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1、基于三角網(wǎng)生長(zhǎng)法的基于三角網(wǎng)生長(zhǎng)法的Delaunay三角網(wǎng)生成算法三角網(wǎng)生成算法【摘要】【摘要】論文簡(jiǎn)要介紹了Delaunay三角網(wǎng)的性質(zhì)以及基本生成算法,并重點(diǎn)介紹了三角網(wǎng)生長(zhǎng)法的基本原理和算法步驟,并通過設(shè)計(jì)合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),對(duì)算法進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。對(duì)算法進(jìn)行分析并提出通過構(gòu)建格網(wǎng)索引,進(jìn)一步提高三角網(wǎng)生成效率。【關(guān)鍵詞】三角網(wǎng)生長(zhǎng)法【關(guān)鍵詞】三角網(wǎng)生長(zhǎng)法擴(kuò)展擴(kuò)展TIN格網(wǎng)索引格網(wǎng)索引1.引言引言數(shù)字地形模型DTM(DigitalTerrai
2、nModel)是指對(duì)地形表面形態(tài)屬性信息的數(shù)字表達(dá),是帶有空間位置特征和地形屬性特征的數(shù)字描述[1]。DTM是GIS的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源,可用于土地利用現(xiàn)狀的分析、合理規(guī)劃及洪水險(xiǎn)情預(yù)報(bào)等。DTM地形屬性為高程時(shí)稱為數(shù)字高程模型(DEM)。DEM主要的三種表示模型為規(guī)則格網(wǎng)模型、等高線模型、不規(guī)則三角網(wǎng)模型(TriangularIrregularwk簡(jiǎn)稱TIN)。數(shù)字化等高線模型不適合計(jì)算坡度或制作地貌渲染圖等地形分析,規(guī)則格網(wǎng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,
3、計(jì)算方便;但存在數(shù)據(jù)冗余,數(shù)據(jù)采集較麻煩,難以表達(dá)復(fù)雜地形等缺陷。TIN即能夠避免平坦地形時(shí)數(shù)據(jù)冗余,也能表達(dá)復(fù)雜地形,可以根據(jù)任意地形特征點(diǎn)表示DEM,因此被廣泛應(yīng)用。Delaunay三角剖分能最大程度的接近等邊三角形,避免狹長(zhǎng)三角形,并且能保持三角網(wǎng)的唯一性,使其成為生成TIN的最佳選擇。本論文將簡(jiǎn)要介紹和比較幾種常用的Delaunay三角網(wǎng)生成算法(逐點(diǎn)插入法,三角網(wǎng)生長(zhǎng)法,分割合并算法等),并且對(duì)三角網(wǎng)生長(zhǎng)法算法原理進(jìn)行研究分析
4、和程序?qū)崿F(xiàn)。2.Delaunay三角網(wǎng)的性質(zhì)三角網(wǎng)的性質(zhì)Delaunay三角網(wǎng)中的三角形必須滿足以下幾個(gè)性質(zhì):(1)空?qǐng)A特性每一個(gè)Delaunay三角形的外接圓不包括Delaunay三角網(wǎng)中的任何其他點(diǎn)。在后續(xù)詳細(xì)講述。3.4幾種算法的比較幾種算法的比較逐點(diǎn)插入算法和分割合并算法都較之三角網(wǎng)生長(zhǎng)法,效率高。三角網(wǎng)生長(zhǎng)法,雖每次都是生成Delaunay三角形,但是每次都得遍歷剩余的所有點(diǎn),搜索到符合條件的第三點(diǎn)。因此效率不高,故可以通過改
5、進(jìn)其點(diǎn)的搜索策略來提高其生成效率。逐點(diǎn)插入法,在三角網(wǎng)生成后期,隨著點(diǎn)數(shù)的增多,其會(huì)使得三角形生成速率大大降低。分割合并思想較之前面兩種算法最好,但是其精髓在于如何合理分塊,如何快速有效得進(jìn)行子網(wǎng)合并和優(yōu)化。除了上述三種生成算法,還有凸包法,分治算法等,具體可以參照相關(guān)文獻(xiàn)。4.三角網(wǎng)生成算法三角網(wǎng)生成算法4.1算法原理算法原理三角網(wǎng)生長(zhǎng)算法是在生成的初始三角形的基礎(chǔ)上擴(kuò)展三角網(wǎng),初始三角形通過選擇最短邊和與最短邊構(gòu)成最大角的點(diǎn)構(gòu)成第一
6、個(gè)三角形,然后取第一個(gè)三角形的三條邊按照Delaunay三角網(wǎng)的特性進(jìn)行擴(kuò)展三角網(wǎng)。4.2算法實(shí)現(xiàn)算法實(shí)現(xiàn)對(duì)于算法的程序?qū)崿F(xiàn),主要需要考慮如何設(shè)計(jì)合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),算理清法步驟,掌握程序語言。以下將從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),算法步驟以及程序問題逐一進(jìn)行闡述。4.2.1數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法的實(shí)現(xiàn)以及算法的執(zhí)行效率與設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有密切的關(guān)系,一個(gè)良好的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有利于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行高效的管理(存儲(chǔ)和檢索),從而提高算法的執(zhí)行效率。(1)離散點(diǎn)結(jié)構(gòu)離散點(diǎn)主要存儲(chǔ)
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