Page 47 - 水利水电工程三维图形建模研究

第二章 水利水电工程三维建模相关理论

则三角网模型（Triangulated Irregular Network，TIN）模型构造三维数字地形模
型，它是由分散的地形点按照一定的规则构成的一系列不相交的三角形组成。建
立工程地表模型（Digital Terrain Model，DTM）时一般先由地形等高线原始数据

按上述算法生成 TIN 模型，对生成的初始 TIN，应消除由于等高线数据过于密
集或采集信息缺乏所造成的细小、狭长三角形，然后进行内插，从而生成高精度

DTM。
（2）三维动态实体参数化数字建模
工程施工系统中地物实体包括构成整个工程的建筑物及临时设施等。区别于
一般的几何建模，地物实体的数字模型尚需反映其属性信息，几何图形与其属性

的一一对应关系建立可利用 GIS 的空间数据组织结构来实现。由于实际应用中对
面属性的建筑物往往只强调物体几何形状的描述，因此采用基于面表示的面片结

构及边界描述建筑物三维数据结构是适宜的，根据建筑物实体的几何特征可将其
分解为点、线、面、体等基本元素进行绘制。同时，为反映工程施工的动态过程，
在其数据结构中除了描述几何特征及属性外，还应体现时间特征。由于传统关系
模型丰富的语义、较完善的理论和许多灵活高效地实现机制。在处理时间维时，

在三维数据模型基础上进行扩充，在属性关系模型中添加时间属性，从而直接地
基于关系模型支持时空数据的存储、表示和处理。三维建模的关键是模型的特征

点的空间坐标。有了模型的特征点的空间坐标，从根本上就已经建立了实体的数
字模型。由于这个特点，采用参数化实体建模技术来简化建模过程。参数化实体
建模是一种通过相关几何关系组合一系列用参数控制的特征部件而构造整个几何
结构模型的技术，即整个建模过程可描述成一组特征部件的组装过程，而每个部

件都由一些关键的参数来定义。
（3）三维模型集成

实际地形模型和建筑物模型不是独立存在的，而应该集成在统一的用户界面
中。这个集成过程就是将建筑物等实体模型建立在地面模型上，实际上就是地形
的填挖过程。地形的填挖表现为 DTM 模型的修改，实质上是对地形 TIN 模型进
行操作。即用开挖面 TIN 与地形 TIN 相交，再沿相交线切去多余的部分，然后

把两个修正后的 TIN 合并构成一个经填挖后的地形 DTM。在填挖计算过程中可
同时得到填挖区域表面积与填挖体的工程量。

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