[发明专利]一种顾及局部细节特征的露天煤矿DEM精确裁剪方法

权利要求书

1.一种顾及局部细节特征的露天煤矿DEM精确裁剪方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：建立待裁剪TIN与裁剪多边形的格网索引；

S2：将裁剪多边形嵌入待裁剪TIN；

S3：生成被裁剪TIN边界；

S4：TIN裁剪；

所述步骤S2包括：

S21：多边形顶点高程插值；

利用三角形三个顶点所构成的平面方程计算裁剪多边形顶点的高程值：

设△ABC三个顶点的坐标分别为(x_A,y_A,z_A)，(x_B,y_B,z_B)，(x_C,y_C,z_C)，由此三点可确定平面法向量为：

则待插值顶点M的高程z_M为：

；

S22：计算多边形与TIN三角形交点；

所述步骤S3包括：

S31：获取裁剪多边形内外部三角形集合；

S32：重建裁剪多边形内外部TIN拓扑结构；

所述获取裁剪多边形内外部三角形集合步骤中，首先需要确定TIN中三角形与裁剪多边形的位置关系，当三角形三个顶点均位于裁剪多边形外部时，根据其与裁剪多边形是否相交确定该三角形与裁剪多边形的位置关系，其中，点与多边形的位置关系采用射线法判断，具体步骤为：

S311：判断点与多边形最小外接矩形的关系，若点位于多边形最小外接矩形的外部，则可直接判断点位于多边形外部，否则继续步骤S312；

S312：根据多边形各组成直线段方程判断点是否位于多边形边上，将三角形顶点位于多边形边上按与多边形相交处理；

S313：若点不位于多边形边上，则计算从该点发出的射线与多边形交点个数，当交点个数为偶数时，点位于多边形内部，否则位于多边形外部；

所述步骤S4包括：

S41：重建边界三角网，以边界边和裁剪多边形各条组成边中的非饱和边为扩展边，采用“最小外接矩形”法搜索DT点，当所有边均为饱和边时，即已完成边界三角网的构建；

S42：分离TIN，修改TIN中与裁剪多边形各组成直线段、被裁剪TIN的边界边相邻接的三角形之间的拓扑关系，把裁剪多边形各组成直线段在TIN中的邻接三角形数修改为1，以删除与裁剪多边形各组成直线段以及被裁剪TIN边界边之间存在邻接关系的三角形之间的拓扑关联，将裁剪TIN从原TIN中分离出来，最终完成TIN裁剪。

2.如权利要求1所述的顾及局部细节特征的露天煤矿DEM精确裁剪方法，其特征在于，所述步骤S1包括：

S11：确定待裁剪TIN的最小外接矩形；

S12：根据TIN中三角形的数量和几何特征将最小外接矩形划分为个小单元格；

S13：根据三角形与格网单元的空间位置关系，将TIN中的三角形映射到格网单元中。

3.如权利要求1所述的顾及局部细节特征的露天煤矿DEM精确裁剪方法，其特征在于，所述重建裁剪多边形内外部TIN拓扑结构步骤中，采用基于Hash函数与半边数据结构的TIN拓扑重构算法，具体步骤为：

S321：读取TIN中的一个三角形F_i；

S322：分别计算三角形三个顶点V₁，V₂，V₃的散列地址：

式中，α，β，γ为三角形顶点坐标(X,Y,Z)的系数，C为比例系数；=3，=5，=7，为散列表的长度，是计算机所能表达的整型数的范围，其值在之间，C值通过如下步骤确定：①计算三角形顶点的最大坐标X_max、Y_max、Z_max，则；②，其中；k的取值根据散列表长度确定，若散列表的长度为1024，则k=10；

S323：三角形F_i的半边He₁包含顶点V₁，V₂，且V₁，V₂都存在重合顶点，找出与He₁端点相同但方向相反的伙伴半边，对半边He₁进行合并；

S324：以半边端点ID是否相等为条件，在以V₁为终点的半边表中查找He₁的伙伴半边；

S325：对以相关顶点为终点的半边表进行更新；

S326：将当前三角形F_i的三条半边He₁，He₂，He₃插入到TIN的半边集合中；

S326：按以上步骤S321～S326遍历TIN中所有三角形，即完成TIN的拓扑重构。