《TIN表面建模》PPT课件

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1、第五讲、TIN表面建模方法主要内容TIN-地形表面重建原理与方法TIN-地形表面重建的个性问题二、TIN-地形表面重建原理与方法TIN-不规则三角网的主要概念TIN建模方法的分类和特点散点的无约束TIN建模方法基于等高线的TIN建模方法散点的约束TIN建模方法基于规则网的TIN建模方法不规则三角网建模概述数字地形建模中,不规则三角网(TIN-TriangulatedIrregularNetwork)通过用一系列互不交叉、互不重叠的连接在一起的三角面来逼近地形表面。TIN模型的优点是它能以不同层次的分辨率来描述地形表面。与格网数据模型相比,TIN

2、模型在某一特定分辨率下能用更少的空间和时间更精确地表示更加复杂的表面，特别当地形包含有大量特征如断裂线、构造线时,TIN模型能更好地顾及这些特征从而能更精确合理地表达地表形态，也即三角网模型具有精度高、速度快、效率高和容易处理断裂线和地物等特点。在所有可能的三角网中,Delaunay三角网在地形拟合方面表现最为出色,因此常常被用于TIN的生成。当不相交的断裂线等被作为预先定义的限制条件作用于TIN的生成当中时,则必须考虑带约束条件的D_三角网。TIN的基本内涵：Triangulated：离散数据的三角化过程，TIN的建立过程;Irregular

3、：用于构建TIN的采样点的分布形式不规则性；Network：互不交叉、互不重叠连接在一起的三角形网。TIN的基本元素与类型TIN的基本元素：12345T1T2T3T4T5E1E2E3E4E10E9E7E8E6E56结点（Nodes）边（Edges）三角形（Triangles）拓扑关系（Topology）TIN的类型：无约束TIN：数据点不存在任何关系约束TIN：部分数据点间存在联系，一般通过特征线（边界、内部特征线)TIN的体系构成三角形划分准则地形数据TIN模型算法与程序数据组织与结构TIN存储与组织结构：TIN是一典型的矢量数据结构，通过节

4、点、三角形边和三角形面间的关系显示或隐式表达地形散点的拓扑关系，要求高效的TIN存储与组织结构。TIN的三角形划分准则：TIN模型中三角形的几何形状直接决定TIN的应用质量。考虑地形的各向异性和空间的自相关性，加之实践证明：知道狭长的三角形的插值精度较之规则的三角形可信度要低；要求TIN中的三角形尽量接近正三角形、最近邻的点连接成三角形、三角形唯一。三角化算法与程序：前两者必须有高效的三角化算法与程序来实现。算法的作用由其本身的性能和实现它的程序质量决定；而程序的性能依赖算法的原理。最短距离和准则：最短距离和就是指一点到基边两端的距离和为最小。

5、张角最大准则：一点到基边的张角为最大。面积比准则：三角形内切圆面积与三角形面积或三角形面积与周长平方之比最小。对角线准则：两个三角形组成的凸四边形的两条对角线之比，比值限定值须给定，即当计算值超过限定值才进行优化。空外接圆准则：在任意一个三角形的外接圆范围内不包含点集M中的任何其他点。最大最小角准则：TIN中两个相邻三角形形成的凸四边形中，这两个三角形中的最小内角一定大于交换凸四边形对角线后所形成的两三角形的最小内角。TIN的三角剖分准则空外接圆准则、最大最小角准则及张角最大准则是等价的，其余的则不然。三角形准则是建立三角形网络的原则，应用不同

6、的准则将会得到不同的三角形网络。建模应该从同一原则开始，尽量使之形成唯一三角网，也就是要求：在同一准则下由不同的位置开始建立三角形网络，其最终的形状和结构应是相同的。（a）（b）（c）（d）（e）（f）（h）(a/b)、空外接圆准则；(c)、最大最小角准则;(d)、最短距离和准则；(e)、张角最大准则；(f)、面积比准则；(g)、对角线准则；TIN的三角剖分准则Delaunary三角网（简称D_三角网）Delaunary三角网（简称D_三角网）D_三角网为相互邻接且互不重叠的三角形的集合,每一三角形的外接圆内不包含其他的点（由空外接圆准则、最大

7、最小角准则及张角最大准则形成的三角网都是D_三角网）。形成D_三角网的LOP法则：LOP是Lawson在1977年提出的D_三角网形成局部优化过程－－LocalOptimalProcedure。LOP的基本思想是：应用D_三角网的空外接圆性质对由两个有公共边的三角形组成的四边形进行判断，如其中一个三角形的外接圆中含有另外一个顶点，则交换四边形的对角线。空外接圆特性最大最小角特性祥解D_三角网LOP准则(1)空外接圆特性(Circle准则)：在任意一个三角形的外接圆范围内不包含点集M中的任何其他点。（a）在三角形内（c）在三角形外接圆上(按最小边

8、长标准判断对角线13更为可取)（b）在三角形外接圆内（d）在外接圆外祥解D_三角网LOP准则(2)最大最小角特性：在TIN中的两个相邻三角形形成的凸四