[发明专利]一种基于直线体素遍历原理的多段线嵌入TIN算法

权利要求书

1.一种基于直线体素遍历原理的多段线嵌入TIN算法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：建立多段线与TIN空间索引；

S2：将多段线嵌入TIN；

所述步骤S1包括：

S11：建立顶点空间格网索引；

S12：建立边空间格网索引；

S13：建立TIN中三角形空间格网索引；

所述步骤S2包括：

S21：计算多段线顶点高程；

S22：计算多段线与TIN三角形交点；

所述步骤S11包括：

设某顶点的平面坐标为(x₀,y₀)，包含TIN与多段线在内的建模数据域最小外接矩形左下角点的坐标为(x_min,y_min)，格网单元边长为cellSize，则该顶点所在索引单元格的位置，即单元格的行坐标rowId与列坐标colId按下式计算：

步骤S12的具体步骤为：

S121：确定主坐标轴；

设边的起点坐标为(x₁，y₁)，终点坐标为(x₂，y₂)，起点与终点x轴方向的距离dx＝|x₂-x₁|，y轴方向的距离dy＝|y₂-y₁|，若dxdy，则x轴为主坐标轴，否则，y轴为主坐标轴；

S122：确定边起点所在单元格；

S123：计算边穿越的单元格；

边起点V₁相对其所在单元格左下角顶点沿x轴方向的距离为x_s，沿y轴方向的距离为y_s，边与起点单元格右侧边交点V₂相对于左下角顶点的高度h_y0为：

比较h_y0与起点单元格右上角顶点P₀高度e_y的关系，若h_y0e_y，则边穿越起点单元格的上邻单元格与右上邻单元格，否则，边穿越右邻单元格；

步骤S123还包括：

在到达终点之前，边与其所穿越单元格的交点坐标在x轴方向以步长递增，在y轴方向按下式累加计算：

单元格坐标用行与列ID表示，起点单元格坐标为r₀，c₀，交点V₂高度为h_y0，起点单元格(r₀，c₀)右上角顶点P₀高度为e_y，由于h_y0e_y，所以边穿越单元格(r₀，c₀)右邻单元格(r₀，c₀+1)，然后以(r₀，c₀+1)为当前单元格，交点V₃的高度为h_y0，单元格(r₀+1，c₀+1)其右上角顶点P₁高度仍为e_y，h_y0e_y，则边穿越当前单元格(r₀，c₀+1)的上邻单元格(r₀+1，c₀+1)与右上邻单元格(r₀+1，c₀+2)；

按以上方法计算直至边终点所在单元格。

2.如权利要求1所述的基于直线体素遍历原理的多段线嵌入TIN算法，其特征在于，所述步骤S21采用点与三角形位置关系判断算法遍历与待插值顶点邻接于同一个索引单元格的三角形，以实现对多边形顶点的快速定位。

3.如权利要求1所述的基于直线体素遍历原理的多段线嵌入TIN算法，其特征在于，所述步骤S22采用有向角方向法来判断两条直线段是否相交；

若两条直线段AB与CD相交，则向量AC到AD、向量BC到BD的有向角方向以及向量CA到CB、DA到DB的有向角方向必然都不相同，即：

(1)[(x_C-x_A)·(y_D-y_A)-(x_D-x_A)·(y_C-y_A)]·[(x_C-x_B)·(y_D-y_B)-(x_D-x_B)·(y_C-y_B)]≤0

(2)[(x_A-x_C)·(y_B-y_C)-(x_B-x_C)·(y_A-y_C)]·[(x_A-x_D)·(y_B-y_D)-(x_B-x_D)·(y_A-y_D)]≤0

以上两式均成立时，则直线段AB与CD相交；

对确定相交的直线段，采用以下方法计算交点：

直线段AB与CD两个端点的坐标分别为(x_A，y_A)，(x_B，y_B)，(x_C，y_C)，(x_D，y_D)，则交点的坐标(x₀，y₀)为：

计算得到多段线各组成直线段与TIN三角形各组成边的交点平面坐标后，采用线性内插法得到交点的高程值。