1. 研究目的与意义（文献综述）

随着人类社会的发展和人口的增加，对土地资源的需求越来越迫切。除了对未开发地区进行开发建设外，人们还需要对已有的城市空间进行再建设，充分利用地面以及地下空间，高效安全地对城市进行建设。在地下空间的利用方面，一般有管线、隧道、地铁、地下街、建筑地基基础、人防工程、地下室、地下停车场等地下空间对象。

在目前的地下城市空间技术中，主要使用的是结构力学等学科技术，配合着现城市地下空间设计图等进行施工建设。但是二维的设计图表达效果仍不够理想,空间分析功能还不够强,对某些专题问题的分析还不能进行深层次的交互操作。此外在地下建设的过程中，若对地质分布不清楚，建设过程中会很容易发生事故，并且在后期维护监测上也没有便利的工具。已有的地下空间模型在表达具有三维连续性、不确定性较大的复杂地质对象时都存在各自的不足，并且建模过程中模型动态修改的自由度小，不能对包括地下工程构筑物等在内的地下空间对象统一建模，尚无有效的地质模型能够配合施工过程，因而，三维动态显示的地质模型技术有着很大的发展空间。

动态显示技术可以显示随时间连续变化的三维世界，可以应用于军事，医疗，交通，建设等方面，帮助人们直观立体观察问题。本次设计的基于qt的地质数据三维动态显示，将地质模型和三维动态显示结合起来，采用特定方法建立地质模型后，根据施工进度实时动态显示三维的地质模型，便于人们立体观察,获得全面信息，在动态显示的过程中，可以跟据三维模型跟进施工进度，便于实时监测，解决隐患，能减轻工作人员的负担，提高劳动效率，最大限度的智能化、科学化管理，提高施工质量和安全性。该项技术还可以推广在动态数据处理和显示，建立逼真，实时，动态的地质环境，进行数据采集和方案留存。总之该技术应用性强，使用度高，拥有广泛的应用前景，值得深入研究开发。

2. 研究的基本内容与方案

基本内容及目标

1. 学习三维显示的基本知识，包括投影变换、光照等。

2. 学习Qt下的C 语言开发，熟练运用OpenGL技术，设计出相应的显示代码。

3. 设计实现基于OpenGL的三维数据显示，并能完成三维模型的动态变化。

4. 完成数据的三维动态显示。

5. 根据所得到的处理结果，比较分析并提出一定的改进方案或措施

技术方案及措施

三维地形实时动态显示的理论基础是计算机图形学中的三维真实感图形技术:计算机图形学认为,图形的生成应包括两个步骤:一是建模,_二是绘制。建模就是为要生成的图形建立起数学模型,得到其三维数据相应的几何基元;而绘制则实现计算机生成的图形显示或输出。目前应用最为广泛而且最为成熟的是基于表面模型的三维建模技术,其中心思想就是用多边形去逼近三维真实物体表面。三维图形的显示技术一般包括:三维图形变换、消除技术、光照模型、明暗处理技术以及纹理映射技术等。三维图形显示的基本流程如图1所示：

图1 三维图形显示的基本流程

而三维动态显示功能包括三维地质体的平移、旋转、缩放及其组合变换。

实现三维动态显示功能有两种方式：

（1）视点固定目标移动

该显示方式实现起来较容易些,可以采用两种基本投影,即平行投影和透视投影。投影设置完毕后,就可以通过实时改变基本模型变换矩阵(如平移、旋转、缩放等)相应参数来改变目标物体在对应投影方式下的实时显示效果。

（2）目标固定视点移动

该显示方式实现起来较复杂一些。因为目标固定视点移动即沿路径运动,因此必须采用透视投影,以达到仿真效果,基本流程如下图2:

图2目标固定视点移动显示流程图

针对平移，旋转缩放等，可以选择不同的方式，择优选择。OpenGL中的函数可以实现这些功能：

函数voidglrTanslaet{fd}(TYPEx,TYPEy,TYPEz)来实现平移变换。

函数voidglRotate{fd}(TYPEx,TYpEy,TYPEz)来完成绕坐标轴旋转变换。

函数voidglScale(fd}(TYPEx,TYPEy,TYPEz)来完成缩放。

此外还有三维实时动态显示，OpenGL提供了双缓存技术。通过它可实现实时动态显示，其基本原理是提供前后两个缓存。在显示前台缓存内容的一帧图像时，后台缓存正在绘制下一帧图像。后台绘制完成后，交换前后台缓存，不断循环，使三维模型随数据的改变而动态改变，实现动态显示。

因此，本次论文基于Qt平台，利用OpenGL中的技术，先是编写算法完成对三维模型的绘制，之后在模型的基础上，尝试使用函数完成对三维模型的平移，缩放，旋转等动态变化和实时变化。

3. 研究计划与安排

1. 第1-3周 完成题目调研，完成文献阅读，进行相关资料的收集，完成文献综述以及开题报告撰写；

2. 第4-6周 学习三维显示的基本知识，完成论文开题；

3. 第7-12周 完成三维显示的opengl实现，撰写论文初稿；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 赖特(richards. wright. jr). opengl超级宝典[m]. 机械工业出版社. 2010.

[2] 施瑞纳尔. opengl编程指南[m]. 机械工业出版社. 2010.

[3] 常明. 计算机图形学[m]. 华中科技大学出版社. 2009.