不规则三角网(TIN)

巡山小妖精
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2021年02月21日 11:55
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2021年2月21日发(作者:王婆卖瓜)


不规则三角网(


TIN


)








Ⅰ


数字高程模型(


DEM


)










地球表面高低起伏,


呈现一种连续变化的曲面,这种曲面无法用平面地图来确切


表示。于是我们就 利用一种全新的数字地球表面的方法——



数字高程模型



的方法,这种方法已被 普遍广泛采用。数字


高程模型即


DEM


(


Digital Elevation Model


)


,是以数字形式


按一定结构组织在一起,表示实际地形特征空间分布的 模型,


也是地形形状大小和起伏的数字描述。










DEM


有三


种主要的表示模型:规则格网模型,等高线模型和不规则三


角网。










格网(即


GRID

< br>)


DEM


在地形平坦的地方,


存 在大量的数据冗余,在不改变格网大小情况下,难以表达


复杂地形的突变现象,在某些计 算,如通视问题,过分强调


网格的轴方向。不规则三角网(简称


TIN


,即


Triangulated


Irregular Network


)是另外一种表示数字高 程模型的的方法


(


Peuker


等,< /p>


1978


)


,


它 既减少了规则格网带来的数据冗余,


同时在计算(如坡度)效率方面又优于纯粹基于等高 线的方


法。不规则三角网能随地形起伏变化的复杂性而改变采样点


的密度和决定采样点的位置,因而它能够避免地形起伏平坦


时的数据冗余,又能按地形 特征点如山脊,山谷线,地形变


化线等表示数字高程特征。Ⅱ



TIN


的基本知识










在


TIN


中,满足最佳三角形的条件为:尽可能的保证三角形的


三个角都是锐角,


三角形的三条边近似相等,


最小角最大化。











TIN


是基于矢量的数字地理数据的一种形式,


通过


将一系列折点(点 )组成三角形来构建。形成这些三角形的


插值方法有很多种,


例 如



Delaunay


三角测量法或 距离排序


法。


ArcGIS


支持



Delaunay


三角测量方法。











TIN


的单位是英尺或米等长度单位,


而不是度分秒。


当使用地理坐标系的角度坐标进行构建时,


Delaunay


三角


测量无效。创建



TIN


时,应使用投影坐标系(


PC S


)


。











TIN


模型的适用范围不及栅格表面模型那么广泛,


且构建和处理所需 的开销更大。获得优良源数据的成本可能


会很高,并且,由于数据结构非常复杂,处理< /p>



TIN


的效率


要比处理栅格数据低。











TIN


通常用于较小区域的高精度建模


(如在工程应


用中)


,此时



TIN


非常有用,因为它们允许计算平面面积、


表面积和体积。Ⅲ T IN


在


ArcGIS


中的存储


TIN


表面数据模


型由结点(


Node


)


、边(


Edge< /p>


)


、三角形(


Triangle


)


、包面


(


Hull< /p>


)和拓扑(


Topology


)组成。< /p>











与



coverage


类似,


TIN < /p>


以文件目录形式存储。


但


TIN


没有关联的



INFO


文件。


TIN


目录由七个包含



TIN

< p>
表


面信息的文件组成。这些文件以二进制格式编码,因此无法


通过标准文本显示或编辑程序读取。











TIN


的最大允许大小视连续可用内存资源而定。


对

< br>于



Win32


系统而言,正 常操作条件下,可达到的最大大小


为



1000


到



1500


万个结点。


出于可用性和性 能的考虑,


强


烈建议始终将此大小限制在几百万。如果超出这一 大小,则


最好使用



terrain


数据集来表示。












ArcGIS


10


中采用了约束性



Delaunay


三角测量,


也就是除了沿隔断线的位置,其他地方都遵守


Delaunay


准


则。Ⅳ


如何创建


TIN









在


Arc GIS


中,


TIN


主要是通


过矢量数据、栅格数据、


Terrain


数据集 来创建。



1.


从矢量数据创建



这是最常用的一种方 法。可以通过点、线、面来构建


TIN


,


不同的几何类型可以提供不同的表面要素类型(


SF_Type


)


,


我们一起来了解下不同的



SF_Type


。


(


1


)



离散多点


(


Mass


Point


)



离散多点是



TIN


中的主要输入要素,由它们来决定表面的


总体形状。


( 2)


隔断线(


Breakline


)



隔断线通常用于呈现自然要素(如山脊线或河流)或建筑要< /p>


素(如道路)


。隔断线有以下两种:硬隔断线与软隔断线。



隔断线可以有高程信息,也可以没有高程信息。



硬隔断线:硬隔断线用于表示表面坡度的不连续性。河流和


道路断面可作为硬 隔断线包括在



TIN


中。硬隔断线 能够捕


获表面的突变并能改进



TIN


的显示和分析质量。



软隔断线:软隔 断线是不会改变表面局部坡度的线状要素,


例如表示研究区范围边界的线等。

< p>


(3)


多边形(


Po lygon


)



裁剪多边形:用于定义



TIN


表面的边界。位于裁剪多边形


之外的输入数据将从插值和分析操作( 例如,等值线或体积


计算)中排除。



擦除多边形:位于擦除多边形之内的输入数据,将从插值和


分析操作(例如,等值线或体 积计算)中排除。



替换多边形:用于将边界及所有内部高度设 置为相同的值。


可用于对湖泊或者坡度挖掘到水平面以下的区域进行建模。



填充多边形:用于将一个整数属性值分配给位于此填充多边


形内部的所有三角形。表面高度不受影响,并且不发生裁剪


或擦除操作。



以上多边形也有软硬之分,类似于软硬隔断线用法。



创建



TIN


使用的的工具是


Creat TIN


, 在输入要素列表中,


可以为每种要素的角色进行指定。



如果是更新、


修改


TIN

,


可以使用工具


Edit TIN


工具。


2.


从


栅格数据创建



栅格数据可以转换为



TIN


,并且可以用于简化地表模型。在


ArcGIS


中主要是通过



Raster to TIN


工具进行显示。



栅格转



TIN

工作过程:首先根据足量的输入栅格点(像元


中心)


生成候 选



TIN


,


以便完全覆盖栅格表面的边缘。


然后,


该工具会逐步改进



TIN


表面,


直到符合指定的



Z


容差。


这

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