[发明专利]采用旋转TIN网和距离与夹角双权内插法的三维复杂建模方法

摘要

采用旋转TIN网和距离与夹角双权内插法的三维复杂建模方法，它涉及三维建模方法，以解决现有三维复杂建模方法的数据结构中数据间的分散性和交错性不足、呼应配合程度不足，现有算法中没有对相邻数据间组成的相邻三角形平面间夹角的影响予以直接考虑的缺陷。包括下述步骤：在旋转网的节点处设采样点；如果旋转TIN网中某采样点在以该采样点为中心，在基础正方形边长的0.15倍范围内调整后，可作为建模体特征点，则将该采样点调整到新位置；根据建模体特征增设其它特征点；将增设的特征点与其所在的三角形的三个顶点相连，形成局部次级加密网；采用距离与夹角双权内插法进行特征值内插；制作等值线；进行建模体三维立体透视图的制作。

主权项

1.采用本发明的旋转TIN网和距离与夹角双权内插法的三维复杂建模方法，以解决现有三维复杂建模方法的数据结构中数据间的分散性和交错性不足、呼应配合程度不足，现有算法中没有对相邻数据间组成的相邻三角形平面间夹角的影响予以直接考虑的缺陷，其特征在于它包括下述步骤：一、以分辨率的二倍作为基础正方形的边长，或根据需要和经验确定；二、在基础正方形的四个顶点各布置一个控制点，在基础正方形相邻的两条边上分散布置0～n1(n1为0或整数)个控制点，在基础正方形内分散布置3～n2(n2为0或整数)个控制点，且上述控制点中任意两点之间的距离在基础正方形的边长0.20～0.85倍之间，基础正方形顶点、边上和内部的控制点以三角形连接，保证相邻的任意两个控制点之间的连线长度在基础正方形边长的0.20～0.85倍之间，基础正方形中所有三角形中所有的内角都应大于18度，并使连线所分割的相邻两三角形的6个内角中最小者最大为原则，最终形成基本单元1(图1)；三、把基本单元1逆时针旋转90×n3(n3为0或整数)度形成一次单元体2(图2)，把基本单元1逆时针旋转90×n4(n4为0或整数)度形成二次单元体3(图3)，把基本单元1逆时针旋转90×n5(n5为0或整数)度形成三次单元体4(图4)；四、用基本单元1、一次单元体2、二次单元体3和三次单元体4拼接成一个正方形的配套单元(图5)，配套单元中相邻两个基本单元公共边上只有顶点处的两个控制点时，公共边两侧、分处于两个基本单元之内的三角形顶点处的控制点相连，保证相邻的任意两个控制点之间的连线长度在基础正方形边长的0.20～0.85倍之间，配套单元中所有三角形中所有的内角都应大于18度，并使连线所分割的相邻两三角形的6个内角中最小者最大、网络中的控制点具有较好的交错性和分散性为原则，可适当修改基础正方形中的三角形连线；五、以配套单元为复制单位，重复平移复制配套单元，形成覆盖建模区的旋转网，相邻两个配套单元中的相邻两个基本单元的公共边上只有顶点处的两个控制点时，公共边两侧的、分处于两个基本单元之内的距离最近的三角形顶点处的控制点相连，保证相邻的任意两个控制点之间的连线长度在基础正方形边长的0.20～0.85倍之间，配套单元中所有三角形中所有的内角都应大于18度，并使连线所分割的相邻两三角形的6个内角中最小者最大、网络中的控制点具有较好的交错性和分散性为原则，形成初始采样网络(图6)，所述初始采样网络是所有控制点与相邻控制点之间的连线，所述相邻的控制点连线去除基础正方形相邻两个顶点处控制点的连线，初始采样网络中相邻两个控制点间的长度在基础正方形边长的0.20～0.85倍范围内；六、依次分别选择配套单元中的1个单元作为采样网络的起点可得到初始采样网络的4个亚方案，在4个亚方案中选择一个；七、在初始采样网的控制点处布置控制点；八、如果初始采样网中某控制点在以该初始控制点为中心，在基础正方形边长的0.15倍范围内调整后，可以作为建模体特征点，则将该控制点调整到新位置，形成动态采样网，动态采样网中所有三角形中所有的内角都应大于18度，初始采样网中的初始控制点也可根据其它实际情况调整，调整范围也是正方形边长的0.15倍范围内，调整后形成的动态采样网中所有三角形中所有的内角都应大于18度；九、根据建模体特征布置其它特征点；十、将九中布置的建模体特征点与其所在的三角形的三个顶点相连，形成局部次级加密网；十一、在八中动态采样网中的控制点和九中的建模体特征点处采集平面位置和特征值数据；十二、将控制点位置和特征值及采样网中三角形连接数据数据输入计算机，进行数字化储存和管理；十三、采用距离与夹角双权内插法进行特征值内插，式中θ₁，θ₂，θ₃，θ₄…θ_n分别为相邻两三角形同名等高线间的夹角(θ₁，θ₂，θ₃，θ₄…θ_n均取小于180°者)，ZG是内插点G的特征值，内插点G在三角形平面内时，d₁，d₂，d₃，d₄，……d_n分别是自G点到以G点所在三角形为内核向外的第一圈三角形分布中心的距离，Z_GO是内插点G在本三角形中线性内插的高程值，内插点G在三角形公共边上时，d₁，d₂，d₃，d₄，……d_n分别是自G点到以G点所在边为对角线的四边形作为内核向外的第一圈三角形分布中心的距离，Z_GO是内插点G在公共边上线性内插的高程值；十四、按设置的等值线间距离制作等值线；十五、进行建模体三维立体透视图的制作。