本文關(guān)鍵詞： 離散點(diǎn) 三維建模 Delaunay三角剖分 逐點(diǎn)插入算法 離散點(diǎn)可移動(dòng)的三維建模　出處：《昆明理工大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：傳統(tǒng)的GIS,即二維GIS,一般以平面為定義域,實(shí)數(shù)空間的子集為數(shù)值域,定義域與值域存在唯一的映射關(guān)系,由此產(chǎn)生的函數(shù)關(guān)系決定了傳統(tǒng)GIS的二維本質(zhì),因此它在信息顯示、高級(jí)空間分析、對(duì)空間復(fù)雜實(shí)體的處理等方面均存在局限性,這使得二維GIS已經(jīng)無法滿足日益發(fā)展的城市規(guī)劃設(shè)計(jì)、資源環(huán)境管理、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)與保護(hù)、地質(zhì)探勘測(cè)量等諸多國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的需求,為了克服其局限性,從而更加準(zhǔn)確和完整地表達(dá)和重現(xiàn)真實(shí)的三維空間信息,必須將二維GIS過渡到三維GIS,而三維GIS的核心正是三維建模。在諸多的三維建模算法中,目前又以三維Delaunay三角剖分算法應(yīng)用最廣,原因在于它具備良好的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ),對(duì)網(wǎng)格的局部控制能力強(qiáng),網(wǎng)格單元自動(dòng)趨向于正四面體等優(yōu)良特性,這些特性保證了其所生成的網(wǎng)格能夠更好地逼近于實(shí)體邊界,重現(xiàn)原始模型的尖銳特征,非常適用于空間復(fù)雜實(shí)體的三維建模,但由于三維空間的復(fù)雜性,該算法仍需作進(jìn)一步的研究與改進(jìn)。同時(shí),隨著測(cè)繪技術(shù)的快速發(fā)展,數(shù)據(jù)采集的精度得到了普遍的提高,甚至出現(xiàn)了精度過剩的現(xiàn)象,而實(shí)際的空間分析精度又普遍低于測(cè)繪成果,基于這樣的情況,本文試圖在不影響視覺效果和空間分析精度的前提下,初步探究離散點(diǎn)可移動(dòng)的建模思想。本文首先對(duì)空間離散點(diǎn)的三維Delaunay三角剖分算法進(jìn)行了研究,基于逐點(diǎn)插入算法的基本思想,針對(duì)算法實(shí)現(xiàn)過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行了優(yōu)化和改進(jìn),包括數(shù)據(jù)預(yù)處理、初始四面體網(wǎng)格的建立、點(diǎn)定位及Delaunay空腔的確定、新四面體的生成及拓?fù)潢P(guān)系的建立等幾個(gè)方面,提高算法實(shí)現(xiàn)過程中各環(huán)節(jié)的運(yùn)行效率,從而在保證網(wǎng)格質(zhì)量的同時(shí),提高三維Delaunay三角剖分的整體效率。而針對(duì)離散點(diǎn)可移動(dòng)的建模算法,首先要明確離散點(diǎn)的“移動(dòng)”并不是任意的,而是要充分考慮原始模型的特征,確定合適的離散點(diǎn)移動(dòng)規(guī)則,在一定的范圍內(nèi)對(duì)離散點(diǎn)的原始點(diǎn)位進(jìn)行“微調(diào)”,離散點(diǎn)移動(dòng)的幅度,可視實(shí)際應(yīng)用的精度需求而定,在保證不影響視覺效果和空間分析精度的前提條件下,使得移動(dòng)后的離散點(diǎn)之間的拓?fù)潢P(guān)系便于確立,然后以離散點(diǎn)移動(dòng)后的點(diǎn)位進(jìn)行空間實(shí)體建模,最后通過建立模型評(píng)價(jià)系統(tǒng)對(duì)離散點(diǎn)移動(dòng)前后的建模效果進(jìn)行比較,以檢驗(yàn)該算法的可行性。本文研究的內(nèi)容如下:(1)研究二維凸包問題,實(shí)現(xiàn)不同初始凸包形式的快速凸包算法,對(duì)比不同的初始凸包形式對(duì)其整體效率的影響;(2)深入研究基于逐點(diǎn)插入算法的三維Delaunay三角剖分,并對(duì)其實(shí)現(xiàn)過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn),以提高網(wǎng)格質(zhì)量和算法效率;(3)研究了離散點(diǎn)集數(shù)據(jù)預(yù)處理的問題,使得原本雜亂無章的離散點(diǎn)集,具備局部有序性,提高點(diǎn)定位的效率;(4)研究三維空間中的點(diǎn)定位問題,提高點(diǎn)定位效率,使其能快速準(zhǔn)確地定位插入點(diǎn)所在的四面體;(5)對(duì)利用空外接球準(zhǔn)則確定Delaunay空腔以及提取Delaunay空腔的邊界的問題進(jìn)行研究;(6)初步探究離散點(diǎn)可移動(dòng)的建模理論,對(duì)離散點(diǎn)的移動(dòng)規(guī)則以及離散點(diǎn)的移動(dòng)算法進(jìn)行研究;(7)研究了外圍輪廓線的生成算法,根據(jù)平面上離散點(diǎn)的分布情況生成外圍多邊形,通過凸包逐步收縮逼近離散點(diǎn)的輪廓;(8)研究了相鄰兩輪廓線間生成三角網(wǎng)的算法;(9)離散點(diǎn)可移動(dòng)的建模算法。先將離散點(diǎn)移動(dòng)到相應(yīng)的平面上,然后生成外圍輪廓線,最后在相鄰兩條輪廓線之間生成三角網(wǎng),并對(duì)其進(jìn)行整合形成一個(gè)整體。最后通過大量的實(shí)驗(yàn)對(duì)本文所提出的算法進(jìn)行了測(cè)試,并較為詳細(xì)地分析了實(shí)驗(yàn)結(jié)果,取得了一些具有一定指導(dǎo)意義的結(jié)論。實(shí)驗(yàn)表明,本文所研究的改進(jìn)的三維Delaunay三角剖分算法和離散點(diǎn)可移動(dòng)的建模算法是正確、可行的。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：P208

【參考文獻(xiàn)】

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