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数字地面模型及其在路线设计中的应用研究

作　者: 杨重阳
导　师: 张航
学　校: 武汉理工大学
专　业: 公路桥梁与渡河工程
关键词: 数字地面模型路线设计 OpenGL技术高程内插内插精度
分类号: U412.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 264次
引　用: 12次
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内容摘要

随着路线CAD技术和计算机技术的发展和日趋完善，数字地面模型技术也得到很大发展。数字地面模型作为公路测设现代化的重要基础，如果数字地面模型技术不能很好地应用于实际工程，那么公路CAD技术也难以有新的突破，公路测设技术也难以提高。因此，有必要对数字地面模型在公路工程中的应用进行深入的研究，促进数模、道路一体化系统的发展。本文首先对数字地面模型进行了研究。论文对地形数据的采集，地形数据的排序，“点—三角形—格网”索引机制的构建，改进的Delaunay三角网的生成算法，使用搜索路径的点定位，高程内插方法等进行了详细论述，实现了Delaunay三角网的构网。其次，论文针对三维地形的表现和真实感绘制进行了分析研究。先是对图形学理论进行了简单扼要的论述，然后给出了OpenGL中相应的函数说明，并且对实现地形可视化的关键技术做了研究。再次，论文对数字地面模型在公路路线设计的应用进行了研究。数字地面模型可以准确、快速地为路线提供所需要的一切地形资料。它的最大的特点就是，在不需要进一步测量的情况下，能够直接获取任一路线方案纵、横地面线高程，这为路线优化设计提供了方便。最后，论文对数字地面模型的内插精度进行了讨论。对于公路DTM，纵、横断面地面线的内插精度直接影响到路线设计的质量。因此，本文就数据来源对DTM精度影响因素进行分析，指出了提高公路DTM精度的注意问题，并利用数学模型(Li，1993)对DTM精度进行量化预测，得出了精度和采样密度的量化关系。本文结合实际项目，对论文中的理论和方法的正确性、可行性和实用性进行了验证。实践表明，论文中的理论和方法是切实可行的，进一步说明了数字地面模型是道路测设现代化、道路可视化设计的强有力的支持平台。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章绪论  10-15
  1.1 研究背景  10-11
  1.2 研究目的和意义  11-12
  1.3 国内外发展状况  12-14
    1.3.1 国外发展概况  12-13
    1.3.2 国内发展概况  13-14
  1.4 研究的主要内容  14-15
第2章地形数据的获取  15-23
  2.1 地形数据的来源  15-17
    2.2.1 影像  15-16
    2.2.2 野外测量  16
    2.2.3 现有地形图  16-17
  2.2 数据采集  17-22
    2.2.1 影像数据的提取  17-20
    2.2.2 野外测量数据的采集  20
    2.2.3 使用数字化仪的地形图数据采集  20-22
  2.3 本章小结  22-23
第3章建立数字地面模型的基本理论和算法  23-45
  3.1 数字地面模型概述  23-26
    3.1.1 数字地面模型建立的相关学科和技术支持  23-24
    3.1.2 数字地面模型的分类  24-26
  3.2 不规则三角网的生成算法  26-44
    3.2.1 TIN数模的矢量拓扑形式  26-28
    3.2.2 Delaunay三角网概述  28-29
    3.2.3 Delaunay三角网的基本概念  29-30
    3.2.4 Delaunay三角网的重要性质  30-31
    3.2.5 Delaunay三角网的构网方法  31-35
    3.2.6 排序与索引  35-37
    3.2.7 Delaunay三角网的建立  37-43
    3.2.8 带约束条件的Delaunay三角网  43-44
  3.3 本章小结  44-45
第4章基于OpenGL设计的地形可视化  45-53
  4.1 概述  45-47
    4.1.1 可视化原理  45
    4.1.2 可视化技术手段  45-46
    4.1.3 三维可视化处理过程  46-47
  4.2 基于OpenGL的三维地形可视化  47-52
    4.2.1 OpenGL特点  47-48
    4.2.2 OpenGL的基本功能  48
    4.2.3 OpenGL的工作机制  48-50
    4.2.4 DTM可视化关键问题  50-52
  4.3 本章小结  52-53
第5章 DTM在公路路线设计中的应用  53-65
  5.1 DTM在路线设计中的应用概述  53-54
  5.2 DTM在路线设计中的应用  54-59
    5.2.1 曲线要素计算  54-56
    5.2.2 主点里和计算  56
    5.2.3 逐桩坐标的计算  56-59
  5.3 数字地面模型的内插  59-64
    5.3.1 线性内插法  60-61
    5.3.2 最小二乘配置法  61-62
    5.3.3 移动曲面拟合法  62-63
    5.3.4 距离加权法  63-64
  5.4 本章小结  64-65
第6章 DTM内插精度分析  65-76
  6.1 数字地面模型精度影响因素  65-66
    6.1.1 原始数据的获取方法  65
    6.1.2 原始数据的属性  65-66
    6.1.3 数字地面模型的表面形式  66
    6.1.4 内插方法的选择  66
  6.2 DTM精度数学分析  66-71
  6.3 工程实例  71-75
    6.3.1 武汉新洲凤翔刘集连接线工程概况  71
    6.3.2 数字地面模型的建立  71-72
    6.3.3 逐桩坐标计算  72-73
    6.3.4 纵断面的高程内插  73-74
    6.3.5 内插精度分析  74-75
  6.4 本章小结  75-76
第7章结语  76-78
  7.1 本文研究主要成果  76
  7.2 进一步工作  76-78
参考文献  78-81
致谢  81-82
攻读硕士学位期间发表的学术论文和参加项目  82

数字地面模型及其在路线设计中的应用研究

内容摘要

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