6. Топология в tin

Модель TIN – это топологическая структура данных: ребра соединяются в узлах; каждый треугольник смежный с соседними треугольниками.

Топологические отношения создаются путем создания в базе данных для каждого узла указания на смежные узлы. Пространство вокруг территории представляется фиктивным узлом.

Модель TIN (рис. 2.5.5) в цифровом виде описывается связанными файлами - файлом вершин (табл.2.5.1), файлом указателей и файлом треугольников (табл.2.5.2). Для каждой точки разбиения сохраняется ее уникальный номер, координаты и список точек, с которыми она соединена прямыми (по часовой стрелке).

7. Создание tin

Модель TIN создается в следующей последовательности.

Этап 1. Задание множества точек i по координатам Xi, Yi, Zi.

Этап 2. Построение триангуляция Делоне

Этап 3. Ввод линий перегиба поверхности (Breakline) и модификация TIN с учетом линий перегиба. Линии перегиба рельефа определяют резкие изменения поверхности, такие как линия верха, низа откоса, гребни, тальвеги и др.

Этап 4. Ввод областей исключения (Exclusion areas) с постоянным значением Z и модификация TIN с учетом полигональных объектов, например водной поверхности.

Этап 5. Решение задач по модели TIN поверхности.

8. Визуализация поверхности

Визуализация поверхности

- нормаль к грани

- отображение элементов ТИН

В основе лежит нормаль

1. Угол освещения междк направлением на светило и нормалью к грани.

2. Диапазон высот

- Интерполяция изолиний выполняется по каждой грани триангуляции.

- градуированный цвет

3. Экспозиция – это направление проекции нормали грани на поверхность относительно направления север

4. Крутизна грани угол наклона нормали – угол между нормалью к грани и горизонт. линии

Вычисление наклона поверхности и экспозиции склона

8.1. Затенение граней

Затенение граней (Hillshading) определяется относительно вектора направления на светило. Положение светила задается азимутом (Azimuth) и углом возвышения над горизонтом (Аlt itude) светила

Задача расчета затенения склонов обычно используется для анализа освещенности Земли. В связи с этим часто возникает потребность дополнительного учета текущего положения солнца. Таким образом, каждый треугольник триангуляции может быть проклассифицирован по принципу принадлежности к тому или иному региону. После этого нужно просто вызвать алгоритм выделения регионов.

8.2. Диапазоны высот

Для отображения диапазонов высот (Range of elevations) высота произвольной точки внутри треугольника определяется по уравнению плоскости, заданной вершинами треугольника. Плоскость с нормальным вектором P = {p_a, p_b, p_c}, проходящая через точку M₀ (x₀, y₀, z₀), описывается уравнением:

p_a ( x – x₀) + p_b ( y – y0) + pc ( z – z₀) = 0 (2.5.10)

Отсюда по известным значениям x и y находятся высоты произвольных точек.

Интерполяция изолиний выполняется по каждой грани триангуляции.

8.3. Экспозиция

Экспозиция (Aspect) отдельной грани определяется углом β как направлением проекции нормали на горизонтальную поверхность относительно направления на Север. Угол вычисляется по формуле:

8.4. Крутизна грани

Крутизна грани (Slope) представляется углом наклона нормали к горизонтальной линии. Он определяется как дополнение до 90⁰ угла α:

9. Сравнение моделей географических объектов

1 характеристика

Векторные направленные на моделирование дискретных объектов с точным представлением форм и грани.

Растровые направленные на моделирование непрерывных объектов (явлений) и изображений земли.

ТИН направленные на эффективное представление поверхности.

2 характеристика: источники данных

Векторные исходными являются аэро-космические снимки, наборы GPS определений, результаты детализации карт, эскизное представление растра, векторизация растровых данных, изолинии из триангуляции, редуцированные геодезические данные, данные импортированные из CAD черетежей.

Растровые направленные источниками являются аэро, фото, космические снимки, конвертированные данные из триангуляции, растратизация векторных данных, сканирование изображений.

ТИН аэро, фото, космические снимки, наборы GPS определений, импортированные точки с высотами, конвертированные данные из векторных изолиний.