并且对约束线相切等

3

）对于在约束三角网构造基础上的

TIN

模型的应用，文中对其在土方量计算方面精度的

优越性进行了分析，在可视化表达方面最后结合广东省东莞市某高尔夫球场工程给出了例

证。

关键词 ：不规则三角网（

TIN

）

;

逐点插入法

;

土方计算

Abstract

As one of

the

products

in

spatial

data

infrastructure

and

the

core

database of GIS,

digital

elevation model (DEM)in mapping, remote sensing, agriculture, forestry planning, urban planning,

civil engineering,geological analysis and other fields to have a wide range of applications. Digital

elevation

model

has

three

representations

that

are

regular

square

grid

model,

triangulated

irregular network model and contour model , and TIN is the most basic and most important model,

it can be described terrain surface at different levels of resolution, and can be flexible to handle

special , based on the DEM-based TIN construction,this paper discusses the structure

of

TIN-based

digital

elevation

modeling

principles

and

methods

and

the

discrete

points

of

the

Delaunay

Triangulation

Algorithm

for

the

establishment

of

a

binding

constraint

triangulation,

Finally, it analysis the establishment of TIN model in the application of earthwork calculations. In

the course of this paper discusses, through the traditional method were compared and analyzed,

the

insertion

point

by

point

basis,put

forward

some

new

detail

to

improve

the

implementation

method. Local optimized operations and improved Algorithm makes the construction of the large

capacity of discrete points Triangulation faster and more efficient; on the embedded restrictions

thus calculated to meet more realistic expectations of earthwork. Therefore, this thesis the main

research and content as follows:

1) when create discrete points of the delauney tribulation, the paper create convex and rectangular

tolerance box, a virtual grid , The original grid of discrete points of a block adaptive and index

relations. When located the triangle that contains the point,it make use of the fast point location

algorithm,simple empty circucircle and the circle test the formula. these improvements make the

Delaunay triangulation mesh is more efficient.

2) Constrained Delaunay triangulation based on the theory of

light scatter domain subdivision

above method, the two-step algorithm has been improved based on the completion of construction

of constrained Delaunay triangulation. Application in the process of mathematical

tools such as

vector dot product to improve the calculation of the rough spots to judge, to continue to use the

fast indexand most quickly positioning method, and the line tangent to the constraints and other

special cases were dealt with, to further improve the algorithm robustness.

3)

For the triangular structure constrained on the basis of the TIN model is applied, the text of

the TIN model Earthwork calculations analyzed the advantages of accuracy, the final combination

of a golf course project in Dongguan City, gives an example.

Keywords: TIN;Incremental Insertion; Earthwork calculation

第一章

绪论

1.1

研究背景

地球是人类生活和活动的承载体。多年以来，我们为了更充分的认识自然客体和改造自然，

总在不懈的努力尝试用不同的方式方法来描述、

表达人所处的环境，

< br>其中地形图就是一个有

代表性的测绘表述变迁的缩影。

从 最开始的象形符号抽象的雏形到后来的在二维介质上对三

维表面进行地形写景图，

地貌写景图等描述是一个进步，

但写景方式不具备可量测性，

所以

还是很局限的。

随着测绘技术发展，

地形的表达也由写景式的定性表达过渡到了以等高线为

主的矢量化表达 。

航空摄影测量，

遥感技术提供的影响都在对三维现实世界的模 拟。

但是有

一个矛盾体，

那就是对于地 形表面形态而言，

一方面我们尽可能的从几何角度去理解和描述

以解决实际应用中的可量测性；

另外一个方面它本身是一种三维景观现象，

对于其表述要考

虑生理视觉感受，我们总是希望能够尽可能的直观形象逼真。 从

20

世纪四十年代开始的计

算机图形学、

计算机辅助制图等相关学科和理论的发展，

使得在测绘领域，

在图形表达表述

方面发生了从模拟 表达时代走向了数字表达时代，

有了质的飞跃。

其中地理信息系 统

（

GIS

）

及数字高程模型

（

DEM

）

地理信息系统，

简称

GIS

（

Geographical

Information System

）

,

它源于

20

世纪

60

年代初期加拿大测量学家

Tomlinson

的

“把地图

变成数字形式的地图，以便计算机进行处理与分析”的观点，

但是在 技术工具处理中，

则是

利用计算机存贮、处理地理信息，并且在 计算机软、硬件支持下，

把各种资源信息和环境参

数按空间分布 或地理坐标，以一定的格式或者分类输入、处理、存贮、输出，用以满足其应

用需要的人 机交互系统。因此

GIS

的本质是 在二维地理空间基础上实现对地下、地表和空

中诸地理信息的数字化表达和管理。

当然地理信息系统技术发展到当前，

功能不再是当初的

局限于查询、检索和制图，而是丰富到空间分析、建模、决策等诸多方面，在数据管理上则

从简单的栅格数据、

矢量数据管理转向多元数据融合，

在现实生活中应用的很活跃，

也很充

分。

美国

MIT

摄影测量实验室主任

20

世纪

50

年代在解决道路工程的计

算机辅助设计问题这一课题时，

首次提 出数字地面模型概念。

后来的发展对于其概念有如下

的定义，数 字地面模型

(DTM

，

Digiatl Terrain Mode)

是以数字形式存储的地球表面上所有信

息的总和，

是描述地面诸特征空间分布数值的集合，

是地形 表面形态等多种信息的一种数字

表示。若只考虑

DTM

的地形分量，通常称其为数字高程模型

DEM(Digiatl

Elevation

Model)

。

DEM

是表示区域

D

上的三维向量有限序列，

用函数的形式描述为：

( , , ) 1, 2,3,i

i i iv = x y z i =

n

其中，

,i ix y

是平面坐标，

iz

是

( , )i ix y

对应的高程值。当该序列中各平

面向量的平面位置呈规则格网排列时， 其平面坐标可省略，此时，

DEM

就简化为一维向量