使用RocPro3D管理非常规数字地形模型DTM

Highlights亮点

乍一看，将原始DTM转换为满足实现RocPro3D模拟所有要求的DTM似乎很繁琐。

RocPro3D包含了几种工具来简化这项任务。

这一点可以通过一个具体示例来说明。

最近我们收到一位用户提供的非标准复合DTM，该DTM由两个不相连且重叠的网格组成，用于落石模拟。该DTM不符合RocPro3D模拟的先决条件，因为它表现出：

面法线方向不一致，

存在未连接且部分重叠的网格，

这些网格的几何分辨率差异巨大，

少量悬垂部分。

你可能会想：“解决所有这些问题看起来是个挑战！”

不一定……让我们向你展示如何：

使用适当的工具修改面法线，使其保持一致（即向上朝向），

将这些独立的网格合并为一个单一网格，同时保持可接受的DTM精度，

优化最终网格，在需要的部分获得详细网格，同时智能简化其余部分。

在这种情况下，初始DTM是由两个独立的网格构建的：感兴趣区域的精细网格和围绕该网格的粗糙网格。请注意，这两个网格既未连接也未合并（图1）。

Figure 1: Initial composite mesh

图1：初始复合网格

步骤 1：准备工作（网格面方向正确）

诊断：粗网格定义的面法线方向正确（向上），而细网格定义的面法线方向向下。

解决方案：在 RocPro3D 中，可以使用特定工具强制所有面法线向上，从而获得方向正确的网格。

步骤2：修正（创建无孔洞和悬垂的单一网格）

诊断：两个子网格未连接，导致它们之间存在一些孔洞。它们在某些区域也存在重叠，且精细网格显示出一些悬空面。

解决方案：通过在XY平面上对该复合DTM进行重采样，可以获得一个单一且连接的、无悬空面的网格。在本例中，应用了随机重采样（不保留区域边界），以获得与原始模型几何结构（尤其是长凳）一致的最终网格。除了两个初始子网格之间的边界外，重采样网格与初始网格点之间的几何误差（符号距离）在-20厘米到+20厘米之间（图2）。

图2. 初始网格与重采样网格之间的符号误差

图3. 重采样网格

步骤3：最终网格的优化（可选）

诊断：重采样网格（268 379 个点和 217 400 个面）比初始复合网格（68 379 个点和 137 059 个面）更精细，特别是在初始粗糙子网格的区域，这会导致计算区块轨迹时增加额外的计算时间。

解决方案：可以通过应用“智能”简化来减少重采样网格的面数，该方法会优先减少局部曲率较低（即几乎平坦）区域的面数。在这里，采用50%减面率的所谓“Pro”简化方法，既能在感兴趣区域保持足够的精度，又能在不需要网格细化的平坦区域生成更粗糙的网格。简化网格与重采样网格点之间的几何误差（符号距离）非常小，介于-8厘米和+8厘米之间（图5）。

图4. 重采样网格与最终网格之间的符号误差

图5. 最终网格

Conclusion结论

RocPro3D 6.2版本包含全新的DTM编辑工具，可管理大多数网格并使其符合要求，仅需几分钟即可完成处理。

手头有项目但缺乏设计良好的DTM作为起点？解决方案可能比你想象的更简单！

网格前提条件（摘自 RocPro3D 用户手册）：

Right orthonormal reference frame, with the Z-axis (altitude) upward oriented;

右正交参考系，Z轴（高度）向上定向；

Mesh without any hole;

无任何孔洞的网格；

Mesh with a single domain, i.e. the mesh must not be composed of several unconnected domains;

单域网格，即网格不得由多个不相连的域组成；

Mesh of “manifold” type, i.e.:

“流形”类型的网格，即：

Any edge is shared by 2 faces at most;

任何边最多被2个面共享；

Any point belongs to only one surface;

任何点仅属于一个表面；

Mesh without overhanging faces.

无悬垂面的网格。