基于Delaunay三角网的等高线骨架提取算法

根据等高线数据直接建立不规则三角形网络模型往往会在山顶、山底、山脊和山谷等特殊地区出现＂平三角形＂,导致模型失真。文中基于Delaunay三角网,通过对＂平三角形＂的处理,提取骨架线,并结合地形特征估计其高程值。实验证明该算法能够有效地提取各种地形骨架线,对于建立逼真的数字地面模型和进行数字地形分析具有重要应用价值。     

三维显示中的DTM数据简化算法

提出了一种将图形生成技术与图像处理相结合,对DTM数据进行最优三角划分的简化DTM数据的算法。依据一定的分辨率条件,将DTM数据转化到二维图像空间,找到它的局部特征点,并将二维空间的特征点利用Delaunay剖分三角化,再映射到三维空间,从而在简化数据的同时,得到一个满足保真性要求的TIN模型。最后实验验证了算法的有效性。     

海底地形水深三角网重采样技术研究

主要进行海底地形水深三角网重网格化技术研究,通过调整水深数据密度来解决水深点过采样或不足采样的问题,最终实现对水深三角网模型的曲面重构优化。实验证明,本方法在保留海底地形地貌特征的基础上明显改善了水深三角网的质量。     

基于逆生长三角网的等值线图自动填充算法

现有的等值线图填充算法一般不能正确判断等值域填充等级,确定等值域填充顺序,因而造成填充失真;同时,边界扫描、快速搜索等常用算法不能实现矢量填充,在对等值线图进行编辑时无法实时更新.针对上述问题,本文提出并实现了基于逆生长三角网的物探等值线图自动填充算法,利用不规则三角网边界及内部网格边信息,自动获取等值域边界,排列填充顺序,判断填充等级;通过构建等值域对象,并与拓扑相关的等值线进行关联,实现对等值线图的矢量化填充效果.实例表明,该算法应用于物探等值线图的自动填充,保证了填充结果的正确性,实现了矢量化的充填效果.     

约束Delaunay三角网生成算法研究

对约束Delaunay三角网的构建算法进行研究,并提出一种约束Delaunay 三角网生成算法,它充分利用分治算法与生长算法的优点,对离散点、构网中实时生成的边及三角形采用分块进行网格索引,有效地减少了搜索目标点、边及三角形的时间,从而提高构网速度.     

3维离散数据四面体快速生成算法研究

文中系统地研究了使用逐点插入算法构建3维离散数据四面体模型中的几个关键问题,提出了动态创建和维护四面体拓扑关系的方法,建立了快速确定点在四面体中的算法原理及空外接球判断法则的简易表达式,实验分析证明本算法有着较高的执行效率,算法复杂度与点数几乎成线性关系.     

区域Delaunay三角剖分法在全国平均降水量中的应用

介绍了Delaunay三角网的性质及其算法类型;根据1980～2009年全国2200个观测站的降水量资料,将观测点和采集的边界点共同进行普通的Delaunay三角剖分,通过删除边界点及其区域外的三角形以实现区域Delaunay三角剖分,得到了较理想全国陆地的Delaunay三角网;随后对球面上的三角片进行面积计算,在已知站点的经纬度情况下,将大地坐标系转换到空间直角坐标系中,应用平面三角余弦定理获得球面三角内角,从而求得三角片面积,并以面积大小确定各个站点降水量的权重系数,得到全国平均降水量值。对比分析了30年的全国不同时间尺度(日、月、年)平均降水量,Delaunay三角法对应全国平均降水量均值和标准差都明显低于算术平均法,但是两种方法计算的降水量值的相关系数较高;通过Shapiro-Wilk方法进行正态性检验分析,两种计算方法求得的年平均降水量总体服从正态分布;在方差奇性的F检验中,两者的方差具有非奇性特点;使用t检验,在显著性α=0.05时,Delaunay三角剖分法计算的全国平均降水量总体均值偏小。最后,根据欧洲和日本数值模式2009年的降水预报,对于两方法计算结果进行了比较,分析表明在较大区域的平均降水量计算中,较之于传统的算术平均法,基于区域的Delaunay三角剖分法更为合理;区域平均降水量不仅和计算方法有关,还和区域气候特点有密切关系。     

特征约束的四面体生成方法与案例分析

 在虚拟地理环境(VGE)建模过程中,由于地学领域分析对象普遍具有边界复杂、空间特征约束较多(包括点、线、面、内洞)等特点,并且地学分析和计算对网格质量要求较高,故而难以构建能够准确顾及地学对象复杂的特征约束且满足地学分析的高质量三维网格。针对这一问题,本文提出了一种约束型Delaunay四面体网格离散算法,即首先将复杂地学对象及其各种特征约束表示为分段连续线性组合物(Piecewise Linear Complexes,PLC)中的一系列约束点、约束线段和约束面,然后利用PLC中的点集进行Delaunay四面体初始剖分,在网格离散过程中通过添加额外的节点,逐一恢复丢失的约束线段和约束面,利用限定网格单元最大半径边长比(或体积)来控制网格质量。利用该算法可以产生既满足各种特征约束条件又具有高质量的四面体网格。     

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Coons曲面与约束三角网的区域地质调查三维建模方法

目前基于野外地质调查数据自动、快速地建立区域三维地质体模型是中国全面开展三维数字地质填图的迫切需求。本文基于产状、地质界线与路线剖面等野外区域地质调查要素,提出了一种二维平面地质图及路线剖面图向三维地质体模型的快速转换方法。该方法针对无剖面约束及含剖面约束2种情形,通过地质界线区域分割、多段线仿射变换等空间几何变换处理,推估出剖面线约束的地下地质界线,基于Coons曲面构建出地质体的侧面模型;然后,通过约束三角网算法构建地质体的顶、底面模型,最终建立拓扑一致的区域地质体三维模型。基于此方法,对中国1:2.5万区域地质调查试点区域进行了区域三维地质建模实践,实现了火山口、地层、岩体、断层等典型地质构造的快速三维重建。