约束TIN在土石方工程三维辅助设计中的应用

为适应水利水电领域土石方工程设计高效、直观的需求,提出基于约束不规则三角形网格(TIN)的土石方工程计算机三维辅助设计的集成建模方法。通过开发具有输入输出、图形预处理、约束TIN建模、挖填方量计算等功能的土石方工程三维辅助设计程序,能够方便快捷地实现土石方工程设计成果三维可视化建模和工程完建形象的直观显示,为设计和决策者进行工程土石方量计算、土石方调配平衡分析提供依据,三维辅助设计成果也可作为组织开挖施工的可视化决策信息。

道路模型与TIN地形无缝融合算法研究

结合道路实时三维可视化系统的研发,本文提出了道路模型与TIN地形模型无缝融合的总体思路,并对融合过程中的几个关键算法进行了优化和改进。采用网格索引来组织地形数据,利用方向线段来优化查找点所在三角形算法,对约束多边形嵌入算法进行了优化和改进,并针对道路边界为任意多边形的特点,提出了快速删除道路边界多边形内的地形三角形的方法。经实例验证,本文提出的道路模型与地形模型无缝融合算法高效、稳定,可以满足实时三维可视化系统需要。

基于TIN的公路三维表面模型建立方法

公路三维表面模型是公路三维设计的基础,其关键是设计模型和地表模型的叠加运算。本文提出了一种基于TIN的地面模型和道路设计模型叠加算法,基本原理是把参考模型的边界多边形当作约束边界线插入操作模型,在保持参考模型拓扑关系不变的条件下对其进行局部LOP优化,然后删除位于参考模型边界线内的点和三角形。本文算法具有实现简单、速度快和运算稳定的特点,已成功应用在公路三维可视化设计中。

结合CSF和TIN的机载LiDAR点云滤波算法

为了提高传统的不规则三角网(triangular irregular network,TIN)中初始种子点的选取效率问题,文章提出一种布料模拟滤波(cloth simulation filtering,CSF)与TIN结合的机载激光雷达(light detection and ranging,LiDAR)点云滤波算法。首先去除机载LiDAR点云中的粗差点,对去除粗差点后的点云使用CSF算法以获取初始地面点,然后对初始地面点通过改进的TIN算法构建三角网,同时连续迭代进而获取最终地面点。实验选取国际摄影测量与遥感学会网站的3组测试数据进行滤波,结果表明该算法能够在坡度较大的区域降低Ⅰ类误差,并将Ⅱ类误差控制在一定范围内,验证了该算法的可靠性。

ANUDEM和TIN建立DEM算法比较

本文利用等高线和高程点作为高程信息，利用水系作为辅助信息，使用ANUDEM和由TIN建立DEM两种方法建立DEM，并用派生等高线、提取水系和生成山体阴影模型对两种方法生成的DEM质量进行比较。实验结果表明，由ANUDEM方法得到的DEM光滑连续，克服了由TIN造成的平三角形和阶梯地形的现象，并且由ANUDEM方法得到的DEM具有正确的水文地貌关系。因此，ANUDEM是一种更加优秀的DEM插值算法，在实际工程应用中具有很大价值。

三维点集的自动表面重构算法

提出了一种基于透视约束利用离散三维空间点重建三维表面模型的方法,该方法充分利用摄影测量 以及激光扫描等三维测量技术中隐含的透视关系,将离散点划分到不同的投影面,在局部利用二维三角网构 网技术构建三角网,然后在考虑局部三角网边缘一致性的基础上组合成整体三维表面模型。该方法可以利用 近景摄影测量处理产生的三维景物点或激光扫描仪采集的三维空间点自动构造三维表面模型,重建物体三 维表面。实验结果表明,该算法是有效的。

基于三角形不规则网模型的快速体素化方法

为了改善在大数据量时体素化效率不高的缺点,针对三角形不规则网(TIN)模型的三角网特性,提出了一种快速简单的体素化算法。首先通过细划三角面片,将面体素化转换为简单的点体素化生成体表面模型,然后利用深度缓存原理快速寻找初始种子体素进行体内填充。实验结果表明,对于精细复杂的大规模TIN模型,算法能确实有效地生成逼近原模型的26-连通的体素模型,且具有高效的时间效率。

基于不规则三角网构建的网格生长算法

提出一种基于离散点Delaunay三角网快速构建的网格生长算法,采用分治算法将离散点表达为唯一网格,利用稀疏矩阵完成网格数据的压缩存储,通过标识码实现有值单元格与离散点之间的高效检索,从而提高网格构建的效率。依据有值单元格的密度获取预设正方形搜索空间,并在三角网扩展时根据需要动态建立正方形搜索空间,从而保证网格生长的准确性。实验结果表明,该算法的时间复杂度为O(nlogn),对于少量或海量离散点均具有较好的适应性。

基于分块优化的不规则三角网的快速构成方法

采用基于分块的方式,提高了TIN的运行效率,并提出采用四边形对角线最短原则、增加内插点或减小块连接中距离阀值等优化处理方法,很好地改善了TIN的构网效果。实验结果表明,该算法建立的三角网无交叉和重复,并具有Delaunay三角网的特性,同时兼顾了空间和时间性能,具有较高的执行效率。

改进的平面域Delaunay三角网生成算法

讨论了离散点建立Delaunay三角网算法的研究现状,并采用网格划分提高构网速度。由于三角形定位的速度是影响构网速度的关键因素,改进了基于点线关系方向定位算法,充分利用点与三角形的拓扑关系,减少点线关系的方向定位算法中计算重心的次数,从而提高了三角形定位的效率和构网速度。通过测试证明了算法的高效型和稳定性。

数值地形图的生成及其水文地貌特征评价

数值地形图 (DEM)是利用地理信息系统 (GIS)进行流域水文模拟的基础 ,其精度直接影响模拟结果 .在没有现成的数值地形图时 ,应用人员往往利用传统的地形图来生成它 .本文分别采用Arc Info地理信息系统软件提供的哈奇逊法和不规则三角网五次插值法 ,对一个实验流域的高程取样点进行插值 ,生成了 4种不同的数值地形图 ,从凹洼分布、流域界定、河网提取、地面坡度和地形指数、以及地面径流汇流等方面 ,对它们的水文地貌精度进行了比较 .结果表明 ,两种方法都能生成由高程点群所反映的地形 ,然而由于哈奇逊法能够结合流域的河网结构及其具有物理基础的水文地貌加强法来处理凹洼问题 。

基于等高线的三角网快速构建与处理

采用一种利用等高线数据,快速处理和优化TIN的方法。该方法首先将等高线离散成数据点集;然后利用凸壳技术快速地进行三角形构网;再利用TIN的拓扑结构快速内插入等高线,形成约束TIN;最后利用三角形与特征边的关系及TIN的拓扑结构,从而快速消除平坦三角形,提高TIN的质量。

考虑泥沙水下休止角的淤积量测报模型及优化

提高水库泥沙淤积量的测报精度对水库的运行与管理有着重要意义。通过分析论证由水下地形点构建的TIN三角网的边、三角形面及泥沙水下休止角之间的几何关系,提出了优化测报模型的休止角条件;进而利用Matlab编制优化的测报程序;最后结合灞河橡胶坝库区的淤积数据进行了验证。结果表明:基于泥沙水下休止角的淤积量测报模型可以剔除带有粗差的地形点数据,提高了淤积量的测报精度。

改进约束三角网在沉积相带图中的应用研究

针对在沉积相带追踪中,常规三角剖分算法构造的三角网无法自动解决河道砂体跨井排不连通问题,提出了一种相带边界线自动识别方法。该方法的关键步骤是采用逐点插入法先生成无约束三角网;再根据河道砂体连通情况插入虚拟井,并通过该虚拟井建立跨井排井的连通线,将这两条线作为约束边插入第一步生成的三角网中,将三角网部分重构,形成最终约束三角网,对该三角网进行相带边界追踪。系统前端采用.NET网页框架和Applet网页嵌入技术,核心绘图功能采用Java 2D绘图技术,效果良好。

土石方可视化计算系统的研究与实现

本文研究并实现了可视化技术在土石方计算中的应用,设计研发的土石方可视化系统能够方便快捷地实现土石方设计成果三维可视化建模,有效解决了传统土石方计算方法中界面直观性差、计算工作量大而且精度得不到保证等问题,成为土石方开挖、填挖平衡的设计和指导施工的有力工具,是三维虚拟技术在工程测量领域应用的创新。

一种改进的Delaunay三角网生长算法

针对Delaunay三角网生长算法构网效率不高的问题,引进逐点插入法中的凸壳技术,利用凸壳作为初始多边形构建Delaunay三角网;在搜索前,按一定规则对搜索范围进行限制;在搜索三角形的第3点时,采用直线方程正负区域进行判别。测试结果表明,改进的算法在构网效率上有明显提高,在精度方面也有一定的改善。

基于GPU的不规则三角网向规则格网数字高程模型转换算法优化

基于规则格网的数字高程模型(DEM)相对于不规则三角网(TIN)具有结构简单,便于存储、管理和分析等优点。针对TIN向规则格网转换的串行算法效率较低的问题,利用图形处理器(GPU)并行编程对一种串行算法进行实现;然后从GPU全局内存和共享内存的访问方面对算法进行优化;最后用C++语言和统一计算设备架构(CUDA)开发了实验系统,对优化前后算法的效率进行对比。结果表明,优化后的算法效率较优化前最大提高了72倍。

清华山维在地形图等高线自动生成中的应用

介绍了基于不规则三角网的等高线自动生成的原理,在此基础上论述了清华山维如何在实际工作中通过勾画地性线和手工修改三角网来实现等高线的自动生成。

基于约束三角网的模型叠置算法研究

约束数据域下的Delaunay三角剖分是建立高精度数字地面模型的基础,其构建算法目前已得到较深入的研究和广泛的应用,但关于其模型的复合操作及相关算法还不成熟.本文在约束三角网构建的基础上,重点研究含有大量地形特征线作为约束条件的两个或以上Delaunay三角网的相互叠置嵌入算法.其基本思想是将上层设计模型的边界作为约束线段插入下层地形模型中并将两个模型的散点数据合并后一同进行CDT建网,再清除下层模型中上层模型边界内的点和三角形,最后将处理完的下层模型与上层模型一同显示即可.此算法初步实现了CDT模型的嵌入与叠加,支持三维空间数据的处理,可依据需求模拟出理想的模型叠置效果.

不规则三角网中约束线嵌入

该文针对有约束情况下的不规则三角网重建,分析了约束线影响域的各种典型情况,在此基础上提出了一种约束线嵌入方法。该方法首先搜索约束线影响域,提取影响域的边界,根据凹凸性判断找到影响域边界上的凸角,并在凸角处生成新的三角形,通过对影响域的重剖分完成约束线的嵌入。同时给出了详细算法流程并进行了实验,结果表明:该算法鲁棒稳定,能够实现各种复杂约束情况下的不规则三角网重建。