三维约束四面体网格的拓扑关系描述

针对约束四面体网格(TEN)拓扑关系描述单一的问题,该文基于拓扑结构和拓扑关系两方面对约束TEN进行了组合拓扑关系描述。借助于点集拓扑理论,传统TEN拓扑关系被重新定义为基本拓扑关系、方向关系和位置关系,其中在位置关系中首次提出了基于矢量的描述方法;基本拓扑关系描述中以体-体关系为例分析了已有的8种拓扑关系,并据此提出了拓扑关系细化与筛选准则,以更准确地描述TEN的拓扑关系。通过分析可知,约束TEN的组合关系描述具有拓扑结构简单、易于描述与实现的特点。     

基于庞卡莱代数的TEN三维GIS模型研究

不规则四面体网具有结构简单、易于扩展的特性。借助于庞卡莱代数,应用边界表示理论重新描述了TEN模型。与传统几何结构模型相比,这种模型具有表达简单、易于计算的特点。同时,提出基于庞卡莱代数的TEN合并和删除运算以及拓扑一致性检查。在VC++环境下,对TEN模型的合并和删除运算进行编程与实现。实验表明,基于庞卡莱代数的TEN模型可以有效建立动态实体模型,能够实时建立拓扑关系,适合于表达不规则矿体等动态变化的三维实体。     

空间体对象间三维拓扑构建研究

根据三维拓扑的研究现状以及特定应用领域对三维拓扑的需求,分析了这些特定应用领域的拓扑关系,提出了两种三维拓扑构建方法。这两种方法在兼顾内拓扑的同时主要构建体之间的外拓扑关系。第一种方法是在体单独构建完毕后建立体之间的拓扑关系;第二种方法考虑到当前成熟三维建模软件或CAD软件中的数据大多以离散面方式组织,设计了自动寻体算法,同时构建体之间的外拓扑关系。利用深圳典型地籍数据和建筑设计图生成的三维数据进行实验,验证了此算法的可行性。     

体/体拓扑关系计算研究

GIS不仅关心空间目标自身的时间、空间和属性特征,还必须能够处理其与所处环境间的关系。体/体拓扑关系计算是三维空间目标之间拓扑关系计算的难点,为此,本文提出一种体/体拓扑关系计算方法:基于点集拓扑理论,利用维度扩展的9交模型(DE-9IM)对体/体之间存在着的8种有意义的拓扑关系进行描述;通过比较空间目标各部分(内部、边界和外部)的交集,从而判断空间目标之间的拓扑关系;设计了一个体/体拓扑关系计算算例,对算法进行详细阐述;最后,设计了体/体拓扑关系计算实验,验证了方法的有效。     

基于庞卡莱代数边界理论的三维地籍TEN模型

针对空间权属单元排他性特征,本文对不规则四面体格网的拓扑关系进行有效性筛分,细化出9种有效拓扑关系并对其进行描述,同时,建立相应拓扑规则,完成TEN模型改进并应用于三维地籍建模。基于庞卡莱边界代数和理论,推演了空间权属单元的合并算法,使其聚合为多胞元复合体,用以模拟权属空间。通过分析,提出10个剖分规则,实现了TEN复合体的分割。在VC++开发环境下,对合并与剖分进行了编程实现。实验证明,改进后的地籍TEN模型具有拓扑关系精练、易于实现的优点,能有效构建真三维权属空间,不失为一种简单高效的三维地籍建模方法。     

基于庞加莱代数的3DTEN 模型及其拓扑关系建立研究

庞加莱代数描述了3D TEN的基本计算原理,是解决TEN建模和建立拓扑关系的重要基础。根据庞加莱代数的连接和计算原理,本文阐述了3D TEN数据模型的建模准则和拓扑关系建立准则,前者包括TEN数据结构与属性的建立,后者包括自拓扑准则、TEN之间的拓扑准则以及TEN拓扑操作准则,其中TEN之间的拓扑关系建立是构建TEN拓扑关系的核心内容,因为它决定3D GIS的性能与可扩展性。最后,本文对TEN与DBMS的结合及其可视化表达进行了展望。     

具有孔洞的地下电缆工井模型拓扑重构研究

城市地下电缆工井是发挥城市功能和确保城市快速协调发展的重要基础设施,但地下管线结构复杂、信息量大,对其进行三维显示、管理与分析具有一定的难度。激光雷达技术出现后,因其快速、不接触、高密度、高精度等特征,被逐步应用于建筑物逆向重建,基于激光雷达点云数据的地下电缆工井三维重建也逐渐成为主流方法。提出了一种针对具有孔洞的地下工井的三维模型拓扑重构算法,以地下工井三维激光点云为数据源,建立具有孔洞的地下工井三维模型,可解决直接采用点云进行构网时模型不完整及速度较慢的问题。三维模型的构建采用与常用的管线化地下管网结构不同的CSG-BREP（constructive solid geometry-boundaryrepresentation）拓扑模型结构,整体上将工井分为墙面、电缆、井筒等,此模型可更加细致地表达地下电缆工井模型的内部拓扑结构。实验证明,该算法可以对多种类型的墙壁进行拓扑重构,在表达模型拓扑关系时突破了传统管网中单一的管孔与管线的点线关系及管线间的线线关系,增加管孔与墙壁的点面关系以及管线与墙壁的线面关系,更加细致准确地对模型进行描述。     

一种利用改进的扫描线算法计算拓扑关系的方法

针对以往拓扑关系计算方法的缺陷,提出一种利用改进的扫描线算法计算矢量数据拓扑关系的算法(TCBSL)。该算法以平面扫描转换法的思想为核心,通过改进扫描线算法结构,并引入拓扑关系判别参数,实现了较为高效地计算矢量数据空间实体之间的拓扑关系。此外,以该算法思想为依据,利用eclipse构建了矢量数据拓扑关系计算模型,并利用该模型对深圳市OSM矢量数据进行实验。实验显示,该算法可以较为正确地计算点线、点面、线线、线面及面面之间的拓扑关系,且效率较高,易于计算机系统的实现。     

顾及外拓扑的异构建筑三维拓扑重建

分析了异构建筑在三维拓扑重建中的问题,依据拓扑数据模型的需求,提出了基于顶图、底图和结构图的自动拓扑重建算法,该算法能够有效地对异构建筑进行整体三维拓扑重建,不仅保留了建筑内每一实体单元的内拓扑,同时也兼顾了实体间的外拓扑。基于该方法,设计并开发了三维地籍管理系统中的数据生成模块,以深圳市某小区为实验区,验证了算法的可行性及有效性。     

一种网格拓扑关系的三角网切割算法

针对目前的三角网切割效率不高的问题,该文提出了一种网格拓扑关系搜索的三角网模型切割方法。利用三角网模型中三角形的索引和顶点索引,构建边的索引,从而构建点索引、边索引和三角形索引之间的拓扑关系,最终形成三维模型的"边-顶点-邻接三角形的拓扑关系"。根据当前屏幕范围,提取三维视景体内的三角形,利用GPU并行运算,快速获取离视点最近的三角形索引,从而获取到所有三角网中的第一层三角网,并根据拓扑关系提取边界三角形,再利用基于边的约束对边界三角形进行重新剖分。实验结果表明,该方法可以快速准确地完成离视点最近的三角网模型表面的切割。     

一种顾及拓扑关系的室内三维模型组织和调度方法

针对室内空间三维导航、几何模型高质量渲染的需求与个人移动平台资源、计算能力有限之间的矛盾,在分析室内空间区域功能、明确室内单元类型的基础上,构建了能够表达室内空间各部分拓扑特征,且支持三维路径分析的室内空间网络拓扑关系模型,并在准确把握室内空间区域拓扑逻辑关系的前提下,探讨了顾及室内拓扑关系的空间分割和几何模型的组织和调度策略,以实现室内模型的动态遮断和剔除。实验结果表明,利用所提方法可以实现几何模型的实时遮断和剪裁,大幅度减少模型绘制的数量和数据量,提升数据传输和绘制的效率,为高逼真度的三维模型可视化绘制奠定了数据基础和保证。     

基于航空立体影像对的复杂房屋三维拓扑重建

对利用航空影像对重建复杂房屋三维模型进行了研究，提出了拓扑链、外拓扑和内拓扑的概念，分析了复杂房屋的内拓扑和外拓扑的三维重建，构造了复杂房屋的三维拓扑数据模型。基于此模型设计了双向搜索算法，用于自动构建复杂房屋的三维拓扑面，从而实现了复杂房屋的自动三维拓扑重建。实验证明，本文提出的双向搜索算法是很稳健、高效的。     

地形建模中不规则三角网构建的优化算法研究

对利用数字线划图（DLG）重建地形三维模型进行了研究，提出了基于三角形拓扑关系的自动联结三角网算法，并构造了复杂地形的三维数据模型。基于此模型，设计实现了构网优化算法，实现了复杂地形的自动三维重建。试验证明，本文提出的构网优化算法是稳健、高效的。     

Algorithms for Tetrahedral Network(ten) generation

1 IntroductionA fulI 3-D GIS is needed in rnany gerecience ap-plication fields, such as goology, mine, oil and en-virorunental engineering, etc. Not only medelingand visualization but also rnanipulation are requiredin these applications. But the traditional 2-D GIShas difficulty in satisfying these fequirements, es-pecially in the representation of vertical infOrma-tion. Although a number Of studies have been dOneby researchers in the world (Molenaar, 1992; RaPerand Kelk, 199l; Li Rong…     

Algorithms for Tetrahedral Network(ten) generation

The Tetrahedral Network(TEN) is a powerful 3-D vector structure in GIS, which has a lot of advantages such as simple structure, fast topological relation processing and rapid visualization. The difficulty of TEN application is automatic creating data structure. Although a raster algorithm has been introduced by some authors, the problems in accuracy, memory requirement, speed and integrity are still existent. In this paper, the raster algorithm is completed and a vector algorithm is presented after a 3-D data model and structure of TEN have been introducted. Finally, experiment, conclusion and future work are discussed.     

基于E-TEN模型的三维地籍实体信息组织方法

根据现有三维数据模型和地籍数据特点,在分析实体(E)和四面体格网(TEN)的基础上,对三维地籍实体信息组织进行研究,提出了基于实体-四面体格网模型(E-TEN模型)的三维地籍数据模型,其核心思想是实体作整体结构,TEN做局部结构。在数据结构中,通过特定方式(特殊属性值CX)将二者结合在一起。该模型能够实现地籍实体对几何、属性等综合信息的一体化组织,有利于实现复杂三维地籍实体三维空间数据的有效组织与管理。