一种基于TIN的地形剖面线生成算法

在目前已有基于规则格网(Grid)生成地形剖面线的基础上，提出了一种适用于不规则三角网(TIN)的剖面线生成算法。该算法充分利用TIN中各三角形间存在的拓扑关系，实现了与剖面线相交三角形的快速搜索，大大提高了算法的执行效率。由于地形简化后的TIN仍保留三角形间的拓扑关系，该剖面线生成算法还适用于多分辨率的海量TIN数据。     

基于等高线建立的TIN模型中平三角形区域的消除方法

本文分析了基于平三角形搜索消除平三角形的算法中存在的问题,通过对现有1∶1万基础地理信息数据特点的研究和对已有算法的改进,得到一种新的、基于等高线的TIN模型中平三角形处理算法,并阐述了其原理和思路。通过对在不同情况下的等高线反演DEM进行实验,证明了该方法对于消除平三角形、提高1∶1万比例尺DEM精度具有良好的效果。     

基于三角形驱动的机载LiDAR数据栅格化算法

针对基于TIN的机载LiDAR点云数据插值为GRID过程中,大量TIN数据I/O操作导致的栅格化效率下降问题,提出了基于三角形驱动的点云栅格化流式算法:以基于直线正负区判别原理的TIN向GRID转换新算法为基础,通过遍历三角形模拟流计算实现三角形生成、三角形插值为GRID以及内存释放,有效避免了TIN数据的I/O操作,并可以提高内存利用率。试验表明:流式算法显著提高了点云栅格化效率,为海量点云的栅格化及并行计算提供了一种算法支撑。     

一种基于TIN的DEM表面插值模型

针对目前基于TIN的DEM存在的表面模型单一、表面不光滑、达不到更高的精度等问题,该文利用二元泰勒公式、顶点法向量、插值函数等,提出一种基于TIN的DEM表面插值模型,并利用数学曲面评估模型精度。结果表明,该模型具有较好的光滑效果和精度,扩展了基于TIN的DEM表达方式,为DEM的应用提供了更多的选择。     

基于TIN的体布尔算法及其地质应用

提出一种基于TIN的体布尔操作算法,即采用快速碰撞检测方法、改进的三角形求交算法和三角形包含测试算法,能解决复杂地质体的交、并、差等布尔操作。该方法不仅可以有效处理具有侵入、交错等复杂空间关系的地质体建模问题,还适用于基于地质模型的工程分析应用,如开挖模拟等,并在北京市某岩土工程信息系统建设项目中得到了检验。     

摄影测量三维重建中多源信息融合方法探讨

分析摄影测量三维重建中不同数据源的特点,针对现有多源数据融合存在的有限数据源低层次融合问题,提出一种基于影像特征、GIS信息和3D TIN模型融合的层次结构与算法流程 .该算法主要包括多边形区域增长、几何推理和建筑物几何模型平差等处理,为基于摄影测 量的三维城市模型自动重建提供了一种新的思路与方法.     

多尺度TIN管理及表达算法探讨

为实现大规模地形的多分辨率显示与实时绘制,基于LOD技术给出了多尺度TIN的管理和表达算法。探讨该算法相关的数据组织、LOD层次表达、实时刷新等关键问题。该算法使用分级策略,在不影响视觉效果前提下对TIN进行分级表达;使用分区策略,在可视化过程中对TIN进行局部更新。采取不同分辨率TIN模型间逐步过渡策略,基本上消除了视图变换时的跳跃感。实验结果表明,这种紧凑有效的TIN表示方法实现简单,内存开销较少,CPU耗费小,大大缩短了视图刷新切换时间,能够在普通机器上实现大规模地形的实时漫游。     

约束Delaunay三角网点删除的一体化凸耳消元法(IEE)

对Delaunay三角网(CD—TIN)点删除算法——凸耳消元法(EE)进行剖析,提出约束Delaunay三角网的点删除算法——体化凸耳消元法(IEE)。该算法将CD-TIN的点删除转化为点的影响域重构,并保证重构后的CD—TIN满足CD—TIN的可视性与空圆法则,确保了CD—TIN的拓扑完备性,实现了CD—TIN中约束点与非约束点删除的一体化操作和局部更新,并得到实验验证。     

基于GIS的高质量约束Delaunay三角网格剖分

在分析现有非结构化网格剖分算法的基础上,提出了一种GIS支持下的改进分治算法实现约束Delaunay三角网格剖分.该方法利用了GIS的空间拓扑关系对算法输入数据进行预处理,基于三角形的统一数据结构实现了网格细化,对输出剖分网格进行准确的拓扑和约束条件的检查,并基于推进阵面算法思想,结合空间邻近拓扑关系实现了三角剖分节点和网格的重新编号,方便了实际问题中开边界条件的赋值,提高了计算效率.实例应用表明,该方法大大简化了数值模型非结构化网格剖分的前处理过程,集成了几种综合算法的优点,在保证原分治算法时间复杂度的基础上,提高了约束条件下Delaunay三角网格生成的质量.     

基于TIN数据三维地质体的折剖面切割算法

为有效分析地质模型的内部结构,研究直接利用折切面对模型数据进行几何切割的算法。该算法面向基于TIN数据表达的三维地质体,包括"折剖面的生成"和"被切割地质体的拆分"两大关键步骤;采用向二维平面投影的策略,将复杂的切割转化为交线的快速连接、三角形重新剖分和点与多边形的包含测试等简单操作。对不同复杂程度的三维地质模型进行切割实验,发现化繁为简和二维投影策略极大地提高了算法效率。     

基于四叉树索引构建TIN的高效合成算法

不规则三角网(TIN)可以逼真的模拟地形表面,因此被广泛应用于地学领域。Delaunay三角剖分算法是构建TIN网的最优算法,该文对传统Delaunay三角网构建算法进行分析,提出了一种针对大规模离散数据点生成TIN的高效合成算法。该算法首先根据离散点的分布位置和密度对其进行四叉树区域划分;然后以每个叶子节点的边界四边形为凸包,采用逐点插入法构建三角网;最后采用顶点合并法自底向上合并具有相同父节点的4个子节点,生成Delaunay三角网。实验结果表明,该算法时间复杂度较低,有效提高了TIN网的构建效率。     

二维Delaunay三角网的任意点删除算法研究

针对目前基于影响域多边形剖分的点删除算法缺陷,提出一种二维Delaunay三角网点删除算法。首先利用具有拓扑关系的三角网搜索影响多边形,并以三角形矢量面积为工具三角剖分影响域多边形,最后通过镶嵌优化后的剖分三角网完成点的删除,且满足Delaunay法则。通过测试证明了算法的可靠性和高效性。     

极地陆生植物3D形态数据库(3D MPP)

植物3D形态是植物的重要生理特征和存在形式。3D形态由于与植物的光合作用效率息息相关,因而对植物生长具有重要意义。将2014年在南极乔治王岛长城站附近采集的56份苔藓植物标本鉴定为4科6属6种及1变种。从每一种中选取一个代表性群落样品用REVscan 3D扫描仪进行高精度的激光扫描,共获取120 M 3D点云数据,987 429个点和1 700 380个面,重构出7个植物样本的表面3D模型。在此基础上,基于Java Web技术、开源数据库系统My SQL、第三方开源Web GL库Three.js、开源Web应用服务器Tomcat等构建了国内首个极地植物3D形态数据库(3dmpp.gznu.edu.cn),提供了3D渲染功能。通过本数据库用户可以方便地浏览和搜索已有的物种信息数据,并全方位地获取植物的3D表面信息。本数据库的建立为极地植物的3D形态信息提供了储存、展示与共享的平台,为不同植物间3D表面形态的比较研究提供了基础数据和工具,为保护极地植物,特别是濒危植物的全息信息资料提供了重要保障。     

二维Delaunay三角网局部更新:点插入与点删除

二维Delaunay三角网的局部更新在地学分析、道路CAD、城市规划等领域有着广泛的用途,点插入和点删除则是其中最重要、最基本的操作。该文针对原有逐点插入法和凸耳权值点删除算法存在的不足,利用动态包围三角形和特征三角形分别对其进行改进,在设计的具有拓扑关系Delaunay的三角网数据结构基础上,实现Delaunay三角网的快速局部更新,且使之满足Delaunay特性。最后通过模拟实验验证了算法的正确性和高效性。     

Comparison of existing triangulation methods for regularly and irregularly spaced height fields

Over the last two decades, the Delaunay triangulation has been the only choice for most geographical information system (GIS) users and researchers to build triangulated irregular networks (TINs). The classical Delaunay triangulation for creating TINs only considers the 2D distribution of data points. Recent research efforts have been devoted to generating data-dependent triangulation which incorporate information on both distribution and values of input data in the triangulation process. This paper compares the traditional Delaunay triangulations with several variant data-dependent triangulations based on Lawson's local optimization procedure (LOP). Two USGS digital elevation models (DEMs) are used in the comparison. It is clear from the experiments that the quality of TINs not only depends on the vertex placement but also on the vertex connection. Traditonal two step processes for TIN construction, which separate point selection from the triangulation, generate far worse results than the methods which iteratively select points during the triangulation process. A pure data-dependent triangulation contains a large amount of slivers and steep triangles, which greatly affect the quality of TINs constructed. Among the triangulation methods tested, the classical Delaunay triangulation is still the most successful technique for constructing TINs for approximating natural terrain surfaces.     

基于单元复形的数字图像多级别层次表达

基于复形理论定义了数字图像空间的拓扑元素及其性质,在此基础上提出一套完备的保持拓扑等价性的层次表达数字图像的数学模型体系框架,并验证了层次表达结构中的Jordan曲线定理.同时,基于单元复形扩展模型,对SPOT影像实施了渐进式离散分割,有效地利用影像蕴含的空间信息,获得了比最大似然分类法更优的分割结果.     

基于格网索引的GIS矢量数据拓扑重建研究

GIS中对原始矢量数据进行拓扑分析和重建是对其进行存储和使用的前提。引入包括规则格网和四叉树格网在内的索引结构,将全局的矢量拓扑分析转化为单个格网范围内足够少的矢量线段求交过程,减少了运算的复杂度;并用一种重组算法实现将原始矢量数据转化为符合“逢交必断”标准的矢量数据。试验表明,该算法适合海量和高散乱度的矢量数据。