Что дают структурные линии (управляемая триангуляция)

<< Click to Display Table of Contents >>

Navigation:  ТОПОПЛАН (ситуация, рельеф) > Рельеф - модель рельефа, задачи > Поверхности > Структурные линии (струны) и реструктуризация >

Что дают структурные линии (управляемая триангуляция)

Это Вам не что-нибудь как,

а очень и очень...

(из к/ф "За двумя зайцами-1")

Триангуляция Делоне при моделировании реальных или статистических поверхностей предполагает изотропное распределение картируемого признака.

Для анизотропных моделей (неоднородных, с "особенностями") требуется триангуляция, отличная от триангуляции Делоне, контролируемая так называемыми структурными линиями (structure lines). (Примечание. В пакете MX, например, структурные линии называют для краткости "струнами".)

Под структурной линией в нашем случае понимается заданная линия, которая должна стать стороной треугольника в триангулированной системе.

Заметим, что даже при построении произвольных статистических поверхностей не обойтись без механизма структурных линий или без возможностей флипа граней, т.к. иначе нет никакой возможности выявить неявные, но видимые специалисту закономерности рельефа или картируемого явления. Например направления розы ветров для моделирования выпадения, переносимых ветром загрязняющих частиц, или моделирование подземных рудных тел с учетом погребенных древних русел рек.

Триангуляция со структурными линиями разбивается на следующие этапы:

- стандартная триангуляция Делоне;

- последовательная (отрезок за отрезком) проводка структурных линий, что для каждого из отрезков означает:

выборка и удаление из списка треугольников, у которых какая-либо из сторон пересекается данным отрезком, при этом на отрезке справа и слева от него образуется два полигональных сегмента;

в каждом из полигональных сегментов выполняется упрощенное разбиение полигонов на треугольники с последующей оперативной доводкой подмножества треугольников до требований триангуляции Делоне.

Процедура построения структурных линий (как и границ триангуляции) основывается на простейшем принципе – линией рассекаются уже образованные треугольники, при необходимости образуются новые узловые точки и треугольники.

Для тех вершин структурных линий, в которых пикеты отсутствуют, программа триангуляции самостоятельно рассчитает отметки Z методом интерполяции соседних точек. Структурные линии могут быть как замкнутыми, так и разомкнутыми.

Признаком успешного завершения расчета триангуляции с учетом границ и структурных линий является их «исчезновение» под ребрами триангуляции.

Различаются структурные линии трех типов:

стандартные структурные линии, не нарушающие гладкость моделируемой поверхности, призванные более жестко закрепить поверхность (при последующей визуализации с помощью изолиний);

интерполируемые – для этого типа структурных линий характерно все то же самое, что и у обычных стандартных структурных линий: тот же характер прохождения горизонталей через структурную линию. Одно единственное и существенное отличие – отметки вершин этой структурной линии всегда берутся (интерполируются) с поверхности, т.е. при расчете триангуляции игнорируются отметки ее вершин, а перед окончательным построением поверхности выполняется предварительный расчет триангуляции, который и позволяет автоматически проинтерполировать отметки Z у таких структурных линий.

Неразрушающая структурная линия сохраняет целостность исходной поверхности;

истинные разрывные нарушения, вдоль которых происходит смещение поверхности по Z. Т.е. если вдоль линий происходит смещение моделируемой поверхности, такие линии мы называем разрывными, или сбросами (faults).

Задаваемые структурные линии позволяют как угодно произвольно перестроить исходную триангуляцию (ее структурный план), т.е. управлять триангуляцией, сделать ее управляемой, т.к. именно вдоль них ориентируются стороны треугольников, а они, в свою очередь, определяют конфигурацию и распределение изолиний, визуализирующих моделируемую поверхность.

Итак, структурными линиями можно задать правильное положение ребер треугольников для откосов, тальвегов, водоразделов (хребтов),  края грунтовой дороги (или канавы), проходящей по рельефу, верх и низ откосов и т.д. Например, ребра триангуляции должны идти не перпендикулярно, а по тальвегам и краям оврага.

embim271

Наличие структурных линий значительно сокращает необходимость ручного редактирования построенной триангуляции. Можно сказать, что с их помощью можно управлять триангуляцией, т.к. именно вдоль них ориентируются стороны треугольников. Использование структурных линий делает триангуляцию управляемой, что позволяет получать модели с анизотропным распределением картируемого признака.

Реструктуризация уже построенной триангуляции производится с помощью одной или нескольких структурных линий рельефа.

Результирующая триангуляция не должна пересекать структурные линии.

При построении триангуляции можно указать структурные линии, проведенные по пикетам бровок откосов (эти структурные линии нужно было отрисовать заранее). Тогда результаты построения триангуляции на откосах были бы значительно лучше и не потребовалась бы ее ручная доводка флипами.

Пакет поддерживает расчет триангуляции с учетом достаточно большого количества границ и структурных линий. Необходимое количество и взаимное расположение структурных линий определяется пользователем исходя из условий конкретной площадки. Отрисованные в чертеже структурные линии автоматически не участвуют при перерасчете триангуляции. Пользователь должен самостоятельно указать, какие из существующих (отрисованных в чертеже) структурных линий должны участвовать в реструктуризации данной триангуляции.

Триангуляция будет реструктурирована локально – только в непосредственно близости от самих структурных линий.

Для того, чтобы учитывались точки пересечения с гранями, их нужно сперва поднять на рельеф. Это имеет смысл не для стандартных, где Z берется с нее, а для интерполируемых.

 

Вывод.

Наличие границ и структурных линий (стандартных, неразрушаемых, интерполируемых и разрывных) позволяет эффективно строить адекватную модель рельефа и значительно упрощает технологию редактирования построенной триангуляционной модели.

 

Проблемы.

Если структурные линии пересекаются, то, чтобы определить точки взаимопересечения, их нужно подавать на вход все вместе.

Если затем подается отдельная структурная линия, это может привести к нарушению в каких-то местах ориентации ребер по ранее подававшимся линиям.