基于OpenGL地形地物三维可视化研究

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1、第29卷第3期2005年6月Vol,29No.3June2005武汉理工大学学报(塔篠)JournalofWuhanUniversityofTechnology(TransportationScience&Engineering)基于OpenGL地形地物三维可视化研究杨春金刘敏（武汉理工大学信息工程学院武汉430063）摘要:介绍了利用PC机平台，使用VisualStudioC++为开发工具，以目前应用最广泛的三维图形应用库OpcnGI,为基础，提岀了实现地形地物三维的可视化的一种途径，并给出了基本实现方法.关键词:地理信息;三维模型;空间数据；虚拟现实小图法分类

2、号:TP391二维地理信息系统是从20世纪60年代开始逐步发展起来的新技术,近几十年来已在测绘、地质、矿产、交通、市政、环境保护、军事等社会各部门、各领域有着广泛的用途•但传统的二维GIS存在自身难以克服的缺陷，即它本质上等于符号的抽象，不能给人以自然界本原的感受•随着应用的深入，高程信息显得越来越重耍，三维GIS成为了研究的热点•三维cis使地理信息更直观、更形象地展现在人们面前，使GIS应用的领域大大拓宽.开放性图形库（opengraphicslibrary,OpenGL）是SGT公司开发的可独立与窗口操作系统和硕件环境的软件接口，是由几百个指令或函数组成的

3、三维图形标准库，能够生成真彩色的三维场景，从绘制任何简单的3D物体到交互的动态场景.文中以OpenGL为基础，介绍了武汉长江二桥养护管理系统中三维地形地物可视化途径，能完成三维场景显示、渲染，并为进一步三维空间CIS操作如旋转、缩放、漫游，空间和属性数据交互查询、地形距离计算、大范围查询等提供了方向•三维可视化主要包括地物、地形的可视化.当前商用三维CIS系统,采用的数据模型复杂，实现的功能也很复杂，地形的数据模型一般采用TIN不规则三角网.GRID规则格网或二者的混合模型,地物的建模一般有使用自带的模块对于简单的三维信息管理系统,提岀了使用第三方软件实现地形、地

4、物的建模，利用OpenGL绘制模型的方法，在武汉长江二桥养护管理系统中得到具体体现1三维电子地图的建立三维可视化应用对象包括道路、桥梁、地形、植被、山峦等.地形主要是依据经、纬度及高程数据建立的大范围的曲面，地物则是由最基本的几何图元构成的复杂几何体.由于建模特点不同，本系统中地形和地物采用了不同的建模方式•地形三维化是通过Mapinfo二维矢量地图加入高程获得，地物（主要是不规则物体，如山峦等）模型在3DStudioMax里建立2.11地形的三维化二维电子地图的制作，用全球足位系统GPS对公路沿线和特足建筑物等三维可视化应用对象进行实地测绘定位，采集空间三维数据

5、•地形三维化的制作流程，见图1・从手持式GPS接收机下载数据（*.mob;*.wpt），用GPS自带软件MSTAR转化格式，将*.mob文件转换为*.dxf（R12格式）并将高程信息分离成文本文件•二维信息导入Mapinfo，生成*.Tab文件，在Maplnfo中即可观察到记录的收稿日期:2004-12-16杨春金:男,55岁，副教授，主要研究领域为信号与信息处理"湖販叙瞬项目资助（批准号:鄂交科教2002-26）图1地形三维化的制作流程图一些不连续点，将*•Tab文件进行处理如连线、打点•有时为了获得更多数据,使用栅格图作为底图利用采集数据进行坐标匹配在Mapi

6、nfo中打点、连线.由*.Tab文件在Mapinfo中获得*.MIF文件，该文件详细记录了电子地图的二维坐标信息及部分拓扑信息•将经、纬度信息存入数组,乳订中，相应高程信息存入数组Z[i]中，显示时用OpenGL绘制⑶心.OpenGL能用三角面清晰地表现物体，在文中模型的绘制都使用三角面表现.ViodRendermap(BYTE*x,*y,*z)inti=0;/捆绑纹理glBindTexture(GL_TEXTURE_2D,g_Texture[0]);/以三角形面片的形式绘制地形glBegin(GLTRIANGLE.STRIP);for(£=0；z<=MAPSIZ

7、E;/+=1){•……/获得纹理坐标SetTextureGoord((fload)x[i],((fload)y[i)；glVertex3i(%[订,y[订,z[订)；glEnd;}1.2地物的三维化由于地物的模型结构复杂，而且OpenGL建模功能并不是很强大，只是提供了一些绘制简单图元的函数，如圆锥、圆柱和球体等类似的简单物体，因此必须与其他功能强大的三维软件结合，利用一定算法,将其他三维建模软件创立的模型数据读岀来,然后利用这些数据在OpenGL坏境中重新构建三维模型⑸.这里选用3DStudioMAX构建三维極蠻弭)StudioMAX是Autodesk公司开发的

8、一套用与在