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 #include #inc

2、lude #include #include 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 myreshape(glsizei w, glsizei h);void display(void);void readfile(void);/读取dem文件的函数。vo

3、id 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 initialize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|g

4、lut_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(myreshape);/ 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

5、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_position = 0.0, 0.0, 500.0, 1.0 ;glfloat light_ambient = 0.1, 0.1, 0.1, 1.0 ;glfloat light_diffuse

6、= 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,light_ambient);gllightfv(gl_light0, gl_diffuse,light_diffuse);gllightfv(gl_light0, gl_specular,lig

7、ht_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, gl_diffuse, mat_diffuse);glmaterialfv(gl_front, gl_specular, mat_specular);gllightmodelfv(gl_li

8、ght_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.dem2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

9、值int i,j;ifiletempncols; /从文件中读入的第一个值存到ncols中ifiletempnrows;/从文件中读取下一个值，存到nrows中ifiletempxllcorner;/每次读取一个值，存入对应变量ifiletempyllcorner;ifiletempcellsize;ifiletempnodata_value;for (i=0;inrows;i+)/把所有的高程值存入dem数组中for (j=0;jdata;demij=data;/display函数，用于绘制图形void display(void) glclearcolor(0.0,0.0,1.0,0.0);

10、 /将窗口清为蓝色glclear(gl_color_buffer_bit|gl_depth_buffer_bit); glcolor3f(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,bigg

11、er);/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(angle,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

12、_and_back, gl_line);/设置多边形绘图方式void glpolygonmode(glenum face,glenum 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;inrows;i=i+1) for(j=0;jncols;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 glv

13、ertex3f(10*(nrows-i),10*j,demij); glvertex3f(10*(nrows-i)+1),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);glma

14、trixmode(gl_projection);glloadidentity();gluperspective (100 , ( 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

15、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;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=big

16、ger+10;glutpostredisplay();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)case glut_key_left:/键盘左

17、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中都用到，就要把它写成全局变量。而且不能

18、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普通按键的按键消息。这个函数是告诉窗口系统

19、，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. glutspecialfunc特殊按键的按键消息。glut提供

20、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，upx,upy,upz是观察者（相机）头顶朝向，用头顶指向的方向向量示。