Driedimensionale buffering op basis van Tetraëder netwerken: opslag en analyse in een 3D-GIS

More Info
expand_more

Abstract

De afstudeeronderzoek is gericht op de vraag 'Hoe kan een 3D-GIS voor grootschalige toepassingen worden opgezet. De nadruk ligt hierbij niet op visualisatie, maar op de opslag van de gegevens en op de analysegereedschappen in drie dimensies. Visualisatie is wel van invloed op met name de opslag van driedimensionale gegevens. Er bestaan verschillende technieken om objecten geometrisch te modelleren. Veel van deze technieken zijn bedoeld voor CAD-toepassingen en voor visualisatie. Voor toepassing in een 3D-GIS zijn de meest geschikte objectrepresentaties:: Boundary Representation (B-Rep); Cell Decomposition; Spatial Occupancy Enumeration (SOE). De keuze uit bovenstaande opsomming is afhankelijk van het doel van de representatie. Voor een algemene driedimensionale GIS, waarin zowel bewerking als visualisatie van de 3D gegevens wenselijk is, is een bijzondere vorm van Cell Decomposition, namelijk het Tetrahedral Network (TEN)) het meest geschikt. Een TEN is een datastructuur waarbij de objecten opgebouwd worden uit niet-overlappende tetrars en is de tegenhanger van Triangular Irregular Networks (TIN). De TEN heeft de voordelen, dat vrijwel elike vorm te benaderen is, dat een snelle visualisatie mogelijk is, en dat de operaties op en met objecten gemodelleerd in een TEN gemakkelijk zijn. De topologische structuur van een TEN is sterker dan bij de B/Rep, SOE en Cell Decomposition met willekeurig gevormde cellen, omdat de cellen eenvormig zijn en de relaties tussen naburige cellen en hun elementen, en tussen de elementen van een individuele cel vastliggen, evenals het onderscheid tussen interieur, grens en exterieur. Een GIS-datastructuur moet naast geometrie en topologie ook thematische informatie vastleggen. Een 3D GIS stelt bovendien de eis, dat de gegevensstructuur de opslag van een verschillend aantal abstractieniveaus (Levels-of-Detail) mogelijk maakt. Een objectgeoriënteerde structuur voldoet aan die eisen. In dit afstudeeronderzoek is de buffer als analysegereedschap verder uitgewerkt, omdat vertaling naar drie dimensies een aparte benadering behoeft. Het genereren van een 3D buffer verdient grotere aandacht omdat het afstandsverschil tussen een ideal en een gegenereerde buffer, dus het verschil tussen twee volumes, in drie dimensies optreedt. Het genereren van een 3D buffer op basis van een TEN is zowel voordelig bij de constructie zelf, als bij de verdere verwerking, omdat de buitenwereld van een object in een TEN bekend is. De theoretische opbouw van een 3D bufer is getest door een buffelalgoritme te programmeren m.b.v. CGAL (Computiational Geometry Algorithms Library). Het programma laat zien dat de theorie klopt en dat een 3D afgeronde buffer met een simpele code te genereren is voor een object dat gemodelleerd is in een TEN. Hier bewijst het nut van een sterke topologie zich.

Files