三角网的生成与简化算法

在三维地理信息系统的开发与研究中，要求三角网模型的支持，而高效的三角网生成算法是三角网模型的基础。该文综述各类三角网的生成算法，对以往被人忽视但简明高效的算法－径向扫描算法进行阐释，并对它的实现进行改进；对地形数据的简化及建立地形层次对象模型是实现高效的三维地理信息系统的关键，而三角网的简化是地形数据简化的基石之一，文中提供三种简化三角网的的算法供同行讨论；并在微机上实现上述算法。     

顾及等高线和凹边界特征的不规则三角网生成方法

传统的不规则三角网生成算法会导致等高线凹边界处生成大量的狭长三角形,影响地形表达模型的准确性和合理性.该文提出了渐进式的三角网扩展生成方法,设计了三角网渐进式的扩展原则和具体的实现方案,发展了闭合扩展边链的提取和三角化的方法,构建了顾及等高线特征的Delaunary三角网模型,并应用某煤矿煤顶板数据进行了相关实验.结果表明:该方法既保留等高线的基本特征,又能有效地消除等高线凹边界处的狭长三角形.     

三角网的生成与简化算法

在三维地理信息系统的开发与研究中 ,要求三角网模型的支持 ,而高效的三角网生成算法是三角网模型的基础。该文综述各类三角网的生成算法 ,对以往被人忽视但简明高效的算法———径向扫描算法进行阐释 ,并对它的实现进行改进 ;对地形数据的简化及建立地形层次对象模型是实现高效的三维地理信息系统的关键 ,而三角网的简化是地形数据简化的基石之一 ,文中提供三种简化三角网的算法供同行讨论 ;并在微机上实现上述算法。     

二维Delaunay三角网的任意点插入算法研究

针对目前各种点插入算法的不足,提出一种二维Delaunay三角网任意点插入算法。首先基于凸壳区分点的位置,并利用三角形面积坐标、重心和点与有向线段关系三者构建的融和算法搜索插入点所在三角形,然后通过构建和优化新三角形完成点的插入,且满足Delaunay法则。通过测试证明了算法的可靠性和高效性。     

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。     

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。     

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。     

基于线性和岛屿约束的Delaunay三角网构建算法研究

针对基于线性和岛屿约束的Delaunay三角网构建算法的不足,从减少算法计算机实现步骤出发,研究改进了线段相交判断、首三角形确定等影响域多边形搜索相关算法;在分析当前存在的多边形三角剖分算法基础上,给出了存在重复点(悬边)的多边形三角剖分算法;在影响域多边形搜索阶段充分利用多边形间的拓扑关系信息,消除了岛屿约束内部三角形删除时需遍历三角形数据的不足.算法涵盖线性和岛屿约束的构建,综合性强,效率高且易于实现.     

基于GDF的道路网完全拓扑生成算法

拓扑关系生成是导航空间数据库构建的一个关键环节。该文根据IS0GDF4．0的要求和道路网拓扑关系的特点，研究了一种道路网完全拓扑关系的生成算法，即根据点的几何坐标生成结点—边拓扑关系的算法，以及从标识点出发利用Qj算子生成部分非传统面拓扑关系的算法。实验表明，此算法的时间效率较高，特别是部分面拓扑关系的定义及生成算法能满足实际导航应用的需要。     

Delaunay三角网约束的Harris-SURF图像匹配算法

Harris算法提取的角点定位精度高,但不具尺度不变性,SURF算法虽具有尺度不变性和旋转不变性,但提取的特征点并非视觉角点。针对此问题,该文提出一种Delaunay三角网约束下的Harris-SURF图像匹配方法。首先,采取阈值评估策略对图像进行SURF粗匹配,利用RANSAC算法进行粗差剔除,得到的匹配点用于构建Delaunay三角网;然后以相似三角形作为约束,将其作为Harris特征点精匹配的限制区域,提高Harris点匹配的可靠性。实验表明,该算法具有匹配准确率高、鲁棒性较好等特点,对无人机影像的匹配效果明显优于其他算法。     

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。     

基于GDF的道路网完全拓扑生成算法

拓扑关系生成是导航空间数据库构建的一个关键环节。该文根据ISOGDF4.0的要求和道路网拓扑关系的特点,研究了一种道路网完全拓扑关系的生成算法,即根据点的几何坐标生成结点—边拓扑关系的算法,以及从标识点出发利用Qi算子生成部分非传统面拓扑关系的算法。实验表明,此算法的时间效率较高,特别是部分面拓扑关系的定义及生成算法能满足实际导航应用的需要。     

面向实时可视化的煤层三维模型构建与三角剖分

通过研究煤层构造的特征和煤田勘察数据的生产特点,提出一种基于三维格网的虚拟不规则六面体层状包络体动态建模方法,可较好地描述煤层的地质形态;根据煤层格网数据单元格种类(5种类型)的不同和每个单元中无效点分布情况,提出一种基于上述六面体单元的三角网剖分算法,可实时地从数据库中调用分块的层状格网模型数据,经过一次六面体格网单元的遍历,即可将格网数据动态剖分成无缝、不重复、具有方向的三角面片,然后由显示引擎进行实时三维可视化表达。该模型结合了三角网具有利于实体表面三维可视化渲染的特性和四边形规则格网模型有利于通过插值生成的优势,模型构建算法可基于数据库中的数据进行动态渲染,有利于数据更新,使模型简洁、高效,冗余较少。     

基于空间推理的巷道三维拓扑建立

基于空间关系和空间推理理论,结合MGIS领域的需求建立巷道三维拓扑网络模型,研究巷道三维空间关系推理的算法及业务逻辑实现;开发巷道三维拓扑自动生成系统,实现了巷道空间与属性数据管理、三维拓扑自动处理、多尺度成果输出及基于三维拓扑的路径查询,为基于巷道的通风、运输、避灾、多尺度变换等应用奠定了基础。     

基于钻孔的三维地质模型快速构建及更新

为利用钻孔数据快速构建三维地质模型并进一步提高模型合理性和数据质量,提出了基于钻孔的三维地质模型快速构建及更新方法.利用基于层位标定的钻孔数据快速解译方法完成原始钻孔中地层分界点的编号之后,实现了三维模型的自动构建;通过在约束条件下调整层面虚拟控制点,完成了模型的交互式调整,并能根据调整结果自动更新三维模型.该方法在建模实际案例中的成功应用,证明其能够很好地处理工程实践中的复杂问题,提高了建模效率及模型质量.     

基于Morphing的三维地质界面生成

利用Morphing技术,参照四周地质界线的形态特征并以之为约束,插值生成一系列形态渐变的过渡曲线,采用轮廓线算法构建相邻曲线间的不规则三角网,并最终生成较为光滑的三维地质界面。将实际复合问题转化为4种基本问题进行求解,并详述了四边问题的实现细节。实验表明,该方法能够生成光滑三维地质界面,并较好地保留了已知地质界线的形态特征。     

基于网格细分技术的三维地质模型光滑方法研究

针对粗糙的三维地质模型,利用网格细分技术,生成加密光滑的三维模型。分析网格细分技术在三维地质建模中的应用需求以及Loop细分和改进的蝶形细分技术,为保持地质体之间公共面数据的一致性,对"改进的蝶形细分法"做了进一步改进,增加了对边界约束的处理。探讨利用细分技术生成多分辨率模型,通过试验验证了该方法的有效性。     

一种基于拓扑信息的多边形数据自动生成算法

在GIS的众多应用中,多边形数据的自动生成和多边形数据拓扑关系的构建与维护都是一种高频率的操作.该文在分析和总结已有多边形数据自动生成算法和拓扑关系生成算法基础上,提出了一种基于拓扑信息的多边形数据自动生成算法(PG-TI).介绍了该算法的数据结构以及弧段邻接关系确定、多边形搜索和拓扑关系确定3个核心过程,重点探讨了使用多边形搜索过程中建立的拓扑信息来提升拓扑关系确定过程性能,在此基础上与传统算法和ArcGIS中对应算法的时间复杂度进行了对比分析和验证.     

基于GA-MCE算法的不规则邻域CA土地利用模拟

不规则邻域元胞自动机通过定义一定的邻域规则,将对中心元胞影响较大的邻域元胞进行识别与计算从而确定邻域形态与影响范围,与传统元胞自动机模型相同尺寸邻域形态相比,模拟更加真实有效。基于不规则邻域识别算法对元胞邻域范围进行划分,再通过遗传算法和多准则评价相结合获取转化规则参数,继而对大连市金石滩国家旅游度假区2004年和2010年土地利用变化进行模拟研究,通过比对分析以及Kappa系数检验法对模拟精度做一检验,研究模拟结果总体Kappa系数为81.62%,具有一定的可靠性,研究显示该模型在多地类碎小斑块之间的转化模拟具有一定的优势,对于模拟土地利用/覆盖变化模型具有一定的改进。     

基于SRTM DEM数据的全国地表面积计算研究

对山区表面积的估算方法为准确估算复杂地形条件下的陆地生态系统固碳特征提供了基础条件。投影面积与实际表面积在山区有相当大的差异,这些差异对于估算陆表覆被面积、碳水循环有较大的影响。该文通过地形特征点提取算法和不规则三角网构建算法,以省域为单位提取地形特征点,并在此基础上构建了不规则三角网,求算区域表面积。根据表面积与投影面积的比较,得出以下结论:1)不同分辨率的DEM数据对计算结果是有影响的,分辨率越大,表面积越大;2)在SRTM DEM尺度(90m)下,我国陆地范围的表面积为1 003.36万km2,比投影面积多出约43万km2。