2 基于J2EE的真三維可視化仿真技術
2.1 平臺構建的J2EE技術
　J2EE是一個基于組件——容器模型的系統(tǒng)平臺，以靈活性、擴展性、模塊化、跨平臺和跨數(shù)據(jù)庫等優(yōu)勢成為系統(tǒng)建設和開發(fā)的主流。
　本研究中，組件主要包括在客戶端運行的Applet組件和在服務器端運行的Web組件及EJB組件；容器主要為這三類組件提供運行環(huán)境的JRE、JVM和Web Server等。
　(1)基于J2EE的系統(tǒng)流程。根據(jù)J2EE平臺的規(guī)范，J2EE系統(tǒng)流程包括的主要步驟：①用戶在客戶端啟動瀏覽器后，從Web服務器上下載由JSP動態(tài)生成的HTML頁面，通過與頁面中嵌入的Applet程序交互，實現(xiàn)系統(tǒng)的瀏覽、查詢等功能；②Web層的Web Server容器在接收到來自客戶端的用戶請求后，解析相應的JSP或Servlet組件生成HTML頁面，供客戶端使用；③業(yè)務層容器接收到Web層中的業(yè)務請求后，將信息提供給EJB組件和數(shù)據(jù)庫適配器組件，并通過這兩種組件所構建的業(yè)務領域代碼來完成對Web層組件的支持；④數(shù)據(jù)層中的數(shù)據(jù)庫服務器在為業(yè)務層中的組件提供所需的數(shù)據(jù)支持，同時也為地礦工程系統(tǒng)的各類工程數(shù)據(jù)提供管理和維護。
　(2)基于J2EE的系統(tǒng)設計。在客戶層中，系統(tǒng)采用JRE作為Java的插件嵌入到瀏覽器中作為Applet客戶端運行環(huán)境，使用Applet實現(xiàn)人與系統(tǒng)的交互，并運用JOGL實現(xiàn)基于Web的工程系統(tǒng)的三維可視化。在Web層中，采用Struts實現(xiàn)業(yè)務邏輯控制功能，利用JSP組件動態(tài)生成頁面，使用Web服務器Tomcat為Web層組件提供服務。在業(yè)務層中，采用EJB技術和JavaBean等實現(xiàn)類的構造和工程系統(tǒng)模型的建立。
在實際研究中，考慮到工程系統(tǒng)存在采樣數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)規(guī)范化處理等大量數(shù)值運算和圖形數(shù)據(jù)處理等海量數(shù)據(jù)吞吐等因素，采用驅動程序接口技術進行數(shù)據(jù)庫操作，以應對較高的數(shù)據(jù)庫存取速度需求。
2.2 用戶交互的Applet技術
　Applet是由Java語言編寫的應用程序，可嵌入瀏覽器中獲取鼠標、鍵盤等外設信息，并對事件做出響應。Applet的生命周期包括初始化、開始、運行和結束四個階段，在此過程中始終需要Java運行環(huán)境的支持。
　(1)Applet技術特征。在Web瀏覽器環(huán)境中，HTML文件通過Web服務裝載Applet程序及相關資源，在該文件創(chuàng)建時其內部嵌入的Applet程序便開始進入運行狀態(tài)，并隨著文件的關閉，Applet程序也相應結束運行。Applet程序不僅可以使用窗口環(huán)境開發(fā)工具建立標準圖形界面，實現(xiàn)人機交互、系統(tǒng)查詢等功能，還可以支持JOGL等技術進行三維圖形的顯示及變換。由于Applet程序基于網(wǎng)絡進行訪問，故具有潛在的安全風險。
　(2)Applet系統(tǒng)設計。在實際設計過程中，采用Applet類的子類JApplet類來完成Applet的功能，使用戶能通過點擊鼠標、敲擊鍵盤等活動與系統(tǒng)進行會話。使用JOGL類庫中的GLCanvas類設置JOGL圖形顯示參數(shù)，并處理JApplet所獲取的用戶事件，實現(xiàn)JOGL與JApplet的結合。利用JOGL類庫中的CG、GL等類繪制工程系統(tǒng)的三維圖形，并通過接口程序實現(xiàn)圖形的旋轉、平移、裁減和光照設定等操作。在安全方面，采用JDK1.2的數(shù)字簽名工具設定Applet程序的安全性，通過比對網(wǎng)絡所裝載的數(shù)字簽名和客戶端所持的數(shù)字證書實現(xiàn)程序的安全。
2.3 三維繪制的JOGL技術
　目前，比較流行的基于Web瀏覽器的三維可視化工具包括VRML、X3D及基于Java語言的Java3D和JOGL等。盡管VRML、X3D均可產生交互式的虛擬現(xiàn)實場景，但兩者在本質上仍屬于數(shù)據(jù)文件，缺乏對可視化算法的直接支持?；贘ava的Java3D、JOGL不僅能夠像VRML、X3D一樣支持視景圖形處理，還能夠支持更高層次的圖形處理。
　(1)JOGL圖形繪制技術。JOGL是一種建立在OpenGL公共圖形接口基礎上的技術，是一個被認可的Java對OpenGL的綁定，并得到Java創(chuàng)建者SUN公司和OpenGL創(chuàng)建者SGI公司的共同支持[2]。這就使采用Java開發(fā)的工程系統(tǒng)的三維仿真模型在集成了AWT和Swing等窗口界面的同時，能夠在硬件直接支持下獲得強大的3D圖形繪制功能。
　(2)基于JOGL的系統(tǒng)設計。本研究選擇了JOGL作為基于B/S結構的工程系統(tǒng)的三維可視化仿真技術的實現(xiàn)手段，其核心工作過程包括：調用GLDrawablefactory類創(chuàng)建GLDrawable對象；使用GLDrawable類中createGLCanvas()方法來創(chuàng)建GLCanvas對象；調用GLCanvas相應方法產生GL對象；調用GL的相應方法和設置屬性進行三維顯示的設置和繪制等；對GLCanvas添加事件監(jiān)聽接口，以實現(xiàn)用戶對于GLCanvas對象動作的響應，并對相應的方法進行重載，實現(xiàn)對鼠標和鍵盤的控制，從而進行人機交互。
3 基于J2EE的真三維可視化仿真實現(xiàn)
　本研究以某地下礦山的工程數(shù)據(jù)為例，運用上述的系統(tǒng)框架和技術方法，實現(xiàn)了基于B/S結構和J2EE平臺的地礦工程的真三維可視化仿真系統(tǒng)，包括地表地形、礦體、井巷工程等三維可視化仿真，如圖2所示。