（计算机应用技术专业论文）基于二维电子地图的任务管理信息系统设计与实现.pdf

中文摘要 中文摘要 本文针对数字媒体领域3 d 美工团队的工作流程进行管理和规划，主要研究 并构建基于网络环境的美工团队任务管理系统，并提供基于二维电子地图的交 互机制，实现对3 d 建模、场景规划等工作的支撑。本文主要完成的工作如下： 1 借助工作流思想，对3 d 美工团队的工作流程进行划分和有效管理，建 立了包括任务发布、任务接受、任务内容提交、任务成果检验与存档、业务绩 效考核等核心功能在内的任务管理机制，大大提升工作效率； 2 设计并实现了针对3 d 美工资源的数据管理规范和数据集中采集管理机 制，将美工团队中每个成员完成的贴图、3 d 模型及其他资源自动汇聚到服务器 端，并进行统一命名，大大提升了数据管理的一致性和规范性。 3 利用g o o g l ee a r t h 二维地图信息作为3 d 城市建模的参考信息，解决了 二维电子地图数据的缓冲存储机制、多线程显示机制、人机交互机制等问题， 为3 d 美工团队提供了友好而强大的工作平台。 本文工作可用于数字媒体领域、数字娱乐领域中3 d 美工团队的任务管理和 资源数据管理工作，亦可应用于智能交通管理、3 d 城市规划等领域。本文研究 成果已经投入实际应用，并具有稳定性和通用性，实践反馈证明了本文研究工 作的有效性。 关键词：二维电子地图任务管理工作流美工资源管理 a b s t r a c t a b s t r a c t 1 1 1 ep a p e rf o c u so nw o r k f l o w p r o c e s sm a n a g e m e n t a n dp l a n n i n gf o r t h r e e d i m e n s i o n a la r td e s i g nt e a mi nd i 【g i t a lm u l t i m e d i af i e l d ，a n dr e s e a r c h e do n t a s km a n a g e m e n ts y s t e mb a s e do nc l i e n t s e r v e ra r c h i t e c t u r e ，i ti n t e g r a t e dw i t h t w o d i m e n s i o n a le l e c t r o n i cm a ps y s t e m b yt h i ss y s t e m ，i tp r o v i d e db e s ts u p p o r tf o r 3 dd i g i t a lm o d e l i n g ，s c e n a r i op l a n n i n gr e l a t e dp r o j e c t i tc o m p l e t e dt h ef o l l o w i n g m a j o rt a s k s ： 1 ) i tc o v e r e dt h ew h o l ep r o c e s so fw o r k f l o wm a n a g e m e n t ，i n c l u d i n gt a s k d i s t r i b u t i o n ，t a s kr e c e v i n g ，t a s ks u b m i t ，r e s u l tv e r i f i c a t i o na n dp e r s o n n e ld i s p o s i t i o n , t h em o d e lb u i l d i n gp r o j e c tc a no p e r a t i n ge f f e c t i v e l yb yt h i ss y s t e m 2 ) i tc e n t r a l i z e dm a n a g et h er e s o u r c ef o ra l lk i n do f3 da r td e s g i nd a t a , a n db u i l d t h eu n i v e r s a ln a m i n gc o n v e n t i o n ，m a i n t a i n e dt h ec o n s i s t e n c ya n ds t a n d a r d so fd a t a 3 ) b yg o o g l ee a r t h s2 de l e c t r o n i cm a pd a t a , t h es y s t e ms o l v e dt h ec a c h e s t r o a g eo f2 de l e c t r o n i cm a p ，m u l t i - t h r e a dd i s p l a yf u n c t i o n , h u m a ni n t e r a c t i v e p r o b l e m s ，i tb u i l dt h eg r e a tp l a t f o r mf o r3 d a r td e s i g nt e a m t h ep a p e rc a na p p l yi nd i g i t a lm u l t i m e d i af i e l da p p l i c a t i o n ，t a s km a n a g e m e n to f t h r e e d i m e n s i o n a la r td e s i g nt e a mi nd i g i t a le n t e r t a i n m e n ti n d u s t r ya n da l lk i n d so f r e s o u r c ed a t a m a n a g e m e n t , i tc a na l s o s a t i s f yi n t e l l i g e n tt r a n s p o r t m a n a g e m e n t t h r e e d i m e n s i o n a lc i t yp l a n n i n gr e l a t e dp r o j e c t 。t h es o f t w a r ep r o j e c t a l r e a d yg o ti n t op r o d u c t i o na n dr u n n i n g s t a b l e t h ea c h i e v e m e n t sp r o v et h e e f f e c t i v e n e s so ft h i sr e s e a r c hw o r k k e yw o r d s ：t w o - d i m e n s i o n a le l e c t r o n i cm a p ，t a s km a n a g e m e n t ，w o r k f l o w ， a r t - d e s i g nr e s o u r c em a n a g e m e n t i i 目录 图表目录 图1 1 电子地图的实现流程图2 表2 13 d 美工团队任务管理系统需求分析表6 图2 1 工作组织结构图7 图2 2 系统工作流程规划图8 图2 3 系统结构设计图9 表2 2 系统功能定义表1 0 图2 4 资源服务器模块功能流程图1 1 图2 5 客户端模块功能流程图12 图2 6 数据库结构关系图1 3 图2 7 双缓冲显示方法示意图1 6 图2 8 多线程机制示意图1 8 图3 1 前台界面设计示意图1 9 图3 2 添加任务组界面2 0 图3 3 添加新任务用户界面设计2 1 图3 4 添加任务图片界面设计2 2 图3 5 任务接受界面设计2 2 图3 6 任务信息显示界面设计2 3 v 目录 图3 7 任务管理内在逻辑流程2 3 表3 1 数据结构与功能模块关系表2 6 图4 1 天津地区全景卫星地图3 0 图4 2 天津滨海机场卫星图31 图4 32 d 电子地图浏览3 2 图4 4 基于任务定位电子地图位置3 2 图4 5 ( 1 ) 低分辨率地图3 3 图4 5 ( 2 ) 高分辨率地图实时切换3 4 图4 5 ( 3 ) 最高分辨率地图实时切换3 4 图4 6 添加新任务3 5 图4 7 新任务添加成功3 5 图4 8 查看新任务信息3 6 图4 9 美工贴图处理3 6 图4 1 0 美工提交任务3 7 图4 1 1 任务提交成功3 7 图4 12 任务待确认状态3 7 图4 1 3 任务二级确认3 8 v i 学位论文版权使用授权书 本人完全了解南开大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， 同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、 扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供 本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有 关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前 提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者签名：赡彩 沙9 7 年莎月j 、日 南开大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文 的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的 作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集 体，均己在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任 由本人承担。 学位论文作者签名：殄影 少d7 r 年多月1 - e l 南开大学学位- k e 文电子版授, l i 使用协议 ( 请将此协议书装订于论文首页) 论文 系本人在 南开大学工作和学习期问创作完成的作品，并己通过论文答辩。 本人系本作品的唯一作者( 第一作者) ，即著作权人。现本人同意将本作品收 录于“南开大学博硕士学位论文全文数据库”。本人承诺：已提交的学位论文电子 版与印刷版论文的内容一致，如因不同而引起学术声誉上的损失由本人自负。 本人完全了解直五丕堂图盘焦苤王堡在! 焦旦堂焦途塞的笪堡盘选! 同意 南开大学图书馆在下述范围内免费使用本人作品的电子版： 本作品呈交当年，在校园网上提供论文目录检索、文摘浏览以及论文全文部分 浏览服务( 论文前1 6 页) 。公开级学位论文全文电子版于提交1 年后，在校园网上允 许读者浏览并下载全文。 注：本协议书对于“非公开学位论文”在保密期限过后同样适用。 院系所名称： 作者签名： 学号： 日期：年 月日 第1 章绪论 第1 章绪论 第1 节研究背景 1 1 1 电子地图技术概述 随着信息社会中计算机技术、地理信息技术、多媒体技术和现代通讯技术 的发展，伴随着社会经济发展进程中人类活动空间的日益扩大和对信息反应速 度需求的不断扩张，电子地图正在发挥越来越重要的作用，传统地图的电子化 使得它们可以通过各类光电子和通信技术迅速走入千家万户和国民经济建设的 广泛领域，计算机信息处理技术则使人们使用电子地图更加方便和直接。一个 电子地图综合应用体系正在形成和发展之中。 电子地图是结合地理信息系统数据库系统软件技术开发的数字化城市网络 应用平台。目前，很多大型城市已经建立起属于自己的电子地图。它们涵盖该 城市的政府机构、交通、旅游、金融、文教、卫生、商业等各方面的信息，成 为现代化城市的数字化窗口。 目前互联网上能提供二维地图服务的网站已经不在少数，像百度地图、 g o o g l ee a r t h 等等。二维地图正逐渐改变人们的出行习惯，通过登陆电子地图网 站，输入出发地和目的地的地名，便可以比较各种乘车路线，选择最经济实惠 的到达方式。此外，电子地图还具有信息全，携带方便、快捷的特点，在社会 生活的各个方面发挥着重要的作用。 电子地图的基础是数字地图，电子地图要表达的信息量比单纯的纸质地图 要多得多。因此合理地组织数据成，如何为至关重要的问题，这也是影响电子 地图效率及发展的关键。在电子地图的发展历史上，出现了多种数据结构和数 据模型。从早期的关系型数据模型到后来的面向对象数据模型，再到现在的时 空数据模型、超媒体数据模型等等；其数据库组织方式也相应的发生了变化： 文件管理系统、传统数据库管理系统、面向对象数据库管理系统等。这些数据 结构基本上都是从计算机学科借鉴过来的，而针对地图学本身发展来的一般采 用分层的数据结构。如图层分层结构，图幅分层结构、地图集分层结构，要素一 图层一地图结构等等。 第l 章绪论 电子地图的显示是从“数 到“图 的转换，其流程如图1 1 所示。图1 1 中，数据引擎以空间数据的存储、查询检索为主要任务；显示引擎以地图绘制 为主要任务，包括地图的布局、符号化、多尺度设计等。用户发出数据请求后， 由数据引擎进行数据提取，由显示引擎进行显示；坐标变换模块实现地图坐标 与设备坐标的转换；符号化模块实现各要素的符号化，最终在显示设备上输出 可视化的地图。由于电子地图的可交互性，显示引擎与数据引擎之间呈双向通 信模式，以实现合理的地图显示。 图1 1 电子地图的实现流程图 1 1 2 工作流管理技术简介 目前，企业中的业务流程通常涉及大量分布在不同地域的资源( 包括人员、 计算机、信息、支持工具等) ，需要通过协调多个人和计算机的活动来协同完成。 因此通过合理地调用和分配有关信息及人力资源来协调业务过程中的各个环 节，使其能够部分或全部的自动执行，促使业务目标高效实现己成为一种必然。 工作流管理系统( w f m s ) 恰好满足了这种需要。 工作流管理系统的主要目标是通过合理地调用和配有关的信息及人力资源 来协调业务过程中的各个活动，以促使业务目标的高效实现。在计算机和网络 使用得越来越广泛的今天，工作流管理系统正在吸引起自研究机构及产业界越 来越多的关注。 w f m s ( w o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m ，工作流管理系统) 是一个软件系统， 它完成工作量的定义和管理，并按照在系统中预先定义好的工作流逻辑进行工 作流实例的执行。工作流管理系统不是企业的业务系统，而是为企业的业务系 统的运行提供了一个软件的支撑环境。 2 第1 章绪论 工作流管理联盟( w f m c ，w o r k f l o wm a n a g e m e n tc o a l i t i o n ) 给出的关于工 作流管理系统的定义是：工作流管理系统是一个软件系统，它完成工作流的定 义和管理，并按照在计算机中预先定义好的工作流逻辑推进工作流实例的执行。 看起来工作流管理系统与b o s ( b u s i n e s so p e r a t i o ns y s t e m ，企业业务系统) 或e r p ( e n t e r p r i s er e s o u r c ep l a n ，企业资源规划) 都很相似，但它们的实质是有 很大区别的。工作流管理系统为b o s 提供一个软件平台，这就如运行在p c 机 上的操作系统，因此工作流管理系统比b o s 的应用范围更广，环境更复杂。工 作流管理系统与e r p 的区别在于，e r p 侧重于满足企业内部业务操作功能，提 高工作效率，而工作流管理系统侧重于企业管理，面向市场和客户，提高对外 业务水平。 本文主要研究目标并不是工作流管理的方法和技术，而是将工作流管理系 统的理念运用到数字媒体技术领域中。近年来数字媒体技术在各行各业得到了 极为广泛的运用，大至城市规划模拟，小至游戏界面，都利用了它美术设计依 赖性强且资源数据量大的优势去制作大量现实感强且精细美观的模拟实景画 面。但同时这些复杂的美术制作任务管理流程也给项目工程管理带来了很大的 麻烦。而虚拟现实软件对于美术资源的命名、目录的规划通常所制订的统一规 则往往被开发团队所忽视，造成每个开发人员的文件目录和命名规范非常混乱， 资源版本难以辨别。如果使用工作流管理的思想对其进行工作流抽象和自动化 的管理，则可大大提升工作效率。 第2 节本文的研究目标及重点 本文期望设计并实现一套具有实用价值的v r 项目资源管理工具，针对城市 3 d 场景设计实现工作提供有效的工作流管理机制，将2 d 电子地图技术、工作 流管理机制、c s 网络协同工作模式进行结合，建立起一整套有效的3 d 美术资 源任务定义与分配、资源汇总管理机制。 本文研究工作的重点体现在以下三个方面： 1 2 d 电子地图的高效显示与信息导航 3 d 城市场景建模必须参考各种2 d 图片，其中包括类似于g o o g l ee a r t h 提 供的电子地图，也包括手工采集的场景照片。数字媒体领域美工人员面对的大 多是2 d 或3 d 的图片、模型信息，他们并不习惯于使用传统形式的工作流系统， 3 第1 章绪论 如果能基于2 d 地图实现工作流管理，不仅可以帮助美工人员充分利用2 d 地图 进行3 d 模型设计，也可以实现更有沉浸感和更高效的工作流管理。 2 基于工作流思想的3 d 美工人员任务管理机制 一个复杂的城市虚拟现实系统需要制作大量的3 d 模型，需要大量美工人员 的协同合作，需要使用几何模型、纹理贴图、文字说明等一系列不同类型的信 息才能准确描述城市场景信息。本文期望建立一个适用于数字媒体领域的任务 管理技术机制，能支撑由多名3 d 美工人员组成的大型美工团队的协同工作。 3 基于c s 模式的网络应用流程和资源管理体系 本文在深入研究以上两个问题的基础上，还需要进一步建立基于局域网环 境的应用体系，利用t c p 协议和f t p 技术实现团队成员之间的信息互通与资源 自动汇总。 第3 节本文内容的安排 本文的组织结构如下： 第一章绪论：简要介绍本文使用的相关方法及其发展背景，说明本文研究 目的及意义，并对内容安排作了简要说明。 第二章系统结构设计：详细说明了本文研究内容的系统结构、需求分析、 概要设计以及应用流程。 第三章关键技术设计：详细说明了本文研究内容的关键技术设计、数据库 结构设计以及维护管理方法设计。 第四章实现与评测：本章详细介绍了工程实施环境、数据准备环境，并提 供截图说明功能实现效果。 第五章总结与展望：本章是论文的最后一部分，总结了全文，并指出下一 步的工作方向。 4 第2 章系统架构设计与功能定义 第2 章系统架构设计与功能定义 第1 节系统总体需求分析 本文工作的核心内容是针对3 d 城市场景建模的团队协作提供资源管理和任 务管理的自动化管理，系统的总体需求包括如下几点： 1 基于2 d 电子地图的前台信息显示与导航服务 本文拟利用g o o g l ee a r t h 的免费电子地图数据为基础显示某个城市的完整 2 d 电子地图，并为用户提供快速的地图定位功能和各种地图标识功能。这一需 求的难点在于如何将大量不同分辨率的g o o g l ee a r t h 地图数据拼接为一副完整 的电子地图，并支持浏览、标记等人机交互功能。 2 基于工作流管理思想的任务管理机制 本文拟利用工作流管理思想实现3 d 美工团队的任务定义、分配、状态查询 统计以及任务完成成果的自动汇总、标准化命名等工作。此项需求的难点在于 必须定义良好的任务和资源配置管理体系，同时建立完整的自动化执行流程。 3 基于c s 模式的网络应用环境设计 本文拟利用局域网环境建立完整的团队协同工作环境，支持服务器端与客 户端的各种信息交互、数据传递，同时支持单机版工作与网络协同工作机制的 有效融合。本文工作结合现实应用需求，选择c s 模式作为主要的系统架构模 型，构建并实现基于企业内部局域网络的3 d 美工团队协同工作环境。 以上需求的难点在于以下几点： 1 g o o g l ee a r t h 二维电子地图的拼接显示与人机交互机制设计 g o o g l ee a r t h 的电子地图采用b m p 格式，并且按照不同分辨率被保存为不 同规格的位图块，必须设计完整的管理机制和显示机制支持对大幅城市地图的 快速显示以及后台地图数据管理。 解决这个难点的方法可同样适用于其他格式的网络电子地图数据。 2 3 d 美工任务的定义与资源自动化管理 美工任务包括建模、设计贴图、编写描述性说明、维护资源目录体系等工 作，本文期望把所有可自动化管理的信息流都封装在软件中自动实现，这就要 求必须有良好的系统结构与应用流程控制机制。 5 第2 章系统架构设计与功能定义 3 网络环境下的数据一致性与安全性保持 本文工作成果的应用环境是局域网环境，大量美工资源因为容量较大所以 很容易造成网络堵塞甚至中断，因此必须使用良好的数据一致性保持机制保证 数据的完整和正确，同时还要考虑为数据库内信息加密。 本文工作内容的需求分析如表2 1 所示。 表2 13 d 美工团队任务管理系统需求分析表 类别需求编号需求名称 功能目标技术实现要求 用户客户端 r 1 1 用户登陆 支持用户名、密码、权限合法性检查 r 1 2 用户接受任务接受从管理员处分配的新任务，数据完备性 修改任务标识 r 1 3 用户提交已完用户上传已完成任务的各项数数据完备性 成的任务 据，修改任务标识数据断点续传 r 1 4 任务查询提供查询任务接口，组合查询、数据断 点续传 r 1 5 已完成任务内已完成任务的数据同步更新 容修改再提交 管理者客户 r 2 1 管理者登陆支持用户名、密码、权限合法性检查 端r 2 2 用户信息管理用户添加、删除，用户信息修改数据完备性 r 2 3 任务查询针对用户、任务时间、完成度查三种查询 询 r 2 4 任务发布针对用户的任务发布 r 2 5 资源查询 查询系统中存在的资源，树状结与界面显示联系 构 r 2 6 资源管理资源重命名数据库一致性 资源服务器 r 3 1 任务列表表设计，任务添加，删除，修改数据库一致性 操作 r 3 2 资源列表 表设计，资源添加、删除、重命 数据库一致性 名 r 3 3 数据上传下载f 1 1 p 传输功能传输状态记录 界面显示 r 4 1 任务图形显示 结合g o o g l e m a p 地图显示 显示方式 r 4 2 任务分配圈点操作 r 4 3 管理操作相关用户客户端、管理者客户端界面 界面设计 设计 6 第2 章系统架构设计与功能定义 第2 节3 d 美工团队工作流规划 本节描述本项目实现的针对3 d 美工团队的工作流规划： 工作流的规划主要针对不同的用户类型，根据权限的不同，本项目中包括 顶级管理员( 总经理) ，二级管理员( 美工组长) 以及普通美工人员。 图2 1 是本项目的工作组织结构图： 顶级管理员 ( 总经理) 二级管理员 ( 美工组长) 二级管理员 ( 美工组长) 美工ll 美工il 美工il 美工ll 美工ll 美工 人员l1 人员ij 人员i1 人员l 1 人员lj 人员 图2 1 i - 作组织结构图 如图2 1 所示，顶级管理员( 总经理) 负责管理和监督二级管理员( 美工组 长) 的工作，二级管理员负责管理和监督美工人员的工作，形成一个三角形的 人员结构。 在任务的实现流程工作中，最重要的是发布任务，发布任务要考虑到能选 择接受任务的具体美工人员，对应到每一个用户名；管理员应可以拖动地图， 选择需要贴图任务的具体位置：另外应有时间管理功能，限定该任务应在多长 时间内完成，便于管理员控制项目完成的进度；还应能选择该位置的建筑名称 以及详细地址，必要的情况下管理员还应对该任务加以注释，便于日后的管理 和维护工作；除此以外，管理员发布任务还应给美工人员提供必要的照片素材， 方便美工人员的工作。 顶级管理员( 总经理) 的工作内容应该分为三部分，包括任务定义、资源 管理和绩效考核。顶级管理员一方面要负责发布新任务，给美工分配工作任务， 另一方面还要负责整体的资源库管理，对美工完成任务后上传的模型和贴图， 还要对美工的工作质量进行有效地绩效考核。 二级管理员( 美工组长) 的工作内容应包括任务细分、对任务完成情况进 7 第2 章系统架构设计与功能定义 行初步检查和一级确认。二级管理员应能对任务进行细分类，另外对美工人员 提交的任务完成情况进行初步检查，如果不符合要求，可以让美工进行修改， 如果符合规范，则可进行一级初步确认。 美工人员的工作内容主要包括接受新任务、在规定时间内完成任务、记录 绩效数据。美工人员登录系统中首先应看见应在规定时间内完成哪些任务，完 成任务后及时进行提交，如图2 2 所示。 任务定义资源管理绩效考核 1lrtt 。l l 任务接受与任 务细分 任务完成确认 jl 1r l 接受新任务h 完成任务h 记录绩效数据 图2 2 系统工作流程规划图 本项目的工作实现了对工作流的定义和自动解析，未来可根据需求进一步 建立可灵活定制的工作流。 第3 节系统结构设计与功能定义 2 3 1 系统结构设计 本文研究内容是很特殊的一类信息管理系统，它以电子地图为前台展示内 容，以任务流管理和资源管理为核心业务，以局域网c s 模式为应用场景。根 据上文的需求分析内容，可设计包含以下几个层次的系统结构： 1 数据基础层 由工作于服务器端的数据库保存所有信息和数据，同时提供丰富完整的数据 访问接口，供各种客户端使用。 2 网络通信层 8 第2 章系统架构设计与功能定义 本文拟采用星型网络结构实现完整的网络通信功能，服务器端负责保存所有 数据并支撑任务管理流程的自动运行。管理人员和3 d 美工人员使用不同类 型的客户端软件进行用户操作。 3 业务逻辑层 本文拟采用配置文件实现对业务流程、资源目录体系的规范定义，结合数据 库中保存的用户角色信息和权限信息，实现完整的3 d 美工设计业务流管理。 4 前台展示层 本文拟采用2 d 电子地图显示技术与w i n d o w sg u i 技术相互结合，实现灵活 自主的前台信息展示与人机交互。 图2 3 系统结构设计图 本文设计的系统结构如图2 3 所示，在这个系统结构中，最关键的问题在于 必须保证客户端与服务器端之间数据一致性。在文件传输之前后，需要在服务 器端写日志文件状态，控制文件传输是否结束；同时在客户端写日志文件，标 识传输是否成功，方便在传输失败后断点续传。同时服务器客户端提供尽可能 多的接口供操作界面调用。 2 3 2 系统功能设计 基于上文描述的系统需求分析和系统结构设计，可将系统核心功能划分为 9 第2 章系统架构设计与功能定义 如下几个重要的功能模块。 表2 2 系统功能定义表 模块名称工作内容工作要求性能指标 资源数据库表单定义用户表、任务表、可扩展性 资源列表 数据增删改查操作接口录入与查询组合查询 数据汇总统计接口任务表的汇总、资2 种综合查询 源列表汇总 资源管理器f t p 接口通过f t p 与客户断点续传 端传送数据，建立传输状态控制 资源结构 资源结构管理目录、文件提取、完备性 移动、重命名操作 资源服务器调用资源数据库接口 完成客户端请求安全性 调用资源管理器接口 操作、验证控制客日志 与客户端通信接口 户端一致性 客户端管理者权限分配，添加管理者或分为5 级权限，0权限控制 制作者级最高，低权限用 设置分配 户不能修改删除 高权限用户的结 果 资源制作者与管理者界面基本界面美观，简单 与服务器接口用户验证，任务处安全，快速 理 f 1 n p 接口与资源管理器通断点续传 信状态控制 以下简要介绍主要功能模块的实现内容。 1 资源管理器模块 系统在从配置文件中初始化时读入目录结构( x m l 格式结构树) ，之后管理 1 0 第2 章系统架构设计与功能定义 员可以对目录结构和文件进行各种除删除操作以外( 删除操作可能导致已分配 任务的资源存放位置异常) 的常见操作。对于删除操作需要进行特殊设计，必 须在任务列表中搜索该目录位置，确认任务列表中没有该位置的相关任务，并 在目录为空的前提下才可以删除该目录。 下面主要讨论服务器与客户端通信过程中，资源管理器所完成的流程： 客户端在与服务器完成命令连接之后，在需要客户端向服务器上载文件时 或者客户端需要从服务器下载文件时，由客户端与资源管理器建立f t p 传输连 接，进而进行文件的上传下载操作。在此根据应用需要，可能需要对f t p 协议 命令部分作一定修改。 2 资源服务器模块 资源服务器模块是对资源数据库和资源管理器的统一调度模块，该模块主 要负责对与客户端建立命令连接，并在命令需要传输时间文件时建立f t p 连接， 调用资源管理器接口进行资源文件的相关操作。而在命令连接中，服务器主要 处理用户的登录信息验证，密码修改，用户建立、修改、删除操作，以及任务 发布、接受、提交等相关操作，总而言之，命令连接主要处理用户与资源数据 库相关表操作的交互动作。而对于资源传输结束后的资源列表更新则在资源管 理器中进行。 资源服务器模块的应用流程图如下： 与 图2 4 资源服务器模块功能流程图 3 客户端模块 客户端模块主要与服务器端模块相对应，针对不同的用户( 不同权限管理 者和资源制作者) 提供不同的操作选择。 对管理者来说，客户端提供对用户的创建，删除操作，以及自身的修改密 1 1 第2 章系统架构设计与功能定义 码操作；对资源的浏览查看，同步操作；任务的发布，确认完成以及重分配操 作等。对资源制作者来说，客户端提供用户的修改密码操作；对资源的浏览查 看，同步操作；任务的接受，提交操作等。 在用户登录阶段，客户端与服务器建立命令连接，之后在需要相应传输文 件操作时再与资源管理器建立f t p 传输连接，在传输完成之后，关闭该f t p 传 输连接，可以继续其他命令操作，在整个任务完成之后，断开命令连接，关闭 客户端。 客户端模块的功能流程图如图2 5 所示： 图2 5 客户端模块功能流程图 2 3 3 数据库结构设计 上一节阐述的功能模块中并未详细阐述资源数据库模块的设计内容， 因为这项功能涉及到完整的数据库结构设计，在此进行详细描述。 本文设计的数据库主要数据表包括任务表、任务列表和资源列表，内部通 过加密实现数据的安全性防护，外部通过多样的数据库访问接口实现数据层的 封装。数据库中保存了这三个核心的数据表之间都存在着松散的多对多关系， 在任务管理中不同的人可以属于同一个任务组，而每一项任务都可以饱含各种 类型的数字媒体资源。 1 2 第2 章系统架构设计与功能定义 图2 6 描述了本文定义的数据库结构关系。 图2 6 数据库结构关系图 以数据库结构关系为基础，可详细阐述依托各个数据表的业务流程。 j 用户表 从客户端角度来说，客户需要对用户袁进行的操作主要是由管理员进行的 用户添加、修改、删除操作我们将用户权限分为5 个级别( o 4 ) ，其中级别4 为资源制作者级别，其余为管理员级别，考虑设置一个超级管理员( 级别0 ) 负 责管理员自身的添加，具备添加、修改、删除低于自身级别的用户；而所有用 户共有的数据操作就是对用户名密码的验证以及修改密码的操作。 2 任务列表 j 3 第2 章系统架构设计与功能定义 从业务流程来看，一个任务可分为如下几种状态：新任务( n e w ) 、已分配 ( a s s i g n e d ) 、已完成( f i n i s h e d ) 、关闭( c l o s e ) 。当管理者发布一个任 务时，该任务处于n e w 状态，管理者在任务中描述任务接受者所要完成的工作， 并将已经定位、命名好的空资源文件一同发布给接受者；之后任务接受者确认 接受任务，此后任务的状态变为a s s i g n e d ，在完成任务之后，任务接受者提 交该任务及其附属文件( 将该附属文件覆盖原有的资源服务器上的空资源文 件) ，确认任务完成，此时任务状态变为f i n i s h e d ；若管理员发现任务完成有 误，则将任务状态重新设置为a s s i g n e d ，从而重复前述处理过程；若管理员 确认任务完成无误，则任务状态变为c l o s e ，之后任务信息不可改变，仅提供 查询使用。 3 资源列表 资源列表主要记录系统中资源的相关信息，主要是记录资源存放位置信息， 我们考虑在系统配置文件中设置一个根目录，而在资源列表中只记录各个资源 文件相对于根目录的相对路径，这样方便了资源服务器的修改移植操作。 在资源文件同数据库的一致性方面，考虑先进行资源数据传输，再进行数 据库更新；在资源数据f t p 传输完成之后，再更新数据库中的资源列表和任务 列表( 原子操作，保证数据一致) ，同时在系统各个关键操作过程前后，进行日 志记录，方便系统意外破坏后的恢复工作。 4 任务组表 任务组表主要建立在任务区域基础上，通过确定各个任务组单独的目录结 构，对并行开发的各个区域中的场景资源进行记录，管理。主要记录任务组名 称，任务组描述以及任务组单独的目录结构存放信息。 第4 节电子地图数据加载与功能实现 本文研究工作最有特色之处在于前台使用来源于g o o g l ee a r t h 的2 d 电子地 图作为导航信息，用户可快速浏览地图内容并做出各种标记，因为g o o g l ee a r t h 提供的免费地图仅为不同规格的位图块，因此必须设计良好的机制实现海量地 图信息的拼接和功能实现。 加载电子地图数据以及功能实现的难点在于： 1 电子地图数据由多个b m p 组成，数据量非常庞大，由程序进行自动化 1 4 第2 章系统架构设计与功能定义 拼接，如何提高效率是个关键问题。 2 电子地图提供了多分辨率的b m p 数据，用户在使用时如需要放大地图 和缩小地图，实际上是调用了不同分辨率的地图数据，因此地图数据 的实时加载成为性能瓶颈。 3 电子地图作为3 d 美工的工作平台，需要为用户提供多种交互手段，包 括添加标记、基于任务进行地图位置定位等。 2 4 1 地图数据加载、显示与快速定位 在电子地图启动时，系统首先创建一个内存位图对象m e m d c 。该内存位 图的大小由预先定义的配置文件中的信息决定。配置文件中有关该项的信息如 下： m e m d c i n f o r o w m a p n u m = 4 c o l m a p n u m = 6 其中r o w m a p n u m 是能够在内存位图上加载的“子图片 的行数，而 c o l m a p n u m 是能够在内存位图上加载的“子图片”的列数。m e m d c 实际上是 一个总体的地图图像数据缓冲区，该缓冲区内保存的是系统预读的地图图像数 据。在图2 7 示例中，内存缓冲区同时容纳5 * 5 的子图片数量，而屏幕尺寸需 要显示3 * 3 的子图片数量。内存缓冲区保证了在屏幕拖动时，能够满足一定范 围内的图像显示数据。内存缓冲区的图像读取使用了单独的线程，这样避免了 子图片加载时候系统无法响应的问题。 1 5 第2 章系统架构设计与功能定义 子图片子图片子图片 子图片子图片 r 一_l 子图片 l 子图片 子图片子图片 ! 子图片 l 子图片 ：子图片 子图片子图片i 子图片 i ii 子图片 i 子图片子图片子图片 ：! 子图片 l 一i 子图片子图片子片子图片 子图片 屏幕缓冲区 图2 7 双缓冲显示方法示意图 内存缓冲区 本系统采用了双缓冲来对地图图像进行显示，如图2 7 所示。当内存缓冲区 内的数据准备完毕之后，在一次性地向屏幕缓冲区进行图像写入。当用户快速 对地图进行拖动时，结合上文中提到的后台线程图片加载，可以令每次刷新屏 幕时一次加载尽可能少的图片，只加载当前屏幕显示的区域。加载的图片越少 用户响应就越快，结合双缓冲机制先在内存绘图再显示，可以避免刷新屏幕时 剧烈闪烁。 这种方法实际上将地图的加载时间分散到了每次操作中，使用户感觉不到地 图的加载时间，提高系统的整体性能 所谓地图快速定位，是考虑到用户在快速拖动地图显示界面的滚动条，或 者直接给出地图坐标，此时系统需要快速将可视区域移动到用户指定的位置。 一旦获得当前滚动条的位置，或者用户输入的地图全局坐标位置，根据这 个位置和当前地图显示的像素分辨率可以计算出要加载的第一副地图的编号， 从而可以知道要加载的r o w m a p n u m * c o l m a p n u m 张地图。在循环中将这些地图 以图2 7 中所描述的方式加载到内存位图中。 1 6 第2 章系统架构设计与功能定义 2 4 2 多线程机制 为实现2 3 1 节所描述的电子地图加载与显示功能，必须使用多线程机制进 行实现，本节对多线程机制的使用进行简要描述。 多线程是出现在现代操作系统中的概念。随着多进程和多线程机制的引进， 计算机可以支持多任务调度和处理，从而提供了多任务空间。所谓多任务是指 多进程和多线程。多进程是指在系统中正在运行的一个应用程序，每个进程是 由私有的虚拟地址空间、代码、数据和其他系统资源组成。多线程是指进程之 内独立执行的一个单元，是系统分配处理器时间资源的基本单元。一个进程至 少包括一个线程，并将该线程称为主线程。 多线程是为了使得多个线程并行的工作以完成多项任务，以提高系统的效 率。线程是在同一时间需要完成多项任务的时候被实现的。如图2 8 ，它形象的 表示了多线程的工作机制。 使用多线程的好处有以下几点： 1 使用线程可以把占据长时间的程序中的任务放到后台去处理。这些任务 一般并不能充分利用硬件运算资源，而是将大量的时间消耗在通信和等待上。 使用多线程，可以充分利用通信等待的硬件空闲，来提高系统整体效率。 2 使用线程来将一个长时间的处理任务放在后台，可以避免程序陷入长时 间的停顿，以便程序界面能够随时响应用户的输入操作。例如用户点击了一个 按钮去触发某些事件的处理，则可以使用一个独立的线程去处理计算，同时让 主界面弹出进度条，来不停地更新处理的进度。 3 我们所要实现的电子地图系统，地图数据量十分巨大。如果一次性载入 全部地图数据，不仅会占用过多的内存，同时也会导致程序启动和加载的时间 过长。因此，我们需要使用多线程技术，让地图数据加载转入后台，同时令前 台界面能够及时地显示已经加载完毕的地图数据。 4 若应用程序运行在多处理器系统中，可将各任务分布到几个线程中，使 在独立的处理器中同时运行。 1 7 第2 章系统架构设计与功能定义 p r o c e s s 图28 多线程机制示意图 为了提升系统的q 口j 应速度，当进行地图数据处理的时候，系统使用了3 个 线程，第个线程负责读取地图数据，当收到请求时，立刻从资源库中读取相 应地图的数据，第二个线程负责拼接地图数据，第三个线程是界面主线程负 责显示地图数掘和接受用户交互。 8 第3 章任务管理信息系统的技术实现 第3 章任务管理信息系统的技术实现 本章主要阐述基于2 d 电子地图的管理信息系统的技术实现，立足于前文描 述的需求分析、功能结构设计以及关键方法技术，本章将从界面设计与人机交 互机制、数据结构与数据接口定义、辅助管理功能设计共三个方面描述技术实 现过程。 第1 节前台界面设计 本文研究工作的前台客户端界面是资源管理器界面，主要用于三维模型实 际建模过程中，各项资源以及人员的管理。它通过管理模型贴图资源文件，模 型文件和模型制作人员，集任务管理和资源管理于一体，使得模型制作和制作 人员管理高效、快速的完成。 图31 描述了本文工作设计的前台界面。 ! j ! = ! = 二二_ = = = = = 2 一 图31 前台界面设计示意图 图31 场景资源管理器的总体界面，分为三个主要区域：任务栏区、日志显 1 9 第3 章任务管理信息系统的技术实现 示区、地图显示区：日志显示区下方为信息状态栏：地图显示区上方为工具栏： 工具栏上方为菜单栏。 在资源管理器界面中，最复杂的功能实现就是任务管理流程，以下详细说 明任务管理流程的界面设计与实现过程。每个任务都有其所属的任务组，任务 以任务组进行划分，不同的任务组使用不同的地图设置。 3 1 1 任务组管理 l 任务组添加 以管理员用广身份登录系统，选择菜单栏量型墼墅项，之后选择 皇墨墅! 塑剑子项弹出任务组添加对话框，如图3 , 2 所示： 任务组编号 _ | 主务组名称 备洼： e 选择路径 。 _ 。_ _ 。_ _ 。_ _ _ _ 。 _ _ _ _ _ _ _ _ _ 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