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docs: 初始提交 Geopro3.0 桌面客户端材料与 M1 架构设计 

- 技术选型与架构规约、Excel 功能菜单、business/admin OpenAPI
- 三维数据样本(剖面/网格/色阶/异常/雷达/DEM)与数据格式说明
- M1 架构设计 v2(双专家评审+数据核验修订)与 Windows 环境搭建指引
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gaozheng 2026-06-07 17:30:16 +08:00
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43
.gitignore vendored Normal file
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@ -0,0 +1,43 @@
# ---- Build output ----
/build/
/out/
/cmake-build-*/
CMakeUserPresets.json
# ---- vcpkg ----
/vcpkg_installed/
/vcpkg/
# ---- Visual Studio / IDE ----
.vs/
.vscode/
*.user
*.suo
*.VC.db
*.opendb
# ---- Compiled / artifacts ----
*.obj
*.o
*.exe
*.dll
*.lib
*.pdb
compile_commands.json
# ---- OS / temp ----
Thumbs.db
.DS_Store
~$*
# ---- Working artifacts (this session) ----
.playwright-mcp/
proto*.jpeg
tenant_login*.jpeg
docs/proto*.jpeg
docs/tenant_login*.jpeg
docs/docx_media/
docs/_docx_media/
# ---- Large redundant archive (sample data kept unpacked in folder) ----
docs/剖面网格数据的色阶数据2等文件.tar

231
docs/ENV_SETUP_Windows.md Normal file
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@ -0,0 +1,231 @@
# Geopro 3.0 桌面客户端 — Windows 开发环境从零搭建指引
适用：Windows 10 22H2 / Windows 11，64 位，MSVC 2022 工具链。
目标：从一台干净的机器，搭到能 `cmake --build` 出可运行的 Qt6 + VTK9 桌面程序。
> 配套设计文档：`docs/superpowers/specs/2026-06-07-geopro-desktop-m1-design.md`
---
## 0. 总览
四块：① 编译器（VS2022 / MSVC）② Git ③ 依赖管理（vcpkg + CMake）④ 全量依赖（含 Qt/VTK，走 vcpkg）。
> **构建方案已定：全 vcpkg（方案 B）。** 原因（已核 vcpkg `ports/vtk/vcpkg.json`）：嵌 VTK 进 Qt 必须用 `QVTKOpenGLNativeWidget`/`QVTKOpenGLStereoWidget`（在 VTK 的 `GUISupportQt` 模块），该模块要求 `vtk[qt]`，而 `vtk[qt]` 依赖 vcpkg 的 `qtbase`+`qtdeclarative`。若再叠加 Qt 官方安装器，会出现**两份 Qt（官方 + vcpkg）DLL/ABI 冲突**（典型表现：运行期 plugin 加载失败或崩溃）。故全家共用同一份 vcpkg Qt。
>
> 代价：首次编译 Qt+VTK 较久（数小时级），用二进制缓存（`VCPKG_BINARY_SOURCES`）缓解；CI 同此方案保证可复现。
>
> （若确有理由保留官方 Qt，须为 vcpkg 的 vtk/qtkeychain 配 overlay-port 指向官方 Qt、禁止 vcpkg 重复构建 Qt——复杂易错，不推荐。）
---
## 1. Visual Studio 2022（MSVC + CMake + Ninja）
1. 安装 **Visual Studio 2022 Community**（或更高）。
2. 勾选工作负载 **「使用 C++ 的桌面开发」(Desktop development with C++)**，确保包含：
- MSVC v143 - VS 2022 C++ x64/x86 生成工具
- Windows 11 SDK（或 Windows 10 SDK）
- C++ CMake tools for Windows（自带 CMake + Ninja）
- C++ AddressSanitizer（用于 Debug Sanitizer，规约 §10.2）
3. 验证：开「x64 Native Tools Command Prompt for VS 2022」，运行：
```
cl
cmake --version # 应 ≥ 3.21
ninja --version
```
> 之后所有 cmake/vcpkg 命令都在 **x64 Native Tools 命令行** 里跑（已设好 MSVC 环境变量）。
---
## 2. Git
1. 安装 [Git for Windows](https://git-scm.com/download/win)。
2. 验证：`git --version`。
3. 本项目当前**尚未初始化 git 仓库**——首次提交前需 `git init`（见 §7）。
---
## 3. vcpkg（依赖管理）
```powershell
# 选一个不含空格/中文的路径，例如 C:\dev
git clone https://github.com/microsoft/vcpkg C:\dev\vcpkg
C:\dev\vcpkg\bootstrap-vcpkg.bat
```
设环境变量（系统环境变量或当前会话）：
```powershell
$env:VCPKG_ROOT = "C:\dev\vcpkg"
setx VCPKG_ROOT "C:\dev\vcpkg" # 永久（新开终端生效）
```
> 本项目用 **vcpkg manifest 模式**（`vcpkg.json`），不需要手动 `vcpkg install`；CMake 配置时按清单自动拉取。
---
## 4. Qt（不单独装——随 vcpkg 全量构建）
方案 B 下 **Qt 不用官方安装器**，由 vcpkg 的 `qtbase`/`qttools` 以及 `vtk[qt]` 共同复用同一份 Qt（见 §5）。这样 VTK、QtKeychain、ADS、应用本体全部链接同一 Qt，杜绝双份 Qt 冲突。
---
## 5. 全量依赖：`vcpkg.json`（项目根，M1 清单）
```json
{
"name": "geopro-desktop",
"version": "0.1.0",
"dependencies": [
{ "name": "qtbase", "default-features": false, "features": ["gui", "widgets", "network", "sql", "sql-sqlite", "concurrent", "opengl"] },
"qttools",
{ "name": "vtk", "default-features": false, "features": ["qt", "opengl", "gdal", "proj"] },
"gdal",
"proj",
"eigen3",
"spdlog",
"fmt",
"nlohmann-json",
"openssl",
"qtkeychain",
"gtest"
],
"builtin-baseline": "<运行 vcpkg x-update-baseline 自动填入>",
"overrides": []
}
```
说明：
- **`vtk[qt]`** 拉入 vcpkg `qtbase`+`qtdeclarative`（已核 vcpkg `ports/vtk/vcpkg.json`）；与上面显式声明的 `qtbase` 复用同一份 Qt——这是方案 B 的关键。
- **`vtk` 用 `default-features:false` 只选 `qt/opengl/gdal/proj`**，避免默认拉入 netcdf/seacas/libharu/cgns 等重特性，缩短编译。
- **ADS（Qt-Advanced-Docking-System）**：vcpkg 端口 `qt-advanced-docking-system`——**端口可用性/对 Qt6 支持需在 spike 阶段先验证**；不可用则改 FetchContent 锁 tag（见 §6 备注）。验证通过后加进 dependencies。
- **PCL 不引入**（M1 点规模无需 KD-tree）。
- `builtin-baseline`：`vcpkg x-update-baseline --add-initial-baseline` 自动写入，锁版本（规约 §5.4）。
- 首次编译 Qt+VTK 久，配 `VCPKG_BINARY_SOURCES`（如本地/网络二进制缓存）显著提速。
---
## 6. CMake 接线
### 6.1 `CMakePresets.json`（项目根）
```json
{
"version": 3,
"configurePresets": [
{
"name": "msvc-debug",
"generator": "Ninja",
"binaryDir": "${sourceDir}/build/debug",
"cacheVariables": {
"CMAKE_BUILD_TYPE": "Debug",
"CMAKE_TOOLCHAIN_FILE": "$env{VCPKG_ROOT}/scripts/buildsystems/vcpkg.cmake",
"CMAKE_EXPORT_COMPILE_COMMANDS": "ON"
}
},
{
"name": "msvc-release",
"inherits": "msvc-debug",
"binaryDir": "${sourceDir}/build/release",
"cacheVariables": { "CMAKE_BUILD_TYPE": "Release" }
}
]
}
```
> 全 vcpkg 方案下**不设 `CMAKE_PREFIX_PATH` 指向官方 Qt**——vcpkg 工具链接管 Qt 查找（避免双 Qt）。
### 6.2 顶层 `CMakeLists.txt`（骨架）
```cmake
cmake_minimum_required(VERSION 3.21)
project(geopro_desktop LANGUAGES CXX)
set(CMAKE_CXX_STANDARD 17)
set(CMAKE_CXX_STANDARD_REQUIRED ON)
set(CMAKE_AUTOMOC ON)
set(CMAKE_AUTORCC ON)
set(CMAKE_AUTOUIC ON)
find_package(Qt6 REQUIRED COMPONENTS Core Gui Widgets Network Sql Concurrent)
find_package(VTK REQUIRED) # 含 GUISupportQt（vtk[qt]）→ QVTKOpenGLStereoWidget
find_package(GDAL CONFIG REQUIRED)
find_package(PROJ CONFIG REQUIRED)
find_package(Eigen3 CONFIG REQUIRED)
find_package(spdlog CONFIG REQUIRED)
find_package(nlohmann_json CONFIG REQUIRED)
find_package(OpenSSL REQUIRED)
# find_package(Qt6Keychain CONFIG REQUIRED) # qtkeychain
# ADS：vcpkg 端口验证通过后 find_package；否则用下方 FetchContent
add_subdirectory(src)
enable_testing()
add_subdirectory(tests)
```
> VTK 链接用 `vtk_module_autoinit`；视图层用 **`QVTKOpenGLStereoWidget`**（QOpenGLWidget 系，ADS reparent 友好，见设计 §K-9），不用 native 版。
> **ADS 备选引入**（若 vcpkg 端口不可用，spike 阶段确定）：
> ```cmake
> include(FetchContent)
> FetchContent_Declare(ads GIT_REPOSITORY https://github.com/githubuser0xFFFF/Qt-Advanced-Docking-System.git GIT_TAG <tag>)
> FetchContent_MakeAvailable(ads)
> ```
---
## 7. 首次配置、编译、运行
```powershell
# 在 x64 Native Tools 命令行、项目根目录
git init # 首次：初始化仓库
vcpkg x-update-baseline --add-initial-baseline
cmake --preset msvc-debug # 首次会编译 VTK 等，耗时较长
cmake --build build/debug
# 运行（VTK/Qt 的 dll 需在 PATH 或同目录）
.\build\debug\src\app\geopro_desktop.exe
```
**运行期 DLL 部署（单一 vcpkg 链路）**：
- 全部 dll（含 Qt）来自 vcpkg：`build/vcpkg_installed/x64-windows/(debug/)bin`。
- 用 CMake `TARGET_RUNTIME_DLLS` + `add_custom_command(POST_BUILD)` 自动拷贝到 exe 目录（实现阶段加）。
- **不混用官方 Qt 的 `windeployqt`**——本方案 Qt 来自 vcpkg，混用会拷错版本造成双 Qt 冲突。
- Qt plugins（platforms/imageformats/sqldrivers 等）由 vcpkg 部署脚本处理；如缺再用 vcpkg 安装树里的 `windeployqt` 对齐同一份 Qt。
---
## 8. AI 编码上下文基础设施（规约 §10.1，强烈建议先建）
项目根放：
- `.clang-format`：统一风格（基于 LLVM/Google + 团队微调）。
- `.clangd`：
```yaml
CompileFlags:
CompilationDatabase: build/debug
```
使 clangd 读取 `compile_commands.json`，给 AI/IDE 精确类型上下文。
- VS Code 装 **clangd** 扩展（禁用微软 C++ IntelliSense 避免冲突），或 CLion 直接用 CMake。
---
## 9. 验证清单
- [ ] `cl` / `cmake` / `ninja` / `git` 命令可用
- [ ] `VCPKG_ROOT` 已设
- [ ] `vcpkg.json` 含 qtbase + vtk[qt]（共用一份 Qt），preset **未**指向官方 Qt
- [ ] `cmake --preset msvc-debug` 成功（Qt+VTK 已拉取编译，首次较久）
- [ ] `cmake --build` 出 exe
- [ ] exe 能起一个空 Qt 窗 + 一个 `QVTKOpenGLStereoWidget` 渲染窗（冒烟测试）
- [ ] 部署后 exe 目录只有一份 Qt6*.dll（无双 Qt）
- [ ] `compile_commands.json` 生成，clangd 正常索引
---
## 10. 与设计文档对应的 spike 门槛
本指引服务于设计 §15 的第一周 spike：① 全 vcpkg 构建/部署打通（本文）；② ADS + `QVTKOpenGLStereoWidget` 浮动/重停靠不黑屏；③ 真实样本跑通 banded contour。三者通过再进入完整实现计划。
---
*遇到具体报错（VTK/Qt/GDAL 链接、ADS 端口、双 Qt）按规约 §10.4 由工程师复核；AI 协助按 build-error-resolver 流程逐条解决。*

BIN
docs/Geopro3.0 菜单.xlsx Normal file
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443
docs/Geopro3.0_技术选型与架构规约.md Normal file
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@ -0,0 +1,443 @@
# Geopro 3.0 桌面客户端技术选型与架构规约
**版本 v1.1** · 适用范围:Geopro 3.0 桌面版「项目分析视图」首版及后续演进
---
## 1. 文档概述
### 1.1 目的
本文档为 Geopro 3.0 桌面客户端的技术选型结论、技术栈与依赖库规约、界面组件规约、配置与缓存规约、动态升级规约、许可证合规要求,以及面向 AI 辅助编码的工程实践规约。文档作为开发团队的技术基线,后续编码、依赖引入、架构设计均应以本文档为准。
### 1.2 适用范围
首版(v1)聚焦于「项目分析视图」这一核心页面,即包含对象列表、二维/三维地图、数据集列表、数据集详情等板块的多面板工作台。启动登录、项目管理、设备连接、平台后台、Web 端等模块不在首版范围内,但本文档的技术选型已为其后续演进预留了架构空间。
### 1.3 读者对象
项目技术负责人、架构师、开发团队,以及负责许可证与商务合规审查的相关人员。
### 1.4 重要约定
> **关于编码方式的前提**
> 本项目开发团队 100% 依赖 AI 辅助编码(Claude Code)完成实现。这一前提显著影响了选型逻辑:传统意义上「某语言开发更快」的人力效率差异在 AI 编码下被大幅抹平,因此选型回归到软件本身的长期质量属性——性能上限、部署形态、可维护性、生态契合度、代码资产保护。
> 本文档不包含任何代码实现,仅规定技术方向、依赖边界与工程约束。
---
## 2. 功能范围概要
本章为桌面客户端功能的概要清单,仅作范围界定,每项一句话;详细需求以需求文档与原型为准。
### 2.1 客户端基础能力
| 功能 | 概要 |
|---|---|
| 启动 / 登录 | 用户登录与启动画面展示。 |
| 工作空间切换 | 在企业空间与个人空间之间切换。 |
| 项目列表 / 选择 | 浏览并进入当前空间下的项目。 |
| 平台通知 | 接收平台推送的消息。 |
| 个人资料 / 登录状态 | 查看个人信息与登录状态管理。 |
| 偏好设置 | 配置客户端的本地偏好。 |
| 在线更新 | 检测并升级客户端版本。 |
### 2.2 项目分析视图(核心工作台)
| 功能 | 概要 |
|---|---|
| 对象列表 | 展示并管理项目下的对象。 |
| 数据集列表 | 展示当前对象下的数据集。 |
| 二维视图 | 在地图底图上展示对象与数据集的平面视图。 |
| 三维视图 | 以三维形式展示剖面、切片、模型等数据。 |
| 对象属性 / 异常 | 查看对象属性,管理异常与异常体。 |
| 数据集属性 / 任务 | 查看数据集属性及其处理任务。 |
| 数据集详情 | 集中展示数据集的详情内容。 |
> **范围说明**:首版(v1)交付范围为「项目分析视图」及其依赖的客户端基础能力。数据集在二维/三维视图中能否显示及显示方式,均由其 dd 类型定义;各板块间的联动(对象勾选驱动视图刷新、列表与详情定位)构成该视图的主要复杂度。
---
## 3. 目标平台与最低版本
### 3.1 最低系统版本
| 平台 | 最低版本 | 说明 |
|---|---|---|
| **Windows** | **Windows 10 64 位(22H2)** | 仅支持 64 位;仅限 Win10 最终功能版本 22H2,不兼容更早版本。 |
| **macOS** | **macOS 12 Monterey** | Apple 用户升级积极,支持过老版本收益极低;如目标用户机器较新可提至 macOS 13。 |
### 3.2 版本约束链条
- **Qt 锁定 6.8 LTS**:该版本同时覆盖上述两端最低版本,并提供五年长期支持,与产品生命周期匹配。
- **Windows 10 与 Qt 版本上界绑定**:Qt 6.12 为最后一个支持 Windows 10 的版本;在仍需支持 Win10 的周期内,Qt 不得升级越过 6.12。
- **Windows 10 现状**:微软已于 2025 年 10 月终止 Win10 支持(消费者 ESU 延至 2026 年 10 月),但行业现场作业机器存量大,首版保留支持;路线图中应明确未来某大版本起转向 Windows 11-only,届时方可解锁 Qt 6.12 以上版本。
- **编译器**:Windows 侧 MSVC 2022,macOS 侧对应较新 Xcode/Clang;语言标准 C++17(可渐进使用 C++20 特性)。
### 3.3 macOS 专项约束与风险
- **构建为 Universal Binary(arm64 + x86_64),优先保证 arm64 原生**:Mac 已全面转向 Apple Silicon 且 Intel 支持临近终止;VTK 重渲染负载经 Rosetta 转译损失可观,所有依赖须具备 arm64 构建。
- **OpenGL 废弃风险(挂入风险清单)**:Apple 已废弃 OpenGL(停留 4.1)并主推 Metal,而 VTK 默认渲染后端为 OpenGL;短期可用,长期须持续跟踪 VTK 的 Metal/WebGPU 后端成熟度。
---
## 4. 技术选型决策
### 4.1 选型结论
桌面客户端采用 **Qt(C++)+ VTK(C++)** 作为核心技术栈。
核心依据:Geopro 3.0 桌面客户端在本质上是一款科学可视化软件,其数据类型(电法、地质雷达、地震、磁法、电磁、钻探等)与可视化范式(剖面、切片、点云、三维属性模型、三维结构模型、地图叠加)与 ParaView、QGIS、3D Slicer、地质/油气勘探软件属于同一谱系。这一谱系的行业标准技术栈即为 Qt + VTK 的 C++ 实现。
### 4.2 关键质量属性与选型对应
| 质量属性 | 说明 | Qt C++ + VTK 的契合度 |
|---|---|---|
| 大数据渲染上限 | 三维地震体、亿级 LiDAR 点云、电法全波形等大体量数据的流畅交互 | **最高,可直接调用 OpenGL/并行,无 WebGL 天花板** |
| 专业可视化表达 | 色阶、图例、切片、等值面、glyph、标注的精细控制 | VTK 原生能力最完整 |
| 设备集成深度 | 厂商设备 SDK 多为 C/C++ 动态库,需直接链接 | 同语言直链,无桥接层 |
| 桌面工作流 | 多窗口、停靠面板、拖拽、快捷键、文件关联、打印 | Qt 提供原生桌面体验 |
| 代码资产保护 | 反演算法、设备协议等核心资产的反编译防护 | 编译产物逆向门槛高 |
| 部署形态 | 安装包体积、运行时依赖、跨平台一致性 | 单一原生可执行,依赖可控 |
### 4.3 备选方案及其适用条件
| 备选方案 | 唯一应当选用的条件 | 当前是否命中 |
|---|---|---|
| PySide6 + VTK(Python) | 团队重度依赖 Python 地球物理算法生态(如 SimPEG、ResIPy、ObsPy 等),且不希望承担跨语言桥接成本 | 取决于算法语言,见 4.4 |
| Electron + vtk.js | 数据规模长期稳定在中等水平、不触及 WebGL 上限,且对跨平台 UI 一致性与启动体验有极高要求 | **未命中** |
> **关于 PySide6 的补充说明**:PySide6 与 Qt C++ 共享同一套底层 Qt 引擎,UI 渲染与 VTK 渲染性能几乎无差异,API 亦近乎一一对应。两者的真实差异在于:算法生态(Python 占优)、部署体积(C++ 占优)、代码保护(C++ 占优)。若后续确有强 Python 算法依赖,推荐的折中路径是:主框架保持 Qt C++,将 Python 算法以「进程隔离」方式接入(见第 8 章动态升级中的插件架构),而非整体改用 PySide6。
### 4.4 待确认的关键前提
本选型结论成立的关键前提是反演与数据处理算法的语言归属,需在开发启动前确认:
- **若算法为自研 C++ 或计划用 C++ 实现** —— Qt C++ + VTK C++ 形成完美闭环,无需跨语言。
- **若算法重度依赖 Python 生态**(注:ResIPy 反演框架本身即为 Python 包)—— 应采用进程隔离架构接入 Python 算法,主框架仍为 Qt C++。
- **两者并存** —— 主框架 Qt C++,C++ 算法内嵌,Python 算法经进程隔离接入。
---
## 5. 技术栈与依赖库规约
「必选」为项目基线,「推荐」依据实际需求引入。所有第三方依赖须经第 9 章许可证矩阵审查后方可正式引入。
### 5.1 框架内核
| 项 | 选用 | 说明 |
|---|---|---|
| **框架** | **Qt 6.5/6.8 LTS** | 采用 Qt 6 LTS;不使用 Qt 5。UI 主框架采用 QtWidgets,不采用 QML 作为主框架。 |
| 核心模块 | QtCore/Gui/Widgets | 对象系统、信号槽、控件体系。 |
| 网络模块 | QtNetwork/WebSockets | REST 通信与设备实时数据流、平台通知推送。 |
| 数据库模块 | QtSql | SQLite 访问抽象层。 |
| 并发模块 | QtConcurrent | 耗时任务线程池。 |
| Web 嵌入 | QtWebEngine | 后续嵌入 Web 端页面(设备管理、企业大屏、报告预览等)。 |
| 设备串口 | QtSerialPort | 串口设备通信。 |
| 国际化 | Qt Linguist(内置) | 中英文双语。 |
> **Qt 许可证须优先决策**:Qt 提供 LGPLv3 / GPLv3 / 商业授权。闭源商用若走 LGPLv3,须严格动态链接并允许用户替换 Qt 库;部分模块(QtWebEngine、QtCharts)限制不同。此为商务与法务问题,优先级高于技术实现。
### 5.2 三维可视化
| 项 | 选用 | 说明 |
|---|---|---|
| **渲染核心** | **VTK 9.3+** | 经 QVTKOpenGLNativeWidget 集成进 Qt;需协调 VTK 交互器与 Qt 事件循环。 |
| 体绘制 | VTK Volume 模块 | 三维属性模型(dd_Property3D)所需。 |
| 切片/等值面 | VTK Filters 模块 | 水平切片、任意角度切片、isosurface。 |
| 点云高级处理 | PCL(推荐) | 如需 KD-tree 加速、配准、分割;仅显示则 VTK 自带即可。 |
### 5.3 二维地图
| 方案 | 定位 | 说明 |
|---|---|---|
| **VTK 一统(首选)** | **首版采用** | 二维视图为相机俯视锁定的 VTK 渲染;底图作地面纹理,矢量对象用 VTK actor 渲染。二维/三维共享对象、色阶与坐标系。底图瓦片经 GDAL/网络层下载缓存。 |
| MapLibre Native | 备选 | BSD 许可,矢量瓦片支持完整。若 VTK 二维地图交互体验达不到预期,作为独立二维引擎并列。 |
| QGIS Core 嵌入 | 谨慎 | GIS 能力最强,但依赖复杂且 GPL 许可,闭源商用须高度谨慎。 |
### 5.4 构建与依赖管理
| 项 | 选用 | 说明 |
|---|---|---|
| **构建系统** | **CMake 3.21+** | Qt 6 官方推荐;不采用 qmake。 |
| 包管理 | vcpkg(推荐) | 统一管理依赖,严禁手动管理(手动依赖降低 AI 编码上下文准确度)。Conan 备选。 |
| 编译数据库 | compile_commands.json | 供 clangd、静态分析与 AI 工具获取完整上下文。 |
### 5.5 网络与通信
| 项 | 选用 | 说明 |
|---|---|---|
| **HTTP/REST** | QtNetwork | 与 Qt 事件循环原生集成。 |
| 实时通信 | QtWebSockets | 在线监测数据流、设备状态、平台推送。 |
| JSON | nlohmann/json(推荐) | 现代 C++ JSON 库,header-only。 |
| 大数据传输 | FlatBuffers / Protobuf(推荐) | 三维数据、点云等大体量下载远优于 JSON。 |
| 客户端代码生成 | openapi-generator(推荐) | 若 Web 端有 OpenAPI 文档,生成 C++ DTO。 |
### 5.6 数据存储
| 项 | 选用 | 说明 |
|---|---|---|
| **结构化数据库** | **SQLite(QtSql)** | 项目本地缓存、对象/数据集元数据、关系索引、操作历史。 |
| 大文件存储 | HDF5 / VTK 原生格式 | 严禁大二进制以 BLOB 入 SQLite;「元数据进库、大文件进文件系统」。 |
| 轻量封装 | SQLiteCpp(可选) | 简化访问。 |
配置与缓存的存储归属另见第 7 章,与 SQLite 职责严格区分。
### 5.7 数学与算法库
| 项 | 选用 | 说明 |
|---|---|---|
| **线性代数** | **Eigen** | C++ 数值计算事实标准。 |
| 坐标系/投影 | PROJ(推荐) | WGS84/UTM/本地坐标系转换,必备。 |
| 地理数据 I/O | GDAL/OGR(推荐) | 支撑 dd_KML/dd_GeoJson/dd_shp/dd_dem 导入。 |
| 几何运算 | GEOS | 多边形相交、缓冲、空间关系。 |
| 点云 I/O | PDAL(推荐) | LAS/LAZ 等;LiDAR 必备。 |
| 通用工具 | fmt | 字符串格式化。 |
| 按需子库 | Boost(按需) | 不默认全量引入。 |
### 5.8 文件格式与导入导出
| 需求 | 选用 | 说明 |
|---|---|---|
| GIS 矢量/栅格/DEM | GDAL/OGR | KML、GeoJSON、Shapefile、GeoTIFF、DEM。 |
| BIM(IFC) | IfcOpenShell | dd_bim 解析。 |
| 地震 SEG-Y | libsegyio(按需) | 直接读 SEG-Y。 |
| Excel 报告 | OpenXLSX / libxlsxwriter | 读写 Excel。 |
| Word/PPT 报告 | 模板填充方案待定 | 无理想 C++ 库;LibreOffice headless 或外部服务。 |
| DWG/DXF 报告 | libDXFrw(DXF) | DWG 完整支持需商业库或 GPL 的 LibreDWG,须审查许可证。 |
| PDF 报告 | QPdfWriter / PoDoFo | 简单用 Qt 自带,复杂版面用 PoDoFo。 |
| 报表引擎 | LimeReport(可选) | 复杂模板可选用。 |
### 5.9 设备通信
| 类型 | 选用 | 说明 |
|---|---|---|
| 串口 | QtSerialPort | Qt 官方串口模块。 |
| USB / HID | libusb / hidapi | USB 与 HID 设备。 |
| 工业总线 | libmodbus(按需) | Modbus 设备。 |
| 厂商 SDK | C++ 直接链接 | 厂商动态库直链,无桥接层。 |
### 5.10 日志、监控与测试
| 项 | 选用 | 说明 |
|---|---|---|
| **日志** | **spdlog** | 结构化、分级、滚动文件;禁止 qDebug 作生产日志。 |
| 崩溃监控 | Sentry C++ / Crashpad | 自动采集崩溃栈;数据安全要求高则自有服务器上报。 |
| 单元测试 | Qt Test + Google Test | Qt Test 测 UI/Qt 相关,gtest 测纯业务。 |
| Mock | Google Mock / trompeloeil | 配合测试框架。 |
| 静态分析 | clang-tidy + cppcheck | 强制纳入 CI。 |
| Sanitizers | ASan/UBSan/TSan | Debug 构建启用。 |
### 5.11 安全
| 项 | 选用 | 说明 |
|---|---|---|
| **传输/加密** | **OpenSSL** | HTTPS、JWT、签名校验;Windows 须随包分发。 |
| 现代加密 | libsodium(可选) | X25519/ChaCha20-Poly1305/Argon2。 |
| 凭证存储 | QtKeychain(推荐) | 对接三平台密钥库;凭证严禁明文存储。 |
---
## 6. 界面组件规约
Qt C++ 的 UI 组件生态不如前端繁荣,因 QtWidgets 本身已是完整组件库,第三方库多为「补充特定缺失」。
### 6.1 UI 技术路线
主框架采用 **QtWidgets**,不采用 QML 作为主框架。IDE 风格「窗口 + 菜单 + 停靠面板」工作台正是 QtWidgets 的设计本位;QML 可局部用于色阶编辑器等视觉化小组件。
### 6.2 停靠布局框架(核心)
| 框架 | 定位 | 说明 |
|---|---|---|
| **Qt-Advanced-Docking-System (ADS)** | **首选** | 体验接近 Visual Studio;LGPL v2.1,商用友好。 |
| KDDockWidgets | 备选 | KDAB 出品,质量顶级;GPL/商业双授权,闭源商用须购买。 |
布局/透视图状态序列化后与 QSettings 配合持久化。该框架须早期确定并据此设计窗口架构。
### 6.3 主题与外观
| 项 | 选用 | 说明 |
|---|---|---|
| **皮肤机制** | **QSS(内置)** | Qt 样式表,零依赖。 |
| 现成主题打底 | QDarkStyleSheet / BreezeStyleSheets | 成熟深色主题,套用后按品牌定制。科学软件主流为深色主题。 |
| 终极定制 | 自定义 QStyle | 一般不必。 |
### 6.4 专业控件与图标
| 需求 | 选用 | 说明 |
|---|---|---|
| **图标** | **QtAwesome** | 图标字体,矢量、可染色、随主题变色。 |
| 科学曲线 | QCustomPlot / QWT | 测井曲线、时序监测曲线。QWT 商用友好;QCustomPlot 有商业版。 |
| 脚本编辑器 | QScintilla(按需) | 「电法脚本与装置」编辑;注意许可证。 |
| 节点管线编辑 | QtNodes(按需) | 「数据→模型→输出」可视化连线。 |
| 属性表单 / 色阶编辑器 | 自研 | 「按对象类型动态生成表单」「多模态显示」「色阶命名保存」需高度定制;色阶可基于 VTK 颜色传递函数构建。 |
---
## 7. 配置与缓存管理规约
核心原则:**按「数据的生命周期与归属」分类存储**。Qt 原生能力基本覆盖,无需第三方库(QtKeychain 除外)。
### 7.1 路径定位基础
所有本地落盘路径一律经 **QStandardPaths** 获取平台规范目录,严禁手动拼接。须严格区分 AppConfigLocation(配置)、CacheLocation(可丢弃缓存)、AppDataLocation(持久数据)、DocumentsLocation(用户导出)、TempLocation(临时)。缓存目录被清空时应用必须能正常重建。
### 7.2 配置管理
- 用户偏好(主题、字体、启动停留时间、默认大屏等)→ **QSettings**。
- 窗口几何与停靠布局状态 → 序列化后存入 QSettings,与 ADS 配合。
- 为支持绿色部署,Windows 可强制 QSettings 使用 INI 格式而非注册表。
- **项目级业务设置(坐标系、底图、异常类型、自动任务、告警级别等)严禁使用 QSettings**,因其属「项目数据」,须跟随项目存储(SQLite 或项目目录文件)以便整体导出、迁移与共享;复杂嵌套配置采用 JSON(nlohmann/json)。
### 7.3 缓存管理
| 缓存类型 | 选用 | 说明 |
|---|---|---|
| 内存缓存 | QCache / QPixmapCache | 容量上限 + LRU 淘汰;解析后对象、缩略图。 |
| 网络/瓦片缓存 | QNetworkDiskCache | 按 HTTP 缓存语义自动缓存 REST 响应与地图瓦片。 |
| 大文件缓存 | 文件系统 + SQLite 索引 | 大二进制存文件系统,元数据与淘汰索引存 SQLite;自行实现按大小/LRU 淘汰。 |
### 7.4 安全凭证
需持久化的 token/凭证严禁明文存入 QSettings 或 SQLite,一律经 **QtKeychain** 存入平台密钥库。
### 7.5 存储归属总表
| 数据类型 | 存储位置 | 理由 |
|---|---|---|
| 用户偏好 | QSettings | 少量键值,跟随用户/机器 |
| 窗口几何、停靠布局 | QSettings(字节数组) | Qt 序列化直接支持 |
| 项目业务设置 | SQLite / 项目文件 | 属项目数据,须随项目导出 |
| 对象/数据集元数据、关系、索引 | SQLite | 需查询、关联、事务 |
| 操作历史、任务记录 | SQLite | 结构化、需查询 |
| 内存中间数据、缩略图 | QCache / QPixmapCache | 临时、带淘汰 |
| REST 响应、地图瓦片 | QNetworkDiskCache | HTTP 缓存语义、可丢弃 |
| 大文件(地震/点云/原始数据) | 文件系统 + SQLite 索引 | 大二进制不入库 |
| token / 凭证 | QtKeychain(密钥库) | 安全要求 |
---
## 8. 动态升级规约
结合业务特征(算法模型、设备驱动、报告模板需独立更新),采用三通道更新架构。
### 8.1 三通道更新架构
| 通道 | 对象 | 更新频率 / 生效方式 |
|---|---|---|
| **通道一:应用本体** | 主程序、核心库 | 低频 / 重启生效。差分整包更新。 |
| **通道二:算法插件** | 反演、处理等算法模型 | 中高频 / 进程隔离,替换插件文件后下次调用生效,不影响主程序。 |
| **通道三:资源数据** | 报告模板、设备驱动、配置 | 高频 / 从平台 API 按需同步,无需重启。 |
### 8.2 通道一:应用本体更新
自实现差分更新流程,统一三平台逻辑并自主控制下载源:
1. 客户端定期向更新服务器请求版本清单(manifest)。
2. 比对版本,下载差分包或整包至临时目录。
3. 校验数字签名与哈希,全部通过后方可替换。
4. 由独立的 updater 进程在主程序退出后完成文件替换,再重启主程序。
差分库推荐 HDiffPatch 或 zstd patch-from。
**必须守住的工程约束:**
- **文件占用**:运行中的可执行文件无法被覆盖(Windows 尤甚),须由独立 updater 进程在主程序退出后替换。
- **原子性**:校验全部通过后一次性替换;失败可回滚(旧版本重命名或双目录指向切换)。
- **签名验证**:更新包以离线私钥签名,客户端内置公钥验证;私钥严禁进入代码库。
- **灰度与回滚**:manifest 支持灰度比例;客户端记录上一可用版本,升级后启动失败可自动回滚。
- **强制更新**:manifest 标记最低支持版本,低于此版本强制升级。
### 8.3 通道二:算法插件架构
算法插件采用**进程隔离架构**:每个算法为独立子程序,主程序经本地 socket / 共享内存与之通信。理由:
- 崩溃隔离:科学计算易因数值问题崩溃,隔离后不拖垮主程序。
- 语言无关:插件可用 C++、Python、Rust 等任意语言实现,不受 C++ ABI 约束(直接支撑 ResIPy 等 Python 算法接入)。
- 更新简单:替换子程序文件即完成更新,不影响主程序。
- 可并行、可做资源限制。
> **ABI 兼容性提示**:若未来确有同进程 C++ 插件需求(Qt Plugin 机制),主程序与插件必须使用兼容编译器、相同 C++ 运行时与相同 Qt 版本编译,且插件接口仅暴露 C ABI 兼容类型。进程隔离架构从根本上规避了这一整类问题,故为首选。
### 8.4 统一版本清单
三通道由统一 manifest 描述,至少包含:应用本体的版本号、最低支持版本、下载地址、差分基线、签名;各算法插件的版本与哈希;各设备驱动与模板的版本与地址。
---
## 9. 许可证合规矩阵
> **强制要求**:C++ 依赖的许可证直接决定能否闭源商用。AI 编码工具不会主动提示许可证风险,须由人工管理。所有依赖正式引入前须经法务复核,并随项目维护更新。
| 依赖 | 许可证 | 闭源商用 | 备注 |
|---|---|---|---|
| Qt 6 | LGPLv3 / 商业 | ⚠️ 需决策 | LGPL 须动态链接;或购商业授权 |
| VTK | BSD | ✅ 友好 | 宽松许可 |
| Eigen | MPL2 | ✅ 友好 | |
| GDAL / PROJ / GEOS | MIT / X11 类 | ✅ 友好 | |
| PDAL | BSD | ✅ 友好 | |
| PCL | BSD | ✅ 友好 | |
| nlohmann/json | MIT | ✅ 友好 | |
| spdlog / fmt | MIT | ✅ 友好 | |
| OpenSSL | Apache 2.0 | ✅ 友好 | 1.1.1 起为 Apache 2.0 |
| QtKeychain | BSD | ✅ 友好 | |
| ADS(停靠框架) | LGPL v2.1 | ✅ 友好 | 动态链接 |
| KDDockWidgets | GPL / 商业 | ⚠️ 需购授权 | 闭源商用须购买 |
| QWT | QWT License(LGPL 变体) | ✅ 友好 | |
| QCustomPlot | GPL / 商业 | ⚠️ 需购授权 | 有商业版 |
| QScintilla | GPL / 商业 | ⚠️ 需购授权 | 须审查 |
| QGIS Core | GPL | ❌ 高风险 | 嵌入可能要求开源,慎用 |
| LibreDWG | GPL | ❌ 高风险 | DWG 需求建议另寻方案 |
| HDiffPatch | MIT 类 | ✅ 友好 | 差分更新 |
---
## 10. 面向 AI 编码的工程实践规约
团队 100% 依赖 Claude Code 编码,以下为强制规约。
### 10.1 代码与上下文基础设施
- **clang-format**:强制统一代码风格,约束 AI 输出风格漂移。
- **clangd LSP + .clangd 配置**:为 AI 工具提供精确类型信息。
- **compile_commands.json**:由 CMake 生成,提供完整依赖上下文。
- **cmake-format**:CMake 文件亦统一格式。
### 10.2 质量兜底
- **clang-tidy + cppcheck 纳入 CI**:捕获 AI 易产生的冗余拷贝、生命周期与反模式问题。
- **Debug 构建启用 Sanitizers(ASan/UBSan/TSan)**:兜底未定义行为与数据竞争。
- **跨平台 CI(Windows/macOS)**:平台相关逻辑(文件占用、.app bundle、权限)须显式封装并提醒 AI 处理差异。
- **失败路径测试**:AI 易只写正常路径;更新中断、签名错误、替换失败等失败分支须明确要求覆盖。
### 10.3 架构与规范约束
- **清晰分层目录**:core(纯业务,不依赖 Qt)/ data(数据访问)/ view(视图)/ controller(控制)/ app(入口装配)。
- **架构规约文档供 AI 读取**:明确诸如「VTK actor 统一由视图模型管理,禁止 Widget 直接持有」「信号槽连接集中于初始化方法」等约束。
- **强类型与文档注释**:public API 强制 Doxygen 注释。
- **严格锁定依赖版本**:经 vcpkg/Conan 锁版本,避免 AI 在不同版本 API 间混用。
- **私钥与密钥不入库**:明确禁止 AI 将示例密钥写入代码;签名私钥离线保管。
### 10.4 须保留的人工角色
> AI 编码降低了「编写业务代码」的成本,但「构建、部署、工程化」的成本几乎不变。须保留至少一名具备 C++ 工程化能力的工程师,负责构建系统、依赖管理、跨平台打包,以及对 CMake、打包脚本等 AI 输出不稳定产物的复核。
---
## 11. 待决策事项汇总
| 编号 | 事项 | 影响 |
|---|---|---|
| D-1 | **反演/处理算法的语言归属** | 决定是否需进程隔离接入 Python 算法,以及是否动摇 Qt C++ 主框架的最终成立(见 4.4)。 |
| D-2 | **Qt 许可证:LGPL 严格动态链接 vs 购买商业授权** | 商务与合规前提,优先级高于技术实现(见 5.1)。 |
| D-3 | 首版是否即建立完整插件架构,或先硬编码少数算法、后续再抽象 | 影响 v1 工作量与架构投入(见 8.3)。 |
| D-4 | 算法插件是否需支持第三方/客户自行开发 | 进一步强化进程隔离的必要性。 |
| D-5 | 二维地图首版采用 VTK 一统是否满足交互体验预期 | 若不满足则引入 MapLibre Native(见 5.3)。 |
| D-6 | 全部第三方依赖的许可证法务复核 | 决定可否闭源商用(见第 9 章)。 |
| D-7 | Word/PPT 报告的生成方案 | 目前无理想 C++ 库,须确定模板填充路径(见 5.8)。 |
| D-8 | 目标客户中 Windows 10 机器的实际占比 | 决定首版是否保留 Win10 支持,或直接 Windows 11-only 以解除 Qt 版本上界束缚(见第 3 章)。 |
---
*本文档由技术选型讨论整理而成,作为开发基线;随项目推进应持续维护版本。*

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@ -0,0 +1,359 @@
# Geopro 3.0 桌面客户端 — M1 架构设计
**日期**：2026-06-07
**版本**：v2（已按双专家评审 + 数据核验修订；修订点见 §16）
**状态**：待用户复核 v2
**范围**：M1 里程碑 = 完整工作台外壳 + 登录功能 + 三维视图（基础渲染 / dd_voxel 体绘制与切片 / DEM 地形）
**上位文档**：`docs/Geopro3.0_技术选型与架构规约.md`（技术基线，本文遵从其全部约束）
---
## 1. 目标与范围
### 1.1 M1 交付目标
复刻 Geopro 3.0 最核心的「项目分析视图」桌面版，并把登录做实：
1. **登录功能完全可用**：真实连接生产后端（`pop-api`），走验证码 + RSA 加密密码流程，token 安全存储。登录页样式参考现有 web 系统。
2. **完整工作台外壳**：ADS 三区停靠布局，还原原型（左：对象树 + 数据集列表；中：2D/3D 视图 + 数据详情；右：异常列表/对象属性 + 属性）。
3. **三维视图**（M1 核心难点）：
- ① 基础渲染：剖面散点、网格等值面/等值线/标注、异常圈定（直接渲染）
- ② dd_voxel 体绘制 + 鼠标交互切片（dd_slice）——C++ 进程内三维插值；**追求可信体**（非演示性），故对输入数据有要求（见 §10、§13 分阶段）
- ④ DEM 地形起伏 + 影像贴图
- 二维俯视相机预设（验证「单一场景」架构）
4. **业务数据来源**：登录联网；工作台业务数据 M1 用本地样本文件，经 Repository 抽象注入，未来无缝切 API。
### 1.2 不在 M1 范围
- ③ 雷达单/多通道渲染、⑤ 在线底图瓦片 → M1.5
- 反演/数据处理算法本体（M1 只做「展示期插值」，不做反演）
- 项目管理、设备连接、在线监测、报告、平台后台、Web 端
- 完整算法插件架构（进程隔离 + manifest）→ 规约 D-3 推迟；M1 仅以 `IInterpolator` 接口预留
- 在线更新三通道（规约 §8）
- macOS 构建（M1 先 Windows / MSVC 2022，架构保持跨平台可移植）
---
## 2. 关键决策记录
| 编号 | 决策 | 结论 |
|---|---|---|
| K-1 | 2D/3D 视图架构 | **单一 VTK 三维场景 + 相机预设切换**；底图做可插拔 GroundLayer（规约 §5.3、D-5）。被现有 web「Cesium 单 3D 引擎」实践印证。 |
| K-2 | 启动节奏 | 先出设计文档 → **spike 预研门槛** → 再写完整实现计划 |
| K-3 | M1 外壳范围 | 完整工作台（A 方案） |
| K-4 | 业务数据来源 | 登录走真实 API；业务数据本地样本 + Repository 抽象（B 方案） |
| K-5 | M1 三维内容 | ① 基础 + ② dd_voxel（可信体，图分阶段）+ ④ DEM；③ 雷达、⑤ 底图瓦片留 M1.5 |
| K-6 | 三维插值实现 | C++ 进程内（IDW 起步），`IInterpolator` 接口隔离、**返回 core 中立类型**；推迟完整插件架构（D-1/D-3） |
| K-7 | 坐标系 | **每数据源各记源 CRS + 各自 LocalFrame** → 统一 rebase 到唯一「项目世界系（局部米，含 Z 基准）」；GIS/经纬/底图用 PROJ 实时换算（见 §5） |
| K-8 | 构建/部署 | **全 vcpkg（方案 B）**：Qt 与 VTK[qt] 共用同一份 vcpkg Qt，规避双份 Qt DLL/ABI 冲突 |
| K-9 | 视图 widget | 评估 **`QVTKOpenGLStereoWidget`（QOpenGLWidget 系）** 优先于 native，缓解 ADS reparent 上下文丢失（spike 验证） |
| K-10 | dd_voxel 可信度 | 维持可信体目标；可信度取决于输入数据充分性（≥3 非共线剖面或 3D 网格），列为数据依赖（见 §10、§14） |
---
## 3. 分层架构与目录结构
遵循规约 §10.3 清晰分层（core / data / view / controller / app），细分 net、render。
```
geopro/
├─ CMakeLists.txt / CMakePresets.json / vcpkg.json
├─ .clang-format / .clangd # AI 编码上下文基础设施（规约 §10.1）
├─ cmake/ # Find 模块、打包、dll 部署
├─ src/
│ ├─ core/ # 纯业务，零 Qt / 零 VTK 依赖（可独立单测）
│ │ ├─ model/ # Project, GsObject, TmObject, DsObject, Anomaly, ColorScale, Grid, ScatterField, ScalarVolume
│ │ ├─ geo/ # LocalFrame（原点+Z基准+轴向）、CrsTransform（PROJ 封装，多 CRS）
│ │ └─ algo/ # IInterpolator 接口 + IdwInterpolator（返回 core 的 ScalarVolume，绝不含 VTK）
│ ├─ data/ # 数据访问层（异步契约）
│ │ ├─ repo/ # IProjectRepository, IDatasetRepository（QFuture/回调 + 取消 + 分页）
│ │ ├─ local/ # LocalSampleRepository（QtConcurrent 线程池跑解析）+ 各格式解析器
│ │ ├─ api/ # ApiRepository（M1 骨架，签名对齐）
│ │ └─ dto/ # 后端 JSON DTO + → model 映射
│ ├─ net/ # ApiClient（QtNetwork）/ AuthService（验证码+RSA+login2）/ Credential（QtKeychain）
│ ├─ render/ # VTK 渲染层（独占 vtkRenderWindow，统一管理所有 actor）
│ │ ├─ Scene # 场景图、世界坐标空间、可见性；持有 RenderWindow
│ │ ├─ actors/ # ScatterActor, GridContourActor, VoxelVolumeActor, AnomalyActor, TerrainActor
│ │ ├─ color/ # ColorLutBuilder（colorBar → vtkLookupTable 离散阶梯）, ScalarBar
│ │ ├─ camera/ # CameraPreset（Top2D / Free3D）
│ │ ├─ interact/ # InteractionManager + InteractionTool（MeasureTool/SliceTool/PickSelectTool）
│ │ └─ ground/ # IGroundLayer + DemImageGroundLayer（M1）；TileGroundLayer（M1.5 预留）
│ ├─ view/ # QtWidgets 视图（被动；持有 VTK widget 外壳，不 new actor）
│ │ ├─ login/ # LoginWindow（样式参考 web）
│ │ ├─ panels/ # ObjectTreePanel, DatasetListPanel, MapViewPanel(QVTKOpenGLStereoWidget),
│ │ │ # DataDetailPanel, AnomalyPanel, ObjectPropertyPanel, PropertyPanel
│ │ └─ widgets/ # ColorScaleEditor, ToolbarBits
│ ├─ controller/ # 联动编排（按交互闭环拆分，避免 God Object）
│ │ ├─ SelectionController # 勾选/选中状态
│ │ ├─ RenderSyncController # 状态→Scene 渲染同步
│ │ └─ DetailSyncController # 列表↔详情↔视图定位三向联动
│ └─ app/ # main / MainWindow（ADS 布局、主题）/ AppContext（DI 根）
├─ resources/ # QSS 主题、QtAwesome、登录页素材
├─ tests/ # gtest（core/data/algo）+ Qt Test（view/controller）
└─ docs/
```
**架构铁律（写入 .clangd 供 AI 读取）**：
- `core` 绝不 `#include` 任何 Qt / VTK 头（含 `IInterpolator`，返回 `core::ScalarVolume`）。
- VTK actor / RenderWindow 一律由 `render` 层创建与持有；`view` 只持有 `QVTKOpenGLStereoWidget` 外壳，把其 interactor 注入 render，并将**拾取/交互事件回流**给 controller（见 §4.4），禁止直接 new actor。
- 数据流双向已显式化：`view → render`（交互注入）与 `render → controller`（拾取/选择出站信号）。
- 信号槽连接集中在各 `*Controller` / `MainWindow` 的 `wireUp()`。
- 所有落盘路径经 `QStandardPaths`（规约 §7.1）。
---
## 4. 渲染核心：单一 VTK 场景（K-1）
### 4.1 Scene 与 RenderWindow 所有权
- `render::Scene` 持有**唯一** `vtkRenderWindow` + `vtkRenderer` + 项目世界坐标空间里的全部 actor，维护当前色阶与坐标系。
- **单一 `QVTKOpenGLStereoWidget`**（K-9，QOpenGLWidget 系，FBO 合成、reparent 友好）承载渲染窗口，**不放进 Tab**；中央面板的「二维/三维」是工具栏上的模式切换，不是两个 widget。
- view 仅持有该 widget 外壳；RenderWindow/Interactor 所有权归 render。
### 4.2 2D / 3D = 三要素组合
| 模式 | CameraPreset | InteractorStyle | 典型可见性 |
|---|---|---|---|
| 二维 | Top2D：正交投影、俯视、Z 锁定 | Locked2D：禁旋转，平移/缩放/正南正北 | 地面 + 平面要素 + 俯视散点/网格 |
| 三维 | Free3D：透视、自由轨道 | Orbit3D：自由旋转/缩放/平移 | 全部 actor（体素、剖面、地形起伏） |
切换 = 切相机预设 + 交互器样式 + 工具集 + actor 可见性，**零数据重建**。
### 4.3 数据 → VTK 管线映射（已按评审修正）
| 数据类型 | 来源 | VTK 管线（修正后） | 备注 |
|---|---|---|---|
| 剖面散点 | 剖面原数据（2597 点） | `vtkPolyData`(verts) + `vtkLookupTable` 着色 | 图 #17 |
| 网格等值面/线/标注 | 网格数据（规则栅格 x[100]×y[22]，v[22][100]，z 抬升） | **`vtkImageData`（origin+spacing）→（z 抬升用 `vtkWarpScalar`）→ `vtkDataSetSurfaceFilter`/`vtkGeometryFilter` → `vtkBandedPolyDataContourFilter`（开 `GenerateContourEdgesOn()` 一次产 banded 面+等值线，共用阈值）→ `vtkLabeledDataMapper` 标注** | 图 #18；**不可让 structured/image 直连 banded filter**（B-1） |
| dd_voxel 体绘制 | 多剖面散点 → `IInterpolator` → `core::ScalarVolume` | `ScalarVolume` →（render 转）`vtkImageData` → `vtkGPUVolumeRayCastMapper` + 颜色/不透明度传递函数 | 图 #09；插值域受限（§10） |
| dd_slice 切片 | voxel + 受控切面 | **`vtkResliceCursorWidget` / `vtkImageReslice`**（受控正交/任意切片），随相机模式启停 | 替代 `vtkImagePlaneWidget`（避免与交互器抢事件，M-2） |
| 异常圈定 | 异常数据（markType 1点/2线/3面 + legend + z/elevation） | **按 markType 三条子管线**：点 `vtkGlyph3D`(pointShape)、线 polydata+dashed、面 `vtkPolygon`/`vtkTriangleFilter` 填充+边框；标注屏幕空间 billboard | legend 的 `*NoOpacity` 0–100 → 归一 [0,1]；z 取值同剖面 Z 基准（§5） |
| DEM 地形 + 影像 | dem.tif + image.tif + tfw（**可能异源 CRS**） | GDAL 读 → **PROJ/GDAL 重投影到项目世界 CRS** → `vtkImageData` → `vtkWarpScalar` 抬升 + 影像纹理 | 图 #05；影像实测为 EPSG:3857，须重投影（§5、M-1） |
| 色阶 | colorBar：[值, 颜色] 阶梯 | `vtkLookupTable`（离散阶梯，取下界）+ `vtkScalarBarActor` | 见 §7 |
### 4.4 模态交互与拾取回流（M-2、B-3）
- `InteractionManager` 管理**模态工具**激活互斥与 VTK observer 优先级：`MeasureTool`、`SliceTool`、`PickSelectTool`。工具激活/退出负责其临时 actor 生命周期。
- 3D Widget（切片）与自定义 InteractorStyle 共享同一 interactor，须显式管理 `SetEnabled()` 与事件优先级，避免抢事件。
- **拾取回流通道**：`render` 拾取到对象 → 经 view 中转发出出站信号 → `DetailSyncController` → 列表/详情定位。此箭头在分层图中显式存在（§3）。
### 4.5 GroundLayer 可插拔
`IGroundLayer { build(Scene&); setVisible(bool); }`：M1 `DemImageGroundLayer`；M1.5 `TileGroundLayer`。若 VTK 贴瓦片体验差（D-5），可仅替换二维为 MapLibre 而不动 data/render 的 actor 体系。
---
## 5. 坐标系设计（K-7，评审最大短板，已重写）
数据现实（已核验真实样本）：
- 剖面/网格/异常：GIS 投影 **EPSG:32649（UTM 49N）**，`projectX`≈516868=**Easting**，`projectY`≈2494259=**Northing**；另带局部米 `xlist/ylist`（各数据集自原点起算）。
- 影像 `image.tfw`：原点 (12708343, 2577685) = **EPSG:3857（Web 墨卡托）**，与剖面**不同投影**。
- 网格另带 `elevation[100]` / `lat/lon`（经纬度，EPSG:4326）。
- API 几何 `tm/geometry/get` 返回 **EPSG:4326**。
**设计**：
1. **唯一权威系 = 项目世界系**：局部米，含明确 Z 基准；选定一个工作平面 CRS（默认项目 UTM，如 EPSG:32649）+ 双精度原点偏移。
2. **每数据源各记源 CRS + 源 LocalFrame**：领域模型为每个数据集保存其源 CRS 与（如有）自身局部原点。**不假设全项目单一 CRS**。
3. **统一 rebase 管线**（显式步骤，非一句话）：任何几何进入 Scene 前，`CrsTransform`（PROJ）把 `源局部米 →（源原点）→ 源 CRS GIS → 项目世界 CRS →（减项目原点）→ 项目世界米`。多数据集因此对齐到同一世界系（解决 B-1 多原点冲突）。
4. **轴向约定钉死**：world.x = Easting = `projectX`，world.y = Northing = `projectY`，world.z 向上为正、单位米。**解析器不信 `eastCoord/northCoord` 字段名**（实测与值颠倒），按 projectX/Y 取值，单测对照（B-2）。
5. **垂向（Z）基准统一**（M-3）：`LocalFrame` 定义高程基准面、向上为正、单位米、可选垂向夸张 z-scale。网格 z（剖面深度/构造面）、DEM `elevation`（地表高程）、体素 Z 在进入 Scene 前统一归算到该基准，避免地形与剖面垂直穿插。
6. **影像/DEM 重投影**：装载时经 GDAL/PROJ 重投影到项目世界 CRS 再贴地，**不能简单减原点**（M-1）。
7. **float 精度**：世界=局部米（小数值）从根本规避 VTK float 大坐标抖动。
---
## 6. 数据层：Repository（K-4，异步契约）
接口即按 **API 现实形态**定义（异步 + 分页 + 取消），本地实现用 QtConcurrent 满足同一签名（M-1）：
```
IProjectRepository {
QFuture<Project> loadProject(id);
QFuture<vector<GsObject>> loadStructure(projectId); // GS/TM 树
}
IDatasetRepository {
QFuture<Page<DsObject>> listDatasets(tmObjectId, PageReq); // 分页
QFuture<ScatterField> loadScatter(dsId);
QFuture<Grid> loadGrid(dsId);
QFuture<ColorScale> loadColorScale(dsId);
QFuture<vector<Anomaly>> loadAnomalies(dsId);
QFuture<TerrainTile> loadTerrain(...);
// 大数据（体素/雷达）：返回带取消句柄 + 进度回调；M1.5 走 FlatBuffers/Protobuf 流
RequestHandle loadVolumeStream(dsId, sink, onProgress); // 可 cancel
}
```
- 切换 ds 时取消上一个未完成请求；列表类带游标/分页；大数据流式 + 进度 + 取消。
- **M1**：`LocalSampleRepository` 读样本目录，解析器映射成领域模型（DTO ↔ model 在 `data/dto` 隔离）。
- **未来**：`ApiRepository` 同签名对接 `pop-api`。
### 6.1 样本文件 → 模型解析约定（已核对真实样本）
| 文件 | 结构 | 解析要点 |
|---|---|---|
| 剖面原数据N.txt | `{data:{min,max,projectXList,projectYList,vlist,xlist,ylist,hlist}}` | 2597 点；local(x,y)+gis(projX=East,projY=North)+value |
| 剖面网格数据N.txt | `{data:{x[100],y[22],v[22][100],z[22][100],elevation[100],lat[100],lon[100],vmin,vmax,overlayCoordinate,overlayElevation}}` | **规则栅格**(dx≈0.709,dy≈0.704 恒定)→ vtkImageData；**v/z 为 [j=y][i=x]，灌点序 i 最快**；无顶层 min/max；对未知字段宽容 |
| 剖面网格数据的色阶数据N.txt | `{data:{properties:{colorBar:[[值,rgba]],lineConfig,labelConfig,lvlMinMax}}}` | 17 段阶梯；`lineType` 实测 "solid"（以配置为准，勿硬编码 dashed） |
| 剖面网格数据N——对应的异常圈定数据.txt | `{data:[{exceptionName,exceptionMarkType(1点/2线/3面),legend{point*/polyline*/polygon*},location:{coordinate[{x,y}]},zlist?,elevationList?,geographicalCoordinates{projectX,projectY,...}}]}` | 字段比早期列举多；`eastCoord/northCoord` 名值颠倒，按 projectX/Y 取 |
| dem.tif / image.tif / image.tfw | GeoTIFF + world file | **影像 tfw 为 EPSG:3857**；GDAL 读 + PROJ 重投影到世界 CRS |
| test_001_A*.head/.data/.cor | GPR 原始（462×4100×int16，多通道分文件） | **属 M1.5 雷达，LocalSampleRepository 不解析** |
---
## 7. 色阶（ColorScale）
`colorBar` 为 `[值, 颜色]` 阶梯数组（颜色支持 `#RRGGBB` 与 `rgba(r,g,b,a)`）。映射：值落相邻两 stop 间取**下界 stop** 颜色（阶梯，非线性插值）。
- **实现统一为离散 `vtkLookupTable`**（贴合「取下界阶梯」语义，2D/3D 共用同一可信源），显式定义 under（低于首 stop）/ over（高于末 stop）/ NaN 颜色。
- **alpha 量纲按色阶来源文件类型判定**（网格色阶 0–255、LVL 色阶 0–1），解析器入口带 source 标记，**不按数值范围猜**（m-2）。
- `lineConfig`：等值线显隐/颜色/`lineType`（以配置为准）/zmin/zmax；`labelConfig`：标注显隐/颜色；`equalAreaLayerCount`/`logLinesCount`。
- 视图层 `ColorScaleEditor`：M1 读取与基本调整；命名保存对接后续色阶模板 API。
---
## 8. 登录与网络层（M1 必做，真实流程已抓取）
### 8.1 已确认的生产实现细节
- **API 基址** `http://tenant.geomative.cn/pop-api`（openresty 反代；OpenAPI 的 `/admin/*`、`/business/*` 加 `/pop-api` 前缀）。
- **认证头** `geomativeauthorization: Geomative <token>`（不透明会话令牌，非 JWT）。
- **登录三步**：① `GET /business/system/personalUser/getImageCode`→验证码图+`codeId` → ② `POST /business/system/personalUser/verifyCodeCheck {code,codeId}` → ③ `POST /admin/tenant/auth/login2 {username, password=RSA加密, checkCode}`→token。
- 登录后：`getInfo` / `list-menus` / `enterprise/info` / `enterprise/joined/list`。
### 8.2 实现要点
- `AuthService`：取验证码→展示→校验→**OpenSSL RSA** 加密密码→login2→持有 token。
- `Credential`（**QtKeychain**）：token 存平台密钥库，严禁明文（规约 §7.4）。
- `ApiClient`：注入 `geomativeauthorization`、基址、超时、错误码、401 处理；QtNetwork 原生。
- **登录窗 UI**：样式参考现有 web 登录页（实现阶段截图复刻）。
### 8.3 ⚠️ 前置确认项（与 RSA 同级，M-5）
抓取的真实流程里**未见 refresh-token 实际使用，login2 只返不透明会话 token**。因此：
- **RSA 公钥来源**待确认（内置 vs 接口取）。
- **token 生命周期 / 是否有 refresh 机制**待确认。据此二选一设计：
- (a) 有 refresh token → 标准静默刷新、401 静默续期。
- (b) 仅会话 token → 「免登录」= 持久化会话 token 至其有效期；**到期/401 引导用户重新登录（含验证码），不声称静默重登**。
- 本项在 spike/实现前向后端确认；spec 不把「静默刷新」当既定能力。
---
## 9. UI 外壳：完整工作台（K-3）
- **停靠框架**：ADS（LGPL，规约 §6.2）。**VTK 面板默认不可浮动**（或浮动时占位、停靠回重建），缓解 reparent 上下文问题（spike 验证，M-4）。
- **三区布局**（还原原型）：左（对象树 + 数据集列表）/ 中（2D-3D 视图 + 数据详情）/ 右（异常-对象属性 + 属性）。
- **主题**：QSS + QDarkStyleSheet 打底 + QtAwesome 图标。
- **布局持久化**：ADS 透视图 + 窗口几何存 QSettings（Windows 强制 INI，规约 §7.2）。
- **联动**（controller 按闭环拆分，§3）：勾选 GS/TM→按 dd 类型筛选 ds→勾选 ds→渲染；列表↔详情↔视图定位三向；色阶调整两视角实时更新。
---
## 10. 算法：展示期三维插值（K-6、K-10）
- `core/algo/IInterpolator`：`core::ScalarVolume interpolate(const PointSet& pts, const GridSpec& spec)`——**返回 core 中立类型**（dims/spacing/origin/double 数组），绝不含 VTK（M-2）。render 层 `VoxelVolumeActor` 把 `ScalarVolume`→`vtkImageData`。
- M1 实现 `IdwInterpolator`（反距离加权，Eigen 辅助；2597 点规模**不需要 PCL/KD-tree**，m-1）。
- **可信度与数据依赖（K-10、B-3）**：可信体素需 **≥3 条非共线剖面或真实 3D 网格（dd_Property3D）/ 反演网格** 输入。仅两条近平行剖面 IDW 会得到「夹层片状」幻影。故：
- 插值**限定在输入包络内 + 最大距离 clamp**，包络外置 blank/透明，避免 ray cast 渲染整盒幻影。
- M1 体绘制按 §13 分阶段：先在**充分输入**数据上出可信体；输入不足的复杂体后置。
- **数据依赖**：需客户提供达到可信度的体素级输入数据（≥3 剖面 / 3D 网格）——列入 §14 待办。
- **不做反演**（上游、Python 生态 ResIPy 等），未来按规约 §8.3 进程隔离接入，M1 仅接口预留。
---
## 11. 构建与依赖（K-8，全 vcpkg）
- **构建**：CMake 3.21+ + **vcpkg manifest（全量，含 Qt）**；生成 `compile_commands.json`。MSVC 2022，C++17。
- **关键依赖事实**（已核 vcpkg `ports/vtk/vcpkg.json`）：`qt` 非 vtk 默认特性；`vtk[qt]` 依赖 `qtbase(gui/opengl/widgets/sql-sqlite)` + `qtdeclarative`。→ 用 `vtk` 时显式开 `qt`，**全家共用同一份 vcpkg Qt**（K-8）。用 `default-features:false` 仅选 `qt/opengl/gdal/proj`，避免拉入 netcdf/seacas/libharu 等重特性。
- **M1 依赖矩阵**：
| 依赖（vcpkg 名） | 用途 | 许可证 |
|---|---|---|
| qtbase / qttools / qtdeclarative | UI/网络/SQL/并发（VTK[qt] 亦复用） | LGPLv3（动态）⚠️ 商务 D-2 |
| vtk[qt,opengl,gdal,proj] | 三维渲染 + QVTK widget | BSD ✅ |
| gdal / proj | DEM/影像/坐标重投影 | MIT 类 ✅ |
| qt-advanced-docking-system（端口可用性 spike 验证；不可用则 FetchContent 锁 tag） | 停靠布局 | LGPL v2.1 ✅ |
| qtkeychain（共用同一 Qt） | 凭证存储 | BSD ✅ |
| openssl | RSA/HTTPS | Apache 2.0 ✅ |
| eigen3 | 数值/插值 | MPL2 ✅ |
| spdlog / fmt | 日志 | MIT ✅ |
| nlohmann-json | JSON | MIT ✅ |
| gtest | 单测 | BSD ✅ |
- ~~PCL~~：**M1 移除**（点规模不需要）。
- 部署：单一 vcpkg 链路（`TARGET_RUNTIME_DLLS` + vcpkg deploy），**不混用 windeploypt 与官方 Qt**（规避双 Qt，M-5）。
- 环境从零搭建：见 `docs/ENV_SETUP_Windows.md`（已改为方案 B 为主）。
---
## 12. 测试策略（规约 §10.2）
- `core`/`data`/`algo`：gtest（坐标 rebase/轴向、Z 基准归算、colorBar LUT 映射、v[j][i] 灌点序、样本解析、IDW 正确性）。
- `view`/`controller`：Qt Test（联动、模态工具互斥）。
- 失败路径必测：登录失败/验证码错/token 失效、样本缺失/损坏、空数据集、异源 CRS 重投影。
- 渲染以小基准截图人工核对（对照图 #17/#18/#09）。
- clang-tidy + cppcheck 入 CI；Debug 启用 ASan/UBSan。
---
## 13. M1 验收标准（图分阶段，K-5/K-10）
**M1-a（先达成）**
1. 启动→登录窗（近 web）→真连 `pop-api` 登录成功。
2. 完整工作台 ADS 三区停靠；对象树/数据集来自本地样本。
3. ① 渲染剖面散点（图 #17 样）、网格 banded 等值面+等值线+标注（图 #18 样）、异常按 markType 圈定。
4. ④ DEM 地形起伏 + 影像（经重投影对齐）。
5. 色阶离散 LUT 可调，两视角实时联动；二维俯视相机预设可切。
**M1-b（在充分输入数据上达成可信体）**
6. 由 ≥3 剖面/3D 网格经 IDW 生成**可信** dd_voxel 体绘制，插值域受限；`vtkResliceCursorWidget` 交互切片得 dd_slice。
**通用**：core 单测通过；clang-tidy 无新增告警；布局/偏好持久化生效；2D/3D 切换零数据重建、坐标对齐正确。
---
## 14. 风险与待决（承接规约 §11）
| 风险/待决 | 说明 | 处理 |
|---|---|---|
| D-2 Qt 许可证 | LGPL 动态 vs 商业 | M1 按 LGPL 动态链接；商务并行 |
| RSA 公钥来源 + token 生命周期 | 登录加密公钥、是否有 refresh | spike 前向后端确认（§8.3） |
| 可信体输入数据 | 2 平行剖面不足以出可信体（K-10） | 需客户提供 ≥3 剖面/3D 网格；M1-b 验收依赖此 |
| ADS 端口 + QVTK reparent | vcpkg 端口可用性、浮动黑屏 | spike 门槛验证（§15） |
| 全 vcpkg 首编译耗时 | VTK+Qt 编译久 | 二进制缓存 `VCPKG_BINARY_SOURCES` |
| 异源 CRS 配准 | 影像 3857 vs 剖面 32649 | GDAL/PROJ 重投影（§5） |
| macOS / OpenGL 废弃 | 规约 §3.3 | M1 仅 Windows；保持可移植 |
---
## 15. Spike 预研门槛（K-2，进入完整实现计划前必过）
第一周先跑通三个高风险点，任一不过则调整方案后再展开计划：
1. **构建/部署 spike**：全 vcpkg（qtbase + vtk[qt] 共用一份 Qt）配置、编译、出 exe、单一链路部署、无双 Qt 冲突。
2. **UI 上下文 spike**：ADS（vcpkg 或 FetchContent）+ `QVTKOpenGLStereoWidget`，验证停靠/浮动/重停靠不黑屏、相机预设切换稳定。
3. **渲染管线 spike**：用真实样本跑通 `vtkImageData(+warp) → geometry filter → vtkBandedPolyDataContourFilter(GenerateContourEdges) → 标注`，目视对照图 #18；散点 + 离散 LUT 色阶对照图 #17。
---
## 16. v2 修订记录（对应评审）
- 网格管线改 `vtkImageData(+warp)→geometry filter→banded contour(GenerateContourEdges)`（B-1/B-2 code）。
- 坐标系重写：多源 CRS + 各自 LocalFrame + 统一 rebase + 轴向钉死 + Z 基准 + 影像重投影（B-1/B-2 arch、M-1/M-3 code、M-3 arch）。
- dd_voxel 维持可信体但列数据依赖、插值域受限、验收分阶段（B-3 code、K-10）。
- Repository 改异步契约（分页/取消/流）（M-1 arch）。
- `IInterpolator` 返回 core `ScalarVolume`，去 VTK（M-2 arch）。
- 交互：模态工具抽象 + 拾取回流 + 切片改 `vtkResliceCursorWidget`（B-3 arch、M-2 code）。
- widget 改 `QVTKOpenGLStereoWidget` + VTK 面板不可浮动 + spike（M-4 code）。
- 构建改全 vcpkg（已核 vtk[qt]→qtbase 依赖）、删 PCL（M-5 code、m-1）。
- 登录 refresh/token 生命周期降为前置确认（M-5 arch）。
- 色阶离散 LUT + under/over/NaN + alpha 按来源 + lineType 以配置为准（m-1/m-2/m-4 各）。
- controller 拆 Selection/RenderSync/DetailSync（m-5 arch）。
- 新增 §15 spike 门槛（K-2）。
---
*v2 经双专家评审 + 数据核验修订。下一步：spike 预研 → writing-plans。*

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15604
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4936
docs/剖面网格数据的色阶数据2等文件/剖面网格数据1.txt Normal file
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10066
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97
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102
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244664
docs/剖面网格数据的色阶数据2等文件/雷达轨迹.txt Normal file
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Binary file not shown.