【摘要】當(dāng)前信息管理系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)表格、報(bào)表普遍存在表達(dá)不直觀、不便于理解的問題，本文嘗試?yán)萌S圖形技術(shù)構(gòu)建可視化的數(shù)據(jù)表達(dá)，為數(shù)據(jù)信息建立三維模型，通過控制三維模型的可見度、顏色、貼圖、坐標(biāo)等以控制模型的形態(tài)，再結(jié)合三維數(shù)字地面模型構(gòu)建真三維的數(shù)字場景，可加速用戶對數(shù)據(jù)信息的理解，增強(qiáng)系統(tǒng)的用戶體驗(yàn)，為用戶提供一個(gè)直觀的、身臨其境的信息系統(tǒng)體驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】信息系統(tǒng)；可視化；三維模型

引言

隨著系統(tǒng)工程理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，信息管理手段與方法也得到了長足的進(jìn)步與提高，并在企業(yè)管理中發(fā)揮了顯著的效果，決策者們逐步認(rèn)識(shí)到利用信息管理軟件輔助管理、決策是現(xiàn)代化管理的必由之路。因此各式各樣的應(yīng)用軟件進(jìn)入各行各業(yè)，大大提高了管理和業(yè)務(wù)辦理效率，為企業(yè)的管理節(jié)省了大量的人力、物力和時(shí)間，也為社會(huì)節(jié)約了大量的資源。

如今，信息系統(tǒng)已經(jīng)為人們所依賴，很多業(yè)務(wù)的辦理已經(jīng)再也離不開信息系統(tǒng)，管理者們的決策更是離不開信息系統(tǒng)的支持，要想做出正確的決策都需要信息系統(tǒng)提供大量的信息數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、分析結(jié)果等。但目前大多數(shù)管理軟件對于數(shù)據(jù)的表達(dá)不夠形象、具體，而大多領(lǐng)導(dǎo)都是非專業(yè)的，要從一大堆專業(yè)的數(shù)據(jù)表格、分析報(bào)表中快速獲取信息，迅速理解并正確、及時(shí)地做出決策是一件十分困難的事情。

因此，利用三維模型技術(shù)構(gòu)建可視化的信息管理系統(tǒng)是非常必要的。所謂可視化，就是在系統(tǒng)中運(yùn)用圖像技術(shù)將信息數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成形象化的、直觀的圖形方式展示出來，讓用戶能夠一目了然。

基本思路

實(shí)現(xiàn)信息系統(tǒng)中數(shù)據(jù)信息的圖形化表示，首先需要對信息系統(tǒng)所涉及的管理對象進(jìn)行建模，構(gòu)建精細(xì)化的三維模型，并確定管理對象與三維模型的對應(yīng)關(guān)系，據(jù)此關(guān)系和業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)調(diào)整三維模型的紋理及形態(tài)，構(gòu)建專題模型，達(dá)到數(shù)據(jù)的可視化展示，實(shí)現(xiàn)思路主要分為建立模型、數(shù)據(jù)映射、模型控制三個(gè)步驟。

第一步：建立模型

三維模型是物體的三維多邊形表示，是利用基本的幾何元素（點(diǎn)、線、面、長方體、球體等）通過一系列幾何操作，如平移、旋轉(zhuǎn)、拉伸等來構(gòu)建的現(xiàn)實(shí)物體的幾何形態(tài)，通常用計(jì)算機(jī)或者其它視頻設(shè)備進(jìn)行顯示。任何自然界存在的物體都可以用三維模型來表示，可以是現(xiàn)實(shí)世界存在的實(shí)體，如建筑物、風(fēng)景、工程設(shè)備、交通工具等，也可以是虛構(gòu)的東西，比如電影、游戲中的人物、場景、資源等。三維模型可以用專門的三維建模工具軟件手工制作，也可以按照一定的算法自動(dòng)生成。作為點(diǎn)、線、面和其它信息數(shù)據(jù)，三維模型可以以虛擬的方式保存在計(jì)算機(jī)文件中。

（一）手工繪制三維模型

手工繪制三維模型一般要借助三維圖形工具軟件，當(dāng)前比較常見，知名較高的建模工具軟件主要有3DMAX，SoftImage，Maya以及AutoCAD等等。它們的共同特點(diǎn)是提供一些基本的幾何元素，如點(diǎn)、線、面、立方體、球體等，同時(shí)提供一系列幾何操作方法，對這些元素進(jìn)行平移、旋轉(zhuǎn)、拉伸以及布爾運(yùn)算等來構(gòu)建復(fù)雜的幾何圖形，一般還內(nèi)置了許多常用模型構(gòu)件（樹木、房屋、電線桿等等），用戶通過選取、拖拉就可以完成比較復(fù)雜物體的建模。

（二）參數(shù)化自動(dòng)建模

比較大的物體，比如一個(gè)城市、一條公路等，如果采用手工建模，那工程量將是巨大的，采用參數(shù)化自動(dòng)建模將大大縮減建模工作量，所謂參數(shù)化建模，就是將比較大實(shí)體分解成小模型構(gòu)件，再將各類構(gòu)件分解成幾何參數(shù)（長、寬、高、曲率、曲線方程等）以及顏色、紋理等參數(shù)，通過設(shè)計(jì)或者從已有的設(shè)計(jì)圖紙中獲取各類構(gòu)件參數(shù)，由計(jì)算機(jī)批量創(chuàng)建實(shí)體模型。

（三）模型的疊加

將建立好的模型與三維場景（比如高清三維數(shù)字地圖等）進(jìn)行疊加、融合，也就是將三維模型構(gòu)建的物體置于高度仿真的場景中，使三維模型的表現(xiàn)更加真實(shí)。模型與場景的疊加需要根據(jù)三維模型的坐標(biāo)、方向、高程等參數(shù)信息與場景的坐標(biāo)、高程等信息進(jìn)行比對、計(jì)算，進(jìn)行一系列的操作，如對場景地面進(jìn)行降低或者升高、挖掘或者填補(bǔ)，使模型與場景達(dá)到融為一體的視覺效果。

第二步，數(shù)據(jù)映射

一般信息系統(tǒng)中，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)都圍繞管理對象發(fā)生，比如公路建設(shè)管理系統(tǒng)，其中的所有業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)都是與某個(gè)工程實(shí)體相關(guān)的，將信息系統(tǒng)中管理對象與三維模型或者模型構(gòu)件進(jìn)行對應(yīng)，建立聯(lián)系，以信息系統(tǒng)管理對象（如工程實(shí)體）為橋梁，建立起數(shù)據(jù)信息與模型的關(guān)系，是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息可視化表示的關(guān)鍵步驟。

因此在建立模型時(shí)需要在模型中增加分類、位置或者編號(hào)等信息，用以區(qū)分每一個(gè)模型甚至模型構(gòu)件。比如公路上的橋梁模型，需要標(biāo)識(shí)每一個(gè)橋梁模型的分類（即橋梁）、所在路線、所處的里程樁號(hào)等信息；圖書館中的書架模型，需要標(biāo)識(shí)書架所在的房間號(hào)、書架的編號(hào)、所在層數(shù)等等，通過這些標(biāo)識(shí)信息，可以找到確定的某一個(gè)或者某個(gè)范圍內(nèi)的一批（橋梁或者書架）模型。同時(shí)在信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫或者文件中建立管理對象與模型或者模型部件的關(guān)系對應(yīng)表，比如房地產(chǎn)、公路、鐵路等工程建設(shè)項(xiàng)目管理系統(tǒng)中，需要建立工程量清單與模型或者部件的對應(yīng)關(guān)系表。通過關(guān)系對應(yīng)表，可以通過工程實(shí)體中的項(xiàng)目信息找到對應(yīng)的工程模型，也可以通過模型找到對應(yīng)的工程實(shí)體，從而建立起模型與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)，公路建設(shè)工程實(shí)體與三維模型的對應(yīng)關(guān)系表示例如下圖：

圖1：工程對象與模型對應(yīng)關(guān)系示例

第三步，控制模型

繪制的三維模型是物體的設(shè)計(jì)狀態(tài)，是靜態(tài)的，而在信息系統(tǒng)中經(jīng)常需要表現(xiàn)事物的動(dòng)態(tài)信息或者過程管理信息，比如公路、鐵路、房地產(chǎn)等建設(shè)信息管理系統(tǒng)，經(jīng)常需要反映工程的建設(shè)進(jìn)度情況；圖書館管理系統(tǒng)中，需要反映每個(gè)書架每本圖書的借出、歸還狀態(tài)。因此我們需要根據(jù)信息系統(tǒng)中的日常管理數(shù)據(jù)或者統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)信息以及實(shí)體與模型的關(guān)系，調(diào)整三維模型的貼圖、色彩、樣式、透明度等控制三維模型的表現(xiàn)形態(tài)，達(dá)到可視化的數(shù)據(jù)表現(xiàn)效果。比如，根據(jù)圖書借、還情況表，將借出的圖書調(diào)整成透明或者半透明狀態(tài)；根據(jù)工程進(jìn)度統(tǒng)計(jì)表，將完工部分工程對應(yīng)的模型調(diào)整為不透明，將未完成部分對應(yīng)的模型調(diào)整成透明狀態(tài)，即可形象地表現(xiàn)圖書庫存情況或者工程的進(jìn)度狀況，從而實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的三維可視化，

結(jié)語

在信息系統(tǒng)中加入三維可視化表現(xiàn)，使信息系統(tǒng)的查詢、統(tǒng)計(jì)、分析等具有了動(dòng)態(tài)、直觀、豐富的效果，提高了人們理解、分析、判斷和決策的效率，能夠很大程度提升信息系統(tǒng)的用戶體驗(yàn)，這也是當(dāng)前信息化系統(tǒng)發(fā)展的趨勢，筆者做為一位軟件學(xué)院教師，建議在軟件開發(fā)專業(yè)開設(shè)maya、3dmax等三維工具軟件的相關(guān)應(yīng)用課程。