信息的管理 15
4.1.3航道信息的管理 16
4.2三维场景与数据呈现功能
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
的实现 16
4.2.1航道船闸三维场景的载入 17
4.2.2航道船闸三维场景与数据的交互 20
4.3航道船闸三维场景信息反查询 22
4.3.1高亮显示 23
第5章 三维场景数据管理系统的测试 24
5.1三维场景数据管理系统测试目标 24
5.2三维场景数据管理系统测试步骤 24
5.2.1后台数据管理测试 24
5.2.2三维场景呈现测试 25
第6章 系统开发总结与期望 26
致谢 27
参考文献 28
III
第 1章 绪论
1.1 问题的提出
计算机技术的应用与发展如火如荼，人类的各项社会活动在计算机的辅助下变得越来越高效、智能化；计算机图形学的使用也变得极为广泛，此外，当下也是信息化的社会，人们的各项活动离不开信息之间的交互；因此，在将计算机技术应用到各个工程项目中时，信息的处理也成为了必不可缺的一部分。
交通运输业对一个国家、一个地区的发展起着重大作用，其中水运是运输业中的重要组成部分，也是国家重点支持的运输领域，然而，常规的航道船舶信息管理系统是二维的，大多以图片、统计报表等形式的档案管理和信息记录为主，不能全方位的展现出航道或者船舶的现场信息情况；随着计算机技术的发展，以及人们对信息的迫切需求，二维场景下的信息展现已经很难满足人们对信息多样化的要求了，三维信息才更能体现现实生活空间，因此越来越多的三维信息管理系统被开发和应用。
1.2 问题的研究意义
鉴于在二维场景下信息管理存在的种种不足，三维场景的数据管理系统开发需求已是迫在眉睫。三维的信息化管理系统能够把管理人员从繁重而又落后的手工操作中解放出来，提供多角度、全方位的真实场景可视体验，操作简便、界面友好，提高了管理者的工作效率。
本文对航道船闸的三维数据管理系统的研究与实现加以阐述，旨在对运河的航道船闸三维场景数据管理系统研究的同时，加深三维场景与后台数据库之间的数据交流的探索。
1.3 系统的研究思路和主要功能
计算机图形学的使用为人们提供了与现实社会活动类似的虚拟三维场景，用这门技术辅助人们的工作，三维场景中不仅需要能够全方位的展示出各个对象对应的三维模型，同时需要完成各个对象所对应的数据的管理与呈现。
在本系统的研究中，不仅涉及了三维场景的展示，而且涉及了后台数据库之间的操作技术，同时更要求能够达到三维场景与后台数据库之间的交互。三维场景所取的实际背景为运河的航道闸口段，在开发之前首先需要获得航道船闸的模型以便导入三维场景加以操作使用，三维场景的构建采用OpenGL开发的OpenSceneGraph（简称OSG）技术，后台数据库采用SqlServer数据库，系统主要实现以下功能：
将航道船闸的三维模型导入系统，并添加相应船舶便于系统功能测试；
创建后台数据库，并建立三维场景与后台数据库之间的连接；
对后台数据库进行设计，创建与三维场景实体对应的数据库并添加属性；
能够实现后台数据的增、删、改、查等基本操作；
建立并确定数据库实体间的相互联系，使系统数据呈现有条不紊；
能够实现在前端三维场景中基本的人机交互，即用户点击某个三维对象， 系 系统能够自动查询该对象对应的后台数据，并在界面上加以显示；
当用户知道三维场景中对象的信息时，但不确定具体为哪一个对象，可以输 输入信息，系统根据信息查询出具体的对象返回给用户。
第2章 系统的实现技术
在本系统的开发中，图形处理采用了Open Scene Graph三维渲染引擎，简称OSG，在后台数据的操作中，为了能够与前端图形学技术应用相结合，采用了微软基础类库MFC（C++的图形化界面语言）进行开发，后台数据库软件采用了Sqlserver数据库。
2.1 OSG技术在系统开发中的应用
OpenSceneGraph（简称OSG）使用OpenGL技术开发，是一套基于C++平台的应用程序接口（API），通过对OSG的使用，开发人员能够更加迅速、快捷地创建性能较高，而且跨平台的交互式图形程序。在软件开发中，OSG作为中间件（middleware）提供了各种高级渲染特性和空间结构组织函数，以及系统的输入输出；而更低层次的OpenGL硬件抽象层（HAL）实现了底层硬件显示的驱动。OpenGL技术为图形元素（通常为点、线、面及多边形）和状态（光照、材质、阴影）的编程提供了标准化的接口[1]。OSG作为一门独立的技术也有着自身的存在意义，通过对OSG技术的使用，可以把三维场景构建为控件中连续的对象，从而方便对整个三维场景进行管理，此外，在系统开发中，由于构建三维场景时会定义好特定的参数，通过基本的状态转换等操作，这样OSG技术还能够在优化渲染性能方面得到利用。
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