第8章三维电子地图资料.ppt

整个三维地图场景被组织成为一个树状的结构体系。 三维地图场景是这个体系中的根节点，世界空间是根节点的坐标系统，各个区域场景作为子节点都可以位于其中，并能进行定位和调节大小。 可以随时加入新的节点，也可以删除某个节点。 所有表示场景或目标的节点中所包含的信息是相当丰富的 各类信息又由不同类型的子节点来表达，每一类型的节点都有它自己的作用和功能。例如，几何节点用来存储地理目标的几何体数据（主要包括构成三维目标的三角网及其边界立方体），组节点可用来表达由若干几何体形成的复杂目标，几何变换节点用来对目标进行三维空间的平移、旋转、比例变换等，而另外用一些节点来表达三维目标的外观颜色、是否粘贴纹理、是否运用光或雾等。 可以对该结构树进行遍历以查询得到所需要的节点。 从每个节点可以通过遍历得到其父节点，也可以得到它的众多子节点。此外，每个节点还能容纳用户定义的数据（专题属性数据），这些结构对于实现三维目标的属性查询是相当重要的。场景体系的组织是在三维地图模型建立的过程中同时进行的 。 * 8.7 三维电子地图的可视化技术 一、工具软件及功能介绍 Open GL （Open Graphics Library）介绍: 由SGI公司为其图形工作站开发的可以独立于窗口操作的和硬件环境的图形开发系统。其目的是将用户从具体的硬件和操作系统中解放出来。可以不去理解这些系统的结构和指令系统，只要按规定的格式书写应用程序就可以在任何支持该语言的硬件平台上执行。由于OpenGL的高度可重用性，已经有几十家大公司表示接受OpenGL作为标准软件接口，目前加入OpenGL ARB（ OpenGL体系结构审查委员会）的成员有SGI公司、HP公司、 Microsoft公司、 Intel公司、 IBM公司、 SUN公司、 DEC公司、 ATT公司的Unix软件实验室等等。在该组织的努力下OpenGL已经成为高性能图形和交互式视景处理的工业标准，能够在Windows95/98、Windows NT、 Macos、Beos、OS/2以及Unix上应用。 OpenGL的实质是作为图形硬件的软件接口，是一组三维的API函数。 * OpenGL的主要功能 1，建模：不但有简单的点线面还提供了复杂的三维物体（球、锥等）以及复杂的曲线曲面（Bezier、Nurbs等）绘制函数； 2，变换：主要包括基本变换（平移、旋转等）和投影变换（平行、透视投影等）； 3，颜色模式设置：RGBA模式、ColorIndex颜色索引； 4，光照和材质设置：OpenGL光有辐射光、环境光、漫反射光、镜面光；材质是用光反射率来表示的。场景中物体最终反映到人眼的颜色是光的RGB分量和材质的RGB分量叠加形成的； 5，纹理映射：主要表达物体表面的细节； 6，位图显示和图像增强：图像功能除了基本的复制和图像象素读写外，还提供融合（Blending）、反走样（Antialiasing）、雾柔化（Fog）等特殊的图像处理效果； * 7，双缓冲（Double Buffering）动画：双缓冲即前台缓冲和后台缓冲。后台计算场景、产生画面，前台显示后台已经计算好的画面； 8，交互技术：主要是提供三种工作模式：绘图模式、选择模式和反馈模式。绘图模式完成场景的绘制，可以借助物体的几何参数及运动控制参数、场景的观察参数、光照参数和材质参数、纹理参数、OpenGL函数的众多常量控制参数、时间参数等和Windows对话框、菜单、外部设备等构成实时交互的程序系统。在选择模式下，则可以对物体进行命名，选择命名的物体，控制对命名的物体的绘制。而反馈模式则给程序设计提供了程序运行的信息，这些信息也可反馈给用户，告诉用户程序的运行状况和监视程序的运行进程。 9,其它：利用OpenGL还能实现深度暗示（Depth Cue）、运动模糊（Motion Blur）等特殊效果。 * OpenGL的基本原理 OpenGL是一个硬件发生器的软件接口，其主要目的是将二维、三维物体绘制到一个帧缓冲里，它包括几百个图形函数。开发者主要利用这些函数来建立三维模型和进行三维实时交互。 1，图元操作和指令 OpenGL能够从多种可选择的模式画图元，而且一种模式的设置一般不会影响其他模式的设置，无论发生深墨情况，指令总是被顺序处理，也就是说，一个图元必须完全画完之后，后继图元才能影响帧存。 2，图形控制 OpenGL提供诸如变换矩阵、光照、反走样方法、像素操作等参数来控制二维和三维图形的绘制。它并不提供一个描述或建立复杂几何物体的手段。 OpenGL提供的是怎样画复杂物体的机制而非描绘复杂物体本身的面面俱到的工具。即OpenGL是过程性的而非描述性的。 3，执行模式 O