[發明專利]一種三角網格構建方法及其在巖土工程建模的應用

無效

• 申請號: 200810028351.8
• 申請日: 2008-05-28
• 公開（公告）號: CN101303770A
• 公開（公告）日: 2008-11-12
• 發明（設計）人: 周翠英;趙宏堅
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: G06T11/00
• 分類號: G06T11/00;G06T17/50
• 代理公司: 廣州粵高專利代理有限公司
• 代理人: 禹小明

技術領域

本發明屬于計算機二維、三維模型建模領域，特別是涉及巖土工程三維地層模型構建，及其在三維地層層面模型構造的應用。

技術背景

目前已經存在一些根據離散點構建三角網格的方法，但是這些方法算法復雜，而且網格構建完成后需要再尋找網格邊界，不能實現網格的構造和優化的同步進行。

發明內容

本發明的目的在于提供一種快速、簡單、具有同步優化功能的根據離散點構建三角網格方法，以彌補現有算法在速度、簡便性以及優化功能方面的不足。

本發明的另一目的在于提供該三角網格構建方法在巖土工程建模中的應用。

為了實現第一個發明目的，采用的技術方案如下：

一種三角網格構建方法，通過如下步驟實現：

(1)根據所有離散構造點計算形心點P_c，計算所有構造點到形心點的距離，并根據距離對構造點進行排序；

(2)使用離形心點P_c最近的三個構造點構造中心三角形t₁，把中心三角形t₁設為初始網格M，并根據三角形邊界的逆時針方向構造初始邊界環R；

(3)按照距離由小到大插入構造點P，建立構造點P到中心點P_c的線段L，遍歷邊界環R，尋找線段L和邊界有交點的邊界線L_b；

(4)使用構造點P和邊界線L_b構造新的三角形T_n，并使用Delaunay三角優化規則來優化三角形T_n和T_n的鄰接三角形T_n1；

(5)通過判斷三角形T_n的新邊和鄰接邊的夾角θ是否小于一個預設值來構造新的邊界三角形t_n，并使用Delaunay三角優化規則來優化三角形t_n和t_n的鄰接三角形；

(6)重復步驟(3)～(5)，直到插入所有構造點。

上述技術方案中，所述步驟(4)構造新的三角形T_n具體過程為將構造點P和邊界線L_b的起始點和結束點按逆時針形成三角形T_n。

步驟(4)的Delaunay三角優化規則具體如下：

輸入兩個共邊的三角形T_n和T_n1，它們的共邊為e，判斷T_n1里不在e上的頂點v是否在T_n的外接圓里面，如果在里面，則刪除e，T_n和T_n1，并把T_n和T_n1不在e上的點連成新邊e_n，將e的原起始點和結束點與e_n形成新的三角形t_n和t_n1，如果頂點v在T_n的外接圓外面則不做任何操作。

步驟(4)還包括擴充邊界環R的步驟，具體操作過程為將三角形T_n除邊界線L_b外的另外兩條邊作為邊界邊，并添加到邊界環中，形成新的邊界環。

所述步驟(1)具體包括建立構造點集合V，計算V的幾何中心v_c，再計算集合V里每個點到v_c的距離，形成點到中心距離集(V，D)，并根據從小到大排序后得出點距離集合(V，D_s)。

本發明所述三角網格構建完畢后，還包括三角網格優化步驟，具體操作如下步驟：

(71)設定一個邊長值h；

(72)遍歷三角網格的每一個三角形T，如果T的外接圓半徑大于h，則刪除與該圓有交點的所有三角形，并插入外接圓心點P_c1到構造點集合V中；

(73)使用被刪除的三角形的頂點和插入的圓心點P_c1構建新的局部三角形網格；

(4)重復步驟(72)，(73)，直到三角網格中不存在外接圓半徑大于h的三角網格。

為了實現第二個發明目的，采用的技術方案如下：

一種三角網格構建在巖土工程建模的應用，根據工程單位提供的鉆孔數據，建立鉆孔信息數據庫；提取工程所在區域的鉆孔坐標數據，獲取地層鉆孔的層對應點，確定節點的x、y、z坐標，形成初始點集合，運用三角網格構建方法構建地層層面的模型。

上述應用過程還包括采用三角網格優化步驟對地層層面模型進行優化的過程。