TIN 三角网

TIN 三角网软件:生成、编辑、检查与导出三角面模型

STREAM 既是 DEM 浏览器,也是一款 TIN 三角网软件:它把测量点、线和面三角化成不规则三角网,打开 LandXML 曲面,并为 TIN 提供专属功能区——按高程或坡度着色,编辑节点高程,添加节点,翻转边,删除三角形,按面裁剪,整体平移,检查重叠三角形与空洞,与地形做挖填方计算,并导出为 DXF 3DFACE 或带坐标系的 LandXML 曲面。全部在您自己的 Windows 电脑上离线完成。

什么是 TIN 三角网曲面?

TIN——不规则三角网——是由三角形组成的曲面,三角形的顶点就是实测点。与 DEM 栅格不同,它把每个实测点保留在测量的位置,把特征线作为三角形的边,并在地面平坦处保持轻量。LandXML 与 DXF 3DFACE 这类土木与矿业交换格式承载的正是这种形式,设计面在应用到地形之前也是这种形式。

在 STREAM 中,TIN 是图层树里的一条曲面记录。选中它,功能区就切换到「三角模型」选项卡,其中每个工具只作用于这一个曲面:显示、编辑、生成、检查与导出。除非您主动要求,选项卡里没有任何操作会改写 DEM。

TIN 有三种来源:把选中的点、线、面的顶点三角化(Delaunay,按 CTRL 可多选,或按图层名整层选取);按选择顺序在若干条线之间生成直纹(放样)曲面;或者打开一个含 Surface 定义的 LandXML 文件,它会成为三角面曲面。

STREAM 中的TIN 三角网软件

把画好的对象三角化

「三角化」用选中的每个点、线、面的顶点构建 Delaunay TIN——CTRL 追加对象,按图层名取整层。「按顺序三角化」则按选择顺序在相邻线之间生成直纹曲面,顶点数不同的线按归一化桩号配对;输出为 3DFACE 三角形。

着色、标注、隐藏

按高程、按三角形坡度、单色,或只显示边的线框来着色;选择细边或粗边;用高程标注节点、用编号标注三角形;把节点显示为点;不删除即可隐藏曲面。选择随记录保存,并随项目恢复。

编辑节点、添加节点

「编辑曲面」打开一个含两种子模式的浮动面板。输入高程:点击节点并键入 Z,共用该顶点的每个三角形一起移动。添加节点:在三角形内部点击,它分成三个,新节点的高程取自曲面。选中节点的 X、Y、Z 可直接键入;不按「应用」不写入任何内容。

翻转边、删除三角形、裁剪

「翻转三角形」在不改变任何高程的情况下翻转两个相邻三角形的公共边——这是治理狭长三角形和走向错误山脊的办法。「删除三角形」把三角形标记为待删,再点一次取消标记。「按面裁剪」删除选定面之外的每个三角形;被边界穿过的三角形会被分割,切口顶点的高程取自源三角形所在平面。

平移与撤销

一次性在 X、Y、Z 三个方向移动整个模型——每个三角形都随之平移,数值按您的显示单位。每一次编辑——平移、裁剪、删除、修复——在该模型上都有各自的撤销,再按一次撤销即为重做。消息会说明撤销了什么。

由模型生成对象

「生成外边界」把模型轮廓写成 3D 面记录,分离的每一块各生成一个,可直接作为体积计算的范围;「生成点」把模型节点写成点记录,重复顶点合并,高程取自模型而非从地形采样。

与地形结合

「按模型修正地形」把曲面下方的 DEM 重写为与三角形一致——与地形编辑同一套机制。「按模型计算体积」在后台计算曲面与地形之间的挖填方,不改动 DEM。

检查与修复

「模型检查」只查不改,并给出计数:平面投影上重叠的三角形对与最大重叠比例、完全重复的三角形、平面折叠与蝴蝶结绕向;网内空洞及其总面积、撕裂(非流形)边、未闭合的边界链与分离部件数;零面积退化三角形与非有限顶点。「修复」删除退化、重复与重叠的三角形——从不填补空洞——并且可以撤销。

在 STREAM 中构建并检查 TIN 曲面

  1. 1

    选择几何对象

    选择应当塑造曲面的测量点、特征线和边界面——CTRL 追加对象,或按图层名取整层。

  2. 2

    三角化

    运行「三角化」。系统用每个顶点构建 Delaunay TIN 并生成一条曲面记录;选中它即可打开「三角模型」选项卡。

  3. 3

    如实查看

    把着色切换到坡度或线框,并标注节点。狭长三角形、走向错误的山脊和游离点立刻可见。

  4. 4

    修正网面

    翻转横切山脊的边,删除跨越空缺的三角形,在曲面需要控制点的位置添加节点,为高程错误的节点键入正确值。计数器显示的正是您想要的结果时,再按「应用」。

  5. 5

    裁剪并检查

    按测量边界裁剪,然后运行「模型检查」。「修复」清除重叠与重复;空洞只报告不填补——请在该处补点后重新三角化。

  6. 6

    使用或导出

    与地形计算挖填方,按模型修正地形,或把曲面导出为 DXF 3DFACE,或导出为带 CRS 与 EPSG 代码的 LandXML 曲面。

模型检查在 TIN 曲面上报告什么,以及「修复」对每项发现如何处理
发现含义修复
重叠三角形对两个三角形在平面上覆盖同一块地面;给出最大重叠比例删除
重复三角形同样的三个顶点出现两次删除
平面折叠/蝴蝶结绕向曲面自身折叠,或三角形绕向反转报告
网内空洞封闭的空缺,给出数量与总面积报告——从不填补
撕裂(非流形)边被两个以上三角形共用,或本应共用却无人共用的边报告
未闭合边界链没有回到起点的外边界报告
分离部件模型有多少个互不相连的部分报告
退化三角形面积为零的三角形删除
非有限顶点坐标无效的顶点报告

支持的格式

LandXML(导入与导出)
Surface 定义以 TIN 记录打开;选中的 TIN 以 LandXML 曲面写出,带项目名、CRS 与 EPSG 代码
DXF 3DFACE(导出)
仅导出选中的曲面,每个三角形一个 3DFACE,供 CAD 使用
点、线、面
选中对象的顶点——来自 DXF、SHP、GeoJSON、GPKG 或 CSV 导入,或在 STREAM 中绘制——就是三角化的输入
面与点记录
外边界与节点可作为记录写回项目

常见问题

什么是 TIN 三角网曲面?

不规则三角网:由三角形构成的曲面,其顶点是实测点。它把每个实测点保留在测量位置,把特征线作为三角形的边,也是 LandXML 与 DXF 3DFACE 交换的形式。在 STREAM 中它是一条带专属功能区选项卡的曲面记录。

在 STREAM 中如何创建 TIN?

选择点、线、面——CTRL 多选,或按图层名整层选取——然后运行「三角化」,系统用它们的顶点构建 Delaunay TIN。「按顺序三角化」则按选择顺序在线之间生成直纹曲面。含 Surface 定义的 LandXML 文件同样会以 TIN 打开。

可以编辑节点的高程吗?

可以。「编辑曲面」的输入高程模式:点击节点并键入 Z,共用该顶点的每个三角形一起移动。X、Y、Z 也可以在面板中键入。改动会被计数,只有按下「应用」才写入;「取消」使模型保持原样。

裁剪时边界处会发生什么?

「按面裁剪」删除选定面之外的三角形。被边界穿过的三角形会被分割而不是丢弃,切口处新建顶点的高程取自源三角形所在平面——曲面一直到边缘都保持形状。

为什么要翻转一条边?

两个相邻三角形共用的边,可以是它们所构成四边形的任一条对角线。当 Delaunay 选中的对角线横切山脊或沟渠时,翻转它就能把边放到地形特征上,而不移动任何点、不改变任何高程。

模型检查会找出什么?

重叠三角形对与最大重叠比例、完全重复的三角形、平面折叠与蝴蝶结绕向、网内空洞及其总面积、撕裂的非流形边、未闭合的边界链、分离部件数、零面积三角形以及非有限顶点。它不改变任何内容。

「修复」会填补空洞吗?

不会。「修复」删除退化、重复与重叠的三角形,并报告删除了多少个。空洞仍然是空洞——请在该处补点后重新三角化。修复可以撤销。

编辑 TIN 会改变我的 DEM 吗?

不会。曲面是独立的记录。只有运行「按模型修正地形」时 DEM 才会改变,它会把曲面下方的地形重写为与三角形一致。

可以计算 TIN 与地面之间的体积吗?

可以。「按模型计算体积」在后台计算选中曲面与可见地形之间的挖填方,不改变 DEM。「生成外边界」则给出曲面轮廓作为面,可用作其他体积工具的计算范围。

如何把 TIN 交给 CAD 或土木设计软件?

导出为 DXF 3DFACE——每个三角形一个面,仅限选中的曲面——或导出为 LandXML 曲面,其中带有项目名、坐标系描述和 EPSG 代码,接收方软件可直接在正确位置打开。

TIN 比 DEM 栅格更好吗?

两者不能互相取代。栅格在数十亿字节的数据上流式加载和快速计算;TIN 忠实保留每个实测点和每条特征线。STREAM 同时保留两者:地形是 DEM,设计面与测量面是 TIN,二者通过「按模型计算体积」比较,或通过「按模型修正地形」合并。

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