地学可视化与景观模拟实验报告

1、地学可视化与景观模拟实验报告姓名 班级 学号 环境与测绘学院一 实验目的1. 掌握利用OpenGL进行三维可视化的基本方法。2. 了解OpenGL几何变换基本原理，掌握OpenGL基本变换编程技能。3. 了解光照基本原理与知识；练习使用OpenGL光照函数，如glLight, glMaterial, glColorMaterial等函数。二 实验内容1. 利用OpenGL对给定的DEM数据进行三维可视化。2. 在实验一的基础上，实现利用键盘控制三维地形围绕地形的中心旋转。3. 在实验二基础上，增加光源、材质等光照效果。三 实验代码与分析/函数声明部分#include <windows.h

2、>#include <gl/glut.h>#include <stdio.h>#include <fstream>#include <string>using namespace std;extern long ncols=535;extern long nrows=435;extern double dem435535=0.0;/定义存DEM的数组static int angle=0,leftx=0,rightx=0,up=0,down=0,bigger=0,smaller=0;void myinit(void);void myResha

3、pe(GLsizei w, GLsizei h);void display(void);void ReadFile(void);/读取DEM文件的函数。void DrawDEM(void);/绘制DEM的函数，在display中被引用。void keyboard(unsigned char key, int x, int y);void SpecialKey(int key,int x,int y);/主函数部分void main( int argc, char * argv) ReadFile();/读取DEM文件glutInit (&argc, argv);/init 即 init

4、ialize初始化。这个函数用来传输命令行参数并初始化GLUT库。必须写。glutInitDisplayMode(GLUT_DEPTH |GLUT_DOUBLE|GLUT_RGBA); /窗口显示双缓存和RGB(彩色)模式glutInitWindowPosition(200,200); /大小 x=200 y=200 (0,0)是屏幕左上点glutInitWindowSize (820, 620);/设置窗口大小glutCreateWindow("openglsample.c"); /初始化窗口，参数是标题myinit();/初始化 glutReshapeFunc(myRe

5、shape);/ 为窗口改变大小而设置一个回调函数glutDisplayFunc(display);/绘制demglutKeyboardFunc(keyboard);/键盘放大缩小图形，引用函数keyboardglutSpecialFunc(SpecialKey);/键盘平移图形，引用函数SpecialKeyglutMainLoop();/myinit 函数，设置初始化的状态 void myinit(void)/光照也是在myinit中设置glClearColor (0.0, 0.0, 0.0, 0.0);glShadeModel (GL_SMOOTH);GLfloat light_posit

6、ion = 0.0, 0.0, 500.0, 1.0 ;GLfloat light_ambient = 0.1, 0.1, 0.1, 1.0 ;GLfloat light_diffuse = 0.8, 0.8, 0, 1.0 ;GLfloat light_specular = 0.2, 0.2,0.2, 1.0 ;GLfloat lmodel_ambient=0.1,0.1,0.1,1.0;/设置light0,用到上面的参数glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, light_position);glLightfv(GL_LIGHT0, GL_AMBIENT,ligh

7、t_ambient);glLightfv(GL_LIGHT0, GL_DIFFUSE,light_diffuse);glLightfv(GL_LIGHT0, GL_SPECULAR,light_specular);GLfloat mat_ambient = 0.1,0.1,0.1,1.0 ;GLfloat mat_diffuse = 0.8,0.8,0.8,1.0 ;GLfloat mat_specular = 0.1, 0.1, 0.1, 1.0 ;glMaterialfv(GL_FRONT, GL_AMBIENT, mat_ambient);glMaterialfv(GL_FRONT, G

8、L_DIFFUSE, mat_diffuse);glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SPECULAR, mat_specular);glLightModelfv(GL_LIGHT_MODEL_AMBIENT,lmodel_ambient);glEnable(GL_LIGHTING);/设置光照开关，相当于电闸glEnable(GL_LIGHT0);/设置light0可用，相当于打开灯light0*/ReadFile函数。用于读取DEM文件void ReadFile(void)/读取DEM文件ifstream ifile("DEM2.txt");/输入文件.D

9、EM2是新的DEMstring temp;/设置一个字符串tempdouble xllcorner,yllcorner,cellsize,NODATA_value;double data;/data用于读入DEM值int i,j;ifile>>temp>>ncols; /从文件中读入的第一个值存到ncols中ifile>>temp>>nrows;/从文件中读取下一个值，存到nrows中ifile>>temp>>xllcorner;/每次读取一个值，存入对应变量ifile>>temp>>yllcorn

10、er;ifile>>temp>>cellsize;ifile>>temp>>NODATA_value;for (i=0;i<nrows;i+)/把所有的高程值存入dem数组中for (j=0;j<ncols;j+)ifile>>data;demij=data;/display函数，用于绘制图形void display(void) glClearColor(0.0,0.0,1.0,0.0); /将窗口清为蓝色glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT|GL_DEPTH_BUFFER_BIT); glColor3f

11、(0,1.0,0); /选绘图时用的颜色(R,G,B)glPushMatrix();/* 记住初始状态：什么都没画 */glTranslatef(-leftx,0,0);/向左平移，即沿x轴负向平移glTranslatef(rightx,0,0);/向右平移，即沿x轴正向平移glTranslatef(0,up,0);/向上平移，即沿y轴正向平移glTranslatef(0,-down,0);/向下平移，即沿y轴负向平移glTranslatef(0,0,bigger);/放大，即沿z轴正向平移glTranslatef(0,0,-smaller);/缩小，即沿z轴负向平移glRotatef(ang

12、le,0,0,1);/键盘交互控制的旋转glTranslatef (-nrows/2*10, -ncols/2*10, -2000.0);DrawDEM();glPopMatrix();/* 回到初始状态，什么都没画 */glutSwapBuffers (); /缓冲区交换。和main函数中设置的双缓冲区相对应。/DrawDEM函数，用于按照四边形串的方式绘制DEMvoid DrawDEM(void)int i,j;glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_LINE);/设置多边形绘图方式void glPolygonMode(GLenum face,GLenum

13、mode);/face: GL_FRONT_AND_BACK(缺省值)、GL_FRONT、GL_BACK，选择绘制哪个面。/mode: GL_POINT、GL_LINE、GL_FILL(缺省值），选择多边形应该是被绘制为D点、线还是填充面。for(i=0;i<nrows;i=i+1) for(j=0;j<ncols;j+) glBegin(GL_POLYGON);/绘制四边形串。/应该是每循环一次设置画一个四边形，所以每个循环都有glBegin和glEnd glVertex3f(10*(nrows-i),10*j,demij); glVertex3f(10*(nrows-i)+1)

14、,10*j,demi+1j); glVertex3f(10*(nrows- i)+1),10*(j+1),demi+1j+1); glVertex3f(10*(nrows-i),10*(j+1),demij+1);/一个循环绘制四个点。即一个四边形。通过for循环形成四边形串 glEnd();/myReshape函数。用于当窗口大小发生改变时进行图形重绘void myReshape (GLsizei w, GLsizei h) glViewport(0,0,w,h);glMatrixMode(GL_PROJECTION);glLoadIdentity();gluPerspective (100

15、 , ( GLfloat ) w /( GLfloat ) h ,0,2000 );/透视投影glMatrixMode(GL_MODELVIEW);glLoadIdentity();gluLookAt(0,0,500,0,0,0,0,1,0);/keyboard函数。用于键盘交互控制DEM的旋转和缩放void keyboard(unsigned char key, int x, int y)switch(key)/A键和D键控制图形旋转，不论键盘处于大写或小写状态，按下同一个键的旋转方向应该一致。case 'a':/按下a键，图形逆时针旋转angle=(angle+4)%360

16、;glutPostRedisplay();break;case 'A':/按下a键，图形逆时针旋转angle=(angle+4)%360;glutPostRedisplay();break;case 'd':/按下d键，图形顺时针旋转angle=(angle-4)%360;glutPostRedisplay();break;case 'D':/按下D键，图形顺时针旋转angle=(angle-4)%360;glutPostRedisplay();break;case 'w':/w键，放大图形bigger=bigger+10;glu

17、tPostRedisplay();break;case 'W':bigger=bigger+10;glutPostRedisplay();break;case 's':/s键，缩小图形smaller=smaller+10;glutPostRedisplay();break;case 'S':smaller=smaller+10;glutPostRedisplay();break;/SpecialKey函数。用于键盘交互，控制图形的平移void SpecialKey(int key,int x,int y)/键盘控制平移switch(key)cas

18、e GLUT_KEY_LEFT:/键盘左键leftx=leftx+10;glutPostRedisplay();break;case GLUT_KEY_RIGHT:/键盘右键rightx=rightx+10;glutPostRedisplay();break;case GLUT_KEY_UP:/键盘上键up=up+10;glutPostRedisplay();break;case GLUT_KEY_DOWN:/键盘下键down=down+10;glutPostRedisplay();break;Debug 及函数分析1. 声明与XXX不兼容：声明和定义的函数名写的不一样2. 一个变量在两个函数

19、中都用到，就要把它写成全局变量。而且不能放在某个函数里面定义，要放在最外面文件一开始include完了以后的地方定义3. LNK2001不确定的外部符号：一般来说，发生错误的原因有两个：一是所引用的函数、变量不存在、拼写不正确或者使用错误；其次可能使用了不同版本的连接库。C的全局常量只有静态连接性能。这不同于C，如果试图在C的多个文件内使用全局变量也会产生LNK2001错误。一种解决的方法是需要时在头文件中加入该常量的初始化代码，并在.CPP文件中包含该头文件；另一种方法是使用时给该变量赋以常数。4. 文件的读取。头文件要加入fstream和string5. glutKeyboardFunc普

20、通按键的按键消息。这个函数是告诉窗口系统，哪一个函数将会被调用来处理普通按键消息。普通键是指字母，数字，和其他可以用ASCII代码表示的键。函数原型如下：void glutKeyboardFunc(void(*func)(unsigned char key,int x,int y)参数： func: 处理普通按键消息的函数的名称。如果传递NULL，则表示GLUT忽略普通按键消息。这个作为glutKeyboardFunc函数参数的函数需要有三个形参。第一个表示按下的键的ASCII码，其余两个提供了，当键按下时当前的鼠标位置。鼠标位置是相对于当前客户窗口的左上角而言的。6. glutSpecial

21、Func特殊按键的按键消息。GLUT提供函数glutSpecialFunc以便当有特殊键按下的消息时，你能注册你的函数。函数原型如下：void glutSpecialFunc(void (*func)(int key,int x,int y);    参数：func: 处理特殊键按下消息的函数的名称。传递NULL则表示GLUT忽略特殊键消息。7. gluLookAt(GLdoble eyex,GLdouble eyey,GLdouble eyez,GLdouble centerx,GLdouble centery,GLdouble centerz,GLdouble upx,GLdouble upy,GLdouble upz);它选取 eyex,eyey, eyez确定相机的位置，然后centerx, centery,centerz规定往哪里看，看的方向用在那里的一个点的坐标表示，up