Terrängmodeller och triangulering

När punktmolnet är förberett kan det användas direkt i analyser eller ligga till grund för en ytmodell. I många arbetsprocesser etableras en triangulerad modell där punkterna kopplas samman till ett sammanhängande triangelnät.

Triangulering

Traditionella terrängmodeller baseras ofta på 2.5D-principen, där varje planposition bara kan ha ett höjdvärde. Detta fungerar bra för vanliga terrängtyper, men är inte tillräckligt för geometri med:

• överhäng
• vertikala ytor
• nischer
• skärningar och bergväggar
• delar av tunnlar och konstruktioner

Ytmodellering utökar detta med 3D-triangulering, där trianguleringen sker i rummet och kan återge mer komplexa ytor. Detta är viktigt när modellen ska representera faktiska ytor med större geometrisk komplexitet än vad en vanlig terrängmodell kan hantera.

3D-triangulering av skannat punktmoln

Gemini SurfaceMaker har stöd för två olika 3D-trianguleringsmetoder för data i gmi-lager:

1. 3D-triangulering
2. Triangulering av 3D-polygoner

Den första metoden är en ren 3D-triangulering och kan användas till allt från skannade terrängmodeller till konstruktioner.

Observera

Gemini Terrain+ har stöd för 2.5D-triangulering.

3D-triangulering

För att rekonstruera ytor från punktmoln kan en ren 3D-trianguleringsmetod användas. Funktionen finns under Verktyg på snabbmenyn i kartfönstret.

Det är viktigt att förbehandla punktmolnen innan 3D-triangulering. Brus och andra onödiga objekt bör tas bort i förväg. Gemini Terrain har både manuella metoder för att redigera punktmoln och en automatisk metod för att ta bort brus.

Själva trianguleringen utförs normalt i två eller flera iterationer, men det är fullt möjligt att köra endast 1:a iterationen om en snabb och grov triangulering är tillräcklig.

Triangulering – 1:a iteration

I den första iterationen anges en cellstorlek för att minska antalet punkter i trianguleringen. Baserat på cellstorleken väljer algoritmen en godtycklig punkt för att representera varje cell. Vilken cellstorlek är lämplig? Detta beror på innehållet i skanningen. En tumregel är hälften av avståndet mellan två ytor du vill skilja åt. Om du till exempel skannar båda sidor av en mur som är 50 cm tjock bör cellstorleken vara 0,25 eller mindre. Om du har många olika typer av områden kan det vara klokt att dela upp punktmolnet för att uppnå ett så litet triangelnät som möjligt.

I den första iterationen finns två tilläggsval som kan vara användbara. Dessa är särskilt aktuella för skanndata med skarpa kanter, till exempel konstruktioner.

Det första valet är en statistisk metod där programmet identifierar sannolika kantpunkter. Inte alla typer av skanningar lämpar sig för denna metod. En bergsskärning är ett typiskt exempel på skanndata där geometrin ofta gör metoden olämplig.

En annan möjlighet är att inkludera brytlinjer i 3D-trianguleringen. Om urvalet också innehåller 3D-linjer aktiveras detta val i dialogen. Programmet simulerar brytlinjer genom att generera täta punkter längs linjerna (punktavstånd lika med noggrannheten). Brytlinjerna kan vara inmätta med traditionell landmätning eller digitaliserade direkt i punktmolnet. Observera att denna metod måste användas med försiktighet – det är lätt att introducera "brus" med detta val.

Punkter från dessa tilläggsval inkluderas i punkturvalet innan trianguleringen i 1:a iterationen körs.

Triangulering – 2:a iteration

I det andra steget anges önskad noggrannhet på triangelnätet genom att ange ett värde för Maximalt avstånd från originalpunkter. Alla punkter i det ursprungliga punktmolnet med ett större avstånd från triangelnätet från 1:a iterationen inkluderas i punkturvalet för trianguleringen.

Denna process kan upprepas flera gånger. Antalet iterationer anges inte direkt; i stället anges ett stoppkriterium. Kriteriet är ett procentvärde för antalet punkter som lagts till jämfört med den ursprungliga punktmängden. Det maximala antalet iterationer är satt till 10.

Att köra flera iterationer är aktuellt när man arbetar med punktmoln som innehåller lite brus. Detta kan resultera i en modell där inga punkter hamnar utanför noggrannhetskravet. Om modellen innehåller brus kommer många iterationer att göra att allt fler bruspunkter inkluderas i trianguleringen.

Det är också möjligt att bocka för alternativet att fylla hål. Denna process körs efter den sista iterationen. Kriterierna är Maximal omkrets och Maximalt 3D-area. Programmet kontrollerar först hålets omkrets mot det angivna kriteriet. Om omkretsen är mindre kontrolleras nästa kriterium. Om även 3D-arean är mindre än kriteriet fylls hålet. Båda kriterierna måste uppfyllas för att ett hål ska fyllas. Två kriterier används eftersom kvadratiska och rektangulära hål kan ha ungefär samma area men stora skillnader i omkrets.

Resultat från trianguleringen

Användaren bestämmer var resultatet placeras med valet Resultatapplikationslager. Som standard föreslår programmet det aktiva lagret. Endast applikationslager som är öppna för redigering listas i rullgardinsmenyn.

Egenskaper tilldelas triangelnätet under trianguleringen:

Attribut	Kod	Beskrivning
S_JOBRESULT	S01 3D-triangulerat	Kodvärde som anger hur triangelnätet skapades
3DTri_Cellstart		Cellstorlek för förenkling av triangelnät
3DTri_MaxDist		Max. avstånd från originalpunkter (krävd noggrannhet)

Exempel som visar effekten av några inställningar på resultatet

Cellstorlek: 0,1

Krävd noggrannhet: 0,025

Med sannolika kantpunkter

Med brytlinjer

Triangulering av 3D-polygoner

Detta trianguleringsverktyg stöder också vertikala polygoner, samt polygoner med eller utan hål. Flera polygoner kan trianguleras i en operation, och funktionen slår samman triangelnäten till ett objekt. Om ett befintligt triangelnät också ingår i urvalet slås en kopia av det samman med de nya.

Funktionen finns under Verktyg i det horisontella listfönstret för polygoner.

Exempel på triangulering av 3D-polygoner

En utgångspunkt med sex polygoner:

Ger ett triangelnät med volym:

Användning av terrängmodeller

Färdiga triangelnät och terrängmodeller kan användas för:

• volymberäkning
• arealberäkning
• sektionsgenerering
• geometrisk kontroll
• visualisering
• projekteringsunderlag
• dokumentation av utförande

Det är generellt viktigt att modelltyp och trianguleringsmetod väljs utifrån vad modellen ska användas till. En modell för visualisering kan ha andra krav än en modell som ska användas för mängdberäkning eller maskinstyrning.