[发明专利]基于约束Delaunay TIN插值算法的表面模型构建方法

说明书

本发明公开了一种基于约束Delaunay TIN插值算法的表面模型构建方法，涉及计算机软件开发技术领域，具体涉及三维可视化、地质建模、数值计算以及地质灾害评估。本系统是：输入点线数据、数据处理单元、表面模型生成单元、表面模型显示单元和输出表面模型依次交互；表面模型生成单元和输出表面模型交互。本方法是：①针对三维多线段DXF文件数据处理；②基于约束Delaunay TIN插值算法的表面模型生成；③基于vtkpython的表面模型显示。本发明有效消除在局部出现细长、狭小的病态三角形面片的现象；有效消除了高程在局部产生的畸变；表面模型准确度较高、合理性较强，弥补了目前地表模型在约束条件下构建方法的不足。

技术领域

本发明涉及计算机软件开发技术领域，尤其涉及一种基于约束Delaunay TIN插值算法的表面模型构建方法，具体涉及三维可视化、地质建模、数值计算以及地质灾害评估。

背景技术

表面模型是三维可视化与工程地质建模的核心内容，其准确性将直接影响可视化效果与地质模型的正确性。同时，由于地表模型中蕴含着丰富的地理信息，在数值计算分析与地质灾害评估中经常被作为研究对象与分析结果展示的载体，若表面模型中节点高程出现畸变或者网格大小及分布不合理，那么计算与评价结果可能与实际情况相去甚远，决策方案南辕北辙，甚至导致不必要的财产损失与人员伤亡，造成不良社会影响。因此，有必要研究一种准确、优质的表面模型构建方法。

在目前的地表模型构建方法中，一方面，没有考虑网格大小及其分布的合理性，往往在局部出现细长、狭小的病态三角形面片，给表面模型的进一步处理与应用造成了极大的困难；另一方面，在高程插值过程中并未充分考虑初始点、线等准确信息的约束条件，所采用的插值方法极易造成高程值的极大化或者极小化，这种畸变几乎很难通过后续的处理手段来有效去除，并且在消除畸变时往往会引起表面模型的失真，最终导致获得的表面模型准确度较低、合理性较差。

发明内容

本发明的目的在于克服现有地表模型构建方法中经常出现病态三角形面片，未充分考虑初始点、线等准确信息的约束条件，插值获得的高程容易形成畸变，表面模型准确度较低、合理性较差等不足，提供一种基于约束Delaunay TIN插值算法的表面模型构建方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

读取包含表面模型点、线空间几何信息的DXF文件，在此基础上，基于DelaunayTIN网格剖分算法，充分考虑初始TIN的约束条件，根据插入点所处的点、线、面不同位置分别采用不同插值方法，实现了优化Delaunay TIN网格各节点高程的获取与表面模型的建立，并通过vtkpython对其进行可视化显示。

具体地说：

一、基于约束Delaunay TIN插值算法的表面模型构建系统(简称系统)

本系统包括数据处理单元10、表面模型生成单元20、表面模型显示单元30、输入点线数据40和输出表面模型50；

输入点线数据40、数据处理单元10、表面模型生成单元20、表面模型显示单元30和输出表面模型50依次交互；表面模型生成单元20和输出表面模型50交互。

二、基于约束Delaunay TIN插值算法的表面模型构建方法(简称方法)

本方法包括以下步骤：

①针对三维多线段DXF文件数据处理

将表面模型初始CAD图形文件中点、线转化成空间点与三维多线段，并形成空间坐标DXF文件；

通过DXF读取模块获得空间坐标DXF文件中指定图层的点、线三维坐标；

对获得的三维坐标采用数据修正模块进行调整或删除处理；

②基于约束Delaunay TIN插值算法的表面模型生成