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《陕西师范大学》 2002年
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基于OpenGL的三维可视化研究

杨青生  
【摘要】:自20世纪60年代以来,信息化的浪潮席卷全球,信息已经成为人们生产生活的重要组成部分。大量的、动态、及时、正确可靠的信息成为人类的生产生活之必需。当今大量信息是以数据为载体存贮在数据库中,人们对这类信息的获取主要是从数据库中获得数据,对数据进行解译而得到,但是获得的信息缺乏直观性和可读性。数据可视化技术的发展使这个问题的解决成为可能,这种技术也是CIS研究的热点问题之一。随着“数字地球”概念的出现,构建一个可视化、数字化、信息化、虚拟化、网络化、智能化的巨系统不仅是必要的而且是可行的,要实现这样一个庞大而复杂的系统,数据可视化是基础,只有在可视化的环境中才能将各种数据和信息及时、动态、直观地反馈给用户。本文是在目前可视化技术有较大发展的情况下,通过研究当前地理空间数据和信息可视化技术,可以认为:地理空间数据和信息的二维可视化技术已经非常成熟,能完全满足人们对二维信息的表达;地理空间数据和信息的三维、多维可视化技术目前还不能完全满足人们对三维、多维信息的表达和获取,主要体现在以下几个方面: 1)基于GIS的三维地形的可视化技术比较成熟,基于建筑设计的三维地物的可视化技术也比较成熟,而基于GIS的三维地形与地物的整合可视化技术目前还不大成熟。 2)基于GIS的三维地形的分析方法比较成熟,而基于GIS的地物空间特性、地物内部对象、地物属性信息的分析还不太成熟。 为解决以上两个主要问题,本丈尝试将三维地形与地物在基于GIS的基础上建立相关的数据结构并整合显示,加强对地物的空间特性、属性信息的分析。本丈采用VC++和OpenGL函数库相结合的方法进行研究,主要由以下几部分组成: 第一部分:导言。主要讨论了三维可视化的意义;分析了三维可视化的主要方法;解析了当前进行三维可视化的主要软件及其技术内核并找出了其存在的主要问题;最后提出了解决问题的方法及本文研究的工作流程。 第二部分:三维可视化的关键技术。主要从理论上阐述:VC++中OpenGL开发和运用的方法;三维地物(符号)制作的原理方法及数据存贮;三维地形可视化的方法及数据存贮;地物与地形的匹配;基于地物的空间与属性信息的分析。 第三部分:三维可视化的实现过程。以第三部分的论述为理论指导,在实践的基础上详细分析说明了每一过程是如何具体实现的。 第四部分:三维可视化的实践研究。运用第三部分中编制的程序进行实例探 讨。本文以陕西省旬阳县太极城旅游区的规划图为例,将地形与地物进行了基于 GIS的整合可视化并进行了地物空间信息、属性信息的查询分析。本研究选择这一 旅游区,是困为这个旅游区中即要清晰地反映由地形形成的太极图,还要反映由 不同时期城区形成的新、旧建筑效果的对照,显示和查询规划区旅游项目的位置、 【属性信息,是本研究的一个典型案例。 第五部分:结语。指出了本研究主要解决的问题及存在的问题并提出了下一 步研究的方向:最佳数据模型的建立、批量数据的录入、更多的空间分析方法、 产业化软件的开发等。 本文试图尝试:寻找地物与地形基于厂S的整合可视化,提出建立“对象一 纹理”的地物模型,构建地形和地物数据存贮的数据模型和数据结构,实现地物 空间数据与属性数据的连接及对属性信息的查询,实现整体地物中局部对象的空 间信息的查询与分析。但由于本人水平有限,再加上时间不足等原因,木研究也 存在很多不足和问题,如纹理如何满足光照、批量数据的录入、系统的形成等。 本文研究具有重要的理论和实践意义,在理论上,从构建地形、地物数据模 型、数据结构进行研究,在实践上本研究是实现数字地球和三维以 的基础:是 实现三维可视化地图的关键;在规代化军事发展中具有重要意义;是城市规划和 旅游区规划的最佳表现手段。
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