基于三維模型的教務(wù)信息管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)*

郭玉濱，楊俊峰

(菏澤學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息工程系，山東菏澤 274015)

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基于三維模型的教務(wù)信息管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)*

郭玉濱，楊俊峰

(菏澤學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息工程系，山東菏澤 274015)

分析了三維建模技術(shù)和3D Max建模工具以及JQuery、Struts2、Spring、Hibernate等框架技術(shù).在此基礎(chǔ)上，創(chuàng)建了教務(wù)信息管理系統(tǒng)所需要的三維模型，進(jìn)而設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了基于三維模型的教務(wù)信息管理系統(tǒng).實(shí)踐證明，該系統(tǒng)操作直觀、簡(jiǎn)單、效果良好.

三維模型；教務(wù)信息管理系統(tǒng)；設(shè)計(jì)；實(shí)現(xiàn)

目前，學(xué)校教務(wù)信息管理系統(tǒng)大多基于二維界面操作，如教室容量、教室課程表、課程所屬任課教師、教室設(shè)備等，系統(tǒng)使用操作繁雜、界面切換頻繁、而且不夠直觀.為改變傳統(tǒng)管理系統(tǒng)操作不便和不直觀的現(xiàn)狀，在教務(wù)信息管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)中引入三維模型技術(shù)，并通過先進(jìn)的軟件開發(fā)技術(shù)JQuery和S2SH框架構(gòu)建和實(shí)現(xiàn)三維教務(wù)信息管理系統(tǒng).

1　三維教務(wù)信息管理系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究

1.1三維建模技術(shù)及3D Max工具

建模技術(shù)一般包括二維造型、三維造型、二維放樣和造型組合等幾個(gè)方面的基本技術(shù)[1]，其中二維造型主要是先使用圖形和曲線來創(chuàng)建二維圖形，然后通過使用圖形面板創(chuàng)建簡(jiǎn)單的二維形體，最后對(duì)這個(gè)二維形體進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、擠壓和放樣等創(chuàng)建出三維造型；三維造型主要是使用基本模型、面片、細(xì)化、變形和網(wǎng)格等來創(chuàng)建(x,y,z)表示的物體對(duì)象；二維放樣主要是使用已經(jīng)創(chuàng)建好物體對(duì)象的橫截面接入表面或表皮創(chuàng)建出三維物體；而造型組合就是利用布爾運(yùn)算和圖形合并等技術(shù)把已有的物體重新組合成新的物體.可見，三維模型中的每一個(gè)點(diǎn)可用(x,y,z)空間坐標(biāo)表示，通過x,y,z三個(gè)坐標(biāo)的變換可顯示三維圖形的各個(gè)角度，在實(shí)際的場(chǎng)景創(chuàng)建過程中使用的是相對(duì)坐標(biāo)的方式.三維建模是進(jìn)行三維模型設(shè)計(jì)的第一步，是三維空間世界的基礎(chǔ)和核心.如果三維模型建不好，那么其它的效果很難表達(dá)出來.為此，文中將使用具有多種建模手段的3D Max建模工具[2]，該工具不僅自身內(nèi)置了很多模型，并可對(duì)圖形進(jìn)行車削和擠壓、復(fù)合物體建模和放樣建模等，而且還提供了面片建模、非均勻有理B樣條曲線建模和多邊形建模等高級(jí)建模技術(shù).文中利用三維建模技術(shù)和3D Max工具創(chuàng)建三維教室模型，并用它作為教室信息管理系統(tǒng)的部分展現(xiàn).

1.2JQuery技術(shù)

JQuery技術(shù)是由美國(guó)人John Resig創(chuàng)建的，是一個(gè)以“寫更少代碼、做更多事”為宗旨的JavaScript框架.JQuery是一個(gè)輕量級(jí)只有幾十kB的JavaScript庫(kù)，具有豐富的基于CSS1-3和Xpath的DOM選擇器和鏈?zhǔn)讲僮?、可靠的事件處理機(jī)制和完善的兼容性等功能.JQuery技術(shù)的在線或離線API文檔齊全，Demo示例和開源社區(qū)插件也很豐富，掌握了它就能夠在JavaScript、DHTML、Form、DOM、Event、CSS、Ajax等技術(shù)間隨心所欲、得心應(yīng)手，讓W(xué)eb開發(fā)變得更加容易.文中主要利用JQuery技術(shù)從服務(wù)器提供接口獲取視圖層所需的教室信息，并在視圖層展示.

1.3S2SH框架技術(shù)

S2SH是Struts2、Spring和Hibernate開源框架的簡(jiǎn)稱，通過S2SH框架技術(shù)開發(fā)軟件可以方便快捷地實(shí)現(xiàn)表示層、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)訪問層之間的分離，并降低各層間的耦合度，同時(shí)也方便系統(tǒng)開發(fā)、重用、擴(kuò)展和維護(hù).其中Struts2框架及其在此基礎(chǔ)上開發(fā)的業(yè)務(wù)控制器主要完成對(duì)部分視圖層信息展示的控制[3]，Hibernate框架主要完成對(duì)實(shí)體對(duì)象的持久化操作等[4]，而Spring框架主要完成系統(tǒng)需要對(duì)象的創(chuàng)建和管理等[5].文中使用S2SH框架主要為教務(wù)信息管理系統(tǒng)的三維視圖所要展示信息提供接口服務(wù).

2　教務(wù)信息管理系統(tǒng)所需三維模型設(shè)計(jì)

文中所需的三維模型主要包含了學(xué)校級(jí)、教學(xué)樓級(jí)和教室級(jí)的三維模型，其中學(xué)校級(jí)的三維模型主要由教學(xué)樓級(jí)三維模型組成，而教學(xué)樓級(jí)三維模型又由各種各樣的教室級(jí)三維模型組成.即所謂學(xué)校級(jí)的三維模型是指整個(gè)學(xué)校的建筑物、道路、植被等組成的模型，教學(xué)樓級(jí)三維模型主要是指學(xué)校所有教學(xué)樓組成的模型，教室級(jí)三維模型主要由各個(gè)教學(xué)樓中的教室、辦公室等而組成的模型.

2.1系統(tǒng)所需三維模型架構(gòu)設(shè)計(jì)

為了更加方便、直觀、真實(shí)地展示學(xué)校教室的信息，盡量把教室信息的展示立足于三維教室模型，并在此基礎(chǔ)上能夠快速展示教室使用情況、設(shè)備情況、教務(wù)信息等信息.為此，文中研究設(shè)計(jì)的三維模型架構(gòu)如圖1所示.

圖1　教務(wù)信息管理系統(tǒng)三維模型架構(gòu)

2.2三維教室模型

由于三維教室模型是整個(gè)三維模型架構(gòu)的基礎(chǔ)，也是更能體現(xiàn)主題的模型，因此這里給出一個(gè)使用3D Max設(shè)計(jì)的教室三維模型,如圖2所示.

圖2　菏澤學(xué)院9號(hào)教學(xué)樓312教室三維模型

3　三維教務(wù)信息管理系統(tǒng)整體架構(gòu)設(shè)計(jì)

文中設(shè)計(jì)的教室信息管理系統(tǒng)主要是以三維模型界面顯示為主、以瀏覽器界面顯示為輔，采用適合代碼復(fù)用、易于維護(hù)的三層架構(gòu)模式進(jìn)行設(shè)計(jì)，并且為了能夠更好地完成學(xué)校信息的共享、充分利用學(xué)校的信息資源，系統(tǒng)的教務(wù)信息數(shù)據(jù)主要從學(xué)校教務(wù)信息和資產(chǎn)信息等系統(tǒng)中獲取，其整體架構(gòu)設(shè)計(jì)如圖3所示.

圖3　三維教務(wù)信息管理系統(tǒng)整體架構(gòu)設(shè)計(jì)

三維模型界面主要由前面設(shè)計(jì)的學(xué)校級(jí)、教學(xué)樓級(jí)和教室級(jí)三維模型構(gòu)成，并能結(jié)合JQuery技術(shù)顯示相應(yīng)的、必要的信息；瀏覽器界面主要用于完成諸如從教務(wù)信息系統(tǒng)和資產(chǎn)信息系統(tǒng)獲取信息到本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的后臺(tái)操作等，在此過程中主要使用以Struts2框架為基礎(chǔ)的業(yè)務(wù)控制器來完成應(yīng)用層的操作；數(shù)據(jù)訪問層接口主要是靠Hibernate框架來完成；在整個(gè)分層結(jié)構(gòu)中Spring框架全程管理系統(tǒng)中需要的對(duì)象等.

4　三維教務(wù)信息管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

本部分主要是根據(jù)前面的分析與設(shè)計(jì)，使用S2SH框架實(shí)現(xiàn)基于三維模型的教務(wù)信息管理系統(tǒng).由于篇幅限制，文中以三維教室模型下9號(hào)教學(xué)樓312教室課程表信息顯示為例，按數(shù)據(jù)訪問層到業(yè)務(wù)邏輯層到表示層的順序展示其實(shí)現(xiàn)過程.

4.1教室課程信息持久化類及其映射文件

教室課程信息持久化類及其映射文件主要用Hibernate框架完成教室課程信息增刪改查功能的基礎(chǔ)，其核心實(shí)現(xiàn)代碼如下.

1)持久化類實(shí)現(xiàn)的主要代碼

public class Crcourse {

private Integer id;//主鍵

private String crnumber;//教室編號(hào)

private String courseName;//課程名

private String teacherName;//教師名

private String weekTerm;//上課范圍

private String week;//上課星期

private String timeOfWeek;//上課節(jié)次

private String grade;//年級(jí)

private String major;//專業(yè)

private String className;//班級(jí)

private String number;//上課人數(shù)

//略去了setter和getters方法

}

2)映射文件的主要配置信息

4.2數(shù)據(jù)訪問層接口及其實(shí)現(xiàn)類

數(shù)據(jù)訪問層接口主要是為完成教室課程信息的添加、刪除、修改和查詢，以及為業(yè)務(wù)邏輯層提供基本操作而設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)類主要為完成具體工作而設(shè)計(jì)，獲取教室課程信息的核心實(shí)現(xiàn)代碼如下.

1)數(shù)據(jù)訪問層根據(jù)教室編號(hào)獲取教室課程信息接口

public interface CrcourseDao {

/**根據(jù)教室編號(hào)獲取該教室課程信息*/

public List getCrcourses(String crid);

}

2)CrcourseDao接口的實(shí)現(xiàn)類

public class CrcourseDaoImpl extends HibernateDaoSupport implements CrcourseDao{

@Override

public List getCrcourses(String crid) {

String hql = "from Crcourse crc where crc.crnumber=?";

List crcourseList = getHibernateTemplate().find(hql, crid);

if(crcourseList != null && crcourseList.size()>0){

return crcourseList;

}else{

return null;

}

}

}

4.3業(yè)務(wù)邏輯層接口及其實(shí)現(xiàn)類

業(yè)務(wù)邏輯層接口主要是為表示層提供服務(wù)的，其核心代碼如下.

1)業(yè)務(wù)邏輯層根據(jù)教室編號(hào)獲取教室課程信息接口

public interface CrcourseService {

/**根據(jù)教室編號(hào)獲取該教室課程信息*/

public List getCrcourses(String crid);

}

2)CrcourseService接口的實(shí)現(xiàn)類

public class CrcourseServiceImpl implements CrcourseService {

private CrcourseDao crcourseDao;

@Override

public List getCrcourses(String crid) {

return crcourseDao.getCrcourses(crid);

}

public CrcourseDao getCrcourseDao() {

return crcourseDao;

}

public void setCrcourseDao(CrcourseDao crcourseDao) {

this.crcourseDao = crcourseDao;

}

}

4.4表示層業(yè)務(wù)控制器類

表示層業(yè)務(wù)控制器主要是在JQuery和Struts2框架的支持下完成與用戶的交互，其核心代碼如下.

1)業(yè)務(wù)控制器CrcourseAction的實(shí)現(xiàn)

public class CrcourseAction {

private String tbuildName;//教學(xué)樓名

private String roomNo;//教室編號(hào)

private Crcourse crcourse;//教室課程信息

private List crcourseList;//某教室所有課程信息

private CrcourseService crcourseService;//主要用于獲取教室課程核心信息

private CroomService croomService;//主要用于獲取教室的詳細(xì)信息

private TbuildService tbuildService;//主要用于獲取教學(xué)樓的詳細(xì)信息

public String findCrcourseInfo(){

crcourseList = crcourseService.getCrcourses(roomNo);

tbuildName = tbuildService.getTbuildByRoomNo(roomNo).getTbuildname();

return "findCrcourseInfo";

}

//略去了setter和getters方法

}

2)struts.xml文件的主要配置信息

4.5applicationContext.xml文件的主要配置信息

這里使用Spring框架協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)訪問層、業(yè)務(wù)邏輯層、表示層之間的工作以及對(duì)各層間對(duì)象管理，其主要任務(wù)是在applicationContext.xml文件中配置如下所示的信息.

4.6系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)效果展示

經(jīng)過前面幾部分的代碼編寫并依靠JQuery技術(shù)，即可實(shí)現(xiàn)當(dāng)鼠標(biāo)點(diǎn)擊圖2所示的三維教室或停留在其上時(shí)，就會(huì)在三維教室上浮現(xiàn)該教室的課程表信息，示例見表1.

表1菏澤學(xué)院9號(hào)教學(xué)樓312教室課程表

5　結(jié)語

首先對(duì)三維建模技術(shù)和3D Max建模工具以及JQuery、Struts2、Spring和Hibernate等框架技術(shù)進(jìn)行了分析和研究；然后引入三維技術(shù)設(shè)計(jì)了三維模型架構(gòu)和系統(tǒng)整體架構(gòu)，最后在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了三維教務(wù)信息管理系統(tǒng).系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果顯示，系統(tǒng)操作直觀，運(yùn)行良好.

[1]陳世宏,金明一.三維城市模型理論及技術(shù)方法研究[J].測(cè)繪與空間地理信息,2011,34(2):37-39.

[2]李斌,朱立銀. 3D Max室內(nèi)家裝效果圖表現(xiàn)技法[M]. 第2版.北京:人民郵電出版社,2012.

[3]余銀山,胡正華.基于Struts2框架的Web應(yīng)用開發(fā)研究[J].電腦知識(shí)與技術(shù),2009,5(6):4224-4227.

[4]宋述燕,全校春.利用Spring集成Struts+Hibernate框架的業(yè)務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研發(fā)[J].中南民族大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2007,26(1):48-52.

[5]Hamlainen P,Hall M,Howcroft B.A framework for market discipline in bank regulatory design[J].Journal of Business Finance&Accounting,2005,32(1～2):183-209.

Design and Implementation of Teaching Information Management System Based on 3D Model

GUO Yu-bin, YANG Jun-feng

(Department of Computer and Information Engineering, Heze University, Heze Shandong 274015, China)

This paper analyzes 3D modeling technology, Max 3D modeling tools, J-Query, Struts2, Spring, Hibernate and other frameworks, on the basis of which the three-dimensional model of the educational administration information management system is established, and the educational administration information management system based on the 3D model is designed and implemented. Practice has proved that the system is intuitive, simple and effective.

3D model; teaching information management system; design; implementation

1673-2103(2016)02-0095-06

2016-01-18

菏澤學(xué)院科研項(xiàng)目(XY13KJ05)

郭玉濱(1969-)，男，山東定陶人，副教授，碩士，研究方向：數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)挖掘.

TP315

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