| ??三維數(shù)字地球系列相關(guān)文章如下??： | |
|---|---|
| 1 | 【小沐學(xué)GIS】基于C++繪制三維數(shù)字地球Earth（OpenGL、glfw、glut）第一期 |
| 2 | 【小沐學(xué)GIS】基于C++繪制三維數(shù)字地球Earth（OpenGL、glfw、glut）第二期 |
| 3 | 【小沐學(xué)GIS】基于OpenSceneGraph(OSG)繪制三維數(shù)字地球Earth |
| 4 | 【小沐學(xué)GIS】基于C++繪制太陽系SolarSystem（OpenGL、glfw、glut） |
| 5 | 【小沐學(xué)GIS】基于C#繪制三維數(shù)字地球Earth（OpenGL） |
1、計算公式
球的三維坐標(biāo)表示為：
x
2
+
y
2
+
z
2
=
R
2
x^2 + y^2 + z^2 = R^2
x2+y2+z2=R2
引入球的參數(shù)坐標(biāo)方程進(jìn)行離散化。以(u,v)表示球面上某一點(diǎn)的坐標(biāo)，且u,v的取值范圍為[0 , 1]，定義(u,v)到(x,y,z)的轉(zhuǎn)換如下：
{ x = R × s i n ( π × v ) c o s ( 2 π × u ) y = R × s i n ( π × v ) s i n ( 2 π × u ) z = R × c o s ( π × v ) \begin{cases} x=R×sin(\pi×v)cos(2\pi×u) \\ y=R×sin(\pi×v)sin(2\pi×u) \\ z=R×cos(\pi×v) \end{cases} ? ? ??x=R×sin(π×v)cos(2π×u)y=R×sin(π×v)sin(2π×u)z=R×cos(π×v)?
2、繪圖接口
在OpenGL中，所有圖形都是通過分解成三角形的方式進(jìn)行繪制。
glDrawArrays 和 glDrawElements 的作用都是從一個數(shù)據(jù)數(shù)組中提取數(shù)據(jù)渲染基本圖元。
- GL_POINTS：把每一個頂點(diǎn)作為一個點(diǎn)進(jìn)行處理，頂點(diǎn)n即定義了點(diǎn)n，共繪制N個點(diǎn)。
- GL_LINES：連接每兩個頂點(diǎn)作為一個獨(dú)立的線段，頂點(diǎn)2n－1和2n之間共定義了n條線段，總共繪制N/2條線段。
- GL_LINE_STRIP：繪制從第一個頂點(diǎn)到最后一個頂點(diǎn)依次相連的一組線段，第n和n+1個頂點(diǎn)定義了線段n，總共繪制n－1條線段。
- GL_LINE_LOOP：繪制從第一個頂點(diǎn)到最后一個頂點(diǎn)依次相連的一組線段，然后最后一個頂點(diǎn)和第一個頂點(diǎn)相連，第n和n+1個頂點(diǎn)定義了線段n，總共繪制n條線段。
- GL_TRIANGLES：把每三個頂點(diǎn)作為一個獨(dú)立的三角形，頂點(diǎn)3n－2、3n－1和3n定義了第n個三角形，總共繪制N/3個三角形。
- GL_TRIANGLE_STRIP：繪制一組相連的三角形，對于奇數(shù)n，頂點(diǎn)n、n+1和n+2定義了第n個三角形；對于偶數(shù)n，頂點(diǎn)n+1、n和n+2定義了第n個三角形，總共繪制N-2個三角形。
- GL_TRIANGLE_FAN：繪制一組相連的三角形，三角形是由第一個頂點(diǎn)及其后給定的頂點(diǎn)確定，頂點(diǎn)1、n+1和n+2定義了第n個三角形，總共繪制N-2個三角形。
其中：
GL_TRIANGLES：V0V1V2, V3V4V5, V6V7V8……
GL_TRIANGLE_FAN：V0V1V2, V0V2V3, V0V3V4……
GL_TRIANGLE_STRIP：V0V1V2, V1V2V3, V2V3V4……
2.1 glDrawArrays
The glDrawArrays function specifies multiple primitives to render.
void WINAPI glDrawArrays(
GLenum mode,
GLint first,
GLsizei count
);
mode:
GL_POINTS, GL_LINE_STRIP, GL_LINE_LOOP, GL_LINES, GL_TRIANGLE_STRIP, GL_TRIANGLE_FAN, GL_TRIANGLES, GL_QUAD_STRIP, GL_QUADS, and GL_POLYGON.
first:
The starting index in the enabled arrays.
count:
The number of indexes to render.
2.2 glDrawElements
The glDrawElements function renders primitives from array data.
The glDrawElements function is only available in OpenGL version 1.1 or later.
void WINAPI glDrawElements(
GLenum mode,
GLsizei count,
GLenum type,
const GLvoid *indices
);
mode:
The kind of primitives to render. It can assume one of the following symbolic values: GL_POINTS, GL_LINE_STRIP, GL_LINE_LOOP, GL_LINES, GL_TRIANGLE_STRIP, GL_TRIANGLE_FAN, GL_TRIANGLES, GL_QUAD_STRIP, GL_QUADS, and GL_POLYGON.
count:
The number of elements to be rendered.
type:
The type of the values in indices. Must be one of GL_UNSIGNED_BYTE, GL_UNSIGNED_SHORT, or GL_UNSIGNED_INT.
indices:
A pointer to the location where the indices are stored.
綁定VAO時也會自動綁定EBO。
不要在解綁VAO之前解綁EBO（GL_ELEMENT_ARRAY_BUFFER）。
3、代碼實(shí)現(xiàn)
#pragma once
#include "Point3d.h"
#include <vector>
class EarthGrid3d
{
public:
EarthGrid3d();
void generalSphereGrid();
void generalSphereLines();
int _uStepsNum;
int _vStepNum;
float *_verticesArr;
int _verticesNum;
int *_indicesArr;
int _indicesNum;
float *_linesArr;
int _linesNum;
};
#include "EarthGrid3d.h"
EarthGrid3d::EarthGrid3d()
{
_uStepsNum = 120;
_vStepNum = 120;
}
void EarthGrid3d::generalSphereGrid()
{
double ustep = 1 / (double)_uStepsNum, vstep = 1 / (double)_vStepNum;
int np = 0;
int nf = 0;
_verticesNum = (_vStepNum*_uStepsNum + 1)*(3 + 2);
_verticesArr = new float[_verticesNum];
_indicesNum = (_uStepsNum * 2 + _uStepsNum * 2 * (_vStepNum - 2)) * 3;
_indicesArr = new int[_indicesNum];
//
// 北極的一個點(diǎn)
{
Point3d pt0 = getSpherePoint(0, 0);
_verticesArr[5 * np] = pt0.x;
_verticesArr[5 * np + 1] = pt0.y;
_verticesArr[5 * np + 2] = pt0.z;
_verticesArr[5 * np + 3] = 0.5;
_verticesArr[5 * np + 4] = 0;
np++;
}
// 中間的點(diǎn)
for (int j = 1; j < _vStepNum; j++) //v-1個點(diǎn)（共v+1個點(diǎn)）
{
for (int i = 0; i <= _uStepsNum; i++) //u+1個點(diǎn) (共u+1個點(diǎn))
{
Point3d pt = getSpherePoint(ustep*i, vstep*j);
_verticesArr[5 * np] = pt.x;
_verticesArr[5 * np + 1] = pt.y;
_verticesArr[5 * np + 2] = pt.z;
_verticesArr[5 * np + 3] = 1 - ustep * i;
_verticesArr[5 * np + 4] = vstep * j;
np++;
}
}
// 南極的一個點(diǎn)
{
Point3d pt1 = getSpherePoint(1, 1);
_verticesArr[5 * np] = pt1.x;
_verticesArr[5 * np + 1] = pt1.y;
_verticesArr[5 * np + 2] = pt1.z;
_verticesArr[5 * np + 3] = 0.5;
_verticesArr[5 * np + 4] = 1;
//np++;
}
//
// 上下2行的三角形組
for (int i = 0; i < _uStepsNum; i++) {
//第一層u個三角形
_indicesArr[nf++] = 0;
_indicesArr[nf++] = 1 + i;
_indicesArr[nf++] = 2 + i;
//最后一層u個三角形
_indicesArr[nf++] = np - 1;
_indicesArr[nf++] = np - 2 - i;
_indicesArr[nf++] = np - 3 - i;
}
// 中間的v-2行的三角形組
for (int j = 0; j < _vStepNum - 2; j++) { //共v-2行
for (int i = 0; i < _uStepsNum; i++) { //共u列
/*
* |\
* | \
* |__\
*/
_indicesArr[nf++] = (_uStepsNum + 1)*j + 1 + i;
_indicesArr[nf++] = (_uStepsNum + 1)*(j + 1) + 1 + i;
_indicesArr[nf++] = (_uStepsNum + 1)*(j + 1) + 2 + i;
/*
* __
* \ |
* \ |
* \|
*/
_indicesArr[nf++] = (_uStepsNum + 1)*j + 1 + i;
_indicesArr[nf++] = (_uStepsNum + 1)*(j + 1) + 2 + i;
_indicesArr[nf++] = (_uStepsNum + 1)*j + 2 + i;
}
}
}
void EarthGrid3d::generalSphereLines()
{
double ustep = 1 / (double)_uStepsNum, vstep = 1 / (double)_vStepNum;
int np = 0;
_linesNum = (_vStepNum*_uStepsNum)*6;
_linesArr = new float[_linesNum];
// 繪制24條經(jīng)線
for (int i = 0; i < _uStepsNum; i+= _uStepsNum/24)
{
for (int j = 0; j < _vStepNum; j++)
{
Point3d pt = getSpherePoint(ustep*i, vstep*j, 1.01f);
_linesArr[3 * np] = pt.x;
_linesArr[3 * np + 1] = pt.y;
_linesArr[3 * np + 2] = pt.z;
np++;
Point3d pt2 = getSpherePoint(ustep*i, vstep*(j+1), 1.01f);
_linesArr[3 * np] = pt2.x;
_linesArr[3 * np + 1] = pt2.y;
_linesArr[3 * np + 2] = pt2.z;
np++;
}
}
// 繪制1條緯線（赤道）
for (int i = 0; i < _uStepsNum; i++)
{
int j = _vStepNum / 2;
//for (int j = 0; j < _vStepNum; j++)
{
Point3d pt = getSpherePoint(ustep*i, vstep*j, 1.01f);
_linesArr[3 * np] = pt.x;
_linesArr[3 * np + 1] = pt.y;
_linesArr[3 * np + 2] = pt.z;
np++;
Point3d pt2 = getSpherePoint(ustep*(i+1), vstep*j, 1.01f);
_linesArr[3 * np] = pt2.x;
_linesArr[3 * np + 1] = pt2.y;
_linesArr[3 * np + 2] = pt2.z;
np++;
}
}
}
4、運(yùn)行結(jié)果（3d整體地球）
4.1 opengl / glut / c++ （3d）
4.2 opengl / glfw / glad / stb_image / c++ （3d）
4.3 opengl / glfw / glad / stb_image /c++ （3d，天空盒，高度貼圖）
4.4 opengl / win32/ glew / FreeImage / c++ (3d，大氣層)
4.5 opengl / freeglut / glew / FreeImage / c++ (3d，法線貼圖)
4.6 opengl / glfw / glad / stb_image / freetype / c++ (2d/3d，加載geojson)
4.7 opengl / glfw / glad / FreeImage / c++ (3d，白天層/黑夜層/云層)
4.8 opengl / glut / gl3w / c++ (3d，太陽系)
4.9 opengl / glut / glew / glm / openssl / c++ (3d，在線地震數(shù)據(jù)顯示)
GeoJSON 是一種用于對各種地理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行編碼的格式。 GeoJSON 對象可以表示幾何、要素或 特征。GeoJSON 使用 JSON 標(biāo)準(zhǔn)。 GeoJSONP 源使用相同的 JSON 響應(yīng)，但 GeoJSONP 響應(yīng) 包裝在函數(shù)調(diào)用中，eqfeed_callback。
- 在線地震數(shù)據(jù)的請求結(jié)果json如下：
{
type: "FeatureCollection",
metadata: {
generated: Long Integer,
url: String,
title: String,
api: String,
count: Integer,
status: Integer
},
bbox: [
minimum longitude,
minimum latitude,
minimum depth,
maximum longitude,
maximum latitude,
maximum depth
],
features: [
{
type: "Feature",
properties: {
mag: Decimal,
place: String,
time: Long Integer,
updated: Long Integer,
tz: Integer,
url: String,
detail: String,
felt:Integer,
cdi: Decimal,
mmi: Decimal,
alert: String,
status: String,
tsunami: Integer,
sig:Integer,
net: String,
code: String,
ids: String,
sources: String,
types: String,
nst: Integer,
dmin: Decimal,
rms: Decimal,
gap: Decimal,
magType: String,
type: String
},
geometry: {
type: "Point",
coordinates: [
longitude,
latitude,
depth
]
},
id: String
},
…
]
}
中國地震臺網(wǎng)中心：
http://news.ceic.ac.cn/index.html?time=1674619089
-
顯示最近三天內(nèi)的地震情況：
-
顯示最近一個月內(nèi)的地震情況：
4.10 opengl / fltk / glew / curl / openssl / c++ / geojson (3d，在線地震數(shù)據(jù)顯示2)
- 顯示最近小時內(nèi)的地震情況：
- 顯示最近一個月內(nèi)的地震情況：
5、運(yùn)行結(jié)果（3d瓦片地球）
5.1 opengl / glfw / glew / curl / proj4 / gdal / stb_image / c++ （3d，瓦片貼圖）
-
加載衛(wèi)星影像圖
-
加載行政地圖
-
加載shp(shapefile)文件和顯示：
-
繪制自定義的圖形元素（線、面等）
-
切換地球底圖的瓦片圖源
5.2 opengl / glfw / glad / boost::asio / proj4 / stb_image / c++ （3d，瓦片貼圖）
6、運(yùn)行結(jié)果（2d瓦片地球）
6.1 opengl / sdl / boost::asio / c++ （2d，瓦片貼圖）
以上章節(jié)所有地球代碼，均在VS2017開發(fā)環(huán)境編譯通過。
結(jié)語
如果您覺得該方法或代碼有一點(diǎn)點(diǎn)用處，可以給作者點(diǎn)個贊，或打賞杯咖啡；╮(￣▽￣)╭如果您感覺方法或代碼不咋地//(ㄒoㄒ)//，就在評論處留言，作者繼續(xù)改進(jìn)；o_O???如果您需要相關(guān)功能的代碼定制化開發(fā)，可以留言私信作者；(????)感謝各位童鞋們的支持！( ′ ▽′ )? ( ′ ▽′)っ！??！文章來源：http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-416291.html
文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-416291.html
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