基于不规则三角网的DTM若干问题的探讨
不规则三角网生成算法及其应用探讨
不规则三角网生成算法及其应用探讨
李梅;张学雷
【期刊名称】《测绘与空间地理信息》
【年(卷),期】2010(33)2
【摘要】不规则三角网(TIN)是数字高程模型的一个重要表示方法,其传统算法一再被优化,也得到广泛地应用.本文在传统算法的基础上总结了一些改进算法,并且提出了相关的应用前景.
【总页数】4页(P44-45,48,51)
【作者】李梅;张学雷
【作者单位】郑州大学,水利与环境学院,河南,郑州,450001;郑州大学,自然资源与生态环境研究所,河南,郑州,450001;郑州大学,水利与环境学院,河南,郑州,450001;郑州大学,自然资源与生态环境研究所,河南,郑州,450001
【正文语种】中文
【中图分类】P235.1
【相关文献】
1.基于不规则三角网的分块地形网格生成算法 [J], 黄争舸;陈建军;郑耀
2.基于栅格局部细分的带约束条件的不规则三角网生成算法 [J], 崔雪森;杨胜龙;樊伟
3.基于凸包切割的不规则三角网及其邻接关系的生成算法 [J], 刘永和;刘玉芳;王燕平
4.平面离散点集的不规则三角网自动生成算法的实现研究 [J], 刘鹏;方勇;钟联炯;
马永社
5.一种非凸包边界约束不规则三角网生成算法 [J], 刘永和;王润怀;齐永安
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DTM的原理与应用
DTM数据采集的原则
与选点密度相关的就是选点的问题。地形 特征点在表达地形特征的意义上是不完全 相同的，一个点对构成地貌形态贡献的大 小，表现在它的不可被置换的程度上：一 个点的高程值若能为周围点精确的派生， 该点就失去存在的价值，可以不采；一个 点的高程值与其周围求得曲面拟合值不一 致，其差值越大，对构造地貌形态得贡献 越大，必须采集。
庞大的工作量和紧张的劳动强度使得原始
数据采集的劳务费占建立DTM费用的绝大 部分。 在建立DTM的各道工序中，唯有数据采集 的工效和精度与选数据源类型以及作业部 门是否配置专用仪器有关。 DTM的精度在很多程度上取决于原始数据 点集的密度和分布方式。
DEM的数据获取
DEM数据的获取主要有三种方法：
DTM的原理与应用
概念
数字地面模型(Digital Terrain Model,缩写 为DTM) 是对地形起伏形态的数字表达，代 表着地形特征的空间分布，它由对地形表 面取样所得到的，并按一定结构组织在一 起的一组点的平面位置和高程数据以及一 套对地面进行连续表示的算法所组成。由 于地形起伏形态通常是用高程来表示的， 所以DTM也常称为数字高程模型（DEM)。
Delaunay三角网
性质
每个Delaunay三角形的外接圆 内不包含其他离散点，而且 三角形的最小内角达到最大值。
Delaunay三角形构建的步骤 (1)定义一个包含所有数据点的初始多边形；
(2)在初始多边形中建立初始三角网，然后 迭代以下步骤，直至所有数据点被处理；
(3)插入一个数据点P，在三角网中找出包含P点的 三角形，把P点与三角形的三个顶点相连，生成新 的三角形；始数据的坐标作为格网的结点，组成 不规则形状格网。实际应用中主要采用不 规则三角网（Triangle Irregulation Network ,TIN) 不规则格网的特点： 优点 利用原始数据作为格网结点；
如何判断DTM法(不规则三角网法)中三角网是否正确并修改
如何判断DTM法（不规则三角网法）中三角网是否正确并修改韩老师山西测量三角网法是利用实测地形碎部点、特征点进行三角构网，对计算区域按三棱柱法计算土方。
它是直接利用野外实测的地形特征点(离散点)构造出邻接的三角形，组成不规则三角网结构。
1、建网过程先从点集中选择一点作为起始三角形的一个端点，然后找离它距离最近的点连成一个边,以该边为基础,遵循角度最大原则或距离最小原则找到第三个点,形成初始三角形。
由起始三角形的三边依次往外扩展, 并进行是否重复的检测，最后将点集内所有的离散点构成三角网，直到所有建立的三角形的边都扩展过为止。
2、三角网特点三角网中的点和线的分布密度和结构完全可以与地表的特征相协调，直接利用原始资料作为网格结点；不改变原始数据和精度;能够插入地性线以保存原有关键的地形特征,以及能很好地适应复杂、不规则地形，从而将地表的特征表现得淋漓尽致致。
技术比较高经验多的人去了现场，虽然他自己没有去测量，但是根据你测回来的成图的三角网直接判断你的数据哪里不详细，哪里没有采集到位。
这是因为他知道现场的一条或者多条地性线，所谓地性线就是指能充分表达地形形状的特征线，他的判断依据就是地性线不应该通过三角网的任何一个三角形的内部,否则三角形就会“进入”或“悬空”于地面,与实际地形不符,产生的数字地面模型(DTM)有错。
3、三角网调整地性线与一般地形点一道参加完初级构网后，再用地形特征信息检查地性线是否成为了初级三角网的边，若是，则不再作调整；否则，按图下图作出调整，总之要务必保证三角网所表达的数字地面模型与实际地形相符。
如图上图（a）P1-P2所示，为地性线，它直接插入了三角形内部，使得建立的三角网偏离了实际地形，因此需要对地性线进行处理，重新调整三角网。
上图（b）是处理后的图形，即以地性线为三角边，向两侧进行扩展，使其符合实际地形。
①地物对构网的影响及处理方法等高线在遭遇房屋、道路等地物时需要断开，这样在地形图生成三角网时，除了要考虑地性线的影响之外，更应该顾及到地物的影响。
南方CASS数字地面模型DTM法在土石方工程量计算中的应用
南方CASS 数字地面模型DTM法在土石方工程量计算中的应用发布时间：2021-07-28T11:45:22.950Z 来源：《基层建设》2021年第13期作者：张莹[导读] 摘要：南方CASS地形地藉成图软件是基于AutoCAD平台技术的数字化测绘数据采集系统,广泛应用于地形成图,地藉成图、工程测量应用三大领域。
中国水利水电第九工程局有限公司贵州贵阳 550081摘要：南方CASS地形地藉成图软件是基于AutoCAD平台技术的数字化测绘数据采集系统,广泛应用于地形成图,地藉成图、工程测量应用三大领域。
在土石方工程量的计算中,CASS工程应用中的DTM法土石方工程量计算被广大测量人员所采用,因DTM法土石方工程量的计算有“根据坐标文件”计算、“根据图上高程点”计算、“根据图上的三角网”计算和“计算两期间土方”计算的四种方法,每种计算方法都有在特定环境下的优越性与适用性,如何掌握各种方法的计算和根据实际情况采用对应的方法来进行土石方工程量的计算,保证计算精度,是测量人员必须掌握的基本技能。
关键词：CASS;DTM;土石方计算;应用实例1 前言在工程建设中,不管是工业建筑、民用建筑、水利工程、道路建设还是其它的工程建设中,土石方工程量的测量和土方石方工程量的计算在工程设计与施工中是非常广泛,因土石方工程量的外业测量和内业计算工作量大而烦琐,为了提高工作效率,目前全站仪,GPS等测量仪器和CASS、CAD、天正、飞时达等各种土石方工程量计算相关软件应运面生。
南方测绘的CASS系列软件,20O0年被国土资源部作为全国测绘软件推荐使用,南方CASS软件的土石方工程量计算方法中,包括DTM法、断面法、方格网法、等高线法,其中 DTM 法是一种基于不规则三角网结构的土石方工程量计算方法,因其计算精度高而越来越被广泛采用,本文将以CASS 7.1为例介绍DTM法土石方工程量计算的应用。
2 DTM 模型法的适用范围及计算原理DTM法土石方工程量的计算有四种计算模块，分别是“根据坐标文件”计算、“根据图上高程点”计算、“根据图上三角网”计算和“计算两期间土方”这四种方法,这四种方法根据原始地面.设计面和已知参数等,适用范围都各不相同,DTM 法各计算方法适用范围见表1。
地理信息系统试卷b答案
河南大学环境与规划学院2006～2007学年第1学期期末地理信息系统试卷B卷答案一、判断题（每小题1分，共10分）1.与MIS 相比，GIS 主要增添了图形编辑功能。
（×）2. 由于GIS 与CAD 所处理的对象的规则程度不同，因此二者很难交换数据。
（×）3. 当地物范围确定时，栅格单元越大，则它所表达的地物的地理信息越详细。
（×）4. 只有明确的拓扑关系，GIS 才能处理各种空间关系，完成空间分析。
（×）5. 空间数据的格式转换分为两大类，一类是从适量格式转化成栅格格式，另一类是从栅格格式转化为矢量格式。
（×）6. 系统聚类分析的主要依据是把相似的样本归为一类把差异大的样本区分开来。
（×）主成分分析：通过数理统计分析，求得各要素间线性关系的实质上有意义的表达式，系统聚类分析：根据多种地学要素对地理实体进行划分类别的方法。
层次分析：将人的思维层次化，数量化，用数学方法提供定量依据。
判别分析：预先确定等级7. 栅格数据编码方法有链式编码、四叉树编码、块式编码和游程长度编码等。
（√）8. 对于不规则的离散高程数据采样点，可以用不规则三角网的方法生成DEM。
（√）9. 矢量形式绘图以设置像素颜色或灰度值为基本指令。
（×）10.无论采用什么数据压缩编码方法，对空间数据进行压缩处理，都会降低原始的精度。
（×）二、填空题（每空1分，共10分）1、实体的空间特征可以用空间维数来衡量，不同的实体对应的维数是：点为 0 维；面为 2 维。
2、作为信息系统，GIS由四个基本要素组成，它们分别是软硬件、应用模型、数据和应用人员。
3、在双元数据模型中，图形数据与属性数据是通过 ID 联系起来的。
4、所谓的拓扑关系是指实体之间的包含、邻接和关联关系。
三、选择题（每小题1分，共10分）1、获取栅格数据的方法有：（C ）A．手扶跟踪数字化法B．屏幕鼠标跟踪数字化法C．扫描数字化法D．人工读取坐标法2、矢量结构的特点是：（D ）A．定位明显、属性隐含B．定位明显、属性明显C．定位隐含、属性明显D．定位隐含、属性隐含3、在GIS 中组织属性数据，应用较多的数据库模型是：（A）A．关系模型B．层次模型C．网状模型D．混合模型4 、地理数据一般具有的三个基本特征是：（A）A.空间特征、属性特征和时间特征B.空间特征、地理特征和时间特征C 地理特征、属性特征和时间特征D.空间特征、属性特征和拓扑特征5、湖泊和河流周围保护区的定界可采用：（D）A. 空间聚类B.统计分析C.叠置分析D.缓冲区分析包含分析网络分析6、GIS 进入推广应用阶段是20 世纪：（D ）A.60 年代B.70 年代C.80 年代D.90 年代7、属性数据编码内容包括：（B ）A. 登录部分、分类部分和控制部分B. 登录部分、分类部分和配置部分C. 数字化部分、分类部分和控制部分D. 数字化部分、数据处理部分和数据分析部分8、栅格结构与矢量结构相比较：（D ）A.数据结构复杂，冗余度小B.数据结构复杂，冗余度大C.数据结构简单，冗余度小D.数据结构简单，冗余度大9、以下选项中不属于空间数据编辑与处理过程的是（D）A.数据格式转换；B.投影转换；C.图幅拼接；D.数据分发10、以下选项中不属于WebGIS 软件产品的是（D）A.Mapinfo ProServer；B.GeoMedia；C.ArcIMS；MapGuide ModelServerD.ArcGISDesktop四、名词解释（每个名词4分，共20分）1、地理信息系统地理信息系统（Geographical Information Systems或Geo－Information systems，GISs）有时又称为“地学信息系统”或“资源与环境信息系统”。
探讨两期间土方的计算
探讨两期间土方的计算【摘要】随着城市建设的快速发展，在项目开工之前，首先就是对场地土方工程量的测算。
通过前期的设计和后期施工方案的结合，对现场的土方经过测绘，计算出设计面与开挖面之间的土方量，为工程造价提供可靠地参考数据。
土方量的测绘和计算直接影响着工程的造价和方案的优化，因此把握测绘中的关键节点和合理的计算方法尤为重要。
【关键词】土方工程方格网法DTM 土方计算在工程项目建设中，我们常会遇到土方工程，土方工程就是要对建设场地的土方按照设计图纸对场地土方进行平整，多余的土方进行外运。
为了准确获取土方工程量信息，就必须对场区进行地形测绘，并加测高程格网，对地貌变化较大区域如：水塘、沟渠、土堆、陡坎进行高程点加密。
在高程格网的测绘中建议格网宽度在10米至20米为宜，局部可加密至5米。
在获得准确地形地貌信息后就可以结合设计平面采用方格网法、DTM法、等高线法及断面法对土方量进行计算。
通过大量的工程实例证明，只有获取高精度、高分辨率的高程模型，结合与地形特点相匹配的算法才能让计算土方量与实际工程量相接近。
1.1 土方工程介绍1.1.1 土方工程的内容及施工要求土方工程施工，要求标高、断面准确，土体有足够的强度和稳定性，土方量少，工期短，费用省。
但由于土方工程施工具有面广量大，劳动繁重，施工条件复杂等特点，因此，在施工前，首先要进行调查研究，了解土壤的种类和工程性质，土方工程的施工工期、质量要求及施工条件，施工地区的地形、地质、水文、气象等资料，以便编制切实可行的施工组织设计，拟定合理的施工方案。
为了减轻繁重的体力劳动，提高劳动生产率，加快工程进度，降低工程成本，在组织土方工程施工时，应尽可能采用先进的施工工艺和施工组织，实现土方工程施工综合机械化。
1.1.2 土的工程性质土有各种工程性质，其中影响土方工程施工的有土的质量密度、含水量、渗透性和可松性等。
1.1.2.1 土的质量密度分天然密度和干密度。
土的天然密度，指土在天然状态下单位体积的质量；它影响土的承载力、土压力及边坡的稳定性。
地形建模中不规则三角网构建的优化算法研究
第31卷第5期2006年5月武汉大学学报・信息科学版G eomatics and Information Science of Wuhan University Vol.31No.5May 2006收稿日期:2006204203。
项目来源:国家自然科学基金资助项目(40071071)。
文章编号:167128860(2006)0520436204文献标志码:A地形建模中不规则三角网构建的优化算法研究谭仁春1,2 杜清运1 杨品福1 张珊珊2(1 武汉大学资源与环境科学学院,武汉市珞喻路129号,430079)(2 广州市城市规划勘测设计研究院,广州市建设大马路10号,510060)摘 要:对利用数字线划图(DL G )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。
关键词:数字线划图;地形三维模型;约束Delaunay 三角网中图法分类号:P208;P283.7 地形三维模型又叫数字高程模型(digital el 2evation model ,D EM ),或称为数字地形模型(dig 2ital terrain model ,D TM ),是构建地形表面空间位置与其相关属性信息的数字化表示。
地形三维模型是对地形表面在地形采样数据基础上的表面重构。
如果采样数据为高程,则为数字高程模型。
DEM 建模主要可分为离散点建模、三角网建模、规则格网建模以及混合表面建模等,在实际应用中,基于三角网和规则格网的建模方法使用较多,被认为是两种基本的建模方法[1]。
其中三角网建模具有高精度、高效率和易于处理地性线(如断裂线、构造线等)等特点,并且规则格网数据一般在构建三角网的基础上经过内插得到,因此,构建三角网是建立地形三维模型的关键,其中,由于约束Delaunay 三角网具有良好的形态,在表达地表形态方面表现较为出色,得到普遍认可。
不规则三角网
不规则三角网 起源 定义 特性 生成 方法 思考 题 满足最佳三角形条件，即：尽可 能保证每个三角形是锐角三角形 或三边长度近似相等 最小角最大化
定义 起源 定义 特性 生成 方法 思考 题 • 不规则三角网（TIN——Triangulated Irregular Network）是专门产生DTM数据而设计的一种 DTM数据模型。
1、TIN与Grid 等高线模型优缺点对比分析？ 2、TIN与Grid 、等高线能否进行相互转换？
起源 定义 特性 生成 方法 思考 题
敬请各位老师批评指正
插点法 起源 定义 特性 生成 方法 思考 题 步骤:
插点法 起源 定义 特性 生成 方法 思考 题 步骤:
插点法 起源 定义 特性 生成 方法 思考 题 步骤:
插点法 起源 定义 特性 生成 方法 思考 题
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起源 定义 特性 生成 方法 思考 题
地理信息系统课程
不规则三角网
中国矿业大学(北京) 孙文彬
不规则三角网 起源 定义 特性 生成 方法 思考 题
气象站
不规则三角网 起源 定义 特性 生成 方法 思考 题 荷兰气象学家A•H•Thiessen
不规则三角网 起源 定义 特性 生成 方法 思考 题 荷兰气象学家A•H•Thiessen
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第23卷 第2期重 庆 交 通 学 院 学 报2004年4月Vo1 23No 2JOURNAL OF C HONGQI NG JIAOTONG UNIVE RSI TY Apr.,2004基于不规则三角网的DTM若干问题的探讨赖鸿斌, 李永树(西南交通大学测量工程系,四川成都610031)摘要:介绍了用不规则三角网(TIN)建立数字地面模型(DTM)的基本思路,讨论了在建模过程中所遇到问题的解决方法,分析了混合模型的应用问题及TIN数据结构.最后,运用实例说明了由TIN生成的DTM在工程中的应用方法.关 键 词:不规则三角网;数字地面模型;数据结构中图分类号:U412 24 文献标识码:A 文章编号:1001 716X(2004)02 0090 04数字地形模型(Digital Terrain Mode,简称D TM)是表示地形表面的数学(数字)模型.从数学的观点看,地面模型是一个空间连续函数,或是地形模型的离散化表示.对地形表面进行表达的各种处理可称为表面重建或表面建模,重建的表面通常被认为是DTM表面[1].DTM的核心是地面特征点的三维坐标数据和一套对地表提供连续描述的算法,最基本的DTM至少包含了相关区域内平面坐标(X,Y)与高程Z之间的映射关系,即Z=F(X,Y) (X,Y) DTM所在区域[2].目前,DTM模型的建立和利用已成为地理信息系统的重要组成部分.1 基于不规则三角网建立DTM地形表面的建模主要有4种方法:基于点的建模方法、基于不规则三角形的建模方法、基于规则格网的建模方法和混合建模方法[1],其中用得较多的是基于不规则三角形的建模方法和基于规则格网的建模方法.基于不规则三角形建模是直接利用野外实测的地形特征点(离散点)构造出邻接的三角形,从而组成不规则三角网结构.相对于规则格网,不规则三角网具有以下优点:利用原始资料作为网格结点;不改变原始数据和精度;能够插入地性线以保存原有关键的地形特征,以及能很好地适应复杂、不规则地形等.不规则三角网(TI N)作为一种主要的DTM表示法,虽然其生成算法比较复杂,但却有许多优点.根据生成三角网算法的不同,可以将生成三角网的算法分为以下三种:分而治之算法、数据点逐次插入算法和三角网生长算法[1].分而治之算法的思想以及生成V 图的分治算法最先是由Shamos和Hoey提出的.Le wis和Robinson将分而治之算法思想应用于生成三角网并给出了一个简化算法:即递归地分割点集,直至子集中只包含三个点而形成三角形,然后自上而下地逐级合并生成最终的三角网;数据点逐次插入算法的思想是由Lawson提出的,以后,Lee和Schachter、Sloan、Watson、Pareschi和Macedonio、Puppo 和Floriani等人先后对这一算法做进一步的改进和完善;三角网生长算法是由Green和Sibson在1978年首先给出的.后来,Reif、Maus和Brassel等人也发表了类似的算法.下面主要讨论利用三角网生长算法来构建不规则三角网.如图1所示,在数据点集中任取一点A,查找距图1 其始三角形的确定收稿日期:2003 02 21;修订日期:2003 06 19基金项目:国家自然科学基金项目(40371098)资助作者简介:赖鸿斌(1978-),男,福建莆田人,硕士生,从事3S的应用研究.离此点最近的点B 作为三角形的第二个顶点,相连后以AB 的连线作为基线.然后再从附近的点中选取第三个顶点C .选取时主要有以下几种准则:1)空圆准则[1]:在TI N 中,过每个三角形的外接圆均不包含点集中的其余任何点(图2a).2)最短距离和准则[3]:在TI N 的每个三角形中,一点到基边两端的距离和最小(图2b).3)最大最小角准则[1]:在TIN 的两个相邻三角形形成的凸四边形中,这两个三角形中的最小内角一定大于交换凸四边形对角线后形成的两三角形的最小内角(图2c).4)张角最大准则[3]:在每个三角形中,第3点到两基边的张角为最大(图2d).图2 T IN 的三角化准则当起始三角形构建后,以起始三角形的三边作为基边依次向外扩展,直至将点集内所有的离散点都构成三角网为止.需要注意的是,虽然目前计算机的存储能力和计算速度在不断地提高和加快,但在搜索最佳点构建不规则三角网时,如果对所给的每个点都按某种准则进行搜索,就会减慢搜索的速度,从而影响构网的效率.对于小数据量,效果不明显;而对于大数据量进行构网则会显得非常耗时.因此,在构网时,我们应事先把数据点集按某种规律进行分块存储,这样可以大幅度地提高搜索的速度,从而减少构网的时间.具体方法如下:在初次调入原始数据时,先计算出原始点集中X ,Y 的最大值和最小值:X max 、Y max 、X min 、Y min ,则所有的点均落在(X min 、Y min )、(X min 、Y max )、(X max 、Y min )、(X max 、Y max )4点构成的矩形区域内;然后将此矩形划分成适当数量的正方形格网;最后计算各点落入的网格并统计每一网格存储有哪些点,记录下来.当搜索第3点时,我们首先确定底边之中点P 所在的网格,搜索此网格内所有点,直到找到一个距P 最近的点.为了确保找到的点是最近的点,还需要补充此网格周围的8个网格.若在P 点所属网格内没有点,则需对该网格周围8个网格分别做与上面情况同样的处理.2 特殊地貌和地物的处理由于实际地貌、地物的复杂性,因此,在TI N 生成的过程中,还应考虑对特殊地貌和地物的处理,即将地形特征点作为模型的顶点,地形特征边和地物作为模型的限制边参与建模,使得所生成的不规则三角网的顶点包含地形特征点,边包含地形特征线和地物.把地性线、地物和断裂线等作为约束条件构建不规则三角网,可有效消除TIN 中的 平三角形和不合理的三角化现象,从而保证所生成DTM 的正确性[2].2.1地性线的处理由于不规则三角网结构的DTM 是以三角形为基本单元表达实际地形,所以,山脊线、山谷线等地性线就不应该通过TIN 中的任一三角形的内部,否则三角形就会 进入 或 悬空 于地面,与实际地形不符,产生的数字地形模型有误[4].因此,在原始数据的采集过程中,必须用特征码记录地性线的编码信息.当构造TI N 时,应使地性线作为约束线段(强制线段)来处理,即作为三角网的一条边,以此作为基线向外扩展三角形(图3).这样,就保证了实际地形和DTM 相符,从而提高DTM 的精度.其处理的具体步骤如下:a)调整前三角网 b)调整后三角网图3 含有地性线的不规则三角网1)利用原始数据点集建立初级的不规则三角网;2)在初级三角网中插入一约束线(地性线);3)确定边界与约束线段相交的三角形,如果两个这样的三角形有公共边,则将此公共边删除,最后形成带约束线段的影响多边形(影响区域);4)将影响多边形其它顶点与约束线段的起始点相连;5)应用带约束条件的局部最优方法(LOP Lo cal Optimization Procedure)交换凸四边形的对角线,以更新影响多边形内的三角形,使约束边成为三角网中的一边;91第2期 赖鸿斌,等:基于不规则三角网的DTM 若干问题的探讨6)重复上面4步,直至所有约束线段都加入到三角网中.2.2地物的处理由于房屋、河流、池塘等地物的内部标高基本上是一致的,所以,在建立DTM 时,应该将它们作为闭合区域来处理.具体的处理方法是:首先按处理地性线类似的方法调整三角网;然后,利用 射线法 或 垂线法 判定三角网中各三角形的重心是否落在该区域内.若是(即 射线 或 垂线 与地物边界的交点个数为奇数2n +1个),则消去该三角形;若不是(即 射线 或 垂线 与地物边界的交点个数为偶数2n 个),则保留该三角形.经测试后,除去所有重心落在地物区域内部的三角形,从而形成 空白区域 .最后,在扩展三角形时,应以地物的边线作为一条基边向外扩展.3 不规则三角网与规则格网的混合模型TI N 模型的主要优点就是可以根据地形的起伏变化而改变采样点的密度,并决定采样点的位置.这样既能避免地形起伏不大地区产生冗余数据问题,从而节省存储空间,同时,TI N 还能根据地性线、地物等来生成符合实际地形情况的DTM.但是,正是这些优点导致了其数据存储与操作的复杂性[1],不便于规范化管理.因此,在实际应用中,应将不规则三角网与规则格网结合起来形成混合模型,用来表示DTM.图4 TIN 和规则格网的混合模型在混合表面建模中,大部分的软件是首先根据系统格网采样建立初级的正方形和三角形,初级网构建后,如果数据中还包含地性线,则规则格网进一步分解成局部不规则三角网(图4).4 TIN 数据结构TI N 的数据存储方式比格网DTM 复杂,它不仅要存储每个点的高程,还要存储其平面坐标、节点连接的拓扑关系、三角形及邻接三角形等关系.目前,国内外已有很多学者对TI N 拓扑结构的存储方式作了深入的研究并给出了其数据的存储结构.表1是对应于图5的不规则三角网的一种表示方法,包括点数据结构、边数据结构和三角形数据结构,其各自的数据结构用C 语言定义如下:表1 TIN 的数据结构点边结点点号坐标三角形相邻三角形三角形结点1x 1,y 1,z 1A B ,E A 1,2,62x 2,y 2,z 2B C ,A B 2,3,63x 3,y 3,z 3C F ,D ,B C 3,4,64x 4,y 4,z 4D H ,E ,C D 4,5,65x 5,y 5,z 5E D ,A E 5,6,16x 6,y 6,z 6F C ,G F 3,7,47x 7,y 7,z 7G F ,H G 7,8,48x 8,y 8,z 8HD ,GH8,5,4图5 TIN 的平面图形点数据结构Struct Point{float x,y,z; 三维坐标}*Ppoint 边数据结构Struct Line{int firstIndex,lastInde x ; 起点坐标int Tri1,Tri2; 左右三角形号}*Pline 三角形数据结构Struct Triangle{int iPoint1,iPoint2,iPoint3; 三角形三个点号int Tri1,Tri2,Tri3; 左右三角形号}*Ptriangle5 实际应用用不规则三角网生成的DTM 在工程中应用十分广泛,例如在铁路、公路的勘察和设计工作中,可利用DTM 生成等高线,绘制断面图、坡面图,以及立体透视图,并计算测区的面积、土方量等.下面实例就是利用野外测量的原始数据生成不规则三角网,从而绘制该测区的等高线.表2是利用Leica 全站仪配合电子手簿在某高速公路测区采集的部分原始资料.由于受各种因素的影响,必须对所采集的原始数据进行一些适当的92 重庆交通学院学报 第23卷表2 某高速公路段采集数据编号X Y Z 1589 820567 88050 1002547 880551 08049 6003561 120551 08048 6004505 490574 69053 3005513 170561 73051 300 40553 027536 81744 19841539 855528 03142 52542528 879516 10141 96643500 000500 00050 000(比例尺1 1000 等高距1m)图6 生成的不规则三角网和等高线处理才能够满足实际应用的需要.当数据处理后进行构网时,应考虑对地性线、地物等的处理,最后,利用基于不规则三角网的DTM 生成等高线.在等高线的生成中,一般先追踪生成折线等高线,然后,以一定的拟合方式(例如张力样条拟合、三次B 样条拟合、SPLINE 拟合等)生成曲线等高线.图6是利用三次B 样条拟合方式生成比例尺为1 1000、等高距为1m 的测区等高线.6 结束语利用基于不规则三角网的D TM 生成等高线、断面图,以及计算土方填、挖量等,从根本上改变了传统的作业方式,大大提高工作效率.近几年来,随着计算机软件、硬件、网络及测绘手段的不断改进,DTM 必将具有越来越广泛的应用.参考文献:[1] 李志林,朱 庆.数字高程模型[M].武汉:武汉大学出版社,2000.[2] 杨德麟.数字高程模型[J].测绘通报,1998,(3):37 38.[3] 刘学军,符锌砂.三角网数字地面模型的理论、方法现状及发展[J].长沙交通学院学报,2001,(2):24 30.[4] 谢祥根,符锌砂.考虑地形特征的三角网数模建立方法[J].中国公路学报,2000,(1):10 13.Discussion of several problems in DTM based on TINLAI Hong bin, LI Yong shu(Department of Surveying Engineering,South west Jiaoton g Universi ty,Chengdu 610031,China)Abstract :A method of estabisihing digital terrain models(DTM)with TIN is introduced,and problems during modeling are discussed in the paper.Furthermore,application problems about the hybrid model,as well as the data structure of TIN,are analyzed.In the end,the method of applying DTM based on TIN in engineering is illustrated.Key words :TIN;DTM ;data structrue责任编辑:袁本奎93第2期 赖鸿斌,等:基于不规则三角网的DTM 若干问题的探讨。