TIN-basierte Oberflächenkonzepte

Ein TIN-Oberflächendatenmodell besteht aus Knoten, Kanten, Dreiecken, Abgrenzungspolygonen und Topologie.

Knoten

Knoten sind die wesentlichen Bausteine eines TINs. Die Knoten gehen aus den Punkten und Linienstützpunkten in den Eingabedatenquellen hervor. Jeder Knoten wird in die TIN-Dreiecksvermaschung aufgenommen. Jeder Knoten im TIN-Oberflächenmodell muss über einen Z-Wert verfügen.

Kanten

Jeder Knoten ist mithilfe von Kanten mit seinen nächsten Nachbarn verbunden, wodurch Dreiecke entstehen, die das Kriterium Delaunay erfüllen. Jede Kante verfügt über zwei Knoten, ein Knoten kann jedoch über zwei oder mehr Kanten verfügen. Da sich an jedem Ende einer Kante ein Knoten mit einem Z-Wert befindet, kann die Neigung entlang der Kante von einem Knoten zum anderen berechnet werden.

Jedes Feature in den Eingabedatenquellen, aus denen das TIN berechnet wird, wird im Einklang mit seinem Oberflächen-Feature-Typ verarbeitet. Bruchkanten-Features werden in der TIN-Dreiecksvermaschung immer als Kanten beibehalten. Diese Bruchkanten-TIN-Kanten sind intern als harte oder weiche Kanten gekennzeichnet.

Dreiecke

Jede dreieckige Facette beschreibt das Verhalten eines Bereichs in der TIN-Oberfläche. Aus den X-, Y- und Z-Koordinatenwerten der Knoten im Dreieck können Informationen zur Facette abgeleitet werden, wie Neigung, Ausrichtung sowie Fläche und Länge der Oberfläche. Wenn alle Dreiecke als Gesamtheit betrachtet werden, können weitere Informationen zur Oberfläche abgeleitet werden, z. B. Volumen, Oberflächenprofile und Sichtbarkeitsanalysen.

Da in jeder Facette ein bestimmtes Oberflächenverhalten zusammengefasst wird, sollte sichergestellt werden, dass die Probepunkte adaptiv ausgewählt werden, sodass die Oberfläche bestmöglich eingepasst wird. Die Ergebnisse eines TINs sind möglicherweise nicht zufrieden stellend, wenn wichtige Bereiche der Oberfläche nicht ausreichend in den Probepunkten vertreten sind.

Abgrenzung

Die Abgrenzung eines TINs wird von einem oder mehreren Polygonen gebildet, die alle Datenpunkte enthalten, mit denen das TIN erstellt wurde. Durch die Abgrenzungspolygone wird die Interpolationszone des TINs definiert. Innerhalb der bzw. auf der Kante der Abgrenzungspolygone können die Z-Werte der Oberfläche interpoliert, Analysen durchgeführt und Oberflächenanzeigen erstellt werden. Außerhalb der Abgrenzungspolygone können keine Informationen zur Oberfläche abgeleitet werden. Die Abgrenzung eines TINs kann von einem oder mehreren Polygonen gebildet werden, die nicht konvex sein müssen.

Eine nicht konvexe Abgrenzung muss während der Konstruktion des TINs vom Benutzer unter Einbeziehung der Ausschluss-Features der Funktionen "Ausschneiden" und "Radieren" definiert werden. Mithilfe dieser Features wird die Kante der Oberfläche explizit definiert. Wenn die Abgrenzung nicht mithilfe von Ausschluss-Features definiert wird, erstellt der TIN-Generator eine konvexe Abgrenzung zur Definition der Grenzkanten des TINs. Bei einer konvexen Abgrenzung handelt es sich um ein Polygon, in dem jede Linie, die zwei Punkte im TIN verbindet, selbst innerhalb der konvexen Abgrenzung liegen oder ihre Kante definieren muss. Es ist wichtig, eine nicht konvexe Abgrenzung zu definierten, damit keine fehlerhaften Informationen in den Bereichen des TINs außerhalb des tatsächlichen Datasets aber innerhalb der konvexen Abgrenzung erstellt werden. Betrachten Sie das folgende Diagramm.

Ohne die Verwendung der Clip-Features können in den grau markierten Bereichen falsche Werte interpoliert werden.

Topologie

Die topologische Struktur eines TINs wird anhand von Informationen zu den Knoten, Kantenzahlen und -typen sowie den angrenzenden anderen Dreiecken eines Dreiecks definiert. Für jedes Dreieck werden in einem TIN die folgenden Informationen festgehalten:

• Die Nummer des Dreiecks
• Die Nummern der angrenzenden Dreiecke
• Die drei Knoten, die das Dreieck definieren
• Die XY-Koordinaten jedes Knotens
• Der Oberflächen-Z-Wert jedes Knotens
• Der Kantentyp der Dreieckskanten (hart oder weich)

Darüber hinaus wird im TIN eine Liste aller Kanten verwaltet, die die Abgrenzung des TINs bilden, sowie Informationen, die die Projektion und die Maßeinheiten des TINs definieren.

So wird ein TIN gespeichert

Wie ein Coverage wird ein TIN als ein Verzeichnis von Dateien gespeichert. Beachten Sie jedoch, dass es sich bei einem TIN nicht um ein Coverage handelt und dass ihm keine INFO-Dateien zugeordnet sind. Ein TIN-Verzeichnis besteht aus sieben Dateien mit Informationen zur TIN-Oberfläche. Diese Dateien sind im Binärformat kodiert und können nicht von herkömmlichen Textanzeige- oder -bearbeitungs-Programmen gelesen werden.