不规则三角网TIN的建立.pptx
《不规则三角网TIN的建立.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《不规则三角网TIN的建立.pptx(57页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、2024/4/10 周三1第五章第五章 不规则三角网不规则三角网(TIN)的建立的建立数字高程模型数字高程模型2024/4/10 周三2本章主要内容本章主要内容数字高程模型数字高程模型数字高程模型数字高程模型第第第第5 5章章章章 不规则三角网不规则三角网不规则三角网不规则三角网(TIN)(TIN)的建立的建立的建立的建立5.1 TIN概述概述 5.2 TIN的建立的建立 5.3 TIN建立过程中的几个问题建立过程中的几个问题 2024/4/10 周三35.1 TIN概述 5.1.1 TIN的理解的理解5.1.2 TIN的三角剖分准则的三角剖分准则 5.1.3 三角剖分算法分类与特点三角剖分算
2、法分类与特点 第第第第5 5章章章章 不规则三角网不规则三角网不规则三角网不规则三角网(TIN)(TIN)的建立的建立的建立的建立数字高程模型数字高程模型数字高程模型数字高程模型2024/4/10 周三45.1.1 TIN的理解的理解 TIN的基本概念的基本概念 不规则三角网不规则三角网(Triangulated Irregular Network 简称简称TIN):是用一系列互不交叉、互不重叠的连接在一起):是用一系列互不交叉、互不重叠的连接在一起的三角形来表示地形表面。的三角形来表示地形表面。TIN既是矢量结构又有栅格既是矢量结构又有栅格的空间铺盖特征,能很好地描述和维护空间关系。的空间铺
3、盖特征,能很好地描述和维护空间关系。5.1 TIN概述 第第第第5 5章章章章 不规则三角网不规则三角网不规则三角网不规则三角网(TIN)(TIN)的建立的建立的建立的建立2024/4/10 周三5T:三角化(三角化(Triangulated)是离散数据的三角剖分过)是离散数据的三角剖分过程,也是程,也是TIN的建立过程。位于三角形内的任意一点的的建立过程。位于三角形内的任意一点的高程值均可以通过三角形平面方程唯一确定。高程值均可以通过三角形平面方程唯一确定。I:不规则性(不规则性(Irregular),指用来构建),指用来构建TIN的采样点的采样点的分布形式。的分布形式。TIN具有可变分辨率
4、,比格网具有可变分辨率,比格网DEM能更能更好反映地形起伏。好反映地形起伏。N:网(网(Network),表达整个区域的三角形分布形),表达整个区域的三角形分布形态,即三角形之间不能交叉和重叠。三角形之间的拓态,即三角形之间不能交叉和重叠。三角形之间的拓扑关系隐含其中。扑关系隐含其中。5.1 TIN概述 第第第第5 5章章章章 不规则三角网不规则三角网不规则三角网不规则三角网(TIN)(TIN)的建立的建立的建立的建立2024/4/10 周三65.1.1 TIN的理解的理解 TIN的基本元素的基本元素l节点(节点(Node):):是相邻三角形的公共顶点,也是用来构是相邻三角形的公共顶点,也是用
5、来构建建TIN的采样数据;的采样数据;l边(边(Edge):):指两个三角形的公共边界,是指两个三角形的公共边界,是TIN不光滑不光滑性的具体反映。边同时还包含特征线、断裂线以及区域边性的具体反映。边同时还包含特征线、断裂线以及区域边界。界。l面(面(Face):):由最近的三个节点所组成的三角形面,是由最近的三个节点所组成的三角形面,是TIN描述地形表面的基本单元。描述地形表面的基本单元。TIN中的每一个三角形都描中的每一个三角形都描述了局部地形倾斜状态,具有唯一的坡度值。三角形在公述了局部地形倾斜状态,具有唯一的坡度值。三角形在公共节点和边上是无缝的,或者说三角形不能交叉和重叠。共节点和边
6、上是无缝的,或者说三角形不能交叉和重叠。5.1 TIN概述 第第第第5 5章章章章 不规则三角网不规则三角网不规则三角网不规则三角网(TIN)(TIN)的建立的建立的建立的建立2024/4/10 周三7z节点节点x边边面面yTIN的基本元素的基本元素5.1 TIN概述 第第第第5 5章章章章 不规则三角网不规则三角网不规则三角网不规则三角网(TIN)(TIN)的建立的建立的建立的建立2024/4/10 周三85.1.1 TIN的理解的理解 数据和数据和TIN的类型的类型l用来进行用来进行TIN构建的原始数据根据数据点之间的约束构建的原始数据根据数据点之间的约束条件可分为条件可分为无约束数据域无
7、约束数据域和和约束数据域约束数据域两种类型。两种类型。l无约束数据域无约束数据域是指数据点之间不存在任何关系,即数是指数据点之间不存在任何关系,即数据分布完全呈离散状态,数据点之间在物理上相互独据分布完全呈离散状态,数据点之间在物理上相互独立。立。l约束数据约束数据域域则是部分数据点之间存在着某种联系,这则是部分数据点之间存在着某种联系,这种联系一般通过线性特征来维护,如地形数据中的山种联系一般通过线性特征来维护,如地形数据中的山脊线、山谷线上的点等。脊线、山谷线上的点等。5.1 TIN概述 第第第第5 5章章章章 不规则三角网不规则三角网不规则三角网不规则三角网(TIN)(TIN)的建立的建
8、立的建立的建立2024/4/10 周三95.1.1 TIN的理解的理解 TIN的体系结构的体系结构 TIN对三角形的几何形状有严格的要求。对三角形的几何形状有严格的要求。TIN模型一般有三个基本要求:模型一般有三个基本要求:1)三角形的格网唯一;)三角形的格网唯一;2)最佳三角形形状,尽量接近正三角形;)最佳三角形形状,尽量接近正三角形;3)三角形边长之和最小,保证最近的点形成)三角形边长之和最小,保证最近的点形成 三角形。三角形。5.1 TIN概述 第第第第5 5章章章章 不规则三角网不规则三角网不规则三角网不规则三角网(TIN)(TIN)的建立的建立的建立的建立2024/4/10 周三10
9、5.1.1 TIN的理解的理解 TIN的体系结构的体系结构 良好的数据结构和三角形剖分准则,必须良好的数据结构和三角形剖分准则,必须由高效的算法和程序实现。由高效的算法和程序实现。5.1 TIN概述 第第第第5 5章章章章 不规则三角网不规则三角网不规则三角网不规则三角网(TIN)(TIN)的建立的建立的建立的建立面结构、点结面结构、点结构、点面结构、构、点面结构、边结构、边面边结构、边面结构结构2024/4/10 周三115.1.2 TIN的三角剖分准则的三角剖分准则 l TIN的三角剖分准则是指的三角剖分准则是指TIN中三角形的中三角形的形成法则,它决定着三角形的几何形状和形成法则,它决定
10、着三角形的几何形状和TIN的质量。的质量。l 目前,在目前,在GIS、计算机和图形学领域常用、计算机和图形学领域常用的三角剖分准则有的三角剖分准则有6种。种。5.1 TIN概述 第第第第5 5章章章章 不规则三角网不规则三角网不规则三角网不规则三角网(TIN)(TIN)的建立的建立的建立的建立2024/4/10 周三125.1.2 TIN的三角剖分准则的三角剖分准则 5.1 TIN概述 第第第第5 5章章章章 不规则三角网不规则三角网不规则三角网不规则三角网(TIN)(TIN)的建立的建立的建立的建立空外接圆准则:空外接圆准则:在在TIN中,过每个三角形的外接圆均不包含点集的中,过每个三角形的
11、外接圆均不包含点集的其余任何点;其余任何点;最大最小角准则:最大最小角准则:在在TIN中的两相邻三角形形成的凸四边形中,这中的两相邻三角形形成的凸四边形中,这两三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两三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;形的最小内角;最短距离和准则:最短距离和准则:指一点到基边的两端的距离和为最小。指一点到基边的两端的距离和为最小。2024/4/10 周三13张角最大准则:张角最大准则:一点到基边的张角为最大。一点到基边的张角为最大。面积比准则: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三角形内切圆面积
12、与三角形面积或三角形面积与周长平方之比最小。平方之比最小。对角线准则:对角线准则:两三角形组成的凸四边形的两条对角线之比。这一准两三角形组成的凸四边形的两条对角线之比。这一准则的比值限定值,须给定,即当计算值超过限定值才进行优化。则的比值限定值,须给定,即当计算值超过限定值才进行优化。5.1 TIN概述 第第第第5 5章章章章 不规则三角网不规则三角网不规则三角网不规则三角网(TIN)(TIN)的建立的建立的建立的建立5.1.2 TIN的三角剖分准则的三角剖分准则 2024/4/10 周三14l1)三角形准则是建立三角形格网的基本原则,应用)三角形准则是建立三角形格网的基本原则,应用不同的准则
13、将会得到不同的三角网。不同的准则将会得到不同的三角网。l2)一般而言,应尽量保持三角网的唯一性,即在)一般而言,应尽量保持三角网的唯一性,即在同一准则下由不同的位置开始建立三角形格网,其最同一准则下由不同的位置开始建立三角形格网,其最终的形状和结构应是相同的终的形状和结构应是相同的。l3)空外接圆准则、最大最小角准则下进行的三角)空外接圆准则、最大最小角准则下进行的三角剖分称为剖分称为Delaunay(译为狄洛尼或德劳内译为狄洛尼或德劳内)三角剖分三角剖分(Triangulation),简称,简称DT。空外接圆准则也叫。空外接圆准则也叫Delaunay法则。法则。说明:说明:5.1 TIN概述
14、 第第第第5 5章章章章 不规则三角网不规则三角网不规则三角网不规则三角网(TIN)(TIN)的建立的建立的建立的建立2024/4/10 周三15关于关于delaunay三角网三角网Dirichlet(1850年)和年)和Voronoi(1908年)年)最早讨论空间散点的关系问题。最早讨论空间散点的关系问题。Voronoi图的定义(图的定义(P105)Voronoi图把平面分成图把平面分成N个区,每一个区包括一个个区,每一个区包括一个点,该点所在的区域是距离该点最近的点的集合。点,该点所在的区域是距离该点最近的点的集合。5.1 TIN概述 第第第第5 5章章章章 不规则三角网不规则三角网不规则
15、三角网不规则三角网(TIN)(TIN)的建立的建立的建立的建立2024/4/10 周三16关于关于delaunay三角网三角网1934年年Delaunay提出了提出了Voronoi图的对称图,图的对称图,即即Delaunay三角网(用直线段连接两个相邻三角网(用直线段连接两个相邻多边形内的离散点而生成的三角网)。多边形内的离散点而生成的三角网)。Delaunay三角网的特性:三角网的特性:不存在四点共圆;不存在四点共圆;每个三角形对应于一个每个三角形对应于一个Voronoi图顶点;图顶点;每个三角形边对应于一个每个三角形边对应于一个Voronoi图边;图边;每个结点对应于一个每个结点对应于一个
16、Voronoi图区域;图区域;Delaunay图的边界是一个凸壳;图的边界是一个凸壳;三角网中三角形的最小角最大。三角网中三角形的最小角最大。5.1 TIN概述 第第第第5 5章章章章 不规则三角网不规则三角网不规则三角网不规则三角网(TIN)(TIN)的建立的建立的建立的建立2024/4/10 周三175.1.3 三角剖分算法分类与特点三角剖分算法分类与特点 不规则分布采样数据三角剖分不规则分布采样数据三角剖分 规则分布采样数据三角剖分规则分布采样数据三角剖分 从混合数据生成三角网从混合数据生成三角网 基于等高线采样数据三角剖分基于等高线采样数据三角剖分 5.1 TIN概述 第第第第5 5章
17、章章章 不规则三角网不规则三角网不规则三角网不规则三角网(TIN)(TIN)的建立的建立的建立的建立2024/4/10 周三185.1.3 三角剖分算法分类与特点三角剖分算法分类与特点 不规则分布采样数据三角剖分(不规则分布采样数据三角剖分(P64-67)在目前所有的三角化算法中,以在目前所有的三角化算法中,以Delaunay三角网的应三角网的应用最为广泛。用最为广泛。Delaunay 三角网为相互邻接且互不重叠的三角形的集三角网为相互邻接且互不重叠的三角形的集合,每一个三角形的外接圆内不包含其它的点。合,每一个三角形的外接圆内不包含其它的点。DT的主要特点是它能自动地避免狭长的三角形,保证的
18、主要特点是它能自动地避免狭长的三角形,保证了良好的三角形形状。了良好的三角形形状。DT的两个显著特性的两个显著特性最大最小角最大最小角特性特性和和空外接圆特性空外接圆特性是构成各种是构成各种DT剖分的基础。剖分的基础。5.1 TIN概述 第第第第5 5章章章章 不规则三角网不规则三角网不规则三角网不规则三角网(TIN)(TIN)的建立的建立的建立的建立2024/4/10 周三19 新插入点与已知三角网存在四种关系(新插入点与已知三角网存在四种关系(P66):):(a)在三角形内)在三角形内(b)在三角形外接圆内)在三角形外接圆内(c)在三角形外接圆上)在三角形外接圆上(d)在三角形外接圆外)在
19、三角形外接圆外2024/4/10 周三20局部几何形状最优,采用局部几何形状最优,采用LOP算法算法(局部优化过程,(局部优化过程,Local Optimal Procedure)。)。其基本思想:运其基本思想:运用用DT三角网的空三角网的空外接圆性质对两外接圆性质对两个公共边的三角个公共边的三角形组成的四边形形组成的四边形进行判断,如果进行判断,如果其中一个三角形其中一个三角形的外接圆中含有的外接圆中含有第四点,则交换第四点,则交换四边形的对角线。四边形的对角线。2024/4/10 周三215.1.3 三角剖分算法分类与特点三角剖分算法分类与特点 规则分布采样数据三角剖分规则分布采样数据三角
20、剖分(P68-70)l规则数据生成规则数据生成TIN,一般有两种方式:,一般有两种方式:1)直接将格网分解组合即可得到三角网;)直接将格网分解组合即可得到三角网;2)通过一定法则,选择)通过一定法则,选择“重要重要”点点(very important points,VIPs)建立三角形。建立三角形。根据规则数据建成的三角形格网根据规则数据建成的三角形格网5.1 TIN概述 第第第第5 5章章章章 不规则三角网不规则三角网不规则三角网不规则三角网(TIN)(TIN)的建立的建立的建立的建立2024/4/10 周三225.1.3 三角剖分算法分类与特点三角剖分算法分类与特点 规则分布采样数据三角剖
21、分规则分布采样数据三角剖分l 重要点法重要点法DEM建模有两个关键步骤:建模有两个关键步骤:1)确定格网点的)确定格网点的“重要程度重要程度”:全局最重要或局:全局最重要或局部最重要;部最重要;2)确定终止条件:达到预设的点数或预设的精度、)确定终止条件:达到预设的点数或预设的精度、或两者折中。或两者折中。l目前这类算法主要有目前这类算法主要有地形骨架法、地形滤波法地形骨架法、地形滤波法等等。5.1 TIN概述 第第第第5 5章章章章 不规则三角网不规则三角网不规则三角网不规则三角网(TIN)(TIN)的建立的建立的建立的建立2024/4/10 周三23地形骨架法:利用地形特征点、线建立地形的
22、骨架模型,然后对其进行插点,达到预定的精度;地表滤波法:将格网DEM看作为一幅数字图像,可使用空间高通滤波器对其滤波,保留图像中的高频信息,即为地形特征点,滤掉低频信息也即对地形特征而言不重要的点,在此基础上建立TIN模型。2024/4/10 周三245.1.3 三角剖分算法分类与特点三角剖分算法分类与特点 从混合数据生成三角网从混合数据生成三角网(P70)l 混合数据:是指链状数据混合数据:是指链状数据(如断裂线、河流线等)与规(如断裂线、河流线等)与规则格网采样数据结合形成的一则格网采样数据结合形成的一种数据。种数据。l 此种数据建立三角网的方法:此种数据建立三角网的方法:首先分解规则三角
23、形,然后考首先分解规则三角形,然后考虑特征线上的点,在格网中生虑特征线上的点,在格网中生成不规则三角形。成不规则三角形。5.1 TIN概述 第第第第5 5章章章章 不规则三角网不规则三角网不规则三角网不规则三角网(TIN)(TIN)的建立的建立的建立的建立2024/4/10 周三255.1.3 三角剖分算法分类与特点三角剖分算法分类与特点 基于等高线采样数据三角剖分基于等高线采样数据三角剖分l 由于数据沿等高线分布,常会出现一些不希望的现由于数据沿等高线分布,常会出现一些不希望的现象,如三角形三顶点在同一条等高线上(称为象,如三角形三顶点在同一条等高线上(称为平三角平三角形形)。)。l对这类问
24、题有两种处理方案:一是把等高线数据当对这类问题有两种处理方案:一是把等高线数据当作特征线处理,按约束作特征线处理,按约束DT进行剖分,一是局部优化进行剖分,一是局部优化内插增加地形特征点。内插增加地形特征点。5.1 TIN概述 第第第第5 5章章章章 不规则三角网不规则三角网不规则三角网不规则三角网(TIN)(TIN)的建立的建立的建立的建立2024/4/10 周三265.2 TIN的建立 5.2.1 无约束散点域的三角剖分算法与实现无约束散点域的三角剖分算法与实现 5.2.2 约束散点数据域的三角剖分算法与实现约束散点数据域的三角剖分算法与实现 5.2.3 基于等高线数据的基于等高线数据的T
25、IN的建立的建立5.2.4 基于栅格数据的三角网建立基于栅格数据的三角网建立第第第第5 5章章章章 不规则三角网不规则三角网不规则三角网不规则三角网(TIN)(TIN)的建立的建立的建立的建立数字高程模型数字高程模型数字高程模型数字高程模型2024/4/10 周三275.2.1 无约束散点域的三角剖分算法与实现无约束散点域的三角剖分算法与实现 l 目前散点域的三角剖分使用最为广泛的算法是目前散点域的三角剖分使用最为广泛的算法是Delaunay直接三角剖分算法。直接三角剖分算法。l 根据实现过程,把根据实现过程,把DT分成三类:分成三类:1)三角网生长)三角网生长算法算法2)逐点插入算法)逐点插
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 不规则 三角 TIN 建立
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【胜****】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【胜****】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。