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。

LandXML 文件用什么软件打开?

STREAM 可以打开 LandXML 1.2 文件,而且不只是查看:每个 Surface 定义都会作为 TIN 载入,可按高程或坡度着色、在其上量测并计算体积;CgPoint 元素成为点,PlanFeature 或 CoordGeom 几何成为线,闭合时成为面。坐标按 LandXML 的「北坐标—东坐标」顺序读取,文件会落在正确位置。

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。

TIN 和地形曲面(toposurface)是一回事吗?

实际上是的——toposurface 是部分设计工具对三角化地面曲面的称呼。在 STREAM 中用实测点与特征线或无人机数据构建它,进行编辑,并导出为 LandXML 或 DXF 3DFACE。

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