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【6h】

数字高程模型建模算法研究

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声明

1 绪论

1.1研究意义

1.2研究内容

2 国内外研究现状及存在问题

2.1国内外研究现状

2.2存在问题

2.3技术路线

3 数字高程的建模算法

3.1数据预处理和TIN的数据结构

3.1.1数据预处理

3.1.2数据结构

3.2相关的数学原理

3.2.1点与有向线段的关系

3.2.2三角形矢量面积

3.3TIN的构建算法

3.3.1二维离散点凸壳求解

3.3.2多边形三角剖分

3.3.3点的融和定位算法

3.3.4逐点插入及LOP算法

3.4本章小结

4 三角网编辑和等高线追踪算法

4.1点删除算法

4.1.1算法分析

4.1.2影响多边形搜索

4.1.3多边形三角剖分

4.1.4点删除算法步骤

4.1.5算法复杂度和效率分析

4.2点插入算法

4.2.1内外点分区

4.2.2外部点的插入

4.2.3点插入算法步骤

4.2.4算法复杂度和效率分析

4.3约束TIN的构建算法

4.3.1首三角形的确定

4.3.2影响多边形的分离

4.3.3多边形的重构

4.3.4新三角网的镶嵌

4.4基于TIN的等高线生成算法

4.4.1线性内插的基本原理

4.4.2等高点的追踪方法

4.4.3等高线的追踪步骤

4.5本章小结

5 实验系统功能简介

5.1系统模块简介

5.2数据模块系统

5.3三角网模块系统

5.3.1凸壳的追踪

5.3.2TIN的构建

5.3.3约束三角网的构建

5.4功能模块系统

5.4.1点插入

5.4.2点删除

5.4.3等高线追踪

6 结论

6.1结论

6.2展望

致谢

参考文献

附 录 攻读硕士学位期间撰写的论文

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摘要

本文主要研究空间离散点的数字高程模型建模算法。首先基于Visual C++6.0和OpenGL编程实现了空间离散点的TIN建模;其次增加了任意点删除、插入、约束三角网的构建和等高线追踪等功能;最后对算法进行了验证。 本文利用包容壳求解二维点集凸壳的方法,集目前各种算法之长,方法简单、易于实现,是一种高效的自适应算法;针对Delaunay三角网任意点定位,将三角形面积坐标、重心、点与有向线段的关系三者有机结合,构建了一种定位路径唯一、速度快、健壮高效的融和算法;对于局部编辑时用到的点删除,针对目前基于影响域多边形剖分的算法缺陷,首先利用具有拓扑关系的三角网搜索影响多边形,并以三角形矢量面积为工具三角剖分影响域多边形,最后通过镶嵌优化后的剖分三角网完成对点的删除;点的插入,则是动态扩展凸壳,弥补了一般算法不能插入凸壳外点的缺陷,并利用融和点定位算法,提高了插入效率:约束网的构建,首先利用改进的线段相交判断算法分离影响域多边形,然后以本文的任意多边形剖分和优化算法完成影响域多边形的Delaunay重构,最后将重构后的三角网镶嵌到原位置,向TIN网加入约束条件;等高线搜索则利用三角网的拓扑信息快速搜索出三角网的边界边,基于边界边高效完成开区线搜索,并改进现有三角网数据结构,追踪闭曲线。 本文算法不仅对同类方法进行了完善改进,而且通过验证,算法效率高、切实可行,具有一定创新性。对三维建模研究有一定参考借鉴价值。

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