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基于marble的三維可視化技術研究

2016年微型機與應用第09期

程延鋒，王俊江,，曹紅艷,，王艷俠

（中國電波傳播研究所，山東青島 266107）

摘要： 隨著三維可視化技術的高速發(fā)展和廣泛應用,，很多應用工程領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的特點和應用方式，詳細論述使用VS2008和Qt構建marble源碼的基本過程,。應用實例表明,，基于marble的空間數(shù)據(jù)三維圖形顯示真實、形象,、直觀,。

關鍵詞： 三維可視化 marble QT VS2008

Abstract：

Key words :

　　程延鋒，王俊江,，曹紅艷,，王艷俠

　　（中國電波傳播研究所,，山東青島 266107）

　　摘要：隨著三維可視化技術的高速發(fā)展和廣泛應用,，很多應用工程領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的特點和應用方式,，詳細論述使用VS2008和Qt構建marble源碼的基本過程,。應用實例表明，基于marble的空間數(shù)據(jù)三維圖形顯示真實,、形象,、直觀。

　　關鍵詞：三維可視化,；marble,；Qt；VS2008

0引言

　　隨著計算機技術和圖形技術的進步,，三維可視化技術得到了迅速的發(fā)展,，并廣泛應用到了軍事、地理和礦產(chǎn)等諸多領域［16］,。為了對空間數(shù)據(jù)進行可視化應用研究,，相對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)境下花費大量的時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］就是一個典型的代表。然而,，Guogle Earth也有自身問題,，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，而GNU下的marble［8］為解決這一問題提供了一個有效的途徑,。

1marble簡介和特點

　　marble是一個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,，輕松地創(chuàng)建地圖,、測量距離以及檢索與位置相關細節(jié)。marble帶有一個小型數(shù)據(jù)庫,，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，然后離線使用,。marble的所有特性都是由libMarble庫所提供的,。libMarble是基于Qt框架所建立的庫，Qt是一個多平臺的C++圖形用戶界面應用程序框架,，它為程序員開發(fā)多平臺應用程序提供了方便［9］,。marble還有三個非常突出的優(yōu)點：

　　(1)marble是一個跨平臺的開源軟件，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)可以對由Keyhole標記語言（Keyhole Markup Language, KML）所編寫的文件進行解釋，把文件中所描述和保存的地理信息如點,、線,、面和3D模型展現(xiàn)出來。

2marble應用方式和源碼構建

　　2.1marble應用方式

　　基于marble自身的特點,，有兩種方式可以對空間數(shù)據(jù)進行可視化應用研究。

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

　　(2) 通過編譯源代碼，生成對應的動態(tài)庫,，在動態(tài)庫的基礎上建立一個獨立的程序實現(xiàn)對空間數(shù)據(jù)可視化的應用研究,。

　　本文采用第二種方法實現(xiàn)對空間數(shù)據(jù)可視化的應用研究，其主要包括以下兩個方面,。

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

　　(2) marble分層進行顯示,，可通過生成不同的層,，顯示對應的不同場景，繼承LayerInterface類,，在層上實現(xiàn)三維圖形的顯示,、旋轉、平移,、縮放和漫游等功能,。

　　2.2marble源碼構建

　　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環(huán)境

　?、侔惭bVS2008；

　?、诎惭bQt,，同時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源代碼的構建位置。

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

　　(4)點擊“Generate”生成marble對應的工程。

　　(5)用VS2008打開上步生成的marble工程,，進行構建,。

　　(6)構建完成后,，進行安裝，從而將庫和可執(zhí)行文件默認安裝在C:\\Program Files\\marble,。

　　此時,，可以采用調用其生成的動態(tài)庫marblewidgetd.dll和靜態(tài)庫marblewidgetd.lib進行三維可視化的應用。

3應用實例

　　下面通過繪制地域網(wǎng)格實例說明基于marble的應用開發(fā)方法及其三維效果,。以三維圖形組件庫為基礎,，子類化marble的MarbleWidget類，實現(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Qt中信號和槽的消息通信機制實現(xiàn)三維的顯示和交互，具體步驟如下,。

　　(1) marblewidgetd.dll,、marblewidgetd.lib和相關數(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marble對象

　　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);

　　……

　　//申請對應的圖層

　　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°一個方位（60個方位）,，400 km一個距離段（10個距離段）,，繪制一個圓形的地域網(wǎng)格，其效果圖如圖1所示,。