程延鋒，王俊江,，曹紅艷,，王艷俠

　　（中國(guó)電波傳播研究所,，山東 青島 266107）

　　摘要：隨著三維可視化技術(shù)的高速發(fā)展和廣泛應(yīng)用,，很多應(yīng)用工程領(lǐng)域需要三維地理信息系統(tǒng)顯示空間數(shù)據(jù)。據(jù)此介紹了marble的特點(diǎn)和應(yīng)用方式,，詳細(xì)論述使用VS2008和Qt構(gòu)建marble源碼的基本過(guò)程,。應(yīng)用實(shí)例表明，基于marble的空間數(shù)據(jù)三維圖形顯示真實(shí),、形象,、直觀。

　　關(guān)鍵詞：三維可視化,；marble,；Qt；VS2008

0引言

　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和圖形技術(shù)的進(jìn)步,，三維可視化技術(shù)得到了迅速的發(fā)展,，并廣泛應(yīng)用到了軍事、地理和礦產(chǎn)等諸多領(lǐng)域［16］,。為了對(duì)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化應(yīng)用研究,，相對(duì)于虛擬的二維地球平面載體，虛擬的三維地球模型作為載體更具有直觀性和真實(shí)性,，所以選擇三維地球模型作為載體,。考慮如果從底層開始建立比較實(shí)用的三維地球模型,，則需要大量的人力在很好的硬件環(huán)境下花費(fèi)大量的時(shí)間和精力才可完成開發(fā)工作,，但是所做出的效果也不一定比目前流行的軟件好。比如谷歌的Google Earth［5］就是一個(gè)典型的代表,。然而,，Guogle Earth也有自身問(wèn)題，如存在三維數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量巨大,、代碼數(shù)量大,、操作繁瑣、瀏覽速度慢及難以脫離專業(yè)軟件環(huán)境等缺點(diǎn),，而GNU下的marble［8］為解決這一問(wèn)題提供了一個(gè)有效的途徑,。

1marble簡(jiǎn)介和特點(diǎn)

　　marble是一個(gè)地理地圖集和虛擬桌面地球儀，具有一套完整的地理位置信息,，可以使用marble查找地點(diǎn),，輕松地創(chuàng)建地圖、測(cè)量距離以及檢索與位置相關(guān)細(xì)節(jié),。marble帶有一個(gè)小型數(shù)據(jù)庫(kù),，如果可以連接互聯(lián)網(wǎng)，marble可以連接到流行的互聯(lián)網(wǎng)百科全書“維基百科”,。marble提供了多種不同的視圖,，可以在線瀏覽地球上的地圖區(qū)域，也可以把地圖區(qū)域下載下來(lái),，然后離線使用,。marble的所有特性都是由libMarble庫(kù)所提供的。libMarble是基于Qt框架所建立的庫(kù),，Qt是一個(gè)多平臺(tái)的C++圖形用戶界面應(yīng)用程序框架,，它為程序員開發(fā)多平臺(tái)應(yīng)用程序提供了方便［9］。marble還有三個(gè)非常突出的優(yōu)點(diǎn)：

　　(1)marble是一個(gè)跨平臺(tái)的開源軟件,，支持的操作系統(tǒng)包括Linux,、Windows、Mac OS X和MeeGo Qt/C++,；

　　(2)由于libMarble是基于模塊和插件的,，可根據(jù)需要在marble中嵌入自己所編寫的插件；

　　(3)可以對(duì)由Keyhole標(biāo)記語(yǔ)言（Keyhole Markup Language, KML）所編寫的文件進(jìn)行解釋,，把文件中所描述和保存的地理信息如點(diǎn),、線、面和3D模型展現(xiàn)出來(lái),。

2marble應(yīng)用方式和源碼構(gòu)建

　　2.1marble應(yīng)用方式

　　基于marble自身的特點(diǎn),，有兩種方式可以對(duì)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化應(yīng)用研究。

　　(1) 在marble中,，根據(jù)需要可以編寫特定功能的插件,，將對(duì)空間數(shù)據(jù)可視化的功能作為一個(gè)獨(dú)立的插件嵌入到marble中；

　　(2) 通過(guò)編譯源代碼,，生成對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)庫(kù),，在動(dòng)態(tài)庫(kù)的基礎(chǔ)上建立一個(gè)獨(dú)立的程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)空間數(shù)據(jù)可視化的應(yīng)用研究。

　　本文采用第二種方法實(shí)現(xiàn)對(duì)空間數(shù)據(jù)可視化的應(yīng)用研究,，其主要包括以下兩個(gè)方面,。

　　(1) 下載marble的源代碼，然后通過(guò)cmake,、Qt4和VS2008進(jìn)行編譯和建立相應(yīng)的動(dòng)態(tài)庫(kù)marblewidgetd.dll,，在建立的程序中，調(diào)用動(dòng)態(tài)庫(kù)marblewidgetd.dll提供的MarbleWidget和zoomView等API生成虛擬三維地球模型,。

　　(2) marble分層進(jìn)行顯示,，可通過(guò)生成不同的層,，顯示對(duì)應(yīng)的不同場(chǎng)景，繼承LayerInterface類,，在層上實(shí)現(xiàn)三維圖形的顯示,、旋轉(zhuǎn)、平移,、縮放和漫游等功能,。

　　2.2marble源碼構(gòu)建

　　以下是編譯marble的具體步驟，操作系統(tǒng)采用Windows,。

　　(1)安裝所需要的軟件以及配置相關(guān)環(huán)境

　?、侔惭bVS2008；

　?、诎惭bQt,，同時(shí)把安裝路徑加入到系統(tǒng)的環(huán)境變量中；

　?、郯惭bQtVSaddin,；

　　④安裝cmake,；

　?、菹螺dmarble源代碼。

　　(2)cmake marble源代碼,，在cmake gui配置文件中,，輸入marble源代碼的位置和marble源代碼的構(gòu)建位置。

　　(3)在cmake中點(diǎn)擊“configure”按鈕,，選擇Visual Studio 9 2008,。

　　(4)點(diǎn)擊“Generate”生成marble對(duì)應(yīng)的工程。

　　(5)用VS2008打開上步生成的marble工程,，進(jìn)行構(gòu)建,。

　　(6)構(gòu)建完成后，進(jìn)行安裝,，從而將庫(kù)和可執(zhí)行文件默認(rèn)安裝在C:\\Program Files\\marble,。

　　此時(shí)，可以采用調(diào)用其生成的動(dòng)態(tài)庫(kù)marblewidgetd.dll和靜態(tài)庫(kù)marblewidgetd.lib進(jìn)行三維可視化的應(yīng)用,。

3應(yīng)用實(shí)例

　　下面通過(guò)繪制地域網(wǎng)格實(shí)例說(shuō)明基于marble的應(yīng)用開發(fā)方法及其三維效果,。以三維圖形組件庫(kù)為基礎(chǔ)，子類化marble的MarbleWidget類,，實(shí)現(xiàn)了三維可視化窗體空間,，該控件可以插入到其他Qt窗體控件中，通過(guò)Qt中信號(hào)和槽的消息通信機(jī)制實(shí)現(xiàn)三維的顯示和交互，具體步驟如下,。

　　(1) marblewidgetd.dll,、marblewidgetd.lib和相關(guān)數(shù)據(jù)文件放到繪制地域網(wǎng)格工程目錄之下；

　　(2) 在定義MarbleWidget類的對(duì)象的頭文件中,，加入如下代碼：

　　//定義MarbleWidget類的頭文件

　　#include <marble/MarbleWidget.h>

　　//定義繼承LayerInterface類的頭文件

　　#include "reglayer.h"

　　using namespace Marble;

　　MarbleWidget* m_pWgt;

　　reglayer * m_pLayer;

　　(3) 在定義MarbleWidget類的源文件中,，主要加入如下代碼：

　　//申請(qǐng)marble對(duì)象

　　m_pWgt = newMarbleWidget(this);

　　m_pWgt->setGeometry(QRect(0,0,500,500));

　　//加入主題地圖紋理

　　m_pWgt->setMapThemeId("earth/srtm.dgml")

　　//marble初始大小

　　m_pWgt->zoomView(1500);

　　……

　　//申請(qǐng)對(duì)應(yīng)的圖層

　　m_pLayer = new QregLayer(m_pWgt);

　　//圖層加入marble

　　m_pWgt->map()->addLayer(m_pLayer);

　　(4)在定義的reglayer層中，render()是主要的繪制地域網(wǎng)格等圖形三維顯示的函數(shù),；以經(jīng)度50°、緯度10°為圖1基于marble的地域網(wǎng)格中心,，6°一個(gè)方位（60個(gè)方位）,，400 km一個(gè)距離段（10個(gè)距離段），繪制一個(gè)圓形的地域網(wǎng)格,，其效果圖如圖1所示,。

4結(jié)論

　　本文進(jìn)行了基于marble的三維可視化研究，包括marble的編譯,、安裝以及如何應(yīng)用,；基于marble的空間數(shù)據(jù)顯示真實(shí)、形象,、直觀,，三維可視化效果好?；趍arble的三維顯示已應(yīng)用在很多實(shí)際項(xiàng)目中,，解決了很多實(shí)際問(wèn)題，具有很好的實(shí)用與經(jīng)濟(jì)價(jià)值,。

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