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地理資訊系統技術第八講不規則三角網資料模式(TIN MODEL)一一、課程目標、課程目標 l學習不規則三角網路(TriangulatedIrregularNetwork,TIN)的資料結構及其應用。二、二、TIN之原始資料可為下列形式之原始資料可為下列形式 l地形圖l測量點l任何具有空間連續分布特性的資料(如地表高程值、水深值、噪音值、重力值、磁力值、溫度值、降雨量、環境污染值、氣壓值等)TIN表現形式表現形式TIN表現形式表現形式三、生產三、生產TIN之方法與程序之方法與程序 1.選擇地形點(1)重點：A.選出真正重要之地形點B.減少資料量C.增進後續資料處理效率三、生產三、生產TIN之方法與程序之方法與程序(續續)(2)方法：A.VIPa.以每一網格點PO及其個鄰近8個網格點組成的3*3網格為單元b.計算每一網格點的”顯著性指標”(s)(與鄰點簡化連線的誤差)ABDCEFABCDEFSSS三、生產三、生產TIN之方法與程序之方法與程序(續續)c.按下列方法剔除網格點*剩餘的網格點數=預定之臨界點數*剩餘的網格點中，其s值的最小值等於預定的臨界值以上二條件滿足一條件即可ARC/INFO的TIN選點採用此法VIP法對圓弧會產生較大之誤差，適於除點率小者三、生產三、生產TIN之方法與程序之方法與程序(續續)(2)方法：B.Fowler及Little法(結構點、線、連接法)a.基於地形上具有意義之點b.建構方法a)取3*3的網格組b)中心點高度與鄰近之點高度作比較，較高為十號較低為一號c)山頂點為8個十號d)山漥點為8個一號e)地形通谷(pass)為十，一號交替出現兩次以上f)再取2*2的網格點找山脊及水系g)可能山脊點為2*2的網格窗內，均未曾是最低點三、生產三、生產TIN之方法與程序之方法與程序(續續)0000-山頂山漥點通谷,鞍部4cycles山脊點2*2中非最低點水系點2*2中最高點三、生產三、生產TIN之方法與程序之方法與程序(續續)h)可能水系點(谷系點)為2*2的網格窗內，均未曾是最高點i)從通谷點開始找尋鄰近的山脊點，直到遇到山頂點為止j)從通谷點開始找尋鄰近的水系點，直到遇到山窪點(pit)為止k)山脊點與水系點可再作以減少點數l)所有的山頂點，山漥點，通谷，山脊，水系點即為所選擇的重要地形點m)Fowler及Little演算法較為複雜，但對陡峭地形下切河流地形最適合。三、生產三、生產TIN之方法與程序之方法與程序(續續)C.Dropheuristic法a.以反覆選擇找尋最佳化之地形點b.其流程如下：a)輸入預定的臨界點數:Nb)輸入全部網格點(點數M)*暫時剔點IFori=1,M*找出含點i的三角形*計算點hi(i點高度與估計值之差)*重新存入點c)尋hi最小值之點id)剔點iM=M-I直到M=N剩餘之N個點即為最後地形點ABChi三角面三、生產三、生產TIN之方法與程序之方法與程序(續續)2.TIN的組成法1)主要方法有兩種:A.Delaunaytriangulationa.產生外殼凸多邊形(convexhull)包含全部地形點多邊形上任意兩點的連線均在該多邊形內b.由外向內產生Delaunay三角形c.由外殼凸多邊形的任一個邊開始向內逐一尋找第三個地利點，使通過該三點的圓內不包含其他地利點此稱為Delaunay三角形(三角形內各部分，離站點較近之胖三角形，其代表性較好)d.重複此一步驟直到完成所有三角形三、生產三、生產TIN之方法與程序之方法與程序(續續)onvexhull(以點連線掃描來組合)找距兩端點AB距離和最近的點開始嘗試AB三、生產三、生產TIN之方法與程序之方法與程序(續續)2.TIN的組成法1)主要方法有兩種:B.距離排序法(DistanceOrdering)a.將全部地利點做組合每兩點組成一組點對(pointpair)，並計算各組點對距離對所有距排序b.將最近距離的點對連線(保證較近者相連，次產生胖三角形)c.連接次一近距離者，但不可與前述線段相交d.重複上一步驟但與所有線的均不可相交e.直至產生三角網為止上述兩種方法距離排序法易產生許多狹長的三角形而Delaunay法較易產生近乎胖三角形因此以Delanuay法較佳，ARC/INFOTIN乃採用Delaunay法。三、生產三、生產TIN之方法與程序之方法與程序(續續)3.TIN資料儲存方法一般TIN資料儲存方法有兩種:A.以每個三角形為基本的資料儲存單元，每筆資料存三角形ID三個頂點(X，Y，Z)資料與三個相鄰三角形ID。B.以三角形頂點為基本資料儲存單位每筆資料存三角形頂點ID，(X，Y，Z)座標與相鄰頂點的ID。第一種方法頂點資料會造成重複儲存。混合法ARC/INFOTIN資料結構IDxyzx2y2z2x3y3z3ID1ID2ID3頂點IDxyzTIDPID1PID2PID3TID1TID2TID3x4y4z4三、生產三、生產TIN之方法與程序之方法與程序(續續)4.TIN的演算方法A.坡度與坡向：由每一三角形的坡度與坡向決定之。可與TIN同步產生，成為TIN三角形的基本屬性B.等高線計算a.決定等高線值b.找出與此等高線相交之線段c.計算等高線再線段上之位置d.依據第三點高度決定下一相交線段三、生產三、生產TIN之方法與程序之方法與程序(續續)4.TIN的演算方法C.水系之繪製(較不易計算，較少人使用)a.將每一三角形視為一單獨體，以類似DEM求水系之方法連接水流方向。b.將TIN視為一個面的組合水系可有面流及谷流。DEM與與TIN轉等高線轉等高線35 28 25272524習題習題1.請撰寫任一TIN形成的演算法之流程及其虛擬碼2.請討論如何進行凸多邊形之結構3.如何形成胖多邊形及Delanuay三角形4.TIN有何展示上的用途及空間維度轉換上的能功能？
