消防员在陌生的大型建筑物内部执行消防任务时,其遭遇险情的情况时有发生,若在消防员遇险后没有对其展开及时有效的援救,则必将对消防员的生命安全造成严重的威胁。当今消防领域的现状普遍是,在消防员遇险后,建筑物外部的现场指挥人员及其它相关人员,一般无法及时、直观地获得消防员在建筑物内部的具体位置,以及建筑物的内部具体结构,从而导致指挥者无法在最短的时间内决策出正确的援救方案,最终延误最佳援救时机以至于消防员伤亡惨重。因此,研发一套可以实现灾区建筑物的真实三维模拟及跟踪显示消防员位置的系统设备,对于正确地指挥消防和最大限度地保障消防员的生命安全,都具有较大的研究意义与实用价值。本课题研究并实现了消防员跟踪系统的上位机部分。主要研究内容为:建立真实的三维建筑物模型、通过现代OpenGL对建筑物三维模型、消防员模型、坐标杆模型等进行高效的动态渲染,以及实现对消防员运动轨迹的实时跟踪与立体显示。其中应用到的计算机图形学的相关理论有:基于现代OpenGL的渲染管线理论、着色器理论、矩阵变换理论、光照理论;实现三维模拟的程序设计技术有:着色器编程技术、基于QT的多线程网络通信编程技术、基于OpenGL的三维模型编程技术等。通过对这些基本理论知识和编程技术的深入研究,本课题实现了对灾难现场的建筑物场景进行真实尺寸的三维模拟、自由角度的漫游观察、动态更新消防员模型面板的属性数据,以及与多个指定IP的下位机进行网络通信,并在上位机软件中实时动态的跟踪与绘制多个消防员的运动轨迹。现场测试与实际应用表明,在灾难现场部署消防员跟踪定位系统后,上位机软件运行稳定、定位准确,可以实时动态地跟踪与显示消防员的位置变化,以此高效地辅助了消防员完成消防任务和进一步保障消防员的生命安全。如果社会在将来能够为所有重要的建筑物普遍建立三维模型数据库,那么上位机软件还可以应用于更加广泛的领域,如景点在线三维漫游、辅助打击犯罪甚至战争、战略等。