DELAUNAY三角网的算法

DELAUNAY三角网的算法一、引言TIN（TriangulatedIrregularNetwork,不规则三角网）是由Peuker和他的同事于1978年设计的一个系统，它是根据区域的有限个点集将区域划分为相等的三角面网络，数字高程由连续的三角面组成，三角面的形状和大小取决于不规则分布的测点的密度和位置，能够避免地形平坦时的数据冗余，又能按地形特征点表示数字高程特征。TIN常用来拟合连续分布现象的覆盖表面。二、Delaunay（德洛内）三角网1、定义：一系列相连但不重叠的三角形的集合，而且这些三角形的外接圆不包含这个面域的其他人任何点。2、性质：（1）、每个Delaunay三角形的外接圆不包含面内其他任何点，即Delaunay三角网的空外接圆性质。这是创建Delaunay三角网的一项判别标准。（2）、在由点集V中所能形成的三角网中，Delaunay三角网中三角形的最小角度是最大的。3、优点：结构良好，数据结构简单，数据冗余度小，存储效率高，可适应各种分布密度的数据。p1p2p3p4p5p6三、Voronoi图（泰森多边形或Dirichlet图）由一组由连接两邻点直线的垂直平分线组成的连续多边形组成。N个在平面上有区别的点，按照最邻近原则划分平面；每个点与它的最近邻区域相关联。Delaunay三角形是由与相邻Voronoi多边形共享一条边的相关点连接而成的三角形。Delaunay三角形的外接圆圆心是与三角形相关的Voronoi多边形的一个顶点。Voronoi三角形是Delaunay图的偶图。四、算法1、分割归并法2、逐点插入算法3、三角网增长法逐点插入法：1、遍历所有散点，求出点集的包容盒，得到作为点集凸壳的初始三角形并放入三角形链表。2、将点集中的散点依次插入，在三角形链表中找出其外接圆包含插入点的三角形（称为该点的影响三角形），删除影响三角形的公共边，将插入点同影响三角形的全部顶点连接起来，从而完成一个点在Delaunay三角形链表中的插入。3、根据优化准则对局部新形成的三角形进行优化（如互换对角线等）。将形成的三角形放入Delaunay三角形链表。4、循环执行上述第2步，直到所有散点插入完毕。上述基于散点的构网算法理论严密、唯一性好，网格满足空圆特性，较为理想。由其逐点插入的构网过程可知，在完成构网后，增加新点时，无需对所有的点进行重新构网，只需对新点的影响三角形范围进行局部联网，且局部联网的方法简单易行。同样，点的删除、移动也可快速动态地进行。但在实际应用当中，这种构网算法不易引入地面的地性线和特征线，当点集较大时构网速度也较慢，如果点集范围是非凸区域或者存在内环，则会产生非法三角形。为了克服基于散点构网算法的上述缺点，特别是为了提高算法效率，可以对网格中三角形的空圆特性稍加放松，亦即采用基于边的构网方法，其算法简述如下：1、根据已有的地性线和特征线，形成控制边链表。2、以控制边链表中一线段为基边，从点集中找出同该基边两端点距离和最小的点，以该点为顶点，以该基边为边，向外扩展一个三角形（仅满足空椭圆特性）并放入三角形链表。3、按照上述第2步，对控制边链表所有的线段进行循环，分别向外扩展。4、依次将新形成的三角形的边作为基边，形成新的控制边链表，按照上述第2步，对控制边链表所有的线段进行循环，再次向外扩展，直到所有三角形不能再向外扩展为止。