基于空间分析方法对TIN模型建立后平区域的修正

基于等高线和其他地形特征要素构建的TIN模型，再内插生成DEM往往存在大量不合理平三角形造成的平坦区域，针对这些不合理的平坦区域提出了利用空间分析的方法，对其进行修正，使得DEM逼近地形特征，首先提出了利用似圆度以及其他参数对不同类型的平三角形进行归类，进而将不合理的平区域提取出来，然后针对不同类型的平区域使用不同的处理方法，对山顶造成的平区域采用了增加内插点的方法，对等高线曲率比较大的地方以及鞍部形成的平区域，采用平区域的缓冲区选择方法提取影响平坦区域内插值的高程点，采用局部内插方法获取其平坦区高程值，通过叠加运算的方法来修正不合理平坦区，最后通过实验验证了此方法的有效性。     

基于遥感影像的DEM地形信息增强表达研究——以梯田DEM构建为例

将遥感影像信息应用于梯田DEM构建是实现DEM地形信息增强表达的有效方式.通过RTK测量方法获取梯田实验样区实测点高程数据,构建了0.5 m分辨率Hc-DEM作为对“真实地表面”的模拟.根据1∶10000国家基本比例尺地形图精度标准,基于Hc-DEM提取等高距5 m等高线并插值生成5 m分辨率DEM,以该数据作为基础数据分别使用快速构建方法与基于田面边界的梯田DEM构建方法进行梯田DEM构建,实现梯田信息在DEM数据上的信息强化表达.对比分析上述4种DEM数据的高程频率特征,并以Hc-DEM数据作为参照求取高程中误差,结果表明从遥感影像上获取相关梯田信息进而辅助梯田DEM表达具有可行性,基于田面边界的梯田DEM构建方法对梯田地形强化效果相对较优,该研究将为构建其他有遥感信息加入的地形信息增强DEM提供一定参考.     

南方典型丘陵区域DEM高程插值方法研究

以湖南城市学院玉壶山为研究区域,利用曲面移动拟合法、线性内插法、自然邻点插值法和Kriging插值法等4种插值方法对采样点数据进行高程插值,生成规则格网DEM,并对内插结果进行了精度分析.在建立DEM的基础上,对4种插值方法生成相应的等值线、坡度和坡向值,通过与实际地形的比较,对不同算法插值结果进行了分析和评价.实验结果表明,在地貌类型以丘陵和山地为主的南方地区,曲面移动拟合法(SMF)有着更加良好的表现,能够更精确地模拟出真实的地形.本文研究可为南方典型丘陵区域DEM内插算法的选择提供参考和借鉴.     

ROAM算法原理及其应用研究

目前，若不涉及细节层次(LOD)的地形算法则很难实现地形的实时可视化，细节层次地形算法采用启发式的方法确定地形的哪些部分需要更为详细的细节以使显示效果更为真实。ROAM算法就是通过采用分解和合并方法实时地调整三角形网格，能交互式地实现观察依赖、局部可调整的地形网格化处理，生成多分辨率的地形模型。ROAM算法能以高帧速提供具有数干三角形的高质量的三角网，其简单和可扩展性使其成为目前地形渲染中广泛研究的算法。     

复杂条带状沟谷地形点云抽稀与内插算法对数字高程模型构建的精度影响

针对点云数据构建数字高程模型(DEM)的精度受点云抽稀和内插算法等因素影响的问题,设计不同点云抽稀方法和不同内插算法对DEM构建精度影响的两组试验,寻求适用于复杂条带状泥石流沟谷地形构建DEM的组合方法 .利用空间抽稀、体素分割抽稀、随机抽稀3种方法以96%的抽稀率对原始点云数据进行抽稀,得到的抽稀结果再分别应用自然邻点插值法、反距离权重法(IDW)、克里金法、样条函数法4种内插算法进行内插,共构建出12种组合生成DEM的方法,对每种组合方法构建的DEM进行高程和坡度精度评价分析.结果表明,针对泥石流沟谷地形空间抽稀条件下利用IDW进行DEM内插的结果最为可靠,拟合优越度为0.999 540,平均误差为0.746 2 m,中误差为1.262 9 m.     

不同地貌类型区DEM空间内插算法精度评价

数字高程模型(DEM)是数字地貌形态表达最为常用的基础数据,在工程建设规划设计、地貌定量分析、流域水文和土壤侵蚀模拟分析、土地利用、数字地质、遥感图像辅助分类等方面具有重要的用途.通过数字化等高线空间内插生成DEM是当前的主要技术手段之一,不同的空间内插算法和不同的地貌区域应用对DEM生成的质量和精度有重要的影响.本文选择了丘陵、山地和高山地3种地貌类型区,利用国际上流行的DEM专业化插值ANUDEM方法及另外5种典型常用的空间插值方法生成DEM,然后通过任意点法、等高线回放法及三维可视化叠加分析方法对生成的DEM进行了精度对比分析.结果表明,3种地貌区ANUDEM算法生成的DEM精度最高,IDW算法其次,THIESSEN算法、Kriging算法和自然邻域法精度相似,样条函数法精度最低.同一种空间插值方法,在地形起伏越大的地区,生成的DEM精度越低.     

桥梁参数化建模系统的虚拟地形及数据组织

结合桥梁参数化3维建模系统的需要,提出快速的虚拟地形生成算法.该算法利用分形理论丰富地形细节,通过四叉树存储不规则三角网,提高点在三角形的检索速度,使用稀疏控制点剖分检索到的三角形,实现桥梁模型和地形的合理叠加;通过点在三角形的查找实现视点与地形的快速碰撞检测,从而控制了视点范围;采用树状结构有效组织地形、天空球和桥梁模型等数据,最终生成以桥梁为主的逼真场景.     

基于Delaunay三角网与Voronoi图联合提取等高线骨架的地形重建算法研究

提出一种基于Delaunay三角网与Voronoi图联合提取等高线特征骨架的地形重建算法,该算法利用各Delaunay三角形与其对偶Voronoi多边形之间的关系,能一步高效的提取骨架,再通过分析骨架点与主要地貌特征的对应关系,对骨架点进行插值,最后由提取的骨架及原有等高线共同建立新的TIN,完成整个数字高程模型(DEM)的生成。实验结果表明,该算法对修正TIN 中不真实的平坦区域有良好的效果,使得生成的TIN 能更准确地描述地形特征。     

三维地形仿真技术在环保疏浚工程中的应用

根据不规则三角网生成算法的最新研究成果,改进了递归分割-合并算法,并针对目前三角网生成算法的缺点,提出了包络三角网生成算法.根据GPS实测数据生成不规则三角网,实现了水下地形的可视化.应用实例表明,包络三角网生成算法有效地减少了冗余三角形的生成,生成的三角网与实际湖底形状吻合较好.     

一种曲面拟合内插数字海图水深插值算法的设计与实现

设计和实现了一种改进的曲面拟合内插水深插值算法。以实现海岸带数字高程模型(DEM)为背景，比较几种不同的水深插值算法的优点和不足，设计一种曲面拟合内插算法并建模实现，表明该算法具有插值结果较精确和鲁棒性较好等优点，应用在MGIS上进行海岸带DEM实验并取得了较好的实验结果。     

基于三角形二叉树的地表模型动态简化算法

多分辨率模型简化技术是实现复杂模型交互式可视化的有效手段。为实现地形漫游 ,提出基于三角形二叉树的地形网格模型动态简化算法 ,实现了与视点相关的连续多分辨率简化及快速动态绘制。算法利用三角形二叉树结构记录三角形的分裂和合并关系 ,在预处理中计算出数据点的误差值 ,绘制时根据与视点相关的各参数确定需保留的数据点集 ,基于二叉树进行三角形的分裂和合并操作 ,动态修改需要绘制的三角形链表 ,得到所需分辨率下的近似网格模型。实验表明该简化算法简单有效、易于实现 ,支持对地形模型的交互式快速绘制     

无缝LOD算法在大规模地形绘制中的实现

采用无缝LOD算法,将地形分割成不同分辨率的矩形节点,每个矩形由四个不同分辨率的三角形片和连接三角形的缝合带组成,实现了大规模地形的实时绘制,有效提高了地形绘制质量,绘制速度较传统LOD算法提高了近一倍。     

基于有符号距离场的矿山三维模型布尔运算

针对复杂形态的矿山三维模型构建,提出一种基于三角网格的有符号距离场的三维模型布尔运算算法.首先借助方向包围盒层次树快速计算三角形之间的交线,然后通过约束德洛内三角剖分对候选的三角形逐个进行拆分,分别计算三角网格模型的顶点、边和面的角度加权伪法矢,建立要运算的2个三角网格的有符号距离场,从而根据有符号距离场确定拆分后三角形单元与另一个模型的位置关系,最终根据布尔运算类型进行取舍得到表面模型的运算结果.该算法能有效的对三角网格表面模型实施布尔运算,适用于各种复杂的矿山三维模型.     

散乱数据点的NURBS曲面重建算法

给出了一个新的散乱数据的NURBS曲面重建算法．算法充分利用邻近点集反映出的局部拓扑和几何信息，基于二维Delaunay三角剖分技术快速地实现每个数据点的局部拓扑重建．然后通过自动矫正局部数据点的非法连接关系，把局部三角网拼接成一张标准NURBS网格．结果表明，本算法非常高效、稳定，可以快速地直接重构出任意拓扑结构的NURBS三角形网格。     

由点云数据生成三角网格曲面的区域增长算法

提出一种新的由点云数据生成三角网格曲面的区域增长算法. 该算法充分利用点云内在的几何与拓扑信息, 使用一组检测过滤规则, 对曲面进行快速网格重构. 算法包括两部分： 首先对点云做预处理完成数据精简, 其次使用一组检测规则, 从种子三角形出发, 针对每个活动边, 在点云中选择匹配点与其构成新的三角形, 并通过不断更新边界, 使剖分区域不断增长. 所使用的检测规则, 可以针对活动边与预选择匹配点之间的不同位置关系采用不同的阈值, 从而避免了重叠与自交三角形的生成, 防止产生错误拓扑, 确保了重构三角网格曲面的质量. 同时针对区域增长算法中的前沿分裂问题, 在数据结构中采用反向重合边, 使剖分过程始终保持一个前沿边界. 实验结果表明, 该算法具有运算速度快、 结果准确性好、 适用范围广等优点.     

复杂地质构造的等值线填充及实现

本文实现了一种基于局部多边形的复杂地质构造等值线图的填充算法.算法基本思想是:先对矩形网格的顶点值采用两段法估计,然后把断层线作为约束条件,将矩形网格划分为若干个的三角形网格,最后在三角形网格内完成等值线的追踪和填充.研究实例表明,该算法在油藏描述可视化中有很好的显示与应用效果.     

基于Laplacian算子的法向网格生成

多分辨率法向网格是网格的一种多分辨率表示方法。其中每一个分辨率层次都是它的前一层法向的偏移,因而除基网格顶点外,其它顶点都可表示为一个标量形式。本文提出一个生成法向网格的算法,对Lgor Guskov等人的方法作了改进,首先,在计算基网格的网格简化过程中,记录下每个基网格三角形在原始网格中的相关三角形集,以此来提高求交效率同时仍保证较高的准确性。其次,增加了处理边界情形的能力。最后,利用Lapacian算子的切向分量对法向网格进行重新参数化。使得网格的三角形分布更均匀,三角形的形状也更为正则。从实验结果可以看到,本文的算法具有较强的实用性,所得到的法向网格与原始网格的逼近误差也很小。     

与视点相关的多分辨率地表模型简化算法

为了提高交互式显示复杂三维模型的效率,针对规则地表模型提出一种多分辨率简化算法,充分利用帧间相关性加速动态简化过程。算法采用自适应四叉树结构判定地表模型可见性区域,减少绘制过程中处理的数据量。同时根据帧间变化的规律性,按照相邻帧间显示状态发生改变的顶点集合来局部修改需要绘制的三角形链表,并对其进行可见性裁剪,从而快速得到当前帧的简化网格模型。实验结果表明,该算法有效减少了简化计算量,对中等规模地形绘制速度可达到15帧/s,基本能满足交互式漫游的实时性要求。     

三角网格中的孔洞修补算法

提出一种三角网格中的孔洞修补算法, 先应用最小内角原则, 对孔洞直接进行三角剖分得到孔洞剖分的新三角形集合, 然后依据孔洞边界顶点密度, 应用圆和最大内角优化原则, 对新三角形集合进行加点细分得到初始补丁网格, 最后应用λ-μ方法对初始补丁网格进一步优化, 得到最终的补丁网格. 实验结果表明, 该算法效率高、 准确性好.     

基于超平面及遗传算法优化的网格简化

基于对目前反求工程中已有方法的分析，引入超平面的概念；通过对三角网格曲率的离散化计算，经过种子点的生长以及区域合并形成超平面。在对超平面删除后留下的空洞进行重新三角化时，利用遗传算法生成具有空间形状优化的简化模型。在此过程中以一种新的编码方式使遗传算法能够适应网格优化的特殊性；通过对变异算子的修改，保证遗传进化的有效性；将交叉算子放弃，避免了新产生的三角网格和已经存在的网格重叠和相交。通过这种方法可以调节形状的优化程度和侧重度。