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基于等高线的Delaunay缝合算法研究与实现

周娜  
【摘要】:近年来,随着地理信息系统(GIS)的飞速发展,数字高程模型(DEM)作为三维空间信息系统的一个重要的组成部分,在工程建设、资源与环境、军事等领域有着非常广泛的应用。DEM是地形分析的核心数据,人们对其数据获取、存储和处理速度等方面的要求越来越高。DEM主要有三种模型:即规则格网、不规则三角网(TIN)和等高线模型。其中TIN模型不仅能够在地形平坦时避免数据冗余,同时又能按地形特点及其变化表示高程特征,成为建立DEM的常用模型。为了能够建立高效的DEM,使其不仅适用于海量数据而且符合人们实际需求,从而将其用于更广泛的地学领域,因此对TIN生成方法的研究至关重要。 本文主要研究基于离散点的Delaunay三角网生成算法构建TIN模型,提出了基于改进的逐点插入算法分块建网再进行缝合的方法,并利用该模型实现基于OpenGL的三维地形可视化。 首先,本文通过DXF文件获取实验数据,读取等高线上的三维数据点并对其进行均匀化处理,通过对话框界面选择划分块数,将三维数据信息分块存储在txt文件中;然后,利用改进的逐点插入算法分块构建Delaunay三角网,并且处理各块内平三角形;其次,通过查找、访问各块缝合边,顺时针保存缝合点,并将缝合点划分上、右、下、左四块;再次,对于上下排列的块进行横向缝合,对于横向缝合产生的左右排列的各大块进行纵向缝合;最后,利用LOP优化算法对缝合产生的非Delaunay三角形进行优化,并处理平三角形生成Delaunay三角网模型。 经过研究,本文提出的分块建网再缝合的方法结合了逐点插入算法和分治算法的优势,不仅易于理解而且其时间复杂度也接近线性,是一种非常实用的算法。


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