TIN构建算法的研究及OpenGL下三维可视化

论文对TIN的构建算法进行了研究,提出了一种基于自适应分块建立网格索引的算法。借助于该算法的特点得出了一种空外接圆判断的简易表达式,简化了TIN的优化过程,提高了构网速度。同时在OpenGL开放式三维环境下,进行光照渲染等处理,实现了地形的三维可视化。     

三维不规则三角网格的精确裁剪算法

给出了一种基于约束Delaunay三角剖分的三维不规则三角网格的精确裁剪算法。算法结合TIN数据的生成特点,首先将TIN投影到二维平面,然后利用约束Delaunay三角剖分把裁剪多边形的每条边嵌入三角网中,再利用边-三角形的拓扑关系删除裁剪多边形外部多余三角形,最后利用边-点的拓扑关系对裁剪多边形顶点高程进行插值,使生成裁剪后的TIN模型。对不同复杂程度的三维TIN模型进行裁剪实验,发现二维投影策略极大地提高了三维TIN裁剪效率。算法的程序实现简单,且符合工程需求。     

一种DEM与2D数据集成的方法

提出了一种解决地形三维可视化中DEM上与矢量数据叠加的方法。利用计算几何的相关算法，把矢量数据的节点和边界线作为TIN网三角形的端点和边，对TIN网的局部进行三角化。并利用堕纯复形的数据模型对2D数据对象进行管理。     

地质体三维模型实验研究

实验使用一种滤波法和四叉树的面片融合算法对格网模型进行简化,包括基于高程准则的格网模型简化和基于倾角准则的格网模型简化,并利用点、线、面拓扑结构和正负区判别准则构建不规则三角网（TIN）。在上述两种算法的基础上,结合TIN的简化算法,应用OpenGL平台初步实现复杂地质体三维建模工作,取得满意的效果。     

多视立体密集匹配点云的三维TIN构建算法

针对多视立体密集点云(航空影像多视匹配得到的点云)数据海量、分布散乱造成构建三维TIN(Triangulated Irregular Network)效率低、错误率高以及适应性低的问题,提出一种自适应多视立体密集匹配点云的三维TIN的构建算法。该算法对二维构网方法进行改进,使算法适应不同地形的三维TIN构建。算法首先对密集匹配得到的点云进行自适应的分块索引,快速构建第一个三角形,然后对使用次数为1的边进行排序,对优先级最高的边进行扩展,生成新的三角形。在构建新三角形的过程中,为了避免三维空间内三角形的空间相交或包含(一定角度范围内),引入快速空间三角形相交检测方法,同时引进封闭点、封闭边以及封闭块的概念,动态删除封闭的点和封闭边,减少搜索次数,加快三维三角形的构建过程。实验结果表明,该算法对于城市地区起伏较大的地区构建的三维TIN,具有很高的适应性和效率。     

GRID转换为TIN的选点算法

GRID和TIN是GIS的两种重要的数据表示方式。该文设计了一种新的GRID转换为TIN的过程中点的选取算法。该算法根据Delaunay三角形的特点，分别从平面、横向、纵向3个方面进行判断选取适当的点。在判断过程中，采用“回溯”的方法，尽量减少生成TIN的点，通过实验验证，与ARC/INFO系统相比，对同样的GRID格式文件转换为TIN格式时选取的点更少，从而大大减少了数据冗余。     

三维地形地物融合方法研究与应用

为了提高大比例尺下的三维地形与地物融合效果,提出了一种新的地形地物融合方法。该方法利用三维地物的底面是平面这一特点,在统一坐标框架下,对地形数据进行预处理,消除了影响地形地物融合的高程点,再利用Delauney三角网算法生成TIN模型模拟地形。预处理过程修正了影响融合效果的高程点数据,提高了融合效果,同时减少了原始地形数据的数据量,从而提高了构建TIN模型的效率。结果表明,该方法能较好地实现三维地形地物的融合。     

TIN的生成和存储算法

TIN是GIS中进行各种表面分析的基础。本文通过分析ARC/INFO系统中TIN的数据结构,提出了一种效率较高的TIN的生成和存储算法。该算法与ARC/INFO系统对应的算法相比主要有两个优点：（1）加快了生成TIN 的速度;（2）减少了数据冗余。     

TIN的生成和存储算法

TIN是GIS中进行各种表面分析的基础。本文通过分析ARC／INFO系统中TIN的数据结构,提出了一种效率较高的TIN的生成和存储算法。该算法与ARC／INFO系统对应的算法相比主要有两个优点：（1）加快了生成TIN的速度;（2）减少了数据冗余。     

三维TIN与TIN相交算法及其在岩土工程中应用

地质剖面图或篱栅图是地质勘探人员了解描述地质结构的常规手段之一。该文实现了从三维地质模型中提取任意剖面图的基础算法,即三维TIN与TIN相交算法。该算法作为许多商业图形软件的核心算法,属于商业秘密。该文详细论述了该算法原理、数据结构设计、计算流程等。该算法作为实现自主知识产权的三维岩土工程系统的一部分,既能灵活的设定曲面形状与方向,又能够顾及到复杂的约束条件。最后针对具体的工程实例检验了算法的正确性和应用价值。     

基于OpenGL的TIN构建方法研究

根据逐点插入算法的思路,建立构建TIN的三维点、三角形和动态数组数据模型,在VC++6.0软件开发平台上基于OpenGL编程实现逐点插入算法,完成TIN模型的显示和信息查询功能。     

一种基于四叉树的TIN的LOD算法

通过在不规则采样点集上构建一个四叉树结构，并联合基于四叉树的LOD算法和基于TIN的三角网简化算法，提出并实现了一种TIN的LOD算法。意在把适用于格网数据的高效方法应用于不规则采样点集，得到地形的一个高效的多分辨率表达。     

一种有效的规则网格到不规则三角网的转换算法

针对传统的规则格网(Grid)到不规则三角网(Triangulated Irregular Network,TIN)的转换算法无法很好的解决数据冗余的问题,提出如何在Grid到TIN的转换过程中,获取地形特征点,进而通过特征点生成冗余数据较少的TIN。通过基于特征点的转换方法,可以简单有效的实现Grid到TIN的变换,同时生成的TIN也能够最大限度的保留DEM中的地形特征。探讨Grid到TIN的转换方法,有助于解决三维GIS中不同地形数据格式的转换问题,促进三维GIS空间模型的研究发展,进一步增强三维GIS软件的可用性。     

限定TIN与CSG集成仿真模型生成算法研究

为了有效地组织和管理三维GIS空间数据，实现对三维空间实体高效、完整地表达，提出了限定不规则三角网（TIN）与构造实体几何（CSG）集成的仿真建模算法。采用TIN模型描述地形，CSG模型描述建筑物，通过抽取建筑物地面轮廓线作为地形三角剖分时的限定约束条件，将两种模型有机集成在一起。同时，实现了两类模型可视化渲染操作的同步进行。仿真试验结果表明，算法在保证模拟精度的前提下，能有效地简化建模过程，在一定程度上降低了可视化渲染计算的复杂度。     

GIS中基于拓扑结构和凸壳技术的快速TIN生成算法

该文提出了一种针对散乱点集的快速生成TIN的算法，该算法首先对散乱点集按扫描线方式排序，然后利用凸壳技术，以排序后的点为着眼点，通过依次扫描各点快速地将有序列集进行三角联网，最后利用拓扑结构快速地将其优化为TIN。在三角网联结过程中由于充分利用了有序点子集的凸壳特性，避免了所有的交点测试，并且加入点联结合理三角形时的判断次数与原始点集的点数无关，只与点集的平面分布结构有关，从而保证了对海量散乱点集生成TIN的效率，该文不算法进行了具体实现，并在实际项目中进行了成功的应用，证明了算法具有可操作性和较强的实用性。     

煤矿地质三维可视化的研究与应用

利用SQL Server 2005为数据库,采用先进的TIN数字高程模型、VC＋＋面向对象技术和多媒体建模方法作为前台开发工具,利用不规则三角网Delaunay算法自动生成标准的TIN三角网地形,通过OpenGL强大的三维处理和显示引擎,实时、动态生成各种矿井实体,再现井上下真实的三维场景,构建三维可视化应用,实现了煤矿三维可视化系统。     

基于ABTM的城市建筑物合并算法

大比例尺城市建筑物合并算法的研究一直是制图综合的重点。为此,分析了目前面状建筑物合并算法存在的不足,提出了把Agent技术与TIN技术、聚类技术相结合的算法(ABTM),以提高城市建筑物合并的速度、智能化和自动化水平。首先对地图数据进行聚类分析,以对地图数据进行分区域处理;然后把约束Delaunay三角剖分技术运用到本算法中来,提出了一种对Delaunay三角形分类的方法,结合Agent技术,定义了一种以Delaunay三角形为基础的Agent层次概念,并对不同层次的Agent定义了具有生命周期的数据结构。依据Agent的层次结构、TIN图形计算模型和制图综合约束条件,提出了一种基于Agent和TIN技术的建筑物自动合并新算法。最后给出了综合实例,并对结果进行了量化分析。分析结果表明,本算法具有比其他类似算法更高的整体性能。     

对构建Delaunay三角网中凸壳算法的研究与改进

在介绍Delaunay不规则三角网基本概念和TIN数据结构的基础上，主要对平面离散点构建凸壳的格雷厄姆算法进行了研究和改进，提出了一种“斜率扫描线法”，并进行了编程实现。实验表明改进后的算法实现简单，容易理解，对于D-TIN模型的生成行之有效。     

TIN快速求交算法及其应用研究*

煤矿床地表与地质层面模型通常采用TIN表示,交线作为层面模型交叉部分的特征描述,在模型构建及后续的应用分析中都具有十分重要的作用。根据基于层面模型编制露天煤矿采剥计划的需要,提出并实现了一种基于空间索引与碰撞检测的TIN快速求交算法,算法通过建立TIN空间格网索引,使相交测试仅限于映射在同一个空间格网单元内的三角形对之间,在计算交线时,进一步应用AABB包围盒碰撞检测技术快速剔除不相交三角形对,并分别采用“边—面”及改进的“边—边”求交算法计算异面与共面三角形交线,最后,根据交线段之间的空间邻接关系实现交线的快速分离。实验分析表明,算法整体时间效率较基于OBBTree的TIN求交算法高,并在露天煤矿采剥计划CAD软件系统中应用于计划线生成、运输道路设计、追踪等值线、切割剖面等设计实践,提高了在三维图形环境下采剥计划设计的精度与可靠性。     

利用Voronoi图构建多级TIN

由于地形地貌的复杂性，地形高程点的数据量往往很大。由离散高程点生成的TIN同样也具有相当大的数据量，这严重制约了TIN的分析、三维可视化等处理速度。为此，文中根据LOD的设计思想，采用逐级综合，生成多级TIN。随后，将多级TIN进行合并，统一存储，消除了冗余数据。采用局部更新、分级调用的策略使得处理速度显著提高，且受数据量的影响很小，可以较好地应用在地理信息系统中。