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三维道路表面建模的TIN算法

作　者: 刘凯
导　师: 齐华
学　校: 西南交通大学
专　业: 地图制图学与地理信息工程
关键词: Delaunay三角剖分约束Delaunay三角剖分分割-归并 Q_i函数
分类号: P208
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 307次
引　用: 2次
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内容摘要

道路三维建模是实现道路三维可视化设计的前提和基础，也是道路三维可视化研究的重要内容之一。对道路三维模型的建模研究，关键在于快速准确地建模方法以及保证模型整体拓扑结构的统一，这也是本文研究的重点内容。本文的主要工作和成果如下：1．依据Delaunay三角剖分的理论和特性，一次性快速构建地形三维模型，无需LOP(Local Optimization Procedure)优化。2．模型的拼合算法是道路整体三维模型实现的关键，也是保持整体模型内部拓扑关系统一的保证。通过对国内外CDT算法的研究，提出了基于Q_i(X_i，Y_i)函数的约束Delaunay三角剖分算法，并从理论上对该算法与角度最大法则和距离最近法则进行了比较，证明了该算法的优越性。3．基于分割-归并的思想，把道路整体三维模型分割为地形三维模型和三维道路表面模型，进而将三维道路表面模型分割为设计线(线路)模型、构造物模型(桥、隧等)和附属设施模型(里程碑、路灯等)，对各子模型分别建模，提取各子模型边界依据约束Delaunay三角剖分(Constrained Delaunay Triangulation，CDT)算法拼合为道路整体三维模型。在建模过程中，对于一些关键问题进行了阐述并加以解决，比如逐点插入算法构建地形三维模型中点在三角形中的判断方法，道路表面模型拼合交线的快速提取，删除拼合交线内地形三角网等；4．应用VC++6.0设计了道路三维模型的实验系统，实验表明：基于Q_i(X_i，X_i)函数的约束Delaunay三角剖分算法，实现了三维道路表面模型和地形三维模型的快速无缝拼合。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-14
  1.1 研究背景  9
  1.2 研究的目的和意义  9-10
  1.3 国内外研究现状及发展趋势  10-12
    1.3.1 国外研究现状  10-11
    1.3.2 国内研究现状  11
    1.3.3 发展趋势  11-12
  1.4 研究内容及拟解决的关键问题  12-13
    1.4.1 主要研究内容  12
    1.4.2 拟解决的关键问题  12-13
  1.5 论文的结构  13-14
第2章地形三维模型的构建理论与算法  14-29
  2.1 数字高程模型(DEM)的构建  14-17
    2.1.1 DEM的数据来源和采集方式  14-15
    2.1.2 DEM的表面建模方法  15-17
  2.2 D三角网的定义及特性  17-21
    2.2.1 相关算法回顾  18-21
  2.3 D三角网的构网算法和效率分析  21-29
    2.3.1 算法的数据结构  21-22
    2.3.2 地形数据的组织管理  22
    2.3.3 算法基本步骤  22-25
    2.3.4 关键问题  25-27
    2.3.5 本章小结  27-29
第3章基于齐函数的CDT算法改进  29-38
  3.1 CDT理论概述  29-30
    3.1.1 CDT的基本性质和相关算法  29-30
  3.2 基于Q_i(X_i,Y_i)函数的约束 DELAUNAY三角剖分算法  30-37
    3.2.1 Q_i(X_i，Y_i)函数  30-32
    3.2.2 CDT算法步骤  32-35
    3.2.3 与角度最大法则的比较和分析  35-37
  3.3 本章小结  37-38
第4章基于 CDT算法的三维道路表面建模  38-51
  4.1 三维道路表面模型构建方法  38-40
    4.1.1 边界表示法  40
  4.2 设计线(线路)的三维建模  40-43
    4.2.1 设计线三角网模型  41
    4.2.2 设计线孔斯曲面模型  41-42
    4.2.3 设计线建模  42-43
  4.3 构造物三维模型的建立  43-44
  4.4 附属设施的三维模型的建立  44-45
  4.5 基于 CDT理论的模型拼合(叠加)  45-49
    4.5.1 构造拼合交线  45-47
    4.5.2 嵌入拼合交线及清除拼合交线内的地形三角网  47-49
    4.5.3 构建道路整体三维模型  49
  4.6 本章小结  49-51
第5章实验系统设计  51-56
  5.1 系统的总体结构  51-52
    5.1.1 系统的总体结构  51-52
    5.1.2 实验系统的开发运行环境  52
  5.2 系统的功能示例  52-54
  5.3 本章小结  54-56
第6章结束语  56-58
  6.1 总结  56
  6.2 展望  56-58
致谢  58-59
参考文献  59-63
攻读学位期间发表的论文  63

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