基于OpenGL的三维地形图显示方法和应用 - Read.PDF

维普资讯 石油天然．_学【报 (江汉石油学院学报) 2005年10月 第27卷 第5期 JournalofOilandGasTechnology(J．JPI) Oct．8005 Vol-27 No·5 基于OpenGL的三维地形图显示方法和应用 郭立：波 (长江大学地球科学学院，湖北荆州434023) 赵海燕 (北京联合大学继续教育学院。北京100724) 王新海 (长江大学地球科学学院，湖北荆州434023) [摘要]为了实现有真实感的三维地形图，讨论了在OpenGL支持下的编程原理和步骤 ·以及如何利用 OpenGL函数库实现三维地形图的显示，并在VC6．0环境下得到实现。 [关键诃]OpenGL；三维}地形图I映射；投影 [中圈分类号]TEl9 [文献标识码]A [文章编号]1000—9752(2oo5)05—0585—02 在三维绘图蓬勃发展的过程中，计算机公司推出了大量的三维绘图软件包。其中SGI公司推出的 OpenGL，作为一个性能优越的图形应用程序设计界面 (API)异军突起，取得了很大的成就。它以高 性能的交互式三维图形建模能力和易于编程 开发，得到了 Microsoft，IBM，DEC，Sun， HP等大公司的认 同。因此，OpenGL已经成 为一种三维图形开发标准，是从事三维图形 开发工作的必要工具L1]。 基于OpenGL可以很方便地实现地形三 维透视投影变换，建立光照模型，以及消隐 圈1 OpenGL进行地形显示的基本框架 和裁剪，最终实现地形图的三维显示 (图1)。 1 地形模型的映射 地形模型的映射实际上是一个转化过程 ， 是把数字高程模型转化成为OpenGL的基本格式。目前数字高程模式的表达主要有 3种：不规则三角 网 (TIN)，规则格网 (GRID)和等值线。前面 2种是应用最广泛的结构形式。但是这些结构形式 OpenGL本身是不能识别的，所以首先要把DEM用 OpenGL原语描述出来 ，转化成 OpenGL可以识别 的图形 函数。 OpenGL本身提供了点、线、多边形等基本的建模原语，利用这些原语还可以把地形模型数据表示 成点形的、线形的以及多边形的原语序列。三角形是最小的图形基元，基于三角形面片的各种几何算法 最简单、最可靠，构成的系统性能最优。另外，由于OpenGL只能够处理凸多边形，因此，选用三角 形来构造地面模型口]。下面是对于不规则三角网 (TIN)表达的数据直接用OpenGL原语的描述： glBejin (GL．TRIANGLES)； glVertex (z1，Y1，I)；glVertes (z2，Y2，z2)；glVertes (z3，Y3，3)； glEnd ()； 2 三维真实感地形的生成 在 OpenGL环境下，经过一系列的变换以及光照处理，浓淡阴影处理，就可以生成具有真实感的 三维地形。在用OpenGL绘制三维地形模型和进行纹理映射前，需要设置相关的景观参数值。这些参数 [收稿日期]2005—07—28 [基金项目]中国石油天然气集团公司石油科技中宵年创新基金项目 (05E7046)。 [作者简介]郭立波 (1979一)。男．2001年大学毕业，硕士生．现从事地理信息系统方面的科研与教学工作。 维普资讯 石油天然气学报 (江汉石油学院学报) 2005年 1O月 包括光源性质 (镜射光、漫射光和环境光)、光源方位 (距离和方向)、颜色模式 (索引或RGBA)、明 暗处理方式 (平缓处理或平面处理)、纹理映射方式等等。此外，还要设定视点位置和视线方向副。 地形图是采用DEM数据生成的，DEM数据用一系列等间距的地形高程值来表示，代表一块方形 网格地形，网格交叉点就是对应地面某点的高程值。各点的X，y值可从方形区域的行列号和间距值中 推算出来。遥感图像是对地面景象的一种真实记录，所含的信息量丰富、现势性好 。因此，采用纹理映 射算法将遥感图像映射到三维地形表面，将产生与实